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Verstärkerschaltung und Verstärkerröhre.
Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungen zur Verstärkung von elektrischen Schwingungen und auf Verstärkerröhren für solche Schaltungen. Sie ist besonders vorteilhaft anwendbar in der sogenannten Endstufe von Verstärkerapparaten, da sie den in dieser Stufe auftretenden Bedürfnissen hervorragend entspricht ; sie kann aber auch in andern Stufen, z. B. in der sogenannten Hochfrequenzj stufe verwendet werden.
Es ist bekannt, dass wenn eine Eingitterröhre in der Endverstärkerstufe mit geringer Anoden- spannung arbeitet, eine grosse Wechselstromleistung dieser Röhre dann entnommen werden kann, wenn das Gitter der Röhre eine genügend grosse Wechselspannung aufgedrückt erhält. Da die Röhre auf dem negativen gitterstromfreien Gebiet der Charakteristik arbeiten muss, kann dem Steuergitter eine grosse Wechselspannung dann aufgedrückt werden, wenn die Charakteristik stark auf das negative
Gebiet verschoben ist, was aber nur mit Erhöhung des Durchgriffes oder mit andern Worten, durch
Verringerung des Verstärkungsfaktors erreicht werden kann.
Die Empfindlichkeit solcher Röhren, also das Verhältnis der im Anodenstromkreis erhaltenen
Wechselstromleistung zur Wechselspannung auf dem Gitter ist gering. Darum haben diesen Eingitter- endröhren gegenüber die bekannten Mehrgitterendröhren mit hoher Empfindlichkeit einen grossen
Fortschritt bedeutet.
Wenn eine solche bekannte Endverstärkerpenthode mit geringer Anodenspannung (90-110 Volt) arbeiten soll, muss der Verstärkungsfaktor der Röhre stark verringert werden, wodurch die Empfindlich- keit der Röhre sinkt, wenn sie auch noch immer grösser bleibt als die der Eingitterendröhren.
Ein anderer Nachteil, welcher besonders bei den indirekt geheizten Röhren auftritt ist der, dass die starke Verschiebung der Charakteristik in das negative Gebiet mit Hilfe eines weitmaschigen
Steuergitter erreicht werden muss. Diese Massnahme zieht aber eine Verlängerung des unteren Teiles der Charakteristik nach sich, was eine starke Tonverzerrung zur Folge hat.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile, u. zw. dadurch, dass eine Viergitter- röhre derart geschaltet wird, dass auf das erste Gitter, welches der Kathode am nächsten liegt, die zu verstärkende Wechselspannung aufgedrückt wird, die nächstfolgenden beiden Gitter ein konstantes, positives Potential erhalten, während das vierte, von der Kathode am weitesten liegende Gitter auf dem Gleichstrompotential der Kathode oder noch negativer gehalten wird.
Es ist bekannt, dass der Durchgriff solcher Röhren (der reziproke Wert des Verstärkungsfaktors) durch das Produkt der Teildurchgriffe gegeben ist. Bei einer Dreigitterendröhre z. B. bestehen diese
Teildurchgriffe aus dem Durchgriff der Anode durch das dritte Gitter, dem Durchgriff des dritten Gitters durch das zweite Gitter und dem Durchgriff des zweiten durch das der Kathode zunächst gelegene erste Gitter. Da sämtliche Teildurchgriffe echte Brüche sind, ist ihr Produkt kleiner als die einzelnen Teildurchgriffe an sich ; der Verstärkungsfaktor ist also grösser (österr. Patenschrift Nr. 147304). Durch den erfindungsgemässen Einbau des vierten Gitters kann der Durchgriff noch weiter verkleinert werden, so dass dadurch diejenige Vergrösserung des Durchgriffes kompensiert wird, welche durch das der Kathode zunächst gelegene Steuergitter verursacht wird.
Damit das neue Gitter den Anodenstrom nicht verkleinere, erhält dieses Gitter, welches zwischen dem, von der Kathode gerechnet, zweiten und dem der Anode zunächst gelegenen Gitter angebracht wird, ein konstantes, positives Potential. Dadurch wird erreicht, dass die Charakteristik nicht nach
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rechts, sondern nach links verschoben wird ; und so wird eine solche Röhre und Schaltung erhalten, welche bei grosser Verstärkung auch eine grosse Aussteuerfähigkeit bietet. Infolge der grossen Empfind- lichkeit kann dieselbe Wechselstromleistung mit einer geringeren Wechselspannung am Steuergitter erreicht werden, was die Verwendung einer kleineren Gittervorspannung und eines dichteren Steuer- gitters ermöglicht. Diese Massregel wieder gibt eine bessere Form des unteren Teiles der Charakteristik und so wird die Verzerrung verkleinert.
