Gegentaktverstärkereinrichtung. Vorliegende Erfindung betrifft eine Ge- gentaktverstärkereinrichtung zur praktisch verzerrungsfreien Verstärkung elektrischer Schwingungen mit auf dem untern Teil der Steuercharakteristik arbeitenden Entladungs röhren.
Es hat sich in der Praxis herausgestellt, dass bei derartigen Verstärkern wider Erwar ten sehr starke Verzerrungen auftreten, die o gross sind, dass die Verstärker in die Praxis keinen Eingang gefunden haben, obwohl der mit ihnen erzielbare Wirkungsgrad erheblich höher sein kann als bei Einstellung auf den mittleren Teil der Kennlinien.
Die Erfindung hat zum Zweck, die Ver zerrung, welche bei auf den untern Teil der Kennlinien eingestellten Gegentaktverstär kern auftritt, zu vermindern, wobei auch noch andere Vorteile erzielt werden.
Es hat sich gezeigt, dass der grössere Teil der praktisch auftretenden Verzerrungen durch Abweichungen der Anodenspannung von demjenigen Wert verursacht wird, auf den diese Spannung im nichtgesteuerten Zu- stand des Verstärkers eingestellt ist. Weiter hat sich ergeben, dass diese Abweichungen durch den innern Widerstand und andere Eigenschaften des Speisegerätes verursacht werden, und zwar auf Grund der Tatsache, dass bei solchen Verstärkern der Anoden gleichstrom infolge der Aussteuerung zu nimmt, und zwar um so mehr, je .stärker die Aussteuerung wird.
Bei Anwendung zum Beispiel eines Netz- anschlussgerätes für die Speisung der Ano denkreise kann die Spannung um etwa 40 bis<B>50%</B> sinken, wenn der Verstärker ge steuert wird.
Es mag als bekannt vorausgesetzt wer den, dass bei elektrischen Apparaten eine sehr starke Spannungsabnahme bei zunehmender Belastung im allgemeinen eine unerwünschte Erscheinung darstellt, und zwar, weil da durch die zur Verfügung .stehende Spannung und somit die maximale Energie herabgesetzt wird. Aus diesem Grunde liegt es gewisser massen auf der Hand, zu versuchen, die Span nungsabnahme innerhalb bestimmter Grenzen zu halten.
Man geht damit aber nicht wei ter als zum Beispiel bis 15 %o, da eine weitere Verbesserung ausserordentliche Komplikatio nen und hohe Kosten mit sich bringen würde, welche durch die mit ihnen erreich bare Zunahme der vom Verstärker abgege benen Wechselstromleistung nicht gerecht fertigt sind, da Energieunterschiede von so gar 50 ö mit dem Ohr kaum wahrnehmbar sind. Man hat sieh aus diesem Grunde mit Spannungssenkungen von einigen Zehn Pro zenten begnügt.
Jetzt hat sich ergeben, dass unter solchen Umständen starke Verzerrungen auftreten; das Auffallende ist dabei, dass sehr geringe Abweichungen der Anodenspannung schon sehr erhebliche Verzerrungen zufolge haben. Bisher war es nicht bekannt, dass diese star ken Verzerrungen im wesentlichen durch die Spannungssenkungen verursacht werden; man hat die Verzerrung andern Ursachen zuogese hrieben, unter anderem den Krümmun- ,gen der Kennlinien, gewissen Unsymmetrien der Entladungsröhren usw. Es wurden daher keine Massnahmen getroffen, um die Span nungsabnahme so gering zu halten, wie sie zur Vermeidung von Verzerrungen nötig ist.
Eine solche Spannungsabnahme, die oft be reits bei einigen Prozenten störend ist, wird in manchen Fällen schon bei Anwendung einer Batterie zur Speisung der Anodenkreise auftreten. Je nach der Abnutzung der Bat terie und der Zunahme des innern Wider standes wird die Verzerrung stärker sein, auch wenn die Spannung durch Zuschaltung mehrerer Zellen auf den richtigen Wert zu- riickgebraebt wird.
ssei Verstärkern, welche auf den mittleren Teil der Kennlinien eingestellt sind (wie es bisher allgemein der Fall war), haben selbst verhältnismässig starke Veränderungen der Anodenspannung keine Verzerrungen zu folge. Infolgedessen liegt es nicht auf der Hand, die Ursache der Verzerrung eines Ver stärkers in den Eigenschaften des Speise gerätes zu suchen.
