Schaltung mit einer zweifach gesteuerten Elektronenröhre, bei der die eine Steuerung zur Verstärkungsregelung verwendet ist= Es ist bekannt, dass mit Hilfe von Gleich spannung die Verstärkung von Elektronen röhren geändert werden kann, falls einer Elektrode die Regelspannung so zugeführt wird, dass mit der Änderung des Potentials dieser Elektrode nicht nur der Anodenstrom, sondern gleichzeitig auch die Steilheit der Gitterspannung -Anodenstrom- Charakteristik sich ändert. Die Regelung selbst kann auto matisch oder von Hand erfolgen. Es ist im allgemeinen üblich, die Vorspannung des Steuergitters zu ändern, um eine genügende Regelempfindlichkeit zu erreichen.
Zu diesem Zwecke sind sogenannte "Röhren mit ver änderlicher Steilheit" konstruiert worden, bei denen die oben genannte Charakteristik nicht geradlinig, sondern angenähert logarithmisch oder exponentiell verläuft. Diese Regel methode hat verschiedene Nachteile, indem: 1. infolge_der nichtlinearen Charakteristik höhere Harmonische, Kombinationsschwin- gungen, Kreuzmodulation und Modulätions- brummen auftreten;
2. bei der Änderung der Vorspannung des Steuergitters sich die im Betriebe wirksame Steuergitter-Kathodenkapazität der Röhre ändert, d. h. dass der an das Steuergitter an geschlossene Schwingungskreis verstimmt wird; .
3. sich damit, insbesondere bei höheren Frequenzen, auch die Gitterdämpfung ändert, wodurch die Selektivität des angeschlossenen Schwingungskreises geändert wird; 4. bei einer Röhre mit veränderlicher Steilheit zur Erreichung derselben Steilheit ungefähr der dreifache Anodenstrom benötigt wird als bei einer Röhre mit angenähert geradliniger Charakteristik (Raumiadecha- rakteristik), so dass, der Schroteffekt der Röhre zunimmt.
Es sind weiterhin die Fading-Hegaoden bekannt, bei denen die Regelspannung nicht nur dem ersten Gitter (dem eigentlichen Steuergitter, das die zu verstärkende Span nung erhält), sondern auch dem dritten Git ter zugeführt -wird, wodurch zwar die er wähnten Nachteile etwas vermindert werden, erheblich jedoch bloss die Empfindlichkeit der Regelung erhöht wird.
Die Erfindung betrifft eine Schaltung mit einer zweifach gesteuerten Elektronen röhre, bei der die eine Steuerung durch eine Signalwechselspannung erfolgt und die andere Steuerung zur Verstärkungsregelung, die von Hand oder selbttätig erfolgen kann, vorgesehen ist. Es ist dabei zweckmässig, das mit der Signalwechselspannung gespeiste Steuerorgan als Steuergitter zur Raum ladungssteuerung des Elektronenstromes auszubilden.
Bei der erfindungsgemässen Schaltung ist in der Röhre zur zweiten Steuerung ein elektronenoptisch wirkendes Steuersystem vorhanden, dem eine Verstär- kungsregelspannung, deren Änderung von Hand oder automatisch erfolgen kann, zuge führt ist, wobei durch dieses Steuersystem der Elektronenstrom in einem von der Regel spannung abhängigen Verhältnis auf eino Arbeits- und eine Hilfsanode verteilt wird. Die Vorspannung der elektronenoptisch wir kenden Elektroden kann positiv oder nega tiv sein, die Regelspannung selbst kann für zunehmende Verstärkung zunehmen oder' aber auch abnehmen.
Es können ferner Mit tel vorhanden sein, die bewirken, dass die automatische Verstärkungsregelung erst bei) Überschreitung eines vorher angegebenen Schwellenwertes einsetzt. In solchen Fällen, wo das Nodulationsprodukt zweier Frequen zen gewonnen werden soll, kann ausser der Regelspannung auch noch eine nieder- oder hochfrequente Wechselspannung den elek tronenoptisch wirkenden Elektroden zuge führt -werden, um das Modulationsprodukt dieser MTeehselspannung und der dem Raum la.dungssteuergitter zugeführten Wechsel spannung zu erhalten.
