Niederfrequenzverstärker mit negativer Rückkopplung. Die Erfindung bezieht sich auf eine Niederfrequenzverstärkerschaltung; sie be zweckt eine grössere Verstärkung der starken Signale als der schwachen Signale, wodurch die Wiedergabe sich mehr der Wirklichkeit nähert. Derartige Schaltungen sind bekannt; so wurde bereits vorgeschlagen, parallel zum Ausgangskreis des Verstärkers einen Wider stand mit hohem positivem Temperaturkoeffi zienten zu schalten.
Viele bekannte Schaltungen, namentlich die obenerwähnte, bieten Schwierigkeiten, falls ausserdem negative Rückkopplung ange wendet wird, da diese die Stärkenänderungen wieder reduziert. Die Erfindung besteht darin, dass die Rückkopplung abhängig von der Signalamplitude gemacht wird, und zwar derart, dass sie bei einer kleinen Amplitude des zu verstärkenden Signals stärker als bei einer grossen Amplitude ist. Dies kann da durch erzielt werden, dass über eine Hilfs röhre rückgekoppelt wird, deren Verstärkung von der Signalamplitude ahhängig ist.
Ein sehr einfaches Mittel, um die Rückkopplung von der Signalamplitude abhängig zu machen, besteht darin, dass ein Teil des Ausgangs stromes des Verstärkers über ein in den Rück kopplungskreis eingeschaltetes Element ge führt wird, dessen Widerstand von der Stromstärke abhängt. Als solches wird zweck mässig ein Widerstand mit hohem Tempera turkoeffizienten benutzt.
Die Erfindung wird anband der Zeich nung näher erläutert, in welcher Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes darge stellt sind.
Fig.l stellt eine Schaltung mit zwei Verstärkerröhren 1 und 2 dar, die durch Widerstände und einen Kondensator ge koppelt sind. Der Ausgangskreis der Röhre 2 enthält die Primärwicklung eines Trans formators 5, an dessen Sekundärwicklung das Verbrauchsgerät, zum Beispiel ein Laut sprecher 4, angeschlossen ist. Die Rück kopplung erfolgt über eine Röhre 3, deren Verstärkung von der Signalamplitude ab hängig ist, wie aus folgendem hervorgeht.
Die Röhre 3 besitzt rir)e Hilfsanode 10, die über einen Kondensator 9 mit der Anode der Röhre 1 verbunden ist. Der, gleicl)ge- riehtete Strom durchfliesst mehrere Wider stände, unter anderem den Widerstand 11, über den bei Zunahme der Signalamplitude ein ansteigender Spannungsabfall entsteht. Das eine Ende des Widerstandes 11 ist mit dem Gitter der Röhre 3 verbunden.
Durch einfache Betrachtung ergibt sich, dass bei zunehmender Signalamplitude, infolge des Spannungsabfalles über den Widerstand 11, die Spannung des Gitters der Röhre 3 nega tiver wird, wodurch die Verstärkung dieser Röhre abnimmt. Die Anode der Röhre 3 ist über einen Widerstand 12 mit der positiven Klemme der Speisequelle und au2erdem über einen Kondensator 13 mit der Kathode der Röhre 1 verbunden. Der Anodenstrorn dieser Röhre 1 flief.;t über in die Zuführungsleitung zur Kathode geschaltete Widerstände 6 und 7, die ausserdem einen Teil des Eingangs kreises der Röhre 1 bilden.
Der Widerstand 7, zu dem ein Kondensator 8 parallel ge schaltet ist, dient dazu, dem Gitter der Röhre 1 eine negative Vorspannung zu geben. Der Widerstand 6 dient als Kopplungswider stand zwischen dem Anodenkreis der Röhre 3 und dem Eingangskreis der Röhre 1. Ein Teil der in der sekundären Transformator- wicklung wirksamen Signale wird, wie aus dem Vorstehenden klar ist, von der Röhre 3 verstärkt und dem Eingangskreis der Röhre 1 zugeführt, wobei eine negative Rückkopp lung entsteht. Diese negative Rückkopplung ist an sich bekannt und kann zur Unter drückung von nichtlinearen Verzerrungen im Verstärker dienen.
Der Kondensator 13, sowie die Widerstände 19 und 20 verhindert), dass die der Anode 10 zugeführten I\iederfrequenz- schwingungen das Gitter der Röhre 3 erreichen. Sie verhindern ausserdem, dass die Schwin gungen des Ausgangskreises die Anode 10 erreichen.