Bei Verstärkungen welche auf den un tern Teil der Kennlinien eingestellt sind, hat aber die Abnahme der mittleren Anodenspan nung zur Folge, dass die Röhren für einen erheblichen Teil der zugeführten Steuerspan nung sozusagen ausser Betrieb gesetzt wer den, so dass dieser Teil der Steuerspannung nicht verstärkt wird. In den verstärkten Schwingungen fehlen dadurch Teile, welche in der Steuerspannung vorkommen; hier durch entsteht eine sehr starke Verzerrung.
Diese Erscheinung soll anhand der Fig. 1 und der Kennlinien nach Fig. 2 erläutert werden.
Fig. 1 stellt seinen Gegentaktverstärker allgemein üblicher Schaltung dar. Der Ver stärker besteht aus den Röhren 1 und 2, dem Eingangstransformator 3, mit Hilfe dessen die Steuerschwingungen den Gittern der Röhren 1 und 2 zugeführt werden, und dem Ausgangstransformator 4, welcher die Ano denkreise der Röhren mit der Belastungs impedanz 7 koppelt. Die Anodenspannung wird von einem Speisegerät 6 geliefert. Mit Hilfe der Batterie 5 wird die negative Git- tervorspannung so eingestellt, dass die Röh ren 1 und 2 auf den untern Teil ihrer Kenn linien eingestellt sind, z.
B. auf den Punkt T'" der Kurve 8 in Fig. 2. Der von jeder der Röhren aufgenommene Anodengleichstrom beträgt dabei 1o.
Es wird nun angenommen, dass mit Hilfe des Eingangstransformators 3 den Gittern eine sinusförmige Wechselspannung zuge führt wird, welche durch die Kurve 11 der Fig. 2 dargestellt ist. Wenn die Anoden spannung vollkommen konstant bleibt, wird der Punkt P, der die momentane Gitterspan nung zum Ausdrueli: bringt, sich über die Kurve 8 mit Po als Bezugspunkt hin- und herbewegen. Der Punkt Po wird als "Ar- beitspunkt" bezeichnet.
Der Anodenstrom der Röhren 1 wird sich dann gemäss Kurve 12 verändern und der Anodenstrom der Röhre 2 gemäss Kurve 13. Der resultierende Strom durch die Primär wicklung des Transformators 4 der Fig. 1 verläuft dann gemäss Kurve 14 der Fig. 2 und ist durch Addierung der Kurven 12 und 13 erzielt worden (die Kurven 14, 17 und 18 sind in einem kleineren Massstab dargestellt als die Kurven 12 und 13). Die Verzerrung wird in diesem Fall nur sehr gering sein. Dieser Zustand tritt aber in Wirklichkeit nicht auf.
Aus den Kurven 12 und 13 ergibt sich, dass während der Steuerung der mittlere Anodenstrom jeder der beiden Röhren I1 be trägt. Das Speisegerät muss somit einen mittleren Strom 2f1 liefern. Infolgedessen wird die Anodenspannung sinken, so dass der Punkt P in Wirklichkeit nicht die Kennlinie g durehläuft, sondern eine Kennlinie, die der niedrigeren Anodenspannung entspricht.
Wenn die Spannungsabnahme infolge der Zunahme des mittleren Anodenstromes zum Beispiel 10% beträgt, wird der Punkt P die Kennlinie 9 durchlaufen. Da die negative Gittervorspannung unverändert geblieben ist, ist P1 der neue Arbeitspunkt, das heisst der Bezugspunkt, um den der Punkt P über die Kurve 9 oszilliert. Der Anodenstrom der Röhre 1 wird sieh dann nach der Kurve 15 verän dern und der Anodenstrom der Röhre 2 nach der Kurve 16. Der resultierende Strom in der Primärwieklung des Transformators 4 wird in diesem Fall durch die Kurve 17 dar- g r e Stellt, und es ist ohne weiteres ersichtlich, dlass diese Kurve nur noch sehr wenig mit der Kurve 11 der Steuerwechselspannung übereinstimmt. Die Kurve 18 zeigt, wie die verstärlkten Ströme hätten aussehen müssen.
wenn sie nicht verzerrt wären. Hieraus er gibt sich, dass die Verzerrung, welche durch die Abnahme der Anodenspannung verur sacht wird, viel stärker ist als diejenige, wel che zum Beispiel aus den Krümmungen der untern Teile der Röhrenkennlinien herrührt.
