Yerstärkereinrichtung. Die Erfindung betrifft eine Verstärker einrichtung, bei der die als Verlustenergie auftretende Anodengleichstromenergie mit der abgegebenen Wechselstromenergie steigt und fällt.
Bei den bekannten Schaltanordnungen werden gewöhnlich gleichbleibende Span nungen an die Anode und an das Gitter der Verstärkerröhre angelegt. Die Grösse dieser Spannungen ist von den Bedingungen ab hängig, dass eine bestimmte Anodenspannung nicht überschritten werden darf und dass eine gewisse Höchstspannung noch linear muss verstärkt werden können.
Unabhängig von der Grösse der in einem gewissen Augenblick zu verstärkenden Wech selspannung wird von einer auf diese Weise eingestellten Röhre eine gleichbleibende Gleichstromenergie abgegeben.
Die Erfindung gibt nun eine Einrichtung an, bei welcher die abgegebene Gleichstrom energie nicht gleichbleibend ist und bei wel- eher ,diese Energie bei kleiner Signalspan nung kleiner als im vorherbeschriebenen Fall ist, so dass für eine bestimmte Röhre eine grössere Wechselstromenergie zugelassen wer den kann.
Die Verstärkereinriehtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch Mit tel, welche eine solche mit der zu verstärken den Signalspannung veränderliche Gitter- vorspannung bewirken, dass bei abnehmenden Signalspannungen die Gittervorspannung negativer wird. Bei schwachen Signalen wird somit an die Verstärkerröhre eine grosse und bei stärkeren Signalen eine kleinere negative Gittervorspannung angelegt.
Auf jeden Fall wird diese Vorspannung derart gewählt, dass die Summe der Vorspannung und der zu ver stärkenden Spannung kleiner ist als eine Spannung, zufolge derer die Röhre auf einen gekrümmten Teil der Charakteristik ein gestellt würde. zweckmässig wird die Ein stellung derart gewählt, dass die oben angegebene Summe der Gitterspannungen ungefähr gleichbleibend ist. Durch diese Einrichtung wird erreicht, dass bei den schwächeren Signalen gleich zeitig die abgegebene Gleichstromenergie kleiner ist als bei starken Signalen, so dass die Röhre nicht ständig voll belastet wird.
Die Schaltanordnung nach der Erfindung ist besonders vorteilhaft für Röhren, die eine grosse Energie abgeben sollen, also zum Bei spiel für die letzten Röhren einer Verstärker schaltanordnung.
Die Erfindung ist in der Zeichnung an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert. In Fig.l ist eine Verstärkerröhre dar gestellt, bei der die. durch einen elektroly tischen Detektor gleichgerichtete Eingangs spannung für die Einstellung der gewünsch ten Gittervorspannung angewendet wird; Fig.2 stellt die letzte Verstärkerstufe eines Batterieempfängers dar, während in Fig. 3 ein mit Wechselstrom gespeister Kraftverstärker dargestellt ist.
In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Schirmgitter- röhre. In dem Eingangskreis derselben liegt eine Impedanz 2, die zum Beispiel die Sekundärwicklung eines Transformators ist, dem die zu verstärkenden Spannungen zu geführt werden. Parallel zu dieser Impedanz liegt ein Detektor 3 in Reihe mit Konden satoren 4 und 5.
Ferner enthält der Ein gangskreis der Röhre noch Widerstände 6 und 7 und eine Batterie B. Der Ausgangs kreis der Röhre enthält eine Anodenspan nungsquelle und eine Ausgangsimpedanz 9, beispielsweise einen Transformator, an den ein Lautsprecher angeschlossen sein kann. Das Schirmgitter ist mit einer Anzapfung der Anodenspannungsbatterie verbunden.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Werden dem Eingangstransformator 2 keine Wechselspannungen zugeführt, so wird die Gitterspannung der Röhre 1 durch die Grösse der Batterie 8 bedingt, welche so gross gewählt ist, dass der Anodenstrom der Röhre 1 sehr klein ist. Werden nun dem Trans formator 2 Wechselspannungen zugeführt, so wird der Gleichrichter 3 in Tätigkeit gesetzt, wodurch ein Spannungsgefälle über den Widerstand 6 eintritt, so dass die Spannung im Punkt 10 positiv gegenüber derjenigen im Punkt 11 ist.
Hierdurch wird also die Vorspannung der Röhre 1 weniger negativ.
Durch passende Wahl der Grösse der Widerstände 6 und 7 mit Rücksicht auf den verwendeten Detektor kann erreicht werden, dass die Summe der Gittervorspannung und der Amplitude der aufgedrückten Wechsel spannung konstant gehalten wird.
Im dargestellten Beispiel war 3 ein elek trolytischer Detektor. An Stelle des letzteren könnte auch ein thermionischer Detektor ver wendet werden. Weiter kann die gleich bleibende negative Vorspannung der Röhre 1 sowohl von einer Batterie 8, als auch von einem Gleichrichter oder einem in dem Aus gangskreis eingeschalteten Widerstand ge liefert werden. Die verwendeten Röhren können direkt oder indirekt geheizte Katho den besitzen, die mit Gleich- oder Wechsel strom gespeist werden.
