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Anordnung zur Einstellung oder Regelung des Entdämliungsgrades von negativen Widerständen.
Die Erfindung bezieht sich auf die Einstellung oder Regelung des Entdämpfungsgrades von negativen Widerständen, d. h. solchen, deren Spannung-Strom-Charakteristik einen fallenden Teil besitzt. Derartige Widerstände können durch feste, flüssige oder gasförmige Körper realisiert werden sie können jedoch auch als Entladungsröhren ausgebildet sein. Insbesondere sind in neuerer Zeit aus 'geeigneten Kontaktsubstanzen hergestellte Widerstände, z. B. aus Pulver einer mehr oder weniger leitenden Substanz gepresste Widerstände, bekanntgeworden, die eine negative Charakteristik aufweisen.
Der Entdämpfungsgrad eines negativen Widerstandes ist eine Verhältniszahl. die die Dämpfung des Übertragungssystems mit Einschaltung des negativen Widerstandes im Verhältnis zur Dämpfung des Systems ohne Einschaltung des negativen Widerstandes angibt. Der Entdämpfungsgrad des negativen Widerstandes ist also nicht gleichzusetzen mit der Grösse des negativen Widerstandes. wohl aber besteht eine Abhängigkeit zwischen beiden Werten.
Es ist bekannt, den Arbeitspunkt solcher Widerstände durch einen bestimmten Gleichstrom (Vorstrom) einzustellen. Man ist jedoch hiebei auf diejenigen negativen Widerstandswerte beschränkt, die sich aus dem Verlauf der Charakteristik ergeben. In den meisten Fällen ist es jedoch wünschenswert. einen ganz bestimmten negativen Widerstandswert einstellen zu können. Insbesondere ergibt sich diese Notwendigkeit, wenn ein Stromkreis mit bestimmten Eigenschaften geschaffen werden soll und der negative Widerstand, dessen Entdämpfungsfähigkeit zunächst durch seine physikalischen Eigen- schaften und seine Abmessungen bestimmt ist. diesem Stromkreis angepasst werden soll.
Nach der Erfindung wird eine Einstellung oder Regelung des Entdämpfungsgrades von negativen
Widerständen dadurch herbeigeführt, dass den negativen Widerständen selbst oder einem äusseren
Widerstand, z. B. dem inneren Widerstand der Stromquelle oder dem Belastungswiderstand besondere
Widerstände parallelgeschaltet werden. Diese Widerstände können reell oder komplex sein und positive oder negative Beträge besitzen. Bei der Wahl eines positiven Parallelwiderstandes ergibt sich die überraschende Tatsache, dass durch diesen Widerstand eine Steigerung des Entdämpfungs- grades des negativen Widerstandes herbeigeführt werden kann.
Die Steigerung des Entdämpfungsgrades durch Zuschalten eines positiven Parallelwiderstandes wird verständlich, wenn man sich die Schaltung im Zustand der Selbsterregung vorstellt. Die Selbst- erregungtrittein, wenn der negative Widerstand gleich dem resultierenden positiven Widerstand ist. Wird nun der positive Widerstand durch Parallelsehalten eines weiteren positiven Widerstandes verkleinert. so tritt die Selbsterregung schon bei Anwendung eines kleineren negativen Widerstandes ein. d. h. mit andern Worten : die durch die Einschaltung eines gegebenen negativen Widerstandes herbei- geführten Entdämpfungen lassen sich erhöhen, wenn ein positiver Widerstand zu dem negativen parallelgeschaltet wird. Als positive Widerstände können rein Ohm'sehe Widerstände, z.
B. in Form von festen Widerständen oder von Entladungsröhren mit veränderlichem Sättigungsstrom, oder auch Scheinwiderstände oder Kombinationen von Ohm'schen Widerständen und Scheinwiderständen. dienen. Bei der Wahl eines negativen Widerstandes als Parallelwiderstand tritt das umgekehrte, nämlich eine Verminderung des Entdämpfungsgrades ein. Von dieser Möglichkeit wird jedoch ver- hältnismässig seltener Gebrauch gemacht werden. Als negative Widerstände können dabei Widerstände
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der gleichen Art, wie die zu regelnden Widerstände, oder auch Widerstände anderer Art Anwendung finden.
Ist eine dauernde Regelungsmogliehkeit erwünscht, so werden die genannten Parallelwider- stände veränderbar gemacht, wofür bekannte Methoden dienen können. Das Parallelschalten von Widerständen kann auch dazu dienen, eine gegebenenfalls erforderliche Seheinwiderstandsanpassung zwischen dem negativen Widerstand und dem angeschlossenen Stromkreis herbeizuführen. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der nachfolgenden Ausführungen und Zeichnungen erläutert.
In Fig. 1 ist die Charakteristik eines negativen Widerstandes dargestellt, dessen Arbeitspunkt P
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Strom, 0 ist der Ursprung des Koordinatensystemes. Die im Punkte P an die Charakteristik gelegte Tangente bildet mit der Ordinatenachse den Winkel x. Der Tangentenwinkel gibt den Wert des negativen Widerstandes im Punkt P (d. h. beim Strom I0) an. Da die Kennlinie gekrümmt ist. ist der Wert des Widerstandes von Punkt zu Punkt verschieden, das Ohm'sehe Gesetz also nur in seiner differentiellen Form gültig.
