Vorrichtung zur Erzeugung oder Verstärkung von Nochfrequenzschwingungen. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung oder Verstärkung von Hoch frequenzschwingungen, die mindestens zwei Entladungsröhren enthält, die Energie an einen gemeinsamen Ausgangskreis abgeben und bei denen die Speisespannung für die Anoden von einer Wechselspannungsquelle geliefert wird, die in Gegenphase mit den Anoden verbunden ist.
Eine solche Vorrichtung eignet sich be sonders gut für medizinische Zwecke.
Eine bekannte Ausführungsform einer solchen Vorrichtung zur Erzeugung von Schwingungen ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt. Die in dieser Figur dargestellte Ausführungsform enthält zwei Entladungs röhren 1 und 2, deren Kathoden miteinander verbunden und zweckmässig geerdet sind.
Die Gitter der beiden Röhren sind mit je einem der Enden der Spulen 3 und 4 verbunden, deren nicht mit den Gittern verbundene En den miteinander und über einen, zweckmässig beiden Röhren gemeinsamen, Gitterablei- tungswiderstand 5 mit den Kathoden der Röhren 1 und 2 verbunden sind. Die Spu len 3 und 4 sind beide mittels ihrer Eigen kapazität und der in den Eingangskreisen der Röhren 1 und 2 vorhandenen Parallelkapazi tät auf die Frequenz der zu erzeugenden Schwingungen abgestimmt.
Die Anoden der Röhren 1 und 2 sind mit je einem der Enden der Spulen 6 und 7 verbunden, deren andere Enden mit der Sekundärwicklung 8 eines Speisetransformators 9 verbunden sind, des sen Primärwicklung 10 von einer Wechsel spannung gespeist wird, die von dem Stark stromnetz geliefert werden kann und den Anoden der Röhren 1 und 2 in Gegenphase zugeleitet wird.
Die Sekundärwicklung 8 des Speisetransformators 9 wird von einem Kondensator 11, der einen Kurzschluss für die zu erzeugenden Schwingungen bedeutet, überbrückt, und ist mit einer= mittleren An- zapfiuig versehen, die mit den Kathoden der Röhren 1 und 2 verbunden ist. Ähnlich wie die Spulen 3 und 4 sind die je in die Anoden- kreise der Röhre 1 und 2 eingefügten Spulen 6 und 7 auf die Frequenz der zu erzeugenden Schwingungen abgestimmt. Zur Erzeugung von Schwingungen sind die Spulen 6 und 3 bezw. 7 und 4 mittels der Gitteranodenkapazi- tät der Röhre 1 bezw. 2 miteinander gekop pelt.
Da bei der beschriebenen Vorrichtung die Anodenspeisespannung von einer Wech- selspannungsquelle geliefert wird, die mit den Anoden der Röhren 1 und 2 in Gegen phase verbunden ist, sind die Röhren 1 und 2 jeweils während abwechselnder Halbwellen der Anodenspeisespannung wirksam, so dass die Röhren abwechselnd Energie an einen auf die Frequenz der zu erzeugenden Schwin gungen abgestimmten Kreis 12 abgeben. Die im Kreis 12 dauernd erzeugten Schwin"un- gen können einem Verbrauchskreis zugeleitet werden, der zwischen mit den Enden des Kreises 12 verbundenen Klemmen 13 einge schaltet ist.
Bei der Verwendung der be schriebenen Vorrichtung für medizinische Zwecke werden die Klemmen 13 mit einer für medizinische Hochfrequenzbehandlung geeigneten Elektrode bezw. mit mehreren solchen Elektroden verbunden, wobei der zu behandelnde Körperteil im Feld dieser Elek trode bezvr. Elektroden angeordnet werden kann.