Der Detektor braucht nicht in dem Ein gangskreis des Verstärkers angebracht zu werden. Im allgemeinen ist es sogar vorteil hafter, die gleichzurichtenden Spannungen dem Ausgangskreis des Verstärkers zu entneh men, da ja oft die in dem Eingangskreis auf- tretenden Spannungen zu klein sind, um eine gute Regelung zu gewährleisten und ausser- dem, die Parallelschaltung des Gleichrichters zu dem Eingangskreis eine ziemlich grosse Verringerung der Verstärkung zur Folge hat.
Gewöhnlich wird man daher einen Teil der Ausgangsspannung gleichrichten, wobei die ser Teil so gross gewählt wird, dass die Gitter- vorspannung der Verstärkerröhre stets mög lichst negativ, aber doch immer noch so ist, dass nicht in einem gekrümmten Teil ge arbeitet wird.
Das in Fig. 2 dargestellte Schaltbild ver anschaulicht die letzte Stufe eines Batterie verstärkers und kann zum Beispiel in einem tragbaren Gerät verwendet werden. Ein sol ches Gerät wird stets ganz mit Gleichstrom gespeist. Es ist dabei von Wichtigkeit, dass die Kathoden sämtlicher Röhren an die gleiche Spannungsquelle angeschlossen sind. Dies ist bei der dargestellten Schaltanord nung erreicht. Als Gleichrichter wird eine Dreielektrodenröhre 12 verwendet., die als Gitterdetektor geschaltet ist. In dem Ano denkreis dieser Röhre liegt ein hoher Wider stand 13.
Wird dem Eingangskreis 2 der Röhre kein Signal aufgedrückt, so ist. der Anodenstrom der Röhre 12 maximal. Das Spannungsgefälle über den Mriderstand 13 ist in diesem Fall gross, und die Spannung an der Anode der Röhre 12 ist somit niedrig. Diese Spannung wird mittelst eines Span- nungsteilers 14, 15 und 16 mit der Span nung einer Batterie 17 addiert dem Gitter der Röhre 1 zugeführt. Hierdurch wird die negative Gitterspannung dieser Röhre mög lichst gross gemacht.
Wird nun dem Ein gangskreis der Röhre 1 eine Wechselspan nung zugeführt, so hat dies zur Folge, dass die Spannung an dem Eingangskreis des Detektors niedriger wird, der den Wider stand 13 durchfliessende Strom sich ver ringert und die Spannung an der Anode der Röhre 12 somit grösser wird. Hierdurch wird die Gitterspannung der Röhre 1 weniger negativ. Die Ebnung der Gittervorspannung wird mittelst der Kondensatoren 18 und 19 erreicht. Die Kondensatoren 20 und 21 bil den einen kapazitiven .Spannungsteiler, von dem der Detektorröhre ein gewünschter Teil der Spannung zugeführt wird. Der Konden sator 20 dient hierbei gleichzeitig als Gitter kondensator für diese Detektorröhre.
Wendet man eine Endlampe für sehr grosse Leistungen an, so kann zweckmässig eine Vorrichtung nach Fig. 3 benutzt werden. Hierbei werden wechselstromgespeiste Röh ren verwendet. Die Gittervorspannung für die Verstärkerröhre wird von zwei Gleich richtern geliefert, die zweckmässig in einem einzigen Glaskolben angebracht sind und eine gemeinsame Kathode besitzen.
Der von der Kathode 23 und der Anode 24 gebildete Gleichrichter ist an eine Wicklung des Netz transformators angeschlossen und liefert so mit eine gleichbleibende, gleichgerichtete Spannung. Der von der Kathode 23 und der Anode 25 gebildete Gleichrichter ist an einen Teil der Ausgangsimpedanz 9 der Röhre 1 angeschlossen, so dass dieser Gleich richter Spannungen herbeiführt, deren Grösse von der Signalspannung abhängig ist.
Beide gleichgerichtete Spannungen werden in be kannter Weise geebnet und in entgegen gesetztem Sinne dem Eingangskreis der Ver= stärkerröhre zugeführt, so dass die Vorspan- nung dieser Röhre in der erwünschten Weise mit der .Signalstärke wechselt.
Booster device. The invention relates to an amplifier device in which the anode direct current energy occurring as energy loss rises and falls with the output alternating current energy.
In the known switching arrangements constant voltages are usually applied to the anode and the grid of the amplifier tube. The size of these voltages depends on the conditions that a certain anode voltage must not be exceeded and that a certain maximum voltage must be able to be amplified linearly.
Regardless of the size of the alternating voltage to be amplified at a certain moment, a tube set in this way emits constant direct current energy.
The invention now specifies a device in which the direct current energy output is not constant and where this energy is smaller with a low signal voltage than in the previously described case, so that a greater alternating current energy can be permitted for a certain tube.
