CH236887A - Multi-stage amplifier with negative voltage feedback. - Google Patents

Multi-stage amplifier with negative voltage feedback.

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CH236887A
CH236887A CH236887DA CH236887A CH 236887 A CH236887 A CH 236887A CH 236887D A CH236887D A CH 236887DA CH 236887 A CH236887 A CH 236887A
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CH
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negative feedback
tube
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gain
voltage
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German (de)
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Fides Gesellschaft Beschraenk
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Fides Gmbh
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/34Negative-feedback-circuit arrangements with or without positive feedback
    • H03F1/36Negative-feedback-circuit arrangements with or without positive feedback in discharge-tube amplifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

  

   <Desc/Clms Page number 1> 
 Mehrstufiger    Verstärker   mit    Spannuugsgegeuliopplung.   Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Verstärker mit einer derart ausgebildeten    Spannungsgegenkopplung   zwischen einer    End-      röhre   hohen innern    Widerstandes.,   zum Beispiel einer    Pentode,   und einer    Vorröhre,   dass der die Gegenkopplung erzeugende    Span-      nungsteilerwiderstand   gleichzeitig eine    Eigen-      gegenkopplung   dieser    Vorröhre   bewirkt.

   In    Fig.   1 ist eine derartige    Verstärkerschaltung   unter    Fortlassung   der    für   die Erläuterung des Erfindungsgedankens unwesentlichen Elemente dargestellt. Die Endröhre E ist über den Übertrager T mit dem äussern Belastungswiderstand    Re   belastet. 'Der auf die Primärseite des    Übertragers   T übersetzte Widerstand    Re   ist mit    Ra,      bezeichnet.   Der aus den beiden Widerständen R und    r   gebildete    Spannungsteiler   dient zur Erzeugung der    Gegenkopplungsspannung.      Cl   und    C,   bedeuten unvermeidbare Schaltkapazitäten.

   Der 0 Widerstand r, von dem die    Gegenkopplungs-      spannung   abgegriffen und dem Gitterkreis der    Vorröhre      p   zugeführt wird, ist im gewählten Beispiel gleichzeitig Kathodenwiderstand dieser Röhre und    bewirkt,   da er vom Anodenwechselstrom dieser Röhre durchflossen    wird,   eine    Eigenlt"egenkopplung   der Vorröhre. 



  Bei dem    voraussetzungsUmäss   hohen innern Widerstand der Endröhre wird dar Widerstand    R",,   der aus    Gründen   der Reflexionsvermeidung etwa gleich r    +   R gewählt ist, so gross gemacht, wie es mit Rücksicht auf die Kapazitäten    C,   und    C2   zur Erzielung eines ausreichend    frequenzunabhän-      gigen      Verstärkungsverlaufes   möglich ist. 



  Soll bei einer derartigen Schaltung durch Wahl eines hohen Wertes des Widerstandes r die    Spannungsgegenkopplung   möglichst gross gemacht werden, so tritt eine entsprechende grosse    Eigengegenli:opplung   der    Vorröhre      V   auf, die die Gesamtverstärkung in unnötiger Weise herabsetzt, da eine so hohe    Eigenlinea.risie-      rung   der    Vorröhre   nicht nötig ist mit Rück- 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 sieht auf die verhältnismässig geringen nichtlinearen Verzerrungen dieser schwach ausgesteuerten Röhre.

   Da der    Verstärkungsgrad   der    Vorröhre   als Faktor in die Gesamtverstärkung eingeht, verringert sich diese bei Erhöhen des Widerstandes r mit dem Quadrat des Faktors, um den sich der    Gesaml-      gegenkopplungsgrad   über die    erfassten      St,ii-      fen   erhöht. Hierin ist zweifellos ein Nachteil zu erblicken, da bei dieser    Schaltung   die Gesamtverstärkung in wesentlich    stärkerem   Masse zurückgeht, als dies der    Linearisierung   der Endröhre. die den Hauptanteil der nichtlinearen Verzerrungen liefert,    ent>z#pi#ieht.   



  Ein weiterer Nachteil dieser    Sehaltuno:   besteht darin, dass die unmittelbare Parallelschaltung des    Gegenkopplungsspannungs-      teilers   und des    Ausgangsübertragers   an    den   Grenzen und ausserhalb des    zii   übertragenden    Frequenzbereiches   zu    umerwünschten   Phasendrehungen führt, die die Stabilität des    Ver-      stärhers   gefährden. 