Das, von der Kathode gerechnet, vierte Gitter erhält sein negatives Potential, z. B. in der Weise, dass es mit der Kathode oder mit dem Steuergitter metallisch verbunden wird, da das Steuergitter ohnehin eine negative Vorspannung erhält.
Das, von der Kathode gerechnet, zweite und dritte Gitter können dasselbe positive Potential erhalten, welches auch mit dem Potential identisch sein kann, welches die Anode erhält.
Die erfindungsgemässe Verstärkerröhre kann zweckmässig so konstruiert werden, dass innerhalb des Kolbens, oder des Sockels die metallischen Verbindungen, welche zur Durchführung der Erfindung nötig sind, stattfinden ; so z. B. können das, von der Kathode gerechnet, zweite und dritte Gitter mit- einander, und das von der Kathode gerechnet vierte Gitter entweder mit der Kathode oder mit dem von der Kathode gerechnet ersten Gitter metallisch verbunden sein.
In der Zeichnung ist die erfindungsgemässe Verstärkerschaltung und Röhre durch ein Aus- führungsbeispiel veranschaulicht.
In der Figur ist 1 der Glaskolben der Röhre, 2 die elektronenemittierende Kathode, welche durch den Heizdraht 3 auf entsprechender Temperatur gehalten wird. Zwischen der Kathode 2 und der Anode 4 wird das Steuergitter 5 angebracht, welches mit dem, von der Kathode gerechnet vierten, also der Anode zunächst liegenden Gitter 8 metallisch verbunden ist. Die Gitter 6 und 7 sind mit- einander metallisch verbunden. Die zu verstärkende Wechselspannung zwischen Steuergitter und
Kathode wird auf die Punkte 12 und 13 aufgedrückt, während das Steuergitter 5 und das damit metallisch verbundene Gitter 8 die negative Vorspannung mit Hilfe des Potentiometers 9 erhält. Die Kathode wird durch den Kondensator 10 in Wechselstromverbindung mit dem geerdeten Pol 15 gebracht.
Die Anode und die miteinander verbundenen Gitter 6 und 7 erhalten das Potential des positiven Poles 14, während der im Anodenstromkreis auftretende Wechselstrom durch den Ausgangstransformator 11 seinem Verwendungszwecke zugeführt wird.
Im vorstehenden ist die erfindungsgemässe Schaltung und Verstärkerröhre in der Endstufe eines Verstärkerapparates beschrieben, aber die Erfindung kann durch geringe konstruktive Abänderung der Röhre auch für die Hochfrequenzverstärkung brauchbar gemacht werden. Wenn dafür gesorgt wird, dass in der Verstärkerröhre die Kapazität zwischen Anode und Steuergitter mit Hilfe eines entsprechend angebrachten Schildes verhindert wird, kann die Röhre auch in der Hochfrequenzstufe Verwendung finden. Dieses Schild kann auf jeder Gitterelektrode angebracht werden, welche ein konstantes Potential hat. So kann es auf dem, von der Kathode gerechnet, zweiten oder dritten Gitter und auch auf dem vierten Gitter angebracht werden, wenn dieses nicht mit dem Steuergitter verbunden ist, sondern auf konstantem Potential gehalten wird, z. B. durch Verbindung mit der Kathode.
Ausserdem kann aber das Schild auch von den Gittern isoliert angebracht werden, in welchem Falle es ebenfalls ein konstantes Potential zu erhalten hat, z. B. durch Erdung oder durch Verbindung mit der Kathode.
Die erfindungsgemässe Verstärkerröhre kann sowohl für die Endverstärkerstufe wie auch für die Hoehfrequenzstufe derart konstruiert werden, dass die Drähte der, von der Kathode gerechnet, zweiten und dritten Gitter einander in, auf der Kathode senkrechten Ebenen decken. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass auf diese Weise die Verringerung des Durchgrifffes erreicht wird, ohne dass dabei der Gitterstrom praktisch vergrössert wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verstärkerschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass auf das, von der Kathode gerechnet, erste Gitter einer mit Kathode, Anode und vier Gitterelektroden versehenen Verstärkerröhre die zu verstärkende Wechselspannung aufgedrückt wird, das, von der Kathode gerechnet, zweite und dritte Gitter konstantes, positives Potential erhalten und das vierte Gitter auf dem Potential der Kathode oder auf einem noch negativeren Potential gehalten wird.