Eine solche starke Verzerrung ergibt sich offenbar, wenn der Arbeitspunkt P1 links vom .,Absperrpunkt" A" zu liegen kommt, (las heisst links von dem Punkt, bei dem der Anodenstrom unter dem Einfluss der nega tiven Gitterspannung gerade verschwindet. Der Arbeitspunkt befindet sich dann in einem Gebiet, in dem das Gitter keine Steuer wirkung mehr auf den Anodenstrom ausübt. Gemäss der Erfindung wird nun die oben beschriebene, sehr starke Verzerrung verhin dert, indem man dafür sorgt, dass der Ar beitspunkt jeder Röhre auch während der Steuerung immer innerhalb desjenigen Ge bietes bleibt, in dem das Gitter noch eine gehörige Steuerwirkung auf den Anoden strom ausübt.
Das kann unter anderem dadurch erreicht Werden, dass dafür gesorgt wird, dass auch während der Steuerung die Anodenspannung nicht zu stark sinkt. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass eine Spannungsabnahme von nur einigen Prozenten schon eine unzu lässige Verzerrung verursachen kann. Eine Zunahme der Anodenspannung verursacht keine Verzerrung. Da es sehr schwierig ist, die Anodenspannung vollkommen konstant zu halten, wird man es oft vorziehen, sie bei Abnahme des Stromes ansteigen zu lassen, und zwar weil dann keine grosse Genauigkeit beachtet zu werden braucht.
Das Konstanthalten bezw. Zunehmenlas- sen der Anodenspannung kann nach verschie denen. bekannten Verfahren erzielt werden, die im allgemeinen dadurch gekennzeichnet sind, dass das Speisegerät 6 Mittel aufweist, welche eine kompensierende Wirkung aus üben, das heisst, welche der Spannungs- abiiahme infolge der Belastungszunahme (welche an sich wieder durch die Zunahme der Steuerspannung verursacht wird) ent gegenwirken. Auch eine Überkompensierung ist möglich.
Man kann die kompensierende Wirkung in bekannter Weise von dem vom Speisegerät zu liefernden Strom selbst ab leiten, wie es weiter unten beispielsweise er läutert werden wird. Man kann aber die kompensierende Wirkung auch unmittelbar von den zu verstärkenden oder schon ver stärkten Schwingungen ableiten, indem diese auf eine im Speisegerät vorgesehene Regel vorrichtung einwirken, gegebenenfalls nach dem sie durch Gleichrichtung in eine Gleich spannung oder einen Gleichstrom übergeführt worden sind.
Fig. 3 stellt ein Speisegerät mit Gleich richtern dar, das in erfindungsgemässen Ein- richtungen benutzt werden kann. Die Ano denspannung für die Gleichrichterröhren 19 und 20 wird von einem Transformator 21 erzeugt. Die Kathoden werden mit dem Transformator 22 geheizt. In Reihe mit der Primärwicklung des Transformators 21 sind zwei Drosselspulen 23 und 24 vorgesehen, die je mit einer Hilfswicklung versehen sind. Diese Hilfswicklungen sind im Vergleich zu den Hauptwicklungen gegeneinander geschal tet und befinden sich im Gleichstromkreis des Speisegerätes. Infolge der Gegenschal tung werden in diesem Kreise somit keine Wechselspannungen erzeugt.
Die Hilfswick lungen dienen gleichzeitig als Glättungen oder Beruhigungsspulen und wirken dazu mit den Glättungskondensatoren 25 und 26 zwecks Abflachung des gelieferten Gleich- siromes zusammen. Je nach der Zunahme des vom Speisegerät abgenommenen Gleich stromes werden die Eisenkerne der Drossel spulen 23 und 24 gesättigt, so dass ihre Selbstinduktion abnimmt. Dadurch hat die Spannung zwischen den Klemmen des Trans formators 21 die Neigung zuzunehmen, und man kann es nun so einrichten, dass die vom Speisegerät erzeugte Gleichspannung kon stant bleibt oder sogar zunimmt, wenn der abgenommene Gleichstrom ansteigt.