In der Praxis ist gefunden worden, dass die beschriebene Vorrichtung eine ungünstige Nutzwirkung hat und die bei Leerlauf auf genommene Energie verhältnismässig gross ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkennt nis, dass der ungünstige Wirkungsgrad einer solchen Vorrichtung darin seine Ursache hat, dass in den beiden Röhren dauernd Gitter strom fliesst, während nur eine der Röhren zugleich wirksam ist. Der Gitterstrom der nichtwirksamen Röhre bildet eine besondere Verlustquelle, wodurch der Wirkungsgrad herabgesetzt wird.
Bei der in Fig. 1 darge stellten Vorrichtung wird der den Gitterkreis der nichtwirksamen Röhre durchfliessende Gitterstrom von der Kopplung zwischen den Spulen 6 und 7 mittels des Kreises 12 her beigeführt, so dass an der Anode der nicht wirksamen Röhre eine Hochfrequenzwechsel- Spannung auftritt, die von der wirksamen Röhre erzeugt und über die Anodengitter kapazität der nichtwirksamen Röhre dem Gitterstromkreis dieser Röhre zugeleitet wird und Gitterstrom herbeiführt.
Der durch Gitterstrom veranlasste Ener gieverlust ist somit bei der beschriebenen Vorrichtung da,s Doppelte des Verlustes, der in einem gleichspanniinggespeisten Hoeh- frequenzoszillator mit der gleichen Ausgangs energie auftreten wird.
Bei der Verminderung der Belastung nimmt die Belastungsimpedanz der Röhren 1 und 2 zu, wodurch die Amplitude der Hoch- frequenzanodenwechselspannung und folg lich auch diejenige der arn Gitter auftreten den Spannung zunimmt. Bei Leerlauf, wo Lei die Amplitude der am Gitter auftreten den IIoehfrequenzweehselspannung ein Maxi mum ist, sind somit die Gitterstromverluste am grössten.
Dies ist besonders schädlich bei der Verwendung des beschriebenen Oszilla- tors für medizinische Zwecke, bei denen der unterbelastete Zustand oft auftritt und somit der mittlere Wirkungsgrad der Vorrichtung besonders ungünstig ist.
Zum Zweck der Erhöhung des u'irkungs- grades einer Vorrichtung von der Gattung, auf die sich die Erfindung bezieht, sind bei der Vorrichtung nach der Erfindung Mittel vorgesehen, durch die jeweils während der Halbwelle, in der die Anodenspeisespannung einer Röhre negativ in bezug auf die zuge hörige Kathode ist, der Gitterstrom in die ser Röhre unterdrückt oder doch geschwächt wird.
Im folgenden werden die in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsformen einer Vorrichtung nach der Erfindung näher er läutert.
Bei der in Fig. \? dargestellten Ausfüh rungsform wird eine Wechselspannungs- quelle, deren Frequenz derjenigen der Ano- denspeisespannung entspricht, mit den Git tern der Röhren 1 und 2 in Gegenphase ver bunden. Diese Wechselspa.nnungsquelle wird von der Sekundärwicklung 14 eines Trans formators 15 gebildet, von dem ein Ende über einen Ableitungswiderstand 16 und die Spule 3 mit dem Gitter der Röhre 1, das andere Ende über einen Ableitungswider stand 17 und die Spule 4 mit dem Gitter der Röhre 2 verbunden ist.
Der Mittelpunkt der Sekundärwicklung 14 ist geerdet, wäh rend die Reihenschaltung der Widerstände 16 und 17 und der Sekundärwicklung 14 von einem Kondensator 18 überbrückt wird, der einen Kurzschluss für die zu erzeugenden Schwingungen bedeutet. Die Primärwicklung 19 des Transformators 15 ist zweckmässig mit der Anodenspeisequelle verbunden, und zwar derart, dass während der Halbwellen der Anodenspeisespannung, in denen die Anode der Röhre 1 bezw. 2 negativ in bezug auf die zugehörige Kathode ist, dem Steuergitter dieser Röhre eine in bezug auf die Kathode negative Spannung zugeleitet wird,
die den Gitterstrom in dieser Röhre unterdrückt oder doch schwächt.
