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Gegentakt-Kettenverstärker
Gegentakt-Kettenverstärker üblicher Bauart können mit gutem Erfolg zur Breitbandverstärkung im Frequenzbereich unterhalb von 100 MHz verwendet werden. Das Gegentaktprinzip trägt hiebei zur Herabsetzung der durch die Verstärkerelemente bedingten Verzerrungen massgeblich bei, sofern die beiden Verstärkerzweige die gleichen Verstärkungseigenschaften besitzen. Diese Bedingung lässt sich jedoch bei der Verstärkung von Frequenzen, welche über 100 MHz hinausgehen, nur mehr annähernd und unter Schwierigkeiten erreichen.
Bei den üblichen Gegentaktverstärkern, bei welchen die beiden Verstärkerzweige dem äusseren Anschein nach spiegelsymmetrisch zueinander aufgebaut sind, werden zwar in der Regel die Bauelemente örtlich symmetrisch angeordnet, jedoch gilt dies nicht für die eigentlichen Verstärkerelemente, wie Röhren, Transistoren od. dgl. Es wird vielmehr stets die gleiche Type von Verstärkerelementen verwen-
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zweieranordnung bzw. der Elektrodenanschlüsse eine Symmetrieebene. Die Folge davon ist bei einem mechanischen symmetrischen Aufbau eine elektrische Asymmetrie der beiden Zweige, was schon aus der notwendigerweise asymmetrischen Verdrahtung zu ersehen ist.
Es ist auch eine Elektronenröhre bekannt, bei der innerhalb eines einzigen Röhrenkolbens zwei vollständige, zueinander symmetrische Elektrodensysteme angeordnet sind. Ein derartiges Röhrensystem ist jedoch für einen Gegentakt-Kettenverstärker vor allem deshalb nicht verwendbar, weil die speziellen Erfordernisse hinsichtlich der Entkopplung zwischen Eingangskettenleiter und Ausgangskettenleiter nicht erfüllt werden. Die Elektrodenanschlüsse liegen nämlich in diesem Fall so nahe beieinander, dass bei einem Kettenverstärker der Eingangskettenleiter einerseits und der Ausgangskettenleiter anderseits nicht mehr ausreichend gegeneinander entkoppelt sind. Es ist auch nicht möglich, die beiden Kettenleiter in grösserer Entfernung voneinander anzuordnen, weil dann durch die langen Zuleitungen zu den Elektrodenanschlüssen störende Transformationen auftreten würden.
Ausserdem sind bei Verwendung eines Doppelröhrensystems Verkopplungen zwischen den Elektroden zu befürchten, wodurch ebenfalls Störungen auftreten können.
Die Erfindung zeigt einen Weg, auf dem es möglich ist, diesen Nachteilen zu begegnen und sowohl ein Doppelröhrensystem zu vermeiden als auch diejenigen Schwierigkeiten zu beseitigen, welche dadurch auftreten, dass zwei gleiche Röhren für den Aufbau eines Gegentakt-Kettenverstärkers verwendet werden. Die Erfindung, welche sich auf einen Gegentakt-Kettenverstärker bezieht, der aus zwei nebeneinander angeordneten Verstärkerzweigen besteht, von denen jeder mit mehreren selbständigen Verstärkerelementen bestückt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die ebenfalls getrennt angeordneten, einander gegenüberliegenden, zusammen eine Gegentakt-Anordnung ergebenden, getrennten Verstär- kerelemente der beiden Verstärkerzweige spiegelbildlich zueinander ausgebildet sind.
Durch diese Massnahme wird erreicht, dass die Verstärkerzweige auch bei hohen Frequenzen elektrisch identische Eigenschaften aufweisen, da sämtliche als Reaktanzen wirkende stromführende Zulei- tungen gleichartig angeordnet sind und auch die Bauelemente innerhalb je eines Zweiges gleichartig aufeinander einwirken. Auch hinsichtlich der Anordnung der Eingangs- und Ausgangselemente in bezug auf
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die damit verbundenen Schaltelemente der Verstärkerzweige herrscht hiebei völlige örtliche und daher auch elektrische Symmetrie.
Gemäss einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind die Schaltelemente jedes Verstärkergliedes, zumindestens aber jene Verstärkerelemente, welche sich in den beiden gegenphasig arbeitenden Verstärkerzweigen gegenüberliegen, in an sich bekannter Weise nach der sogenannten Festkörperschalttechnik zu je einem Baublock, vorzugsweise zu einem transistorisierten Mikrobaublock, zusammengefasst.