Wenn also gemäss einem Ausführungs beispiel der Erfindung der Speiseapparat 6 in Fig. 1 beispielsweise wie in Fig. 3 kon struiert ist, dann kann also erreicht werden, dass die Anodenspannung bei zunehmender Steuerung sich nicht oder kaum senkt, so dass keine oder nur eine geringe Verschiebung des Arbeitspunktes auf der Steuercharak teristik der Entladungsröhren 1 und 2 statt findet. Eine mit dem beschriebenen Apparat verbundene Schwierigkeit besteht darin, dass er ziemlich kostspielig wird. Die Vorteile des geringeren Anodenstromverbrauches in folge der Einstellung der Gegentaktröhren auf den untern Teil ihrer Kennlinien werden von den strengen Anforderungen, die zur Erzielung einer hinreichend geringen Ab nahme der Anodenspannung zu stellen sind, praktisch wieder aufgehoben.
Eine weitere Schwierigkeit ist die, dass die Kompensierung oft nicht genügend rasch arbeitet, besonders im Zusammenhang mit der verhältnismässig erheblichen Zeitkon stante des Apparates. Die Selbstinduktion der Drosselspulen 23 und 24 ist unter ande rem die Ursache, dass bei plötzlich erhöhter Stromabnahme der Kondensator 26 nicht ge nügend rasch wieder aufgeladen wird, so dass die Anodenspannung doch noch einige Augenblicke unter den zulässigen Wert ab fällt. Bei plötzlicher starker Zunahme der Steuerung (wie sie in der Musik vorkommen kann), entsteht dann bisweilen doch noch kurzzeitig eine unzulässige Verzerrung.
Die Verzerrung infolge der Abnahme der Anodenspannung kann auch dadurch verhin dert werden, dass nicht die Spannungs abnahme selbst vermieden wird, sondern dass die Folgen dieser Abnahme kompensiert @@-erden, was sieh dadurch erzielen lässt, dass die negative Gittervorspannung entsprechend der Abnahme der Anodenspannung herab gesetzt wird, so dass .der Arbeitspunkt der beiden Gegentaktröhren doch auf der ge- ,N ünschten Stelle bleibt.
Die Verminderung der negativen Gitter- vorspannung lässt sich mit einer zusätzlichen Gitterspannung erzielen, welche der negativen Gittervorspannung entgegenwirkt. In dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird mit Hilfeeines Transforma tors 27 und eines Gleichrichters 28 ein klei rer Teil der vom Verstärker abgegebenen Energie gleichgerichtet und mit dem Kon densator 30 geglättet, und die so erzielte Gleichspannung wird. in Reihe mit der Git- tervorspannungsbatterie 5 an den Widerstand 29 gelegt, und zwar in Gegenschaltung zu der Batteriespannung.
Es reicht zu diesem Zweck aus, nur eine halbwellige Gleichrich tung anzuwenden, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist. Indessen ist auch die doppel wellige Gleichrichtung möglich; sie hat den bekannten Vorteil einer leichteren Glättung der erzeugten Gleichspannung.
Die durch den Gleichrichter 28 gleich gerichteten Schwingungen kann man auch von den unverstärkten Schwingungen statt von den verstärkten Schwingungen (wie es in Fig. 4 der Fall ist) ableiten. Die Schwie rigkeit ist dann aber natürlich, dass man weniger Energie zur Verfügung hat. Aus diesem Grunde ist die in Fig. 4 dargestellte Einrichtung vorzuziehen.
Das Übersetzungsverhältnis des Transfor mators 27 und der Wert des Widerstandes 29 richten sich nach den Eigenschaften des Speisegerätes 6, das heisst nach der Span nungsabnahme dieses Gerätes. Da der Strom in der Primärwicklung des Transformators 27 dem Strom in der Primärwicklung des Ausgangstransformators 4 proportional ist und letzterer wieder dem von dem Speise gerät 6 gelieferten mittleren Anodenstrom proportional ist, ist die zusätzliche Steue rung, welche am Widerstand 29 entsteht, im wesentlichen proportional dem mittleren Strom, welchen das Speisegerät 6 zu liefern hat. Diese Verhältnisse machen es sehr leicht, die Folgen der unerwünschten Span nungsabnahme zu kompensieren und deren Grösse ungefähr dem Betrage des von dem Speisegerät gelieferten Stromes proportional zu halten.
Eine Überkompensierung lässt sich nach dieser Schaltung sehr leicht erzielen.
Es ist möglich, die Zeitkonstante des Gleichrichterkreises mit dem Kondensator 30 kleiner als die Zeitkonstante der Glättungs elemente des Speisegerätes 6 zu wählen, so dass die Kompensierung der Gittervorspan nung unter allen Umständen genügend rasch erfolgt. Aus diesem Grunde hat die Schal tungsanordnung nach Fig. 4 bestimmte Vor teile gegenüber der Anwendung eines Speise gerätes nach Abb. 3. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass in Fig. 4 das Speisegerät 6 mit sehr geringen Kosten konstruiert wer den kann, weil es nicht mehr den sehr hohen Anforderungen hinsichtlich der geringen Spannungsabnahme zu genügen hat.