Während der Halbwellen der Anoden speisespannung, in denen die Röhre 1 bezw. 2 wirksam ist, wird dem Steuergitter dieser Röhre eine in bezug auf die Kathode posi tive Spannung zugeleitet, die bei richtiger Bemessung des in den Gitterkreis eingefüg ten Ableitungswiderstandes 16 bezw. 17 von dem über diesen 'Widerstand infolge des Git terstromes hervorgerufenen Spannungsver lust ausgeglichen werden kann.
Es ist empfehlenswert, die Ableitungs widerstände 16 und 17 grösser als gewöhn lich zu bemessen, wodurch der für den Aus gleich erforderliche Gitterstrom beschränkt und auf den gewöhnlichen Wert gebracht wird und die Gitterstromverluste der wirk samen Röhre möglichst niedrig sind.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, die darin von derjenigen nach Fig. 2 ver schieden ist, als die Enden der Sekundär wicklung 14 je über Gleichrichter, im dar gestellten Falle Zweipolröhren 21 und 22, mit den Gittern der Röhren 1 und 2 verbunden sind, und zwar derart, dass die Enden der Sekundärwicklung mit den Kathoden der Zweipolröhren in Verbindung stehen. Ferner sind die Ableitungswiderstände 16 und 17 je zwischen den Anöden der Zweipolröhren und den Kathoden der Röhren 1 und 2 einge schaltet.
Während der Halbwellen der Ano denspannung, in denen die Anode einer Röhre, zum Beispiel der Röhre 1, negativ in bezug auf die Kathode ist, wird von der Wicklung 14 eine in bezug auf die zu gehörige Anode negative Spannung der Ka thode der Zweipolröhre 21 zugeleitet, wo durch der aus der Zweipolröhre 21, dem Wi derstand 16 und einem Teil der Wicklung 14 bestehende greis von einem Strom durch flossen wird, der über den Widerstand 16 einen Spannungsverlust veranlasst, der mit negativem Vorzeichen dem Gitter der Röhre 1 zugeleitet wird und bei richtiger Bemes sung des erwähnten Kreises das Auftreten von Gitterstrom in dieser Röhre verhindert.
Während der Halbwellen der Anodenspan nung, in denen der Anode der Röhre 1 eine in bezug auf die Kathode positive Spannung zugeleitet wird und die Röhre 1 wirksam ist, ist die Zweipolröhre 21 gesperrt und der Widerstand 16 als Ableitungswiderstand wirksam, während der von dem Strom in dem aus der Zweipolröhre 22, dem Wider stand 17 und dem übrigen Teil der Wick lung 14 bestehenden greis veranlasste Span nungsverlust über den Widerstand 17 den Strom im Gitterkreis der Röhre 2 unter drückt.
Sowohl bei der Vorrichtung nach Fig. 3 als auch bei derjenigen nach Fig. 2 können die Transformatoren 9 und 15 von einem einzigen Transformator mit zwei Sekundär wicklungen 8 und 14 und einer einzigen Primärwicklung ersetzt werden, die von einem Starkstromnetz gespeist werden kann. Zweckmässig fällt der Transformator 15 ganz weg und werden zwei beiderseits des ge erdeten Mittelpunktes liegende Punkte der Sekundärwicklung 8 des Transformators 9 je mit den Gittern der Röhren 1 und 2 ver bunden.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, bei der die Sekundärwicklung des Anoden- speisetransformators 9 in zwei gleiche Teile 8' und 8" zerfällt, zwischen denen die Rei henschaltung zweier Widerstände 23 und ?4 eingeschaltet ist, die je in den Anodenkrei sen der Röhren 1 und 2 angeordnet und deren miteinander verbundene Enden geerdet sind. Die voneinander abgewendeten Enden der beiden Widerstände sind mit den Gittern der Röhren 1 und 2 verbunden, und zwar der art, dass der im Anodenkreis der Röhre 1 bezw. 2 liegende Widerstand 23 bezw. 24 im Gitterkreis der Röhre 2 bezw. 1 liegt.
Mittels des Kondensators 11 werden die 'Widerstände 23 und 24 von einem Kurzschluss für die erzeugten Schwingungen überbrückt.
