Verstärker. Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verstärker.
Bei den bekannten Gegentaktverstärkern hat man darnach gestrebt, den Gittern der Gegentaktröhren Spannungen aufzudrücken, welche möglichst gleich gross sind und mög lichst genau 180 Phasenunterschied auf weisen. Dabei sind teure )'hasenumkehrvor- richtungen, wie Transformatoren oder Um kehrröhren nötig.
Der erfindungsgemässe Verstärker ist ge kennzeichnet durch zwei Röhren, deren Aus gangskreise nach Art der Gegentaktschal tung transformatorgeschaltet sind, während die Eingangskreise von einer Signalspan nungsquelle über je eine von zwei parallel geschalteten Impedanzketten gespeist werden, welche derart aufgebaut und an die betreffen den Steuergitter angeschlossen sind, dass die Iden Steuergittern aufgedrückten Spannungen entgegengesetzt frequenzabhängig sind,
wäh rend der Betrag des vektoriellen Unterschie des der Spannungen in der Hauptsache kon- stant ist und sich jedenfalls nicht so mit der Frequenz ändert, dass Frequenzauslöschung (Filterwirkung) auftritt. Erfindungsgemäss wird also die eine der Röhren haupt sächlich niedrigere Frequenzen und die an dere der Röhren hauptsächlich höhere Fre quenzen verstärken.
Die Vorteile dieses neuen Verstärkers be stehen hauptsächlich darin, dass man einer seits keine teuren Phaseniunkehrvorrichtun- gen nötig hat, indem jede Impedanzkette bei spielsweise aus einem Kondensator und einem Ohmschen Widerstand zusammengesetzt sein kann, anderseits die Verzerrung infolge von Kombinationstonbildung weitgehend vermie den wird. Solche Kombinationstöne entste hen vornehmlich, wenn die Röhre gleichzeitig eine Mehrzahl von verschiedenen Frequenzen verstärken soll,
was in den bekannten Gegen taktverstärkern bei Wiedergabe von Sprache und Musik immer der Fall ist.
Es sind auch bereits Bandfilter vorge schlagen worden in der Form einer Gegen- taktschaltung, bei der die Steuergitter der beiden Röhren von je einer an die Signal quelle angeschlossenen Impedanzkette ge speist werden. Die Impedanzketten sind aber hier in Übereinstimmung mit der verschie denartigen Aufgabe derart ausgebildet, dass die Signalspannungen für einen gewissen Frequenzbereich sich gegenseitig aufheben, während sie für den übrigen Teil des Fre- quenzspektrums in Phase sind.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung eingehend erläutert.
Es bezeichnet 1 eine Wechselstromquelle, deren Spannung verstärkt werden soll, zum Beispiel den Detektor oder eine Niederfre- quenzröhre in einem Radioapparat. Ein Wi derstand 2 und ein damit in Reihe geschal teter Kondensator 3 bilden eine an die Wech- selstromquelle 1 angeschlossene Impedanz kette, von der das Steuergitter 4 einer Röhre 5 gespeist wird.
Ein anderer Widerstand 2a und ein damit in Reihe geschalteter Kondensator 3a bilden eine zweite an die Wechselstromquelle 1 an geschlossene Impedanzkette, von der das Steuergitter 4a einer andern Röhre 5a ge speist wird.
Die beiden Röhren 5 und 5a enthalten ferner je eine Kathode 6 bez-,v. 6a, welche untereinander und über eine Gittervorspan- nungsbatterie 8 mit den Impedanzketten 2, 3 bezw. 2a, 3a und der Wechselstromquelle 1 verbunden sind. Die beiden Röhren 5 und 5a enthalten weiter je eine Anode 7 bezw. 7a, welche an je ein Ende der Primärwicklung 9 eines Ausgangstransformators 10 angeschlos sen sind.
Der Mittelpunkt der Primärwick lung 9 ist durch eine Leitung 11. mit einer nicht gezeigten Anodenspannungsquelle ver bunden, welche zwischen dieser Leitung und den Kathoden 6 bezw. 6a eingeschaltet ist. Der Wechselstromwiderstand dieser Anoden spannungsquelle wird als sehr klein angenom men. Der Ausgangstransformator 10 hat wei terhin eine Sekundärwicklung 12, an welche ein nicht gezeigter Verbrauchsapparat, z. B.
ein Lautsprecher, angeschlossen ist. Es werde angenommen, dass der Wider stand 2 von derselben Grösse ist wie der Wi derstand 2a und dass dessen Wert R Ohm be trägt, sowie da.ss der Kondensator 3 dieselbe Kapazität besitzt wie der Kondensator 3a und dass dessen Wert C Farad beträgt.