Die Verbesserung, welche sich mit einer solchen zusätzlichen Steuerung, die im Ver gleich zu der bereits vorhandenen negativen Gittervorspannung nur verhältnismässig ge- ring ist, erzielen lässt, ist, wie die Versuche gezeigt haben, recht bemerkenswert.
Die Wirkung der eben beschriebenen Ein richtung weicht vollkommen von der Ein richtung nach der britischen Patentschrift Nr. 355346 ab. Tatsache ist, dass die eben beschriebene Einrichtung vorteilhaft auf Sy- sf.eme gemäss der britischen Patentschrift angewendet werden kann. In diesem Fall sind zwei Stromkreise mit Gleichrichtern vor handen. Jeder dieser Gleichrichterkreise hat seine eigene Funktion; die Wirkungen der beiden Gleichrichterkreise haben nichts mit einander zu tun.
Sowohl die Einstellung wie die Anforderungen, denen die beiden Gleich- ri chterkreise zu genügen haben, sind eben falls durchaus verschieden.
Eine negative Gitterspannung, welche Entsprechend der Abnahme .der Anodenspan nung vermindert wird, kann auch dadurch erzielt werden, dass die negative Gittervor- spannung unmittelbar von der Anodenspan nung selbst abgeleitet (bezw. von dieser ge steuert) wird, beispielsweise gemäss .dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dort ist an das Anodenspeise gerät 6 ,eine im Verhältnis zu den Gegentakt röhren 1 und 2 verhältnismässig kleine Oszil- 1 torröhre 31 mit einem Schwingungskreis 33 angeschlossen.
Die Röhre 31 erzeugt Schwin gungen einer vorzugsweise hohen Frequenz. Diese Schwingungen werden mit Hilfe der S S pule 34, welche mit der Spule des greises 33 gekoppelt ist, abgenommen und mit Hilfe des Gleichrichters 28 und des Kondensators 30 gleichgerichtet und geglättet, so dass am Widerstand 29 eine Gleichspannung entsteht.
Diese Gleichspannung bildet die zusätzliche negative Gittervorspannung für die Gegen taktröhren 1 und 2.
Wenn die Spannung des Speisegerätes 6 abnimmt, wird auch die Amplitude der Schwingungen des Hilfsoszillators 31 abneh men und infolgedessen auch die zusätzliche negative Gittervorspannung für die Röhren 1 und 2, so dass diese immer auf den erwünsch ten Teil ihrer Kennlinien eingestellt bleiben. Es ist sehr leicht, auf diese Weise den erwünschten Zusammenhang zwischen der Spannungsabnahme des Speisegerätes und der Abnahme der negativen Gittervorspan nung zu erzielen.
Es lassen sich verschiedene Verhältnisse erreichen, indem ausser der nach obigen Ausführungen erzeugten Gittervor- spannung noch eine Batterie 5 vorgesehen wird, welche mitwirkend oder gegenwirkend geschaltet ist.
Es können auch die Schaltungen nach Fig. 4 und Fig. 5 miteinander vereinigt wer den, indem die gemäss Fig. 4 erzielte, gleich gerichtete Spannung den Oszillator gemäss Fig. 5 steuert. In diesem Fall kann man den Oszillator statt mit dem Speisegerät 6 auch mit einer andern Stromquelle speisen, wozu gegebenenfalls die Batterie 5 dienen kann. Diese Einrichtung hat aber die Schwierig keit, dass sie verhältnismässig kompliziert ist, obwohl mit ihr unter bestimmten Umständen wichtige Vorteile erreicht werden können.
Auch die Einrichtungen nach Fig. 3 und 4. können kombiniert werden, indem der ge mäss Fig. 4 erzielte Gleichstrom die Hilfs wicklungen der Regeldrosselspulen 23 und 24 beeinflusst (gegebenenfalls unter Zwischen schaltung eines Verstärkers). Statt der Dros selspulen können auch andere Regelvorrich tungen Anwendung finden.
Obwohl die Beschreibung übersichtlich keitshalber von der Anwendung von Ent ladungsröhren mit elektrischer Steuerung ausgeht, können auch Entladungsröhren mit magnetischer Steuerung angewendet werden.