  Bekanntlich geht durch die Gegenkopplung die    Verstärkung   auf den    Wert   
 EMI2.24 
 zurück, worin v die Verstärkung der    Kaskade   ohne Gegenkopplung und    7,-   den    Gegenkopp-      lungsfaktor   (in dem vorliegenden Fall 
 EMI2.29 
 bedeuten. Die Verstärkung einer    Peirtodl.   ist bekanntlich Z, -    ,S   .    R',   wenn    S   die Steilheit und    R'   den    Gesaint-      belastungswiderstand   bedeuten.

   Im vorliegenden Fall ergibt sieh für die    Verstärkung   der Wert 
 EMI2.38 
 Mithin wird der für die    Linearisierung   üben die Kaskade massgebende    Fald;or   (das heisst der    Linearisierungsfaktor)   
 EMI2.42 
 Im    Anpassungsfall   r +    R   ---    R;

  ,      ergibt   sieh hieraus 
 EMI2.47 
 Die Verstärkung bis zum    Ausgangswider-      stand      Rf.   ist unter Berücksichtigung des    I"hersetzungsverhältnisses   
 EMI2.52 
    izn      Anpassungsfall   ohne    Gegenkopplung   
 EMI2.56 
 Der oben angegebene Wert für (k .

   v)' stellt    ein   Mass für die Verstärkungsverminderung durch    CTegenkopplung,   jedoch nur für den Fall dar, dass    der   Widerstand r nicht gleichzeitig eine    Verstrii-kungsverminderung   durch    Eigengegenkopplung   der    Vorröhre      bedingt.   In    Wirkliehl@eii   ist infolge    dieser      Eigen-      gegenkopphing.      wie   schon    er\vährit,   der    Ver-      stärkungsverhist   höher.

   Um eine    unnötig   grosse    Eigengegenkopp-      lung   der    Vorröhre   zu vermeiden, ist beim    Verstlirker   gemäss der Erfindung zwischen den    Gegenkopplungsspannungsteiler   der    End-      röhre   und den Belastungswiderstand    ein   Reihenwiderstand    eingeschaltet   und der die    Gegeilkopplung   erzeugende    Spannungsteiler-      widerstand   (r) kleiner    beinhssen,   als dies zur Erzielung    desselben      Linearisierungsfa,ktors      (l,-   . v) ohne den    Reihenwiderstand   erforderlich wäre.

   Ein    Ausführungsbeispiel   für eine    derartige   Schaltung ist in    F'ig.   ? dargestellt.    Sie      unterscheidet,   sieh von der Schaltung nach    Fig.   1    lediglieb      dadurch,   dass    zwischen   dem Spannungsteiler    R,      r-   und der Primärseite des    Arisga,ngsiihertragc@rsT   ein Reihenwiderstand    P,      eingeschaltet   ist.

   Bei    dieser   Schaltung errechnet sich für den Anpassungsfall für    R"   = r    -!-      R      +      R,.   die Verstärkung bis zur    llnode      der   letzten Röhre    ohne      Berücksichtigung      derGegenkopp-      liing      'lll   - 
 EMI2.117 
 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 Mit 
 EMI3.1 
 ist dann der die    Eigengegen-      kopplung   der    Vorröhre   nicht    miteinbezie-      hende      Linearisierungsfaktor   über die Kaskade:

   
 EMI3.8 
 Die Verstärkung ohne Gegenkopplung, bezogen auf die Sekundärseite des Übertragers, wird bei Anpassung 
 EMI3.9 
 Hierin bedeutet 
 EMI3.10 
 den reziproken Wert des Übersetzungsverhältnisses    Ü   des Übertragers T. Daraus ergibt sich 
 EMI3.12 
 Die Gleichung für den    Linearisierungsfaktor      (Ir.   .

   v)' zeigt, dass dieser Wert im Gegensatz zu der Schaltung nach    Fig.l   nicht nur von der Steilheit und dem    Gegenkopplungswider-      stand   r abhängt, sondern auch von dem Verhältnis 
 EMI3.18 
 Man erhält also durch die Schaltung gemäss    Fig.   2 die Möglichkeit, ein und denselben    Gegenkopplungsfaktor   wie bei der Schaltung nach    Fig.   1 zu erhalten, jedoch mit einem kleineren Wert von r, indem der Quotient 
 EMI3.22 
 entsprechend gewählt wird.