Wird ferner die von der Wechselstrom quelle 1 abgegebene Spannung mit El und der Spannungsunterschied zwischen den bei den Gittern 4 und 4a mit E8 bezeichnet, so ist
EMI0002.0040
d. h. i Eg.1 = E.
Es ergibt sich also, dass die den Gittern 4 bezw. 4a aufgedrückte Spannung E8 gleich der ursprünglichen Spannung EI ist, unab hängig von der Frequenz.
Wird der Winkel, um welchen die Span nung Es gegen die Spannung E1 verschoben ist, mit<B>99</B> bezeichnet, so erhält man aus Glei chung (2)
EMI0002.0052
Man sieht hieraus, dass, wenn die Winkel frequenz co von Null bis unendlich wächst, so ändert sich 9p von 180 bis 0 .
Für die Qualität der Wiedergabe spielt dies jedoch keinerlei Rolle.
Während der Spannungsunterschied E, zwischen den beiden Gittern 4 und 4a fre- quenzunabhängig ist, werden die Spannungen der Gitter, bezogen auf die Kathode, sich mit der Frequenz ändern.
Bezeichnet man die Spannung des Gitters 4 mit Es, und die Spannung des Gitters 4a mit E.,, so ist
EMI0003.0001
Hieraus ergibt sich, dass, wenn (p von Null bis unendlich wächst, Ego sich von Ei bis Null und E"" von Null bis El ändert.
Niedere Frequenzen werden somit haupt sächlich in der Röhre 5, hohe Frequenzen hauptsächlich in der Röhre 5a verstärkt. Des halb wird eine solche Kombinationstonbildung zwischen hohen und niedrigen Tönen vermie den, welche auftritt, wenn hohe und niedrige Frequenzen in gleichem Grade in derselben Röhre verstärkt werden.
Gegen die beschriebene Vorrichtung könnte der Einwand erhoben werden, dass, wenn es sich um die Wiedergabe einer ein zigen extremen Frequenz, z. B. einer sehr niedrigen Frequenz, handelt, nur eine der Verstärkerröhren wirksam ist und dass somit die Ausgangsleistung nicht grösser ist, als wenn man eine einzige Röhre verwenden würde.
Bei der Wiedergabe von Sprache und Musik trifft aber der Fall, dass nur eine ein zige Frequenz wiedergegeben werden soll, so sehr selten ein, dass man von den dabei herr schenden Verhältnissen absehen kann. Bei der gleichzeitigen Wiedergabe von mehreren Frequenzen werden in einem gewöhnlichen Verstärker, in welchem sämtliche Frequenzen in derselben Röhre verstärkt werden, die Amplituden der Spannungen verschiedener Frequenzen sich addieren, so dass der resul tierende Scheitelwert der Spannungskurve er heblich höher ist als für nur eine der Fre quenzen. Aussteuerung tritt also früher ein, wenn sämtliche Frequenzen gleichzeitig wie dergegeben werden.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung wird diese Addition der Amplitudenwerte der Spannungen zum grossen Teile vermieden, weshalb die Vorrichtung in der Praxis die gleiche Ausgangsleistung aufweist, wie wenn die Röhren in üblicher Weise in Gegentakt geschaltet wären. Praktische Proben haben gezeigt, dass diese Theorie richtig ist.
Weil die niedrigen Frequenzen in Sprache und Musik meistens grössere Amplitude haben als die hohen Frequenzen, ist es, wenn die beiden Röhren gleich gross sind, mit Rücksicht auf. das oben angeführte vorteil haft, diejenige Röhre,, welche hauptsächlich die niedrigen Frequenzen verstärkt, mit einem kleineren Frequenzgebiet arbeiten zu lassen als die andere Röhre, damit die beiden Röh ren nach Möglichkeit gleich ausgesteuert wer den.
Man kann sagen, dass die Grenze zwischen den beiden Frequenzgebieten bei derjenigen Frequenz liegt, bei der lEgsl = lEgas1
EMI0003.0029
Es hat sich als zweckmässig erwiesen, CR so zu wählen, dass
EMI0003.0031
für eine Fre quenz, welche von der Mitte aus gerechnet im untern Teil des Frequenzgebietes liegt, das wiedergegebenen werden soll. Bei Verstärkern .für Sprache und Musik ist es zweckmässig, CR derart zu wählen, dass
EMI0003.0034
für eine Frequenz<I>f</I> (au <I>= 2</I> n <I>f)</I> zwischen 200 und 1000 Perioden erfüllt ist.