Push-pull amplifier device. The present invention relates to a counter-clock amplifier device for the practically distortion-free amplification of electrical vibrations with discharge tubes operating on the lower part of the control characteristic.
It has been found in practice that, contrary to expectations, very strong distortions occur with such amplifiers, which are o great that the amplifiers have not found their way into practice, although the efficiency that can be achieved with them can be considerably higher than when set to the middle part of the characteristics.
The purpose of the invention is to reduce the distortion that occurs when the push-pull amplifiers are set to the lower part of the characteristic curves, while other advantages are also achieved.
It has been shown that the greater part of the distortions that occur in practice are caused by deviations in the anode voltage from the value to which this voltage is set in the non-controlled state of the amplifier. It has also been found that these deviations are caused by the internal resistance and other properties of the power supply unit, due to the fact that in such amplifiers the anode direct current increases as a result of the modulation, the more so, the stronger the Control will.
If, for example, a mains connection device is used to supply the anode circuit, the voltage can drop by around 40 to <B> 50% </B> when the amplifier is controlled.
It may be assumed as known that in electrical apparatus a very strong decrease in voltage with increasing load is generally an undesirable phenomenon, because the voltage available and thus the maximum energy is reduced. For this reason, it is more or less obvious to try to keep the voltage decrease within certain limits.
However, this does not go any further than, for example, up to 15% o, since a further improvement would entail extraordinary complications and high costs, which are not justified by the increase in the AC power output by the amplifier that can be achieved with them Energy differences of as much as 50 ö are barely perceptible to the ear. For this reason, one has contentedly with voltage reductions of a few tens of percent.
It has now been found that severe distortions occur under such circumstances; The striking thing is that very small deviations in the anode voltage result in very considerable distortions. So far it was not known that these strong distortions are essentially caused by the voltage dips; The distortion has been attributed to other causes, including the curvatures of the characteristic curves, certain asymmetries in the discharge tubes, etc. No measures have therefore been taken to keep the voltage decrease as low as is necessary to avoid distortions.
Such a decrease in voltage, which is often annoying even at a few percent, will in some cases occur when using a battery to power the anode circuits. Depending on the wear and tear of the battery and the increase in the internal resistance, the distortion will be stronger, even if the voltage is reduced to the correct value by connecting several cells.
If amplifiers are set to the middle part of the characteristic curves (as was generally the case up to now), even relatively large changes in the anode voltage do not result in any distortions. As a result, it is not obvious to look for the cause of the distortion of an amplifier in the properties of the food device.
In the case of amplifications which are set to the lower part of the characteristic curves, however, the decrease in the mean anode voltage has the consequence that the tubes are put out of operation for a considerable part of the control voltage supplied, so that this part of the control voltage is not amplified becomes. In the amplified vibrations, parts that occur in the control voltage are missing; this creates a very strong distortion.
This phenomenon will be explained with reference to FIG. 1 and the characteristic curves according to FIG.
Fig. 1 shows his push-pull amplifier of a common circuit. The United more consists of the tubes 1 and 2, the input transformer 3, with the help of which the control vibrations are fed to the grids of the tubes 1 and 2, and the output transformer 4, which thinks the ano the tubes with the load impedance 7 couples. The anode voltage is supplied by a supply device 6. With the help of the battery 5, the negative grid bias is set so that the tubes 1 and 2 are set to the lower part of their characteristic lines, e.g.
B. to point T '"of curve 8 in FIG. 2. The anode direct current picked up by each of the tubes is 10.
It is now assumed that, with the aid of the input transformer 3, a sinusoidal alternating voltage is supplied to the grids, which is represented by the curve 11 in FIG. If the anode voltage remains completely constant, the point P, which expresses the current grid voltage, will move back and forth over curve 8 with Po as the reference point. The point Po is referred to as the "working point".
The anode current of the tubes 1 will then change according to curve 12 and the anode current of the tube 2 according to curve 13. The resulting current through the primary winding of the transformer 4 of FIG. 1 then runs according to curve 14 of FIG. 2 and is by adding the Curves 12 and 13 have been obtained (curves 14, 17 and 18 are shown on a smaller scale than curves 12 and 13). The distortion will be very little in this case. However, this condition does not actually occur.
Curves 12 and 13 show that the mean anode current of each of the two tubes I1 is during the control. The power supply unit must therefore deliver an average current 2f1. As a result, the anode voltage will decrease, so that the point P does not actually run through the characteristic curve g, but a characteristic curve which corresponds to the lower anode voltage.