Solche Aufgaben lie gen vor, zum Beispiel wenn in einem Hoch frequenzsender die Trägerwelle mit Spracho oder Musik moduliert werden soll oder wenn in einem Überlagerungsempfänger die Zwi- sehenfrequen7 gebildet werden soll.
Bei der in der Schaltung verwendeten zweifach gesteuerten Elektronenröhre kann ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen dein von der Arbeitsanode aufgenommenen Elektronenstrom und der Verstärkungsregel spannung bestehen. Zur Erzielung einer ge- iviinschten Verstärkungsregelcharakteristik kann die nötige besondere Form entweder den elektronenoptisch wirkenden Elektroden selbst gegeben werden oder aber der Grenz linie des Überganges des Elektronenstromes von der Arbeitsanode auf die Hilfsanode; es können auch beide Wege gleichzeitig gewählt werden.
Naturgemäss wird es des öfteren zweckmässig sein, mehrere elektronenoptisch wirkende Regelsysteme und mehrere Arbeits anoden bezw. Hilfsanoden zu verwenden.
Es kann zum Beispiel die Regelcharakte ristik der zweifach gesteuerten Röhre mit den im vorigen Absatz angegebenen Mitteln so ausgebildet sein, dass eine verzögerte auto- inatische Verstärkungsregelung zustande kommt.
In der zweifach gesteuerten Elektronen röhre können ferner die bekannten Hilfsmit tel zur Beschleunigung der Elektronen und zur Abschirmung von Anode und Steuer gitter (Schirmgitter), weiterhin die bekann ten Hilfsmittel zur Verhinderung des Sekun- därelektronenaustausches zwischen den ein zelnen Elektroden (Bremsgitter) vorgesehen sein.
Schliesslich kann die in der Schaltung verwendete zweifach gesteuerte Elektronen röhre ausser den im vorigen Absatz erwähn ten Hilfsmitteln auch eine oder mehrere Se kundärelektronen emittierende Elektroden, im weiteren kurz "Sekundärkathoden" ge nannt, zur Erhöhung der Steilheit enthalten.
Die elektronenoptisch wirkenden Elektro den werden zweckmässigerweise entweder negativ vorgespannt oder aber in der Röhre so angeordnet, dass trotz ihrer in bezug auf die Kathode positiven Potentiale von ihnen keine nennenswerten Ströme aufgenommen werden können, d. h. dass sie praktisch strom- los sind und nur mit Hilfe der Regelspan nung die gewünschte Regelwirkung ausüben.
Unter den vielen möglichen Ausführungs beispielen der erfindungsgemässen Schaltung in denen die erwähnten Röhren verwendet werden, sei zum Beispiel eine Schaltung ge nannt, in der dem ersten Gitter (Raum ladungssteuergitter) der Röhre ausser der zu verstärkenden Wechselspannung auch noch eine Regelspannung zugeführt wird, wobei diese Regelspannung zum Beispiel dazu dient, um die Verstärkung der Röhre bei un erwünschten Signalen, insbesondere Stör impulsen im gewünschten Masse herabzuset zen, wobei die übliche automatische oder handbetätigte Regelung der Verstärkung durch die erwähnten elektronenoptischen Mit tel bewirkt wird.
Als zweites Beispiel sei eine Schaltung angeführt, in der die genannte Röhre so ver wendet wird, dass den negativ vorgespannten elektronenoptisch wirkenden Elektroden die Regelspannung von einer Gleichrichterdiode, den positiv vorgespannten elektronenoptisch wirkenden Elektroden hingegen die Regel spannung von einer positiv vorgespannten Elektrode einer andern Röhre, deren Steuer gitter durch die von derselben Gleichrichter- diode abgeleitete Regelspannung mitbeein- flusst wird, zugeführt wird.