Um die Grösse des jeweiligen Widerstandes, der für den Entdämpfungsgrad massgebend ist, ändern zu können, wird entsprechend Fig. 2 zu dem negativen Widerstand ein Ohm'scher Widerstand parallelgeschaltet, der ebenfalls vom Gleichstrom und Wechselstrom durchflossen wird und bezüglich der Charakteristik eine Scherung der Charakteristik nach Fig. 1 verursacht.
In Fig. 2 stellt die Gerade 01 eine Vereinfachung des fallenden Teiles der Charakteristik nach Fig. l
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entsprechende resultierende Widerstand schliesslich unendlich wird und sogar wieder in einen positiven Wert übergeht. Die Fig. 3 zeigt, innerhalb welcher Grenzen der resultierende Widerstand geändert
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zu dem negativen, wegen der Krümmung der Kennlinie differentiell zu nehmenden Widerstand Rdiff und nach oben und unten das Verhältnis von resultierendem Widerstand zum differentiellen negativen Widerstand aufgetragen. Es ergibt sich aus Fig. 3. wie auch aus einer einfachen Rechnung, dass bei dem Werte 1 des erstgenannten Verhältniswertes der zweite Verhältniswert durch {-oc- oder-o geht.
In dem eben dargestellten Falle ist der Parallelwiderstand von dem gleichen Strom durchflossen. der zur Einstellung des Arbeitspunktes dient. Nach der weiteren Erfindung kann dieser Widerstand auch vom Gleichstromkreis abgetrennt sein. so dass nur der zu verstärkende Wechselstrom über den Widerstand fliessen kann. Fig. 4 zeigt für diese Möglichkeit ein Beispiel. Mit 1, 2 und 3, 4 sind die Eingangs-und Ausgangsklemmen eines Teiles eines Stromkreises bezeichnet. der durch einen negativen Widerstand 5 entdämpft werden soll. Zur Einstellung des Entdämpfungsgrades ist ein veränderlicher Widerstand 6 parallelgesehaltet. Die Einstellung des Arbeitspunktes des negativen Widerstandes 5 erfolgt durch einen Strom aus der Batterie 7, der durch die Kapazität 8 von dem Widerstand 5 abgesperrt ist.
Die Induktivität 9 ist für eine Sperrung des zu verstärkenden Stromes in dem Zweig der Batterie 7 vorgesehen.
Das gleiche Ergebnis lässt sich auch dadurch erzielen, dass ein negativer Widerstand über einen Transformator mit dem zu entdämpfenden Stromkreis gekoppelt wird, wobei dem negativen Widerstand ebenfalls ein besonderer Widerstand parallel liegt. Der Parallelwiderstand kann dabei wiederum vom Vorstrom durchflossen sein oder nicht, wie z. B. nach Fig. 4. Der Parallelwiderstand, welcher, wie schon erwähnt, ein Seheinwiderstand sein kann, muss nicht unbedingt zu dem negativen Widerstand parallelgeschaltet werden. Er kann auch zu ändern im gleichen Stromkreis wirksamen Widerständen. beispielsweise zu dem über eine Leitung an den negativen Widerstand angeschlossenen Verbraucher parallel gelegt werden.
Die dabei entstehende Wirkung des Parallelwiderstandes ist grundsätzlich dieselbe wie in dem Fall, in dem der Parallelwiderstand zum negativen Widerstand unmittelbar parallel gelegt ist. Wie schon oben ausgeführt wurde, kommt es für den Entdämpfungsgrad in erster Linie darauf an, in welchem Verhältnis der resultierende negative Widerstand zu dem positiven Widerstand des Stromkreises steht. Der Entdämpfungsgrad kann daher durch Verändern des positiven Widerstandes herbeigeführt werden. Dabei ist es naturgemäss gleichgültig, mit welchen Mitteln und an welcher Stelle die Beeinflussung des positiven Widerstandes vorgenommen wird. Der positive Parallelwiderstand könnte also z. B. nach Fig. 4 zwischen den Klemmen 1. 2 bzw.. J, 4 eingeschaltet werden.
In Fig. 5 ist dargestellt, wie die Charakteristik eines negativen Widerstandes für einen Wechselstrom sich ändert. wenn eine Induktivität oder Kapazität zum negativen Widerstand entsprechend
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Seheinwiderstand Ryes au einem Kreise. Der positive reelle Widerstand des Stromkreises ist dabei mit 2 R, der reelle negative Widerstand mit Rn bezeichnet. während R den Vektor des aus dem negativen Widerstand und der Induktivität oder Kapazität resultierenden Scheinwiderstandes bezeichnet. Beim Vergrössern der Induktivität dreht sich der Vektor R in Richtung des Pfeiles L. während beim Vergrössern der Kapazität die Drehung in entgegengesetzter Richtung, wie durch den Pfeil C angedeutet, erfolgt.
Ist die durch die Fig. 5 dargestellte Entdämpfungsschaltung zwischen reellen Widerständen eingefügt, so lässt sich erkennen, dass die Entdämpfung und damit die Verstärkung weitgehend geregelt
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