Da die Verstärkung der Röhre 3 von der Signalamplitude abhängt, ist gleichfalls die Rückkopplung von ihr abhängig, und zwar derart, dass bei ansteigender Signalamplitude die negative Rückkopplung abnimmt. Die negative Rückkopplung hat eine Abnahme der Verstärkung zur Folge. Diese Abnahme ist bei grosser Signalamplitude mithin gerin ger, als bei kleiner Signalamplitude. Dies hat zur Folge, dass bei grosser Signalampli tude die Verstärkung grösser als bei kleiner Signalamplitude ist, wodurch der Kontrast zwischen starken und schwachen Passagen vergrössert und die Wiedergabe naturgetreuer wird.
Bei der in Fig.2 dargestellten Schalt anordnung wird an Stelle einer Verstärker röhre ein Widerstand mit positiven Tempe raturkoeffizienten, zum Beispiel eine Glüh larape 14, angewendet. Diese Lampe liegt bei der dargestellten Schaltung zwischen dem einen Ende der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 5 und der Kathode der Röhre 1. Es kann nötigenfalls ausserdem ein Widerstand 15 oder ein Widerstand 21 oder es können beide eingeschaltet werden, die dazu dienen, den Effekt zu regeln. Diese Wider stände sind jedoch nicht unbedingt notwen dig. Es ist ferner eine Verbindung zwischen dem andern Ende der genannten Transfor- matorwicklung und dem einen Ende des zur Kopplung dienenden Wiederstandes 6 vor gesehen.
Bei starken Passagen wird die Glühlampe 14 von einem stärkeren Strom durchflossen als bei schwachen Passagen und die Tem peratur des Glühdrahtes ist mithin höher, so dass auch der Widerstand grösser ist. Bei starken Passagen ist die Rückkopplung in folgedessen verhältnismässig schwächer als bei sehwachen Passagen, wodurch der Kon trast zwischen diesen Passagen vergrössert wird.
Wenn die Ausgangsenergie gering ist, ist es im allgemein erwünscht, die niedrigen Frequenzen stärker als die höherer) hervor treten zu lasen. Dies kann dadurch erzielt werden, dass in den Rückkopplungskreis min destens eine frequenzabhär)gige Impedanz ein geschaltet wird. Eine derartige Schaltung ist in Fig. 3 dargestellt. Sie entspricht im wesent lichen der in Fig. 2 dargestellten, von der sie jedoch darin abweicht, dass in Reihe mit der Glühlampe ein Kondensator 16 geschaltet ist, und dass parallel zu dieser Reihenschal tung eine Impedanz 17 liegt, die je nach dem erwünschten Effekt kapazitiv oder induktiv sein kann.
Bei der dargestellten Schaltung ist bei schwachen Passagen die -negative Rückkopplung für die höheren Fre quenzen verhältnismässig stärker als für die niedrigen. Für die Impedanz 17 kann zum Beispiel eine Selbstinduktion verwendet wer den, wodurch erreicht wird, dass der Bereich der höheren Frequenzen wieder etwas mehr hervortritt.
Die Kapazität des Kondensators 16 wird derart gewählt, dass die Impedanz für die niedrigen Frequenzen bei schwachen Passagen, das heisst wenn der Glühdraht eine verhältnismässig niedrige Temperatur hat, gross in bezug auf den Widerstand des Glüh- drahtes ist, während bei starken Passagen der Widerstand im Rückkopplungskreis im wesentlichen durch denjenigen des Glüh- drahtes bestimmt wird. Der Kondensator 16 soll im allgemeinen einen hohen Wert besit zen; zweckmässig wird für ihn ein elektro lytischer Kondensator verwendet.
Auch kann der Widerstand 6 durch eine Impedanz ersetzt werden, die sich in Bezug auf den Mittelbereich der Niederferquenz- schwingungen im wesentlichen wie ein Wider stand verhält, für die niedrigeren oder höheren Frequenzen jedoch induktiv bezw. kapazi- tiv ist.
An Stelle eines Widerstandes mit positi vem Temperaturkoeffizienten ist auch ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffi zienten anwendbar. Dieser Widerstand kann in Reihe mit dem Widerstand 7 geschaltet werden. Eine derartige Schaltung, bei der ausserdem die Rückkopplung von der Fre quenz abhängig ist, ist in Fig. 4 dargestellt. In dieser Figur bezeichnet 22 den Wider stand mit negativem Temperaturkoeffizienten und 23 und 24 bezeichnen Impedanzen.
Der Verstärker gemäss der Erfindung bietet gegenüber einem Verstärker, bei dem der Widerstand mit positivem Temperatur koeffizienten parallel zum Lautsprecher ge schaltet ist, den Vorteil, dass die für die Lautstärkeregelung verbrauchte Energie viel geringer ist.