   Da. durch Verkleinern des    Spannungsteilerwider-      standes   r auch der unnötige Verstärkungsverlust durch    Eigengegenkopplung   der Vorröhre zurückgeht, ist bei gleichem    Linearisie-      rungsfaktor      (lc   . v)' über Kaskade der    Ge-      samtverstärkungsverlust   geringer.

   Es tritt zwar, wie die Formel für v' zeigt, eine Verringerung des    Gesamtverstärkungsfaktors   im Verhältnis 
 EMI3.32 
 auf, jedoch lässt sich diese Verstärkungsverminderung niedriger halten als die im Falle der Schaltung nach    Fig.   1 durch die grössere    Eigengegenkopplung   der    Vorröhre   bedingte Verstärkungsverminde-    rung.   Es besteht auch die Möglichkeit, mit steigendem Wert von    Rv   den Abschluss    R"   grösser zu machen, da durch das Einschalten von    Rv   zwischen den beiden Kapazitäten    Cl   und    C2   auch die    Gesamtparallelkapazität   zu    R,,   herabgesetzt    wird.   



  Auch bezüglich der .Stabilität wirkt sich die    Einschaltung   des Widerstandes    R.,   günstig aus, da es gelingt, den phasendrehenden Einfluss des Ausgangsübertragers mehr und mehr auszuschalten. 



  Bezeichnet man mit    Ra,   den    Anpassungs-      widerstand   für den Fall    Rv   = 0, so ist der    Verstärkungsgewinn,   der sich bei gleichem    Linearisierungsfaktor   mit der Schaltung gemäss    F'ig.   2 gegenüber der    ,Schaltung   gemäss    Fig.   1 ergibt, durch das Verhältnis der zuvor abgeleiteten Verstärkungen v' auszudrücken, es ist also der    Verstärkungsgewinn   in logarithmischem Masse 
 EMI3.57 
 und damit 
 EMI3.58 
 Der Reihenwiderstand    R"   kann grundsätzlich auch in die kathodenseitige    Anschlussleitung   der    Primärwicklung   des    tbertragers   T eingeschaltet werden.



   <Desc / Clms Page number 1>
 Multi-stage amplifier with voltage coupling. The invention relates to a multi-stage amplifier with a voltage negative feedback designed in this way between an end tube of high internal resistance, for example a pentode, and a pre-tube, so that the voltage divider resistance generating the negative feedback simultaneously causes this pre-tube to self-negative feedback.

   In Fig. 1, such an amplifier circuit is shown omitting the elements that are not essential for explaining the concept of the invention. The output tube E is loaded via the transformer T with the external load resistance Re. The resistance Re translated to the primary side of the transformer T is denoted by Ra. The voltage divider formed from the two resistors R and r is used to generate the negative feedback voltage. Cl and C, mean unavoidable switching capacities.

   The resistance r, from which the negative feedback voltage is tapped and fed to the grid circuit of the pre-tube p, is at the same time the cathode resistance of this tube in the selected example and, since it is flowed through by the anode alternating current of this tube, causes the pre-tube to self-couple.



  Given the presupposedly high internal resistance of the end tube, the resistance R ", which is chosen to be approximately equal to r + R for reasons of avoiding reflections, is made as large as it is with regard to the capacitances C and C2 to achieve a sufficiently frequency-independent Reinforcement course is possible.



  If the voltage negative feedback is to be made as large as possible in such a circuit by choosing a high value of the resistor r, a correspondingly large intrinsic counter-coupling of the pre-tube V occurs, which unnecessarily reduces the overall gain, since such a high intrinsic linearization the pre-tube is not necessary with return

 <Desc / Clms Page number 2>

 looks at the relatively small non-linear distortion of this weakly controlled tube.

   Since the gain of the pre-tube is included as a factor in the overall gain, when the resistance r increases, this decreases with the square of the factor by which the overall negative feedback increases over the recorded St, iif. This is undoubtedly a disadvantage, since with this circuit the overall gain is reduced to a much greater extent than the linearization of the output tube. which supplies the main part of the nonlinear distortion, ent> z # pi # ieht.



  Another disadvantage of this approach is that the direct parallel connection of the negative feedback voltage divider and the output transformer at the limits and outside the transmitted frequency range leads to undesired phase rotations which endanger the stability of the amplifier.