If the voltage decrease as a result of the increase in the mean anode current is 10%, for example, point P will run through characteristic curve 9. Since the negative grid bias has remained unchanged, P1 is the new operating point, that is to say the reference point around which the point P oscillates over the curve 9. The anode current of the tube 1 will then change according to the curve 15 and the anode current of the tube 2 according to the curve 16. The resulting current in the primary voltage of the transformer 4 is in this case represented by the curve 17, and it is It is readily apparent that this curve only slightly corresponds to curve 11 of the AC control voltage. Curve 18 shows what the amplified currents should have looked like.
if they weren't distorted. From this it follows that the distortion caused by the decrease in the anode voltage is much stronger than that which arises, for example, from the curvature of the lower parts of the tube characteristics.
Such a strong distortion obviously arises when the working point P1 comes to the left of the shut-off point "A" (las means to the left of the point at which the anode current just disappears under the influence of the negative grid voltage Then in an area in which the grid no longer has any control effect on the anode current. According to the invention, the very strong distortion described above is prevented by ensuring that the working point of each tube is always within the control that area remains in which the grid still exerts a proper control effect on the anode current.
This can be achieved, among other things, by ensuring that the anode voltage does not drop too much during control. In practice it has been found that a voltage drop of only a few percent can cause inadmissible distortion. An increase in the anode voltage does not cause any distortion. Since it is very difficult to keep the anode voltage completely constant, it will often be preferred to let it increase as the current decreases, because then great accuracy does not need to be observed.
Keeping constant resp. The anode voltage can increase in different ways. known methods can be achieved, which are generally characterized in that the supply device 6 has means which exert a compensating effect, that is, which of the voltage decrease as a result of the increase in load (which is itself caused again by the increase in the control voltage) counteract. Overcompensation is also possible.
You can derive the compensating effect in a known manner from the current to be supplied by the feeder itself, as it will be explained below, for example. But you can also derive the compensating effect directly from the vibrations to be amplified or already amplified by acting on a control device provided in the power supply, possibly after they have been converted into a direct voltage or a direct current by rectification.
3 shows a feed device with rectifiers which can be used in devices according to the invention. The anode voltage for the rectifier tubes 19 and 20 is generated by a transformer 21. The cathodes are heated with the transformer 22. In series with the primary winding of the transformer 21, two choke coils 23 and 24 are provided, each of which is provided with an auxiliary winding. These auxiliary windings are switched against each other compared to the main windings and are located in the DC circuit of the power supply unit. As a result of the opposing circuit, no alternating voltages are generated in this circuit.
The auxiliary windings serve at the same time as smoothing or calming coils and for this purpose cooperate with the smoothing capacitors 25 and 26 for the purpose of flattening the supplied DC siromes. Depending on the increase in the direct current drawn from the supply unit, the iron cores of the choke coils 23 and 24 are saturated, so that their self-induction decreases. As a result, the voltage between the terminals of the transformer 21 has the tendency to increase, and it can now be set up in such a way that the DC voltage generated by the power supply unit remains constant or even increases when the drawn DC current increases.
If, according to one embodiment of the invention, the feeder 6 in FIG. 1 is constructed, for example, as in FIG. 3, then it can be achieved that the anode voltage does not or hardly decreases with increasing control, so that no or only a slight Shift of the operating point on the Steuercharak teristics of the discharge tubes 1 and 2 takes place. A difficulty associated with the apparatus described is that it becomes quite expensive. The advantages of the lower anode power consumption as a result of the setting of the push-pull tubes on the lower part of their characteristic curves are practically canceled by the strict requirements that must be made to achieve a sufficiently low decrease in the anode voltage.
Another difficulty is that the compensation often does not work quickly enough, especially in connection with the relatively considerable time constant of the apparatus. The self-induction of the choke coils 23 and 24 is, among other things, the reason why the capacitor 26 is not recharged sufficiently quickly when the current consumption suddenly increases, so that the anode voltage still falls below the permissible value for a few moments. In the event of a sudden sharp increase in control (as can occur in music), an impermissible distortion sometimes occurs for a short time.
The distortion due to the decrease in the anode voltage can also be prevented by not avoiding the voltage decrease itself, but by compensating for the consequences of this decrease, which can be achieved by the negative grid bias corresponding to the decrease in the anode voltage is reduced, so that the working point of the two push-pull tubes remains at the desired point.
