Schaltung mit Entladungsröhre zum Verstärken elektrischer Schwingungen. Die Erfindung betrifft die Verstärkung elektrischer Schwingungen mit Hilfe therm- ionischer Vorrichtungen, und zwar insbe sondere den Vorgang in der letzten bezw. einzigen Verstärkungsstufe eines Verstärkers. Es ist bei der betreffenden Entladungsröhre eine grosse Steilheit der Arbeitskurve er wünscht.
Bei Benützung gewöhnlicher Trio den ist nun diese Steilheit nicht unerheblich geringer als diejenige der Charakteristik, da die zu verstärkenden Schwingungen auf die Anode mit gegenüber dem Gitter umge kehrter Phase übertragen werden, so dass die infolge Zunahme des Gitterpotentials erfol gende Zunahme des Anodenstromes durch die Einwirkung .des fallenden Anodenpotentials herabgesetzt wird.
Zwecks Behebung dieses Nachteils ist es am Platze, beim Endver stärker ein sogenanntes Schutzgitter zwischen dem Steuergitter und der Anode zu verwen den, welches Schutzgitter auf konstantem, ziemlich hohem positivem Potential gehalten wird, wobei sich zugleich ,die für einen End verstärker so sehr gewünschte Möglichkeit behauptet, eine gehörige negative Torspan nung an das Steuergitter anzulegen:
Verwendet man aber eine derartige End- röhre mit Anodenschutzgitter in einem Ver stärker, so tritt .die Erscheinung in Wirksam keit, dass beim Sinken des Anodenpotentials der Schutzgitterstrom auf Kosten des Ano denstromes zunimmt und dass, wenn dieser Abfall so stark wird, dass das Anodenpoten tial unter das Potential des Schutzgitters sinkt, einesteils Sekundärelektronen von der Anode zum Sohutzgitter hinübergehen, wäh rend andernteils ein Teil der Primärelek tronen zwischen Schutzgitter und Anode ihre Richtung umkehren und zum Schutzgitter zurückgehen.
Die eine dieser Erscheinung hat in höherem Masse und die andere in-ge- ringerem Masse zur Folge, dass der Schutz gitterstrom auf Kosten des -Anodenstromes zunimmt, so dass der Vorteil, der mit .der Ver wendung des Schutzgitters verbunden ist, wieder grossenteils verloren geht.
Die Erfindung gründet sich auf dieser Einsicht und ist dadurch gekennzeichnet, dass die auf der letzten Verstärkungsstufe wirk same Entladungsröhre mit einem Schutz gitter. zwischen dem Steuergitter und der Anode versehen und dass ferner das Ganze so eingerichtet ist, dass, wenn das Anodenpoten tial sinkt, das Anwachsen des Schutzgitter- CD Kostendes Anodenstromes nahe zu ganz verhütet wird.
Auf der Zeichnung ist der Erfindungs gegenstand in einigen Beispielen dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Schaltung nach der Er findung, bei welcher der Endverstärker mit einem Hilfsgitter zwischen dem Schutzgitter und der Platte versehen ist und dieses Hilfs gitter auf konstantem positivem Potential gehalten wird; Fig. 2 ist ein Diagramm, auf dem die Potentiale der verschiedenen Elektroden des Endverstärkers nach Fig. 1 aufgetragen sind; Fig. 3 zeigt ein dem Beispiel nach Fig. 1 ähnliches Beispiel mit .dem Unterschied, dass das Hilfsgitter- mit der Kathode leitend ver bunden ist;
Fig. 4, 5, 6, 7 und 8 stellen schematisch verschiedene Bauarten der als Endverstärker zweckmässig zu verwendenden Entladungs röhren dar; Fig.9 zeigt eine Schaltung. bei der das Hilfsgitter Wechselspannungen unterworfen wird, die zu den Spannungsschwankungen der Anode um 180 in der Phase verschoben Sind.