Durch die erfindungsgemisse Anwendung dieser an sich bekannten Bausteintechnik kann eine sehr genaue Einhaltung der örtlichen Symmetrie erzielt werden. Bezüglich des Einflusses der örtlichen Anordnung der Schaltelemente von Kettenverstärkern, welche im hohen Frequenzbereich arbeiten, muss bemerkt werden, dass eine örtlich nur um Millimeter von der regelmässig geometrischen Anordnung abweichende Befestigung nur eines einzigen Bauteiles den gesamten Verstärker unbrauchbar machen kann.
Daraus kann die Bedeutung der überraschend einfachen, jedoch entscheidenden erfindungsgemässen Lösung ermessen werden.
Weitere Einzelheiten sind an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Gegentakt-Anordnung herkömmlicher Bauart, Fig. 2 eine Gegentakt-Anordnung gemäss der Erfindung, Fig. 3 ein Blockschaltbild eines kompletten Gegentaktverstärkers und Fig. 4 eine Anordnung in FestkörperT echnik.
In Fig. 1 sind die beiden Sockel S1 und S2 von als Röhren ausgebildeten Verstärkerelementen einander gegenüber und so gut wie möglich symmetrisch angeordnet. Es zeigt sich jedoch, dass dem Anodenanschluss Al des Sockels Sl der Gitteranschluss G2 des Sockels S2 und dem Gitter- anschluss Gl des Sockels Sl der Anodenanschluss A2 des Sockels S2 gegenüberliegt. Eine symmetrische Anordnung ist in dieser Weise bei Verwendung herkömmlicher Röhrensockel somit nicht möglich ; ebenso nicht die Erzielung optimaler Gegentakt-Eigenschaften, insbesondere im Hinblick auf die Unterdrückung von quadratischen Klirranteilen.
Ändert man dagegen die Sockelbeschaltung der Röhren in der durch die Erfindung vorgeschlagenen Weise nach Fig. 2, so liegen sich in einer derartigen Gegentakt-Schaltung entsprechende Röhrenanschlüsse wegen der Spiegelsymmetrie gegenüber und die Schaltung lässt sich exakt symmetrisch aufbauen.
Beim Blockschaltbild nach Fig. 3 sind an die Sekundärwicklung eines Eingangsübertragers 1 die Eingangsketten 2, 2' zweier in Gegentakt geschalteter Kettenverstärker angeschlossen. Die Verstärkerelemente der Kettenverstärker sind mit 3a, 3b,... bzw. 3a', 3b',... bezeichnet. Die Ausgangsketten 4,4' sind mit den Klemmen der Primärwicklung des Ausgangsübertragers 5 verbunden.
Wie in Fig. 3 an den Symbolen der Verstärkerelemente 3a, 3a',... angedeutet ist, sind diese spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet. Hiedurch wird der quadratische Klirranteil praktisch vollkommen unterdrückt. Gegebenenfalls kann entlang der Mittellinie 6 der gesamten Anordnung eine elektrische Abschirmung zwischen den beiden Verstärkerzweigen vorgesehen sein.
Eine symmetrische Anordnung der Verstärkerelemente ist auf einfachste Weise dadurch zu erzielen, dass diese als Mikrobaublöcke nach der sogenannten Festkörperschalttechnik ausgebildet werden.
Zu solchen Baueinheiten eignen sich vorzugsweise aus Transistoren aufgebaute Verstärkerelemente.
Denprinzipiellen Aufbau der Mikrobaublöcke zeigt Fig. 4. Dort sind je zwei spiegelsymmetrisch zueinander aufgebaute Verstärkerelemente 3a, 3a'bzw. 3b, 3b'... in einem einzigen Bauteil vereinigt.
Aus den Bauteilen heraus sind nur die Anschlüsse der Eingangs- bzw. Ausgangsketten 2, 2' bzw. 4,4' herausgeführt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gegentakt-Kettenverstärker bestehend aus zwei nebeneinander angeordneten Verstärkerzweigen, von denen jeder mit mehreren selbständigen Verstärkerelementen bestückt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die ebenfalls getrennt angeordneten, einander gegenüberliegenden, zusammen eine Gegentakt-Anordnung ergebenden, getrennten Verstärkerelemente (3a, 3a') der beiden Verstärkerzweige spiegelbildlich zueinander ausgebildet sind.