The amplifier device according to the invention is characterized by means which cause such a grid bias voltage which is variable with the signal voltage to be amplified that the grid bias voltage becomes more negative as the signal voltages decrease. In the case of weak signals, a large negative grid bias voltage is applied to the amplifier tube, and a smaller negative grid voltage is applied to stronger signals.
In any case, this bias voltage is chosen such that the sum of the bias voltage and the voltage to be strengthened is smaller than a voltage, according to which the tube would be set to a curved part of the characteristic. the setting is expediently selected such that the sum of the grid voltages given above is approximately constant. With this device it is achieved that with the weaker signals at the same time the emitted direct current energy is smaller than with strong signals, so that the tube is not constantly fully loaded.
The switching arrangement according to the invention is particularly advantageous for tubes that are to emit a large amount of energy, so for example switching arrangement for the last tubes of an amplifier.
The invention is explained in more detail in the drawing using three exemplary embodiments. In Fig.l an amplifier tube is provided in which the. Rectified input voltage is applied by an electrolytic detector to set the desired grid bias voltage; FIG. 2 shows the last amplifier stage of a battery receiver, while FIG. 3 shows a power amplifier fed with alternating current.
In FIG. 1, 1 denotes a screen grid tube. In the input circuit of the same there is an impedance 2, which is, for example, the secondary winding of a transformer to which the voltages to be amplified are fed. In parallel with this impedance there is a detector 3 in series with capacitors 4 and 5.
Furthermore, the input circuit of the tube contains resistors 6 and 7 and a battery B. The output circuit of the tube contains an anode voltage source and an output impedance 9, for example a transformer to which a loudspeaker can be connected. The screen grid is connected to a tap on the anode voltage battery.
The mode of operation of this device is as follows: If no alternating voltages are supplied to the input transformer 2, the grid voltage of the tube 1 is determined by the size of the battery 8, which is chosen so large that the anode current of the tube 1 is very small. If AC voltages are now fed to the transformer 2, the rectifier 3 is activated, whereby a voltage gradient occurs across the resistor 6, so that the voltage at point 10 is positive compared to that at point 11.
As a result, the bias of the tube 1 is less negative.
By suitable choice of the size of the resistors 6 and 7, taking into account the detector used, it can be achieved that the sum of the grid bias and the amplitude of the applied AC voltage is kept constant.
In the example shown, 3 was an electrolytic detector. A thermionic detector could also be used in place of the latter. Furthermore, the constant negative bias of the tube 1 can be supplied by a battery 8, as well as by a rectifier or a resistor connected in the output circuit from. The tubes used can have directly or indirectly heated cathodes that are fed with direct or alternating current.
The detector does not need to be placed in the input circuit of the amplifier. In general, it is even more advantageous to take the voltages to be rectified from the output circuit of the amplifier, since the voltages occurring in the input circuit are often too small to ensure good regulation and also to connect the rectifier in parallel the input circuit results in a rather large reduction in gain.
Usually one will therefore rectify part of the output voltage, this part being chosen so large that the grid bias of the amplifier tube is always negative as possible, but still so that it is not worked in a curved part.
The circuit diagram shown in Fig. 2 ver illustrates the last stage of a battery amplifier and can be used, for example, in a portable device. Such a device is always fed entirely with direct current. It is important that the cathodes of all tubes are connected to the same voltage source. This is achieved in the illustrated Schaltanord voltage. A three-electrode tube 12, which is connected as a grid detector, is used as a rectifier. There is a high resistance in the anode circle of this tube 13.
If no signal is applied to input circuit 2 of the tube, then is. the anode current of the tube 12 is maximum. The voltage gradient across the M resistor 13 is large in this case, and the voltage at the anode of the tube 12 is thus low. This voltage is added to the grid of the tube 1 by means of a voltage divider 14, 15 and 16 with the voltage of a battery 17 added. This makes the negative grid voltage of this tube as large as possible.
If an AC voltage is now supplied to the input circuit of the tube 1, this has the consequence that the voltage at the input circuit of the detector is lower, the current flowing through the resistor 13 is reduced and the voltage at the anode of the tube 12 thus gets bigger. This makes the grid voltage of the tube 1 less negative. The leveling of the grid bias is achieved by means of the capacitors 18 and 19. The capacitors 20 and 21 form a capacitive voltage divider from which a desired part of the voltage is fed to the detector tube. The capacitor 20 serves as a grid capacitor for this detector tube.
If an end lamp is used for very high powers, a device according to FIG. 3 can be used. AC powered tubes are used here. The grid bias for the amplifier tube is supplied by two rectifiers, which are conveniently mounted in a single glass bulb and have a common cathode.
The rectifier formed by the cathode 23 and the anode 24 is connected to a winding of the mains transformer and thus supplies a constant, rectified voltage. The rectifier formed by the cathode 23 and the anode 25 is connected to part of the output impedance 9 of the tube 1, so that this rectifier produces voltages, the magnitude of which is dependent on the signal voltage.
Both rectified voltages are leveled in a known manner and fed in opposite directions to the input circuit of the amplifier tube, so that the bias of this tube changes in the desired manner with the signal strength.