<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Es ist bekannt, dass in Schaltungen für Verstärkerröhren, bei denen die erregende Schwingung auf ein sogenanntes Hilfsnetz oder Gitter übertragen und die verstärkte Schwingung im Anodenkreis nutzbar gemacht wird, eine Erhöhung der Verstärkung durch sogenannte Rückkoppelung zwischen Gitter-und Anodenkreis erzielt werden kann.
Solche Rückkoppelungsschaltungen haben bisher hauptsächlich für die Zwecke der drahtlosen Telegraphie Verwendung gefunden, wo es sich darum handelt, eine Schwingung von bestimmter Frequenz zu verstärken. Es ist zwar auch vorgeschlagen worden, die Rückkoppelung zur Verbesserung der Sprachverstärkung anzuwenden, jedoch vielfach mit unbefriedigendem Ergebnis, was darauf zurückzuführen sein dürfte, dass die Bedingungen zur Erzielung des beabsichtigten Erfolges dabei nicht in Erwägung gezogen worden sind.
Im Falle der Sprachverständigung ist die Aufgabe nämlich eine doppelte : einerseits muss die Verstärkung für ein grösseres Frequenzgebiet (2 n M = : zirka 3000 bis 7000) möglichst gleichmässig und möglichst hoch sein ; andrerseits muss ein etwa noch vorhandenes Verstärkungsmaximum ungefähr in der Mitte des Frequenzgebietes (etwa bei 2 vr n = 5000) liegen ; es darf nicht an den Anfang oder das Ende des in Betracht kommenden Frequenzbereiches fallen, da sonst die verstärkte Sprache eine dumpfe oder spitze Klangfarbe annehmen würde, welche die Verständigung erschwert.
Die Erfindung gibt nun an, wie diese beiden Aufgaben gleichzeitig durch geeignete Bemessung der Schaltungselemente zu lösen sind ; und zwar gelten die gegebenen Regeln hauptsächlich für den zur Zeit wichtigen Fall, dass im Gitterkreise der Röhre kein Energieverbrauch stattfindet.
Die Rückkoppelung, die zwischen dem Gitter-und Anodenkreis derselben Röhre vorzunehmen ist, kann nicht nur in Schaltungen mit einer einzigen Röhre, sondern auch in Reihenschaltungen von Verstärkerröhren angewendet werden ; sie kann kapazitiv oder induktiv oder beides zugleich sein.
Erfindungsgemäss müssen nun die untereinander zurückgekoppelten Kreise, und zwar in Mehrfachschaltungen bei mindestens einer Röhre, eine von der zu bevorzugenden Frequenz abweichende Frequenz besitzen. Man hat dann die Möglichkeit, auch solche Rückkoppelungen anzuwenden, bei denen mit einer Erhöhung der Verstärkung eine Verschiebung des Verstärkungsmaximums Hand in Hand geht. Sodann sollen eine oder mehrere der in den Gitterkreisen liegende Spulen eine möglichst kleine Kapazität und dabei eine so hohe Selbstinduktion besitzen, dass die Eigenschwingung der betreffenden Spule oder Spulen an die obere Grenze des Gebrauchsfrequenzgebietes (M = 7000) fällt.
Schliesslich ist die Vorspule mit dem Erregerkreis und die Sendespule mit dem Verbrauchskreis und in Mehrfachschaltungen auch die Anodenspule jeder Röhre mit der Gitterspule der nächstfolgenden Röhre, möglichst eng zu koppeln.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung möge das in der Zeichnung wiedergegebene an sich bekante Schaltungsschema mit einer Verstärkerröhre R dienen. In dieser Figur bedeutet A die Anode, H die Hilfselektrode oder das Gitter und K die Kathode der Verstärkerröhre R. V ist die die Erregung aufnehmende Vorspule und N die Nachspule, die auch unmittelbar durch den Verbraucher ersetzt werden kann.
<Desc/Clms Page number 2>
Für diese Schaltung mit einer Verstärkerröhre gelten folgende Regeln : Um eine möglichst gleichmässige Verstärkung über das ganze Sprachgebiet zu erzielen, sind die Spulen V und N als möglichst ideale Übertrager zu bauen, derart, dass sie so hohe Selbstinduktion aufweisen, dass bei Erregung durch Wechselstrom das Verhältnis der Spannungsamplituden auf der Primär-und Sekundärseite von V sowie von N bereits im Gebiet der tiefsten, bei der Sprachübertragung wirksamen Frequenzen keine starke Frequenzabhängigkeit mehr zeigt.
