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Schaltung zur Verstärkung elektrischer Ströme oder Spannungen mittels Entladungs- gefässen.
In Anordnungen zur Verstärkung elektrischer Ströme oder Spannungen, bei welchen Entladungsgefässe (Kathodenröhren) benutzt werden, geschieht die Verbindung der einzelnen Röhren bisher vorwiegend mittels Transformatoren. Es sind ferner Anordnungen bekannt, die ohne Transformatoren arbeiten. Bei diesen erfolgt die Kopplung der Röhren auf galvanischem Wege. Diese Schaltungen haben Vorteile, insbesondere bei Verstärkung von Sprechströmen, da sie diese Ströme ohne Verzerrung verstärken. Bei Schaltungen, in denen die Röhren mittels Transformatoren gekoppelt sind, sind letztere den verzerrungsfreien Verstärkungen hinderlich, insbesondere wegen ihrer Eigenschwingungen.
Bei den bisher bekannten transformatorlosen Schaltungen ist die Gitterstrecke einer nachfolgenden Röhre mit der Anodenstrecke der vorhergehenden Röhre entweder durch Reihenschaltung verbunden, wobei das Potential am Gitter negativ ist, oder es ist die Gitterstrecke parallel zur Anodenstrecke geschaltet, wobei das Potential am Gitter positiv ist. In diesem Fall muss mit der Anodenstrecke ein Widerstand in Reihe geschaltet sein, der bei Änderung des Anodenstromes die auf das nächste Gitter zu übertragenden Potentialschwankungen bewirkt.
Beide Schaltungen verhindern, am Gitter mit positiven Spannungen zu arbeiten, erstere, weil die Spannung am Gitter bereits negativ ist, letztere, weil bei positiven Gitterspannungen der Widerstand der Strecke Gitter-Kathode bereits verhältnismässig gering, oft sogar kleiner ist, als der Widerstand der parallel geschalteten Strecke Anode-Kathode der vorhergehenden Röhre. Deren Steuerwirkung wird dadurch auf ein Minimum herabgedrückt. Bei dieser Schaltung ist es deshalb notwendig, durch Hilfsspannungen oder andere Hilfsmittel das Potential am Gitter möglichst negativ gegenüber der Kathode zu machen, weil dann der Widerstand zwischen Gitter und Kathode sehr viel grösser, bei genügend negativem Potential praktisch unendlich ist.
Die Schaltungen eignen sich weniger zur Erzielung grosser Ströme, wie sie beispielsweise für die Zwecke des sprechenden Films, des Phonogrammophons u. a. m. erforderlich sind, da es zur Zeit noch nicht möglich ist, in Kathodenröhren unter günstigen Verhältnissen grosse Stromleitung bei negativen Gitterspannungen zu erzielen.
Die Erfindung ermöglicht es, bei positiven Gitterspannungen zu arbeiten. Es wird zu diesem Zwecke die Gitterstrecke der nachfolgenden Röhre mit der Anodenstrecke der vorhergehenden Röhre so in Reihe geschaltet, dass am Gitter positives Potential vorhanden ist.
In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, I und 11 sind Kathodenröhren mit Anoden al und a2, Gittern gl und g2 und Kathoden kr und . & i und b2 sind die zugehörigen Anodenspannungsquellen.
Die Gitterstrecke g2-k2 der Röhre 11 ist mit der Anodenstrecke - & i der Röhre 1 so in Reihe geschaltet, dass die Spannung b1. die sich auf beide Strecken ne. eh Massgabe ihrer Widerstände verteilt, an g2 positiv gegenüber k2 ist.
Z ist eine lichtelektrische Zelle und bildet in an sich bekannter Weise beispielsweise den Ausgangsort der zu verstärkenden Ströme. Die Zelle ist in gleicher Weise wie Röhre 1 mit Röhre 11 mit ersterer verbunden, wobei die Potentialdifferenz der Spannungsquelle bo sich auf Z und die Strecke gl-wiederum so verteilt, dass gl positiv gegenüber kl ist. Sofern es bei der Röhre 1 nicht auf Stromleistung ankommt, kann Z mit ihr auch durch andere Schaltungsweisen verbunden werden.
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Wenn nun in Z infolge Belichtungsänderungen Strom bzw. Widerstandsänderungen vor sich gehen, so ändert sich die Potentialverteilung von bo auf Z und go-lu und infolgedessen auch der Anodenstrom der Röhre I. Hiemit verbunden sind Widerstandsänderungen zwischen a1 und k1, was wiederum die Poten-
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kann in gleicher Weise mit einer weiteren Röhre verbunden werden usw. Im Anodenkreis der letzten Röhre befindet sich ein Nutzwiderstand R, z. B. ein Telephon, welches die verstärkten Ströme in Schall umsetzt.
Die Verstärkungsziffer im positiven Bereich ist gleich dem Verhältnis der Gitterstromänderung zur gleichzeitigen Anodenstromänderung. Dieses Verhältnis kann durch geeignete Röhren vorteilhaft gewählt werden. Die Änderungen der Spannungsverteilung auf Anodenstreeke und Gitterstrecke werden ferner bei im Mittel gleich grossen Widerständen dieser Strecke am grössten. Es ist deshalb zweckmässig, die Gitterleistung der nächsten Röhre der Anodenleistung der vorhergehenden Röhre anzupassen. Es stehen dann auch die Anodenleistungen der Röhren in einem Verhältnis, welches der Verstärkungsziffer entspricht. So lange für die Anode noch keine Sättigungsspannung erreicht ist, werden die Spannungs- änderungen und damit die Verstärkungsziffer bei höherer Anodenspannung grösser werden.
Bei einem mittleren Verhältnis von 1 : 1 der in Reihe geschalteten Widerstände kann dabei sehr bald die Spannung am Gitter zu hoch werden. Es ist dann innerhalb gewisser Grenzen vorteilhaft, der Strecke Gitter-Kathode einen Widerstand parallel zu schalten, da ein anderes Widerstandsverhältnis als 1 : 1 innerhalb bestimmter Grenzen die Spannungsänderungen nicht in dem Masse herabsetzt, wie sie durch die entsprechend grössere Anodenspannung erhöht werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltung zur Verstärkung elektrischer Ströme oder Spannungen mittels Entladungsgefässen, dadurch gekennzeichnet, dass die Strecke Hilfselektrode-Kathode einer nachfolgenden Röhre mit der Strecke Anode-Kathode der vorhergehenden Röhre so in Reihe geschaltet ist, dass die zugehörige Anodenspannungsquelle an der Hilfselektrode positive Spannungsdifferenzen gegenüber ihrer Kathode erzeugt.