In Fig. 1 stellt 1 einen Transformator mit Eisenkern dar, dessen Sekundärspule mit ihrem einen Ende mit einem Steuergitter der Endröhre verbunden ist, während ihr an deres Ende über eine Vorspannungsbatterie 7 mit dem negativen Ende der Kathode 6 ver bünden ist. Die Entladungsröhre ist ferner mit einem Schutzgitter 3 versehen, das mit einem solchen Punkt er Hochspannungs batterie 9 verbunden ist, dass es auf einem hohen positiven Potential gehalten wird, das jedoch etwas tiefer als das mittlere Potential der Anode 5 ist. In dem Stromkreis der Anode 5 liegt ein Wiedergeber 10 (Fern sprecher, Lautsprecher, Schreibvorrichtung oder dergleichen).
Die Kathode 6 wird von einer Batterie 8 gespeist, wobei ein nicht dargestellter Regulierwiderstand vorgesehen werden kann. Zwischen dem Schutzgitter 3 und der Anode 5 ist nun ein Hilfsgitter 4 angeordnet, das mit einem solchen Punkt der Batterie 9 verbunden ist, dass das Potential von 4 we sentlich niedriger ist, als das des Schutz gitters 3. In dem Diagramm nach Fig. ? sind die Potentiale der Elektroden 2, 3, 4 und 5 graphisch aufgetragen, um eine bessere Vor stellung von dem Verlauf des elektrischen Feldes innerhalb der Entladungsröhre zu geben.
Das Potential des Hilfsgitters 4 wählt man so wenig positiv, dass als sicher ange nommen werden kann, dass das augenblick liche Anodenpotential auch bei Höchstwerten der Spannungsamplitude am Steuergitter 2 nie wesentlich unter das Potential von 4 sinken wird. Auf diese Weise wird endgültig ver hütet, da-ss etwaige, von der Anode ausge sandte Sekundärelektroden zum Hilfsgitter -1- hinübergehen werden, da das Potential von 4 nach 5 fast :durchweg anwachsend sein wird.
Die Schaltung kann. wie sich aus Fig. 3 erkennen lässt, -durch Verbindung .des Hilfs gitters 4 unmittelbar mit einem der Enden der Kathode 6 etwas vereinfacht werden. Das Hilfsgitter 4 kommt infolgedessen auf das Potential 0, so dass das mit Bezug auf die etwaigen Sekundärelektroden der Anode Ge sagte hier noch in stärkerem Masse gilt. wo bei es ausserdem ermöglicht wird, das Gitter -1 innerhalb der Röhre, oder gegebenenfalls in nerhalb der Röhrenhülse, mit der Kathode zii verbinden. Die Anzahl der an der Röhre an zubringenden Kathodenschrauben oder Stifte wird daher um eines verringert.
Als zweiter Unterschied gegenüber dem Beispiel nach Fig. 1 ist zu bemerken, da.ss das Schutzgitter 3 mit dem positiven Ende der Batterie 9 verbunden ist. und auf diese Weise das gleiche Gleielistrompotential wie die Anode 5 erhält. Die von der Endröhre abzugebende Leistung wird hierdurch gesteigert.
In Fig. 4 sind die wielitigsten Teile einer Röhrenbauart nach der Erfindung darge stellt, wobei zwischen der Kathode und der Anode drei Hilfselektroden angeordnet sind, deren äusserste mit der Kathode leitend ver bunden ist. Die verschiedenen Elektroden sind hier in ,bekannter Weise mit ihren Trägern, die zum Teil gleichzeitig als Stromzulei tungsdrähte wirksam sind, in die Glas quetschstelle 13 eines Lampenfusses einge schmolzen, .dessen oberer Teil nur dargestellt ist. Auch der Glaskörper, mit dem .der Glas fuss verschmolzen wird, ist auf der Zeichnung fortgelassen.
Die Kathode 6 besteht aus einem ge streckten Draht, der zwischen zwei Zulei tungen 11 gespannt ist, deren linke nach oben hin verlängert ist und ,dort leitend mit einem Metallsteg 12 verbunden ist, der zur Versteifung und Unterstützung des äusser sten Gitters 4 dient. Dieses Gitter ist im Sinne der Erfindung als Hilfsgitter wirksam und ist zwischen der Anode 5 und dem Schutzgitter 3 angeordnet. Letzteres wird in bekannter Weise von einem Tragsteg und zwei in die Quetschstelle 13 eingeschmol zenen Trägern unterstützt, deren rechter durch die Quetschstelle hindurchgeführt ist.