Die Gitterspule 2 im besonderen ist so zu bauen, dass sie möglichst kleine Eigenkapazität besitzt ; neben dieser Bedingung besteht dann die andere, dass die Selbstinduktion der Spule so hoch wie möglich gewählt werden muss, und zwar bis zu der Grenze, dass die Eigenschwingung der Spule trotz der geringen Kapazität ungefähr an die obere Grenze des Sprachfrequenzgebietes fällt. Es ist hierbei zu berücksichtigen, dass die Leitung von der Gitterspule zum Hilfsnetz H und dieses selbst noch eine zusätzliche Kapazität der Spule 2 bedingen. Auch im Anodenkreis ist die Kapazität der Spule 3 zusätzlich der Kapazität der Anode und der zur Anode führenden Leitung so klein zu wählen, dass die Eigenschwingung der Spule 3 oberhalb des Sprachgebietes liegt.
Im allgemeinen wird diese Bedingung für die Anodenspule von selbst erfüllt sein und die Eigenschwingung der Anodenspule 3 sogar noch bedeutend höher sein als die der Vorspule 2, da im Anodenkreis nicht eine so hohe Selbstinduktion notwendig ist, wie im Gitterkreis. Eine Messreihe unter den gegebenen Bedingungen, welche die Verstärkung in Abhängigkeit von der Frequenz darstellt, zeigt einen flachen Anstieg der Verstärkung bis zur Eigenschwingung der Vorspule.
Die Erfindung besteht nun darin, dass die Kreise untereinander in an sich bekannter Weise rückgekoppelt werden, in Mehrfachschaltungen bei mindestens einer Röhre, und zwar in der Weise, dass sie eine von der zu bevorzugenden Frequenz abweichende Frequenz besitzen, wodurch es möglich wird, durch geeignete Bemessung der Koppelung ausser der Grösse der Verstärkung auch die Lage des Verstärkermaximums in gewissen Grenzen willkürlich zu beeinflussen. Die Rückkoppelung erfolgt vorzugsweise durch Anlegen einer kleinen Kapazität C zwischen Anode A und Gitter H.
Es ergibt sich dann folgendes : Es wird nicht, wie bei den bisher vorgeschlagenen Rückkoppelungsschaltungen, eine allgemein gleichmässige Verstärkung oder eine weitere Bevorzugung der Eigenschwingung der Vorspule V erreicht, sondern Hand in Hand mit einer Erhöhung der Verstärkung im ganzen Sprachgebiet eine mit wachsender Koppelungskapazität zunehmende Verschiebung des Verstärkungsmaximums nach der Seite der tieferen Frequenzen. Man hat es demnach in der Hand, durch geeignete Bemessung der Koppelungskapazität C nicht nur die Verstärkung selbst, sondern auch die Klangfarbe der Verstärkung zu beeinflussen ; man wird die Kapazität C so einstellen, dass das Verstärkungsmaximum, welches unter den angegebenen Bedingungen ein flaches ist, etwa in die Mitte der Sprachfrequenz fällt.
Wichtig ist hierbei die Tatsache, dass bereits eine sehr geringe Kapazität (10-4 bis I0-1 MF) genügt, um diese Verlegung der bevorzugten Frequenz zu bewirken. Wird nämlich stärker gekoppelt, so wird das Verstärkermaximum steiler und geht dann in eine sich selbst erregende Eigenschwingung der Röhre über, deren Amplitute jedoch nunmehr, von der
Koppelung ziemlich unabhängig, durch die Röhreneigenschaften bedingt ist. Dieser Umstand, sowie die Möglichkeit, durch Variation nur eines einzigen Elementes (der Koppelungskapazität) die erzeugten Schwingungen über eine grosse Skala zu variieren, machen diese Anordnung in hohem Masse zur Schwingungserzeugung geeignet.
Von Bedeutung ist die im vorstehenden gekennzeichnete Erfindung auch dann, wenn die Röhre R nicht als einzelne Verstärkerröhre wirksam ist, sondern ein einzelnes Glied in einer Reihe von hintereinandergeschalteten Röhren bildet. Die geschilderten Gesetzmässig- keiten und die Regeln für ihre Nutzbarmachung gelten in ganz derselben Weise, 'PATENT-ANSPRÜCHE :
i. Verstärkerschaltung mit einer oder mehreren Kathodenstrahlenröhren zur Sprechstromverstärkung, bei der zwischen dem Anodenkreis und dem Gitterkreis in-derselben Röhre eine willkürliche kapazitive oder induktive Rückkoppelung vorgesehen ist, dadurch gekenn- zeichnet, dass die untereinander rückgekoppelten Kreise (in Mehrfachschaltungen bei mindestens einer Röhre) eine von der zu bevorzugenden Frequenz abweichende Frequenz besitzen, wodurch es ermöglicht wird, durch geeignete Bemessung der Koppelung ausser der Grösse der Verstärkung auch die Lage des Verstärkungsmaximums in gewissen Grenzen willkürlich zu beeinflussen.