Es ist hierbei sehr zweckmässig, die positiv vorgespannten elektroüenoptisch wirkenden Regelelektroden mit der messerförmigen Ablenkelektrode der üblichen Abstimmanzeigerröhre (magisches Auge) gleichstrommässig zu verbinden.
Ausführungsbeispiele der zweifach steuer baren Elektronenröhre zeigen die Fig. 1 bezw. 2. Die gleichen Zeichen bedeuten in beiden Figuren dieselben Elektroden. Die i Kathode ist mit K bezeichnet, das Steuer gitter, dem die zu verstärkende Wechselspan nung zugeführt wird, mit G.
A bezw. A' sind die Arbeitsanoden,<I>HA</I> die Hilfsanoden, die den nicht zu verwertenden Teil des Elek tronenstromes aufnehmen, P1, P" Pg sind die zur Verstärkungsregelung dienenden, elek- trörienoptisch wirkenden Elektroden, S, S2, S3 sind zur Bündelung der Elektronen und zur Abschirmung dienende Elektroden,<I>BG</I> ist das Bremsgitter, die Sekundärkathode ist mit SK und endlich die Beschleunigungsgit ter sind mit A,
und die Schirmgitter mit SG bezeichnet.
Die Wirkungsweise der Röhre nach Fig. 1 ist folgende: Die von der Kathode K emittierten (etwas thermisch erzeugten) Elektronen werden vom Raumladungssteuergitter G in Abhängigkeit der zu verstärkenden Wechselspannung ge steuert. Das Gitter G bekommt zu diesem Zweck vorteilhaft eine negative Vorspan- nung, deren Grösse insbesondere durch den notwendigen Steuerbereich gegeben ist.
Die Elektroden S, bezw. S", die auch zur Ab schirmung dienen, bezwecken die Bündelung des Elektronenstromes und können mit der Kathode K verbunden werden oder aber eine negative Regelspannung zur Änderung der Verstärkung der Röhre erhalten. Das Gitter A1 dient zur Beschleunigung der Elek tronen.
Die parallel zur Kathode K liegenden Stäbe P, und P2 können positiv oder nega tiv vorgespannt werden, ausserdem wird ihnen die Regelspannung zugeführt, wodurch der gebündelte Elektronenstrom auf die Arbeits anoden<I>A</I> bezw. <I>A'</I> und die Hilfsanoden<I>HA</I> in einem von der Regelspannung abhängigen Verhältnis verteilt wird.
Die Steilheit der Röhre, also auch die Verstärkung, ändert sich demnach in Abhängigkeit der den Stä ben P1, P2 zugeführten Regelspannung. Den Arbeitsanoden A und A' wird die verstärkte Wechselspannung entnommen. Die Vorspan- nung der Hilfsanoden wird wesentlich nied riger als die Vorspannung der Arbeitsanoden gewählt, falls die durch den nicht verwerte ten Teil des Elektro$enstromes verursachten Verluste herabgesetzt werden sollen.
Die Elektronenröhre nach Fig. 2 besitzt. auch noch eine Sekundärkathode<I>SK.</I> Wie bekannt, muss. die Sekundärkathode SK davor geschützt werden, dass die leichtflüchtigen Bestandteile der Ogydkathode K sie errei chen und verunreinigen. Aus diesem Grunde werden die Primärelektronen gezwungen, in gekrümmten Bahnen B" Bg die Sekundär- kathode Sli zu erreichen.
Dazu dient insbe sondere die Elektrode S,, die etwa dasselbe Potential wie die Primärkathode K besitzt. Die zu verstärkende Spannung wird'genau so wie im vorigen Fall auf das Gitter G ge geben.