The reduction of the negative grid bias can be achieved with an additional grid tension, which counteracts the negative grid bias. In the embodiment of the invention shown in Fig. 4 is rectified with the aid of a transformer 27 and a rectifier 28, a small part of the energy output by the amplifier and smoothed with the capacitor 30, and the DC voltage thus achieved is. placed in series with the grid biasing battery 5 at the resistor 29, specifically in the opposite circuit to the battery voltage.
It is sufficient for this purpose to apply only a half-wave rectification device, as shown in the drawing. However, double-wave rectification is also possible; it has the known advantage of easier smoothing of the DC voltage generated.
The oscillations directed in the same direction by the rectifier 28 can also be derived from the unamplified oscillations instead of from the amplified oscillations (as is the case in FIG. 4). The difficulty then, of course, is that you have less energy available. For this reason, the device shown in Fig. 4 is preferable.
The transmission ratio of the transformer 27 and the value of the resistor 29 are based on the properties of the power supply 6, that is, on the voltage decrease of this device. Since the current in the primary winding of the transformer 27 is proportional to the current in the primary winding of the output transformer 4 and the latter is again proportional to the mean anode current supplied by the supply device 6, the additional control generated at the resistor 29 is essentially proportional to the average current that the feeder 6 has to deliver. These conditions make it very easy to compensate for the consequences of the undesired voltage decrease and to keep the size approximately proportional to the amount of the current supplied by the supply device.
Overcompensation can be achieved very easily after this circuit.
It is possible to select the time constant of the rectifier circuit with the capacitor 30 to be smaller than the time constant of the smoothing elements of the supply device 6, so that the compensation of the grid bias voltage takes place sufficiently quickly under all circumstances. For this reason, the circuit arrangement according to FIG. 4 has certain advantages over the use of a feed device according to Fig. 3. Another advantage is that in Fig. 4, the feed device 6 is constructed at very low cost who can because it no longer has to meet the very high requirements with regard to the low voltage drop.
The improvement that can be achieved with such an additional control, which is only relatively small compared to the already existing negative grid bias, is, as the tests have shown, quite remarkable.
The effect of the device just described differs completely from the device according to British Patent No. 355346. The fact is that the device just described can advantageously be applied to systems according to the British patent. In this case, there are two circuits with rectifiers. Each of these rectifier circuits has its own function; the effects of the two rectifier circuits have nothing to do with each other.
Both the attitude and the requirements that the two groups of equal rights have to meet are also quite different.
A negative grid voltage, which is reduced in accordance with the decrease in the anode voltage, can also be achieved in that the negative grid bias is derived directly from the anode voltage itself (or controlled by it), for example according to the one shown in FIG 5 illustrated embodiment of the invention. There is connected to the anode feed device 6, an oscilloscope tube 31 with an oscillating circuit 33, which is relatively small in relation to the push-pull tubes 1 and 2.
The tube 31 generates vibrations of a preferably high frequency. These oscillations are picked up with the aid of the S coil 34, which is coupled to the coil of the old man 33, and are rectified and smoothed with the aid of the rectifier 28 and the capacitor 30, so that a DC voltage is produced at the resistor 29.
This DC voltage forms the additional negative grid bias for the counter-clock tubes 1 and 2.
If the voltage of the supply device 6 decreases, the amplitude of the oscillations of the auxiliary oscillator 31 will decrease and consequently also the additional negative grid bias for the tubes 1 and 2, so that they always remain set to the desired part of their characteristics. It is very easy to achieve the desired relationship between the decrease in voltage of the power supply and the decrease in the negative grid bias voltage in this way.
Various ratios can be achieved in that, in addition to the grid bias generated according to the above explanations, a battery 5 is also provided, which is connected in a cooperative or counteractive manner.
The circuits according to FIG. 4 and FIG. 5 can also be combined with one another in that the rectified voltage obtained according to FIG. 4 controls the oscillator according to FIG. In this case, the oscillator can also be fed with another power source instead of the feed device 6, for which purpose the battery 5 can be used if necessary. However, this facility has the difficulty that it is relatively complicated, although important advantages can be achieved with it under certain circumstances.
The devices according to FIGS. 3 and 4 can also be combined in that the direct current obtained in accordance with FIG. 4 influences the auxiliary windings of the regulating inductors 23 and 24 (if necessary with the interposition of an amplifier). Instead of the choke coils, other control devices can also be used.
Although the description is based on the use of discharge tubes with electrical control for the sake of clarity, discharge tubes with magnetic control can also be used.