Zwischen dem Schutzgitter 3 und der Ka thode 6 befindet sich schliesslich ein Steuer gitter 2, das ebenso wie die beiden Gitter 3 und 4 als ein schraubenförmig gewundener Draht dargestellt ist, der auf der Unterseite an einem Tragsteg befestigt ist, der mittelst zweier Träger in die Quetschstelle 13 einge schmolzen ist. Von diesen zwei Trägern ist nur der linke durch die Quetschstelle hin durchgeführt. Die Anode 5 wird in bekann ter Weise von einem steifen mittleren Träger unterstützt, der in die Quetschstelle 13 ein geschmolzen und durch diese hindurchgeführt. ist. Insgesamt hat man somit fünf Durchfüh rungsdrähte, von denen zum Beispiel vier mit Kontaktstiften .der untern Fläche der Röh renhülse verbunden werden können, während -der fünfte, z.
B. der Durchführungsdraht des Schutzgitters, nach einer Kontaktschraube auf der zylindrischen Seitenwand derselben Hülse geführt werden kann.
Fig. 5 zeigt einen schematischen Quer schnitt durch die Elektroden einer Entla dungsröhre von geänderter Bauart. Die Ka thode 6 besteht auch hier aus einem gestreck ten Draht, der vom Steuergitter 2 umgeben wird, das beliebig ausgebildet sein kann. Rings um das Steuergitter ist ein Schutz- gitter 3 angeordnet, das aus einer Anzahl pa rallel zur Kathode 6 und in Radialflächen angeordneter, schmaler Metallbändchen be steht, die an den Enden durch Metallringe gegenseitig vereinigt sind.
Diese Ringe sind in Fig. 6, die einen Längsschnitt durch eine solche Röhrenbauart darstellt, mit 19 be zeichnet. Die Anode enthält eine Anzahl radialer Scheidewände 15, die mit den Bänd chen 3 in Flucht liegen, jedoch viel breiter als letztere sind. Diese Scheidewände sind an den Enden durch flache Ringe 14 zu einem steifen Ganzen vereinigt. Der Zwischenraum zwischen dem Gitter 3 und der Anode 5 wird zweckmässig nur gering gehalten und auch die Zwischenräume zwischen den Schei dewänden 15 untereinander werden zweck mässig dadurch klein gehalten, dass die An zahl .der Scheidewände gross gewählt wird.
Der Zweck dieser Massnahmen ist, die durch das Gitter 3 hindurchgetretenen Elektronen, die eine Neigung zeigen, anstatt zu den Anoden hinüberzugehen, zum Gitter 3 zu rückzukehren, und die zu diesem Zwecke seitwärts von ihren geradlinigen Bahnen ab weichen, durch die Scheidewände 15 abzu fangen, so dass sie doch wieder zur Anode gelangen.
Bildet man bei dieser Bauart das Steuer gitter 2 schraubenförmig oder in Form einer Anzahl auf einer Zylinderfläche angeord neter paralleler Ringe aus, so kreuzen sich die Elemente des Gitters 2 und .diejenigen des Gitters 8 senkrecht oder nahezu senk recht. Dies wird eine günstige Wirkung haben, da die Elektronen hiernach -weniger aus ihren geradlinigen Bahnen abgelenkt werden, als wenn die erwähnten Elemente ganz oder nahezu parallel zueinander ver laufen.
Eine andere Bauart, die gleichfalls den Zweck hat, eine Rückkehr .der durch das Schutzgitter hindurchgetretenen Primärelek tronen zu dem eben genannten Gitter zu, ver meiden, ist in Fig. 7 dargestellt. Diese Figur ist ein schematischer Querschnitt durch die Elektroden einer Entladungsröhre nach der Erfindung, bei der das Gitter 2 aus einer Anzahl kleiner, parallel zur Kathode 6 ver laufender, flacher Bänder besteht, die senk recht zur der Ebene liegen, die durch ihre Längsachse und durch die Kathode gebt. Auf der von der Kathode abgewandten Seite dieser Bänder liegen die Elemente, z. B.