Zur Regelung der Verstärkung wer den die parallel zur Kathodenlängsachse an geordneten Platten P, und P., zweckmässiger weise etwas negativ vorgespannt, und sie er halten ausserdem die negative Regelspannung von einer Gleichrichterdiode. Zur Ablenkung des Elektronenstromes dient weiterhin die parallel zur Kathodenlängsachse angeordnete Elektrode P;,, die zweckmässig positiv vor gespannt ist und die nötige positive Regel spannung dadurch erhält, dass sie gleich strommässig mit der Ablenkelektrode des üblichen Ahstimmanzeigers verbunden wird.
Die maximale Steilheit der Röhre wird er reicht, wenn der gesamte Elektronenstrom auf die Sekundärkathode SK und von da die Sekundärelektronen auf die Arbeitsanode A treffen. Dies wird erzielt, wenn die Ablenk- elektroden P, und M nur schwach negativ und die Ablenkelektrode P., schwach positiv sind. Wird infolge Änderung der Regelspan nung P, und P., immer negativer und P.; immer positiver, so treffen die Primärelek tronen erst teilweise, dann aber vollständig auf den nicht gitterförmigen, hinter dem Bremsgitter<I>BG</I> liegenden Anodenteil, d. h.
die Vervielfachung des Elektronenstromes durch Sekundäremission fällt weg. Werden P, und<U>P..</U> sehr stark negativ und P;, sehr stark positiv gemacht, so werden die Elek tronenbahnen B, und B, so stark gekrümmt, dass die Elektronen erst teilweise, dann voll kommen die Hilfsanode H<B>A</B> treffen. Im letz teren Falle geht die Steilheit auf einen sehr geringen Teil (etwa auf 1/,0o bis 1/l00) ihres maximalen Wertes zurück.
Das Bremsgitter <I>BG</I> hat dabei die Aufgabe zu verhindern, dass Sekundärelektronen von der Hilfsanode H-4 auf die Arbeitsanode A fliegen. Die Ab schirmelektroden S., und S;, dienen zur Bün delung des Elektronenstromes, damit mög lichst keine Elektronen die Abscliirmelek- trode S1 bezw. die Ablenkelektrode P;, er- reichen.
An und für sich ist es aber möglich, die Elektroden S., und S3 zur Regelung eben- s falls heranzuziehen.
Die dargestellten Röhren können zur Nie derfrequenz- oder Hochfrequenzverstärkung in der Endstufe eines Verstärkers mit Dy- namikregelung, zur Frequenzmisehung oder s zur Modulation usw. Verwendung finden.
So zum Beispiel können die Röhren als Mischröhren verwendet werden, indem ausser der Regelspannung den elektronenoptisch wir kenden Elektroden eine Wechselspannung e zugeführt wird, in welchem Falle es zweck mässig ist, im Anodenkreis ein Arbeitswider stand für die in der Röhre gebildete Zwi schenfrequenz anzuordnen; weiter können die Röhren in der Modulationsstufe eines Sen- e ders, oder auch zum Beispiel in der Endstufe eines Verstärkers, verwendet werden.
Circuit with a double-controlled electron tube, in which one controller is used for gain control = It is known that the gain of electron tubes can be changed with the help of DC voltage if the control voltage is fed to an electrode in such a way that the change in the At the potential of this electrode, not only the anode current, but also the slope of the grid voltage - anode current - characteristic changes at the same time. The regulation itself can take place automatically or manually. It is common practice to change the bias of the control grid in order to achieve sufficient control sensitivity.
For this purpose, so-called "tubes with variable slope" have been constructed, in which the above-mentioned characteristic is not straight, but approximately logarithmic or exponential. This control method has various disadvantages in that: 1. Due to the non-linear characteristic, higher harmonics, combination oscillations, cross modulation and modulation hum occur;
2. When the bias voltage of the control grid changes, the control grid cathode capacitance of the tube that is effective in operation changes, d. H. that the oscillation circuit connected to the control grid is detuned; .
3. This also changes the lattice damping, especially at higher frequencies, as a result of which the selectivity of the connected resonant circuit is changed; 4. In the case of a tube with a variable slope, approximately three times the anode current is required to achieve the same slope than for a tube with an approximately straight-line characteristic (Raumiadecha- characteristic), so that the shot effect of the tube increases.