Bei dieser Ausführungsform veranlasst während der Halbwellen, in denen die Ano- denspeisespa,nnung einer Röhre, beispielsweise der Röhre 1, negativ in bezug auf die Ka thode ist, der Anodenstrom der wirksamen Röhre 2 einen Spannungsverlust über den Widerstand 24, der mit negativer Polarität dem Gitter der Röhre 1 zugeleitet wird und den Gitterstrom in dieser Röhre unterdrückt, wobei der Widerstand 23 im Anodenkreis der unwirksamen Röhre 1 als Ableitungs widerstand für die wirksame Röhre 2 wirkt.
Während der Halbwellen, in denen die Anoden speisespannung der Röhre 1 positiv in bezug auf die Kathode ist, wird von dem durch den Anodenstrom der jetzt wirksamen Röhre 1 veranlassten Spannungsverlust über den Widerstand 23 der Gitterstrom der Röhre 2 unterdrückt, wobei der Widerstand 24 als Ableitungswiderstand für die Röhre 1 wirkt.
Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung, bei der die Unterdrückung des Gitterstromes da durch erzielt wird, dass während der Halb wellen, in denen eine Röhre nicht wirksam ist, der Wert des Ableitungswiderstandes die ser Röhre stark vergrössert wird. Diese Ver grösserung ergibt sich dadurch, dass die Ab leitungswiderstände der Röhren 1 und 2 je, zumindest teilweise, von der Anoden kathodenimpedanz einer Entladungsröhre ge bildet werden, die mit der Frequenz der Ano- denspeisespannung periodisch gesperrt wird.
Bei der dargestellten Ausführungsform wird der Ableitungswiderstand der Röhre 1 bezw. 2 von einem Widerstand 25 bezw. 26 und einer mit ihm in Reihe geschalteten Ent ladungsröhre 27 bezw. 28 gebildet.
Das Git ter der Röhre 27 bezw. 28 ist über einen Widerstand ?9 beziv. 30 mit der Sekundär wicklung 31 bezw. 32 eines Transformators 33 verbunden, dessen Primärwiel@lung 34 von einer Wechselstromquelle gespeist wird, deren Frequenz derjenigen der Anodenspeisespa,n- nung entspricht. Die verschiedenen An schlüsse sind derart ge\:
ählt, dass während der Halbwellen, in denen die Anodenspeise spannung der Röhre 1 bezw. 2 negativ in bezug auf die Kathode ist, dein Gitter der Röhre 27 bezw. 28 dureli den Transformator 33 eine solche negative Spannung zugeleitet wird, dass diese Röhre gesperrt wird, so dass im Gitterkreis der Röhre 1 bezw. 2 kein Strom auftreten kann.
Während der Halb wellen, in denen die Anodenspeisespannung der Röhre 1 bezw. 2 positiv in bezug auf die Kathode ist, wird dem Gitter der Röhre ?7 bezw. 28 eine solche positive Spannung zu geleitet, dass diese Röhre leitend ist und der Gitterstrom der Röhre 1 bezw. 2 ungestört passieren kann. Die Widerstände 29 und 30 sollen den Gitterstrom der Röhren 2"r und 28 beschränken. Gewünschtenfalls können die Transfor matoren 9 und 33 durch einen Transformator ersetzt werden, welcher der Primärwicklung 10 des Transformators 9 und den Sekundär wicklungen 8, 30 und 31 entsprechende Wicklungen enthält.
Zweel@s "W'eitervervolll#:ommnung des Wir kungsgrades der vorstehend beschriebenen Schaltungen können die in die Gitterkreise der Röhren 1 und ? eingefügten Spulen 3 und 4 derart angeordnet werden, dass keine direkte Energieiibertragung zwischen den Spulen erfolgt. Hierdurch wird der am Gitter der nichtwirksamen Röhre auftretenden Spannung eine Grenze gesetzt und nur eine kleinere Spannung zum Unterdrücken des Gitterstromes benötigt..