Vorrichtung mit einer Mehrgitterentlad ungsröhr e. Die Erfindung bezieht sich auf eine Vor richtung mit einer Mehrgitterentladungs- röhre.
Es hat sich gezeigt, dass bei einer Triode, in. der ein Elektronenstrom durch das Steuer gitter hindurch von der Kathode zur Anode fliesst, infolge der fliessenden negativen La dung auf dem Steuergitter elektrostatisch eine gewisse positive Ladung induziert wird, die von der Stärke der fliessenden negativen Ladung und daher vom Elektronenstrom ab hängig ist. Es sind dabei also die Kathode und das Steuergitter als gondensatorbeläge zu betrachten.
So lange kein Stromdurchgang stattfindet, ist die Ladung am Steuergitter negativ und sie ändert sich linear zur Gitterspannung. Findet jedoch Stromdurchgang statt, so ent steht eine Raumladung, wodurch eine positive Ladung auf dem Gitter induziert wird, während, falls die Triode Sättigungserschei- nungen zeigt, bei einem gewissen Wert der Steuergitterspannung keine Stromzunahme mehr auftritt,
so dass auch die induzierte Ladung wieder abnimmt, da die Elektronen mit grösserer Geschwindigkeit zu wandern anfangen und daher weniger Raumladung ergeben.
Die Gitter-Kathodenkapazität bei einer Änderung der Gitterspannung ist also in folge der Raumladung und der Sättigungs- eischeinungen nicht konstant, wie es der Fall sein würde, wenn sich die induzierte Ladung proportional zur negativen Gitter spannung ändern würde, sondern im An fang, also bei hoher negativer Gitterspan nung, ist sie gross und nimmt schliesslich ab, um im Sättigungsgebiet des Elektronen stromes einen Mindestwert zu erreichen.
Bei hohen Frequenzen stösst man infolge der Laufzeit der Elektronen auf Schwierig keiten, weil dadurch die Raumladung den hohen Frequenzen nicht mehr vollkommen folgen kann. Die Kapazität zwischen dem Gitter und der Kathode führt infolgedessen nicht mehr einen rein wattlosen Strom, son- dern es findet vielmehr eine Phasenverschie bung statt, so dass eine Wattkomponente entsteht. Abhängig von der Kapazitäts änderung zwischen Gitter und Kathode ist die Dämpfung des Eingangskreises daher positiv oder negativ.
Diese Erscheinungen führen jedoch Schwierigkeiten herbei, unter anderem im Zusammenhang mit der Abstim mung des Gitterkreises und es ist möglich, dass infolge der negativen Dämpfung unerwünschte Selbsterregungserscheinungen auftreten.
Das eine und das andere ist in den Fig. la bis 1ä näher erläutert.
In Fig. la bezeichnet 1 die Anodenstrom- Gitterspannungskennlinie einer gesättigten Triode, während in Fig. 1>> die Ladung Q der Gitter-Kathodenkapazität in Abhängig keit von der Gitterspannung - T'" dar gestellt ist. Wenn keine Raumladungs- und Sättigungserscheinungen aufträten, so würde die Ladung gemäss der Linie 2 verlaufen.
In der Praxis jedoch entsteht, wenn ein Elek tronenstrom zu fliessen anfängt. eine Raum ladung, so dass Q schneller zunimmt, also nicht proportional zu -T'" In der Nähe des Sättigungsgebietes jedoch nimmt der Elektronenstrom nicht mehr zu, wodurch auch Q weniger stark zunimmt.
In Fig. 1e stellt die Linie 4 die konstante Kapazität dar, die dem Fall entspricht, für den auch die Linie 2 gilt. Infolge des Auf tretens der Raumladung ist die Kapazität C jedoch nicht konstant, sondern sie verläuft gemäss der Linie 5, die das Mass der Än derung der Kapazität zeigt. in Zusammen hang mit der Unregelmässigkeit in der Zu nahme der Ladung Q. Diese nimmt anfangs stark, dann langsamer zu als gemäss der Li nie 2.