The fading Hegaoden are also known in which the control voltage is fed not only to the first grid (the actual control grid that receives the voltage to be amplified), but also to the third grid, whereby the disadvantages mentioned are somewhat reduced but only the sensitivity of the regulation is increased considerably.
The invention relates to a circuit with a double-controlled electron tube, in which one control is carried out by an alternating signal voltage and the other control is provided for gain control, which can be done by hand or automatically. It is useful to design the control member fed with the alternating signal voltage as a control grid for space charge control of the electron flow.
In the circuit according to the invention, an electron-optically operating control system is present in the tube for the second control, to which a gain control voltage, which can be changed manually or automatically, is supplied, with the electron current in a ratio dependent on the control voltage through this control system is distributed to a working and an auxiliary anode. The bias of the electron-optically acting electrodes can be positive or negative, the control voltage itself can increase or decrease for increasing gain.
There may also be means that cause the automatic gain control to start only when a previously specified threshold value is exceeded. In such cases where the nodulation product of two frequencies is to be obtained, in addition to the control voltage, a low or high frequency alternating voltage can also be fed to the electron-optically operating electrodes in order to convert the modulation product of this alternating voltage and the alternation supplied to the room charge control grid to maintain tension.
Such tasks exist, for example when the carrier wave is to be modulated with speech or music in a high-frequency transmitter or when the intermediate frequencies are to be generated in a superimposition receiver.
In the case of the double-controlled electron tube used in the circuit, there may be a non-linear relationship between the electron current absorbed by the working anode and the gain control voltage. To achieve a desired gain control characteristic, the necessary special shape can either be given to the electron-optically acting electrodes themselves or to the boundary line of the transition of the electron flow from the working anode to the auxiliary anode; both ways can be chosen at the same time.
Naturally, it will often be useful to have several electron-optically acting control systems and several working anodes BEZW. Use auxiliary anodes.
For example, the control characteristics of the doubly controlled tube can be designed with the means specified in the previous paragraph in such a way that a delayed automatic gain control is achieved.
In the double-controlled electron tube, the known auxiliaries tel for accelerating the electrons and for shielding the anode and control grid (screen grid), as well as the well-known tools for preventing secondary electron exchange between the individual electrodes (braking grid) can also be provided.
Finally, the double-controlled electron tube used in the circuit can contain one or more secondary electron-emitting electrodes, hereinafter referred to as "secondary cathodes", to increase the slope, in addition to the aids mentioned in the previous paragraph.
The electron-optically acting electrodes are expediently either biased negatively or arranged in the tube in such a way that, despite their potentials that are positive with respect to the cathode, no significant currents can be absorbed by them; H. that they are practically de-energized and only exert the desired control effect with the help of the control voltage.
Among the many possible embodiments of the circuit according to the invention in which the tubes mentioned are used, a circuit is mentioned in which the first grid (space charge control grid) of the tube is supplied with a control voltage in addition to the alternating voltage to be amplified Control voltage is used, for example, to reduce the gain of the tube in the case of unwanted signals, in particular interference pulses in the desired mass, with the usual automatic or manual control of the gain is effected by the aforementioned electron-optical means.
A second example is a circuit in which the said tube is used in such a way that the negatively biased electron-optically acting electrodes receive the control voltage from a rectifier diode, while the positively biased electron-optically acting electrodes use the control voltage from a positively biased electrode of another tube, whose control grid is also influenced by the control voltage derived from the same rectifier diode.
It is very useful here to connect the positively biased electroüenoptisch acting control electrodes with the knife-shaped deflection electrode of the usual tuning indicator tube (magic eye) with direct current.
Embodiments of the twofold controllable electronic tube show FIGS. 1 respectively. 2. The same symbols mean the same electrodes in both figures. The cathode i is denoted by K, the control grid, to which the alternating voltage to be amplified is supplied, by G.