Drähte des Schutzgitters 3, die somit von den Bändchen 2 ziemlich vollständig abgeschirmt werden. Die daherrührende Wirkung ist, dass die Elektronen unter dem kombinierten Ein fluss der Gitter 2 und 3 nur wenig abgelenkt werden, so dass sie weniger Neigung zeigen werden, zum Gitter 3 zurückzukehren. Au sserdem werden infolge der abschirmenden Wirkung des Steuergitters 2 auf das Schutz gitter 3 so gut wie gar keine Primärelek tronen unmittelbar zum Schutzgitter ge langen.
Wird dann rings um das Schutz gitter 3 noch ein Hilfsgitter .1 angeordnet, das den Übertritt von Sekundärelektronen von der Platte 5 zum Gitter 3 in schon be- scliriebener \Weise verhütet, so werden alle drei im Eingang der Beschreibung erwähnten nachteiligen Erscheinungen ausgeglichen.
Man kann durch die angegebenen Mittel, bei entsprechender Wahl .der Verhältnisse, neben der bei einem Endverstärker erforder lichen, grossen Leistung, einen innern Wi derstand erzielen, der in bezug auf die Im pedanz der Wiedergabevorrichtung (Laut- spreelier oder :dergleichen) so gross ist, dass die Stromschwankungen in dieser Vorrichtung praktisch genau denselben Verlauf -wie die Spannungsschwankungen des Steuergitters der Röhre haben können, so dass die Wieder gabe unverzerrt ist.
In Fig. 8 ist noch eine dritte Bauart an gegeben, bei der die Elektronen an einer Rückkehr zum Schutzgitter gehindert wer den. Zu diesem Zwecke ist unmittelbar au sserhalb des Schutzgitters ein gegen letzteres isoliertes Gitter 16 angeordnet, das mit der Anode 5 durch Leiter 17 verbunden ist und dessen Elemente den Elementen des Schutz gitters entsprechen und diese nahezu ganz abdecken. Kehren nun Elektronen in dem Raum zwischen 16 und 5 ihre Bewegungs richtung um, so gelangen diese Elektronen zum übergrossen Teil auf die Aussenflächen der Elemente 16 und nicht auf das Gitter 3.
Fig. 9 schliesslich zeigt eine Schaltung für eine Pentode (5-Elektrodenröhre), bei der das zwischen der Anode 5 und dem Schutz gitter 3 vorhandene Hilfsgitter -1 mit einem Punkt verbunden ist, dessen Spannungs schwankungen derjenigen der Anode in der Phase entgegengesetzt sind. Zu diesem Zwecke liegt im Plattenstromkreis die Pri- inärspule eines Transformator: 18, in dessen Sekundärstromkreis der Wiedergeber 10 ge schaltet ist.
Das Hilfsgitter .1 ist hier leitend mit dem Ende der @el-#undä.rspule verbun den, dessen Potential mit dein der Anode uni <B>180</B> in der Phase verschoben ist. Dies führt zum Ergebnis, dass bei passender Wahl der Dimensionen der Eleldroden und des CTber- setzungsverhältnisses von 1.8 das elektriselii- Feld zwischen den Gittern 3 und -1 von Po tentialschwankungen an der Anode nicht be- einflusst wird.
Zum Sehluss sei. bemerkt, dass auch die folgende Bauart der Röhre, -welche in der beiliegenden Zeichnung nicht dargestellt ist. dem angestrebten Ziele wenigstens teilweise entsprechen würde : der Abstand zwischen Anode und der der Anode zunächst liegen den Hilfselektrode -wird so gross gewählt, dass sich eine starke Raumladung zwischen die sen beiden Elektroden bilden kann. Etwai.-;e von der Anode herrührende sekundäre Elek tronen -werden alsdann durch diese Raum ladung daran behindert, zur erwähnten Hilfselektrode hinüberzugehen.