Es gilt hierfür die Formel
EMI0002.0018
An der Grenze des Sättigungsgebietes des Kathodenstromes, wo die Raumladung kon stant wird, so dass die Kurve 3 wieder par allel zur Linie 2 verläuft, ist die Kapazitäts abweichung in bezug auf die Linie 4 wieder Null geworden (Punkt 6), worauf sie in- folge des schwächeren Anstiegs der Linie 3 negativ wird.
In Fig. 1ä stellt die Linie 7 den Verlauf der Dämpfung dar, die in linearem Verhält nis zum Kapazitätsverlauf 5 steht oder we nigstens eng mit ihm zusammenhängt.
In den meisten Fällen wird mit ungesät tigten Trioden gearbeitet, deren Arbeits gebiet also zur Linken der Linie 8 liegt, so dass man auf keine nennenswerten Schwie rigkeiten infolge des obenerwähnten Effek tes stösst.
In Röhren, in denen eine virtuelle Ka ihode entsteht, deren Elektronenmenge von einem vorhergehenden Steuergitter abhängig ist, treten jedoch solche Sättigungserschei nungen auf, so dass man in diesem Fall im Gebiet zur Rechten der Linie 9 arbeitet.
Bei einer derartigen Röhre, z. B. einer Verstärkerhexode, die als zwei hintereinan- dergeschaltete Trioden aufgefasst werden kann, von denen die eine im ungesättigten Gebiet einer Glühkathode, die andere im ge sättigten Gebiet einer virtuellen Kathode arbeitet, ergibt sich also, dass die genannten Erscheinungen für die entsprechenden Steuergitter der beiden Triodensysteme einen gerade entgegengesetzten Verlauf haben.
Es sind nun erfindungsgemäss in einer Vorrichtung, die mit einer Mehrgitterröhre versehen ist, in der eine virtuelle Kathode entsteht, zwei Steuergitter, die in bezug auf die reelle und die virtuelle Kathode entspre chende Aufgaben erfüllen miteinander, z. B. durch unmittelbare Verbindung, gekoppelt. Es ist dadurch also möglich, eine wesentliche Herabsetzung oder sogar eine vollkommene Aufhebung der Kapazitätsänderungen und Eingangsdämpfungen für sämtliche Fre quenzen zu erzielen. So können z. B. in einer Hexode, die zur Verstärkung von Hoch frequenzschwingungen dienen kann, von der Glühkathode an gerechnet, das erste und das dritte Gitter unmittelbar miteinander ver bunden werden.
Es ist auch möglich, diese Gitter über Widerstände, Selbstinduktionen und Kondensatoren zu koppeln, wobei die Möglichkeit besteht, an die Gitter verschie dene Vorspannungen anzulegen.
In Fig. 2 ist schematisch ein Ausfüh rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, in der 10 die Glühkathode be zeichnet, während 11, 12, 13 und 14 Gitter sind und 15 die Anode darstellt. Die Gitter 12 und 14 können Schirmgitter sein und auf einem positiven Potential gehalten werden. Diese Gitter können auf die übliche Weise innerhalb der Röhre verbunden werden, und die als Steuergitter dienenden Gitter 11 und 13 sind gleichfalls innerhalb der Röhre mit einander verbunden.
Es entsteht zwischen den Gittern 12 und 13 während des Betrie bes eine virtuelle Kathode, so dass also die Elektroden 10, 11 und 12 das eine ungesät tigte Triodensystem und die Elektroden 13, 1.4 und 15 das andere Triodensystem bilden, das im Sättigungsgebiet der virtuellen Ka thode wirkt.
Durch genaue Bemessung der Elektroden kann auf diese Weise die infolge der Lauf zeit der Elektronen entstehende Dämpfung sowie die Kapazitätsänderung vollkommen aufgehoben werden. Obwohl ein bestimmtes Ausführungs beispiel beschrieben worden ist, ist es klar, dass noch weitere Ausführungsformen der Erfindung möglich sind. So ist es nicht er forderlich, nur vier Gitter zu benutzen.