A or A 'are the working anodes, <I> HA </I> the auxiliary anodes that take up the part of the electron current that is not to be used, P1, P "Pg are the electrodes serving for gain control and having an electrical optical effect, S, S2, S3 are electrodes used for bundling electrons and for shielding, <I> BG </I> is the braking grid, the secondary cathode is with SK and finally the acceleration grid is with A,
and the screen grids are labeled SG.
The operation of the tube according to FIG. 1 is as follows: The electrons emitted by the cathode K (somewhat thermally generated) are controlled by the space charge control grid G as a function of the alternating voltage to be amplified. For this purpose, the grid G is advantageously given a negative bias, the size of which is given in particular by the necessary control range.
The electrodes S, respectively. S ", which are also used for shielding, aim to concentrate the electron stream and can be connected to the cathode K or a negative control voltage to change the gain of the tube. The grid A1 is used to accelerate the electrons.
The rods P and P2 lying parallel to the cathode K can be biased positively or nega tively, and the control voltage is fed to them, whereby the bundled electron stream on the working anodes <I> A </I> respectively. <I> A '</I> and the auxiliary anodes <I> HA </I> is distributed in a ratio dependent on the control voltage.
The steepness of the tube, including the gain, accordingly changes as a function of the control voltage supplied to the rods P1, P2. The amplified AC voltage is taken from the working anodes A and A '. The bias voltage of the auxiliary anodes is selected to be significantly lower than the bias voltage of the working anodes if the losses caused by the non-utilized part of the electrical current are to be reduced.
The electron tube of Fig. 2 has. also a secondary cathode <I> SK. </I> As known, must. the secondary cathode SK are protected from the volatile components of the Ogydkathode K reaching and contaminating them. For this reason, the primary electrons are forced to reach the secondary cathode Sli in curved paths B "Bg.
The electrode S ,, which has approximately the same potential as the primary cathode K, is used in particular. The voltage to be increased is applied to the grid G exactly as in the previous case.
To regulate the gain who the parallel to the cathode longitudinal axis to the ordered plates P and P., conveniently somewhat negatively biased, and they also keep the negative control voltage from a rectifier diode. The electrode P; ,, which is arranged parallel to the longitudinal axis of the cathode is also used to deflect the electron flow;
The maximum steepness of the tube is enough when the entire electron stream hits the secondary cathode SK and from there the secondary electrons hit the working anode A. This is achieved when the deflection electrodes P 1 and M are only weakly negative and the deflection electrode P 1 are weakly positive. As a result of a change in the control voltage, P, and P, become increasingly negative and P .; more and more positive, the primary electrons first partially, but then completely, hit the non-lattice-shaped anode part located behind the braking grid <I> BG </I>, i. H.
the multiplication of the electron flow by secondary emission is eliminated. If P, and <U> P .. </U> are made very strongly negative and P ;, very strongly positive, then the electron trajectories B, and B, are so strongly curved that the electrons come first partially, then fully Meet the auxiliary anode H <B> A </B>. In the latter case, the slope goes back to a very small part (approximately to 1 /, 0o to 1/100) of its maximum value.
The brake grid <I> BG </I> has the task of preventing secondary electrons from flying from the auxiliary anode H-4 to the working anode A. The shielding electrodes S., and S ;, serve to bundle the electron stream so that no electrons are possible. reach the deflection electrode P ;.
In and of itself, however, it is also possible to use electrodes S and S 3 for regulation.
The tubes shown can be used for low-frequency or high-frequency amplification in the output stage of an amplifier with dynamic control, for frequency mixing or s for modulation, etc. use.
For example, the tubes can be used as mixing tubes by supplying an alternating voltage e to the electron-optically we kenden electrodes in addition to the control voltage, in which case it is advisable to arrange a working resistance in the anode circuit for the intermediate frequency formed in the tube; The tubes can also be used in the modulation stage of a transmitter or, for example, in the output stage of an amplifier.