Als besonders vor teilhaft hat es sich erwiesen, CP so zu wäh len, dass
EMI0003.0038
Das bedeutet, dass Ego = E"a für eine Frequenz f von zirka 400 Perioden pro Sekunde erfüllt ist.
Dadurch, dass man CR mit Rücksicht auf die Grösse und den Charakter des wieder zugebenden Frequenzbereiches zweckmässig wählt, kann man also erreichen, dass beide Röhren voll ausgenutzt werden. Es ist dabei vorteilhaft, beide Röhren von derselben Grösse und von demselben Typ zu wählen, weil man dann unter anderem die von den gebräuch lichen Gegentaktverstärkern bekannte Wir- kung erreicht, dass die Gleichstrommagneti- sierung des Ausgangstransformators aufge hoben wird.
Betreffend die Anpassung des Ausgangs transformators 10 an die Endröhren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einen kleineren Anpassungswiderstand für jede Hälfte der Primärwicklung zu wählen als bei üblichen einfachen Endstufen. Dies dürfte darauf zu rückzuführen sein, dass die Anodenwechsel spannung einer jeden Röhre bei der gleich zeitigen Wiedergabe von sowohl hohen als niedrigen Frequenzen höher ist als das durch den Anodenwechselstrom der Röhre selbst verursachte Spannungsgefälle im Transfor mator, weil eine Übertransformierung der Wechselspannungen von der einen Hälfte der Primärwicklung zur andern Hälfte statt findet.
Eine Spannungsübersteuerung auf der Anodenseite würde also eintreten können, wenn die Anpassung zu hoch wäre.
Die Vorrichtung kann auch in einfacher Weise so ergänzt werden, dass sie ausserdem für die Regelung der Klangfarbe dienen kann. Wird nämlich ein Potentiometer 13 mit sei nen Enden an die Gitter 4 und 4a angeschlos sen, während der Schleifkontakt 14 des Po tentiometers in Wechselstromhinsicht an die Kathoden 6 und 6a der Röhren 5 und 5a angeschlossen wird, beispielsweise indem er mit dem einen Ausgangsende der Wechsel- stromquelle verbunden wird,
so kann man durch die Bewegung des Schleifkontaktes 14 die eine oder andere Verstärkerstufe 5 bezw. 5a mehr oder weniger kurzschliessen, wobei hohe und niedrige Töne in verschiedenem Grade hervortreten werden. Befindet sich der Schleifkontakt 14 beispielsweise in der Nähe des dem Gitter 4 zugewandten Endes des Po tentiometers, so wird ein grosser Teil der Ein gangsspannung der niedrigen Frequenzen kurzgeschlossen, weshalb hauptsächlich die höheren Frequenzen auf der Ausgangsseite 12 des Transformators 10 auftreten und eine helle Klangfarbe erzielt wird.
Befindet sich dagegen der Schleifkontakt ,14 in der Nähe des entgegengesetzten Endes des Potentio- ineters, so erhält man das entgegengesetzte Ergebnis und mithin eine dunkle Klang farbe. Bei Mittelstellung des Potentiometers schliesslich werden tiefe und hohe Frequenzen gleichviel verstärkt. Das Potentiometer er hält zweckmässig eine solche Widerstands kurve, dass die Regelung angenehm ist.
Oben ist nur eine Ausführungsform der Vorrichtung beschrieben. und es leuchtet ein, dass dieselbe auf verschiedene Weise geändert werden kann. Hier sollen nur einige Modifi kationen kurz erwähnt werden.
Die Kondensatoren 3, 3a können durch Induktanzen ersetzt werden.
Die Widerstände 2 und 2a können ersetzt werden durch Induktanzen, wobei man durch geeignete Dimensionierung der eingehenden Grössen den Verlauf der Frequenzkurve in verschiedener Weise beeinflussen kann.
Die beiden Impedanzketten 2, 3 und 2a, 3a, von denen die eine in der Tat als Hoch passfilter und die andere als Tiefpassfilter wirkt, können je durch mehrgliedrige Filter ersetzt werden, wodurch Spannungsumset zung und Phasenverschiebung erreicht und mithin der Verlauf, der, Frecguenzkurv e be einflusst werden kann.
Bei Verstärkern mit mehreren Stufen kann man entweder nur die Endstufe gemäss der Erfindung ausbilden oder auch den Ver stärker derart ausbilden. dass zwei durch eine Impedanzeinrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung gespeiste Eingangsröhren die Se kundärwicklung des Ausgangstransformators nicht unmittelbar speisen, wie auf der Zeich nung dargestellt, sondern über je einen Ver stärker, der eine oder mehrere Stufen um fasst.