  It is known that the negative feedback increases the gain to the value
 EMI2.24
 back, where v is the gain of the cascade without negative feedback and 7, - the negative feedback factor (in the present case
 EMI2.29
 mean. The reinforcement of a Peirtodl. is known to be Z, -, S. R 'if S is the steepness and R' is the total load resistance.

   In the present case, see the value for the gain
 EMI2.38
 Hence the Fald; or (i.e. the linearization factor) that is decisive for the linearization practice the cascade
 EMI2.42
 In the case of adaptation r + R --- R;

  , you can see from this
 EMI2.47
 The gain up to the output resistance Rf. Is taking into account the conversion ratio
 EMI2.52
    izn adaptation case without negative feedback
 EMI2.56
 The value given above for (k.

   v) 'represents a measure of the gain reduction due to negative feedback, but only for the case that the resistance r does not simultaneously cause a gain reduction due to intrinsic negative feedback of the pre-tube. In Wirkliehl @ eii there is self-counter-coupling due to this. as before, the reinforcement ratio is higher.

   In order to avoid an unnecessarily large negative feedback of the pre-tube, in the amplifier according to the invention a series resistor is connected between the negative feedback voltage divider of the end tube and the load resistor and the voltage divider resistor (r) generating the negative feedback must be smaller than it is to achieve the same Linearisierungsfa, ktors (l, -. V) would be required without the series resistance.

   An exemplary embodiment for such a circuit is shown in FIG. ? shown. It differs from the circuit according to FIG. 1 only in that a series resistor P is connected between the voltage divider R, r and the primary side of the Arisga, ngsiihertragc @ rsT.

   With this circuit, for the adaptation case for R "= r -! - R + R, the gain is calculated up to the node of the last tube without taking the counter-coupling into account.
 EMI2.117
 

 <Desc / Clms Page number 3>

 With
 EMI3.1
 is then the linearization factor over the cascade, which does not include the self-negative feedback of the pre-tube:

   
 EMI3.8
 The gain without negative feedback, based on the secondary side of the transformer, is increased with adaptation
 EMI3.9
 Herein means
 EMI3.10
 the reciprocal value of the transformation ratio Ü of the transformer T. This results
 EMI3.12
 The equation for the linearization factor (Ir..

   v) 'shows that, in contrast to the circuit according to FIG. 1, this value depends not only on the slope and the negative feedback resistance r, but also on the ratio
 EMI3.18
 The circuit according to FIG. 2 thus gives the possibility of obtaining one and the same negative feedback factor as in the circuit according to FIG. 1, but with a smaller value of r by adding the quotient
 EMI3.22
 is chosen accordingly.

   There. By reducing the voltage divider resistance r, the unnecessary gain loss due to intrinsic negative feedback of the pre-tube is reduced, the total gain loss is lower for the same linearization factor (lc. v) 'across the cascade.

   As the formula for v 'shows, there is a reduction in the overall gain factor in the ratio
 EMI3.32
 However, this gain reduction can be kept lower than the gain reduction caused in the case of the circuit according to FIG. 1 due to the greater intrinsic negative feedback of the pre-tube. There is also the possibility of making the termination R "larger as the value of Rv rises, since switching on Rv between the two capacitors C1 and C2 also reduces the total parallel capacitance to R".



  Switching on the resistor R. also has a favorable effect with regard to stability, since it is possible to switch off the phase-rotating influence of the output transformer more and more.



  If Ra is used to denote the adaptation resistance for the case Rv = 0, then the gain is the gain which, with the same linearization factor, is achieved with the circuit according to FIG. 2 compared to the circuit according to FIG. 1, can be expressed by the ratio of the previously derived gains v ', so it is the gain in logarithmic mass
 EMI3.57
 and thus
 EMI3.58
 The series resistance R ″ can in principle also be switched into the connection line on the cathode side of the primary winding of the transformer T.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Mehrstufiger Verstärker mit derart aus- gebildeter.Spannungsgegenkopplung zwischen einer Endröhre hohen innern Widerstandes und einer Vorröhre, dass der die Gegenkopplung erzeugende Spannungsteilerwiderstand (r) gleichzeitig eine Eigengegenkopplung dieser Vorröhre bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gegenkopplungsspan- nungsteiler (R, r) der Endröhre und dem Belastungswiderstand (Ra, bezw. Re) ein Reihenwiderstand (R,) PATENT CLAIM: Multi-stage amplifier with voltage negative feedback between an end tube of high internal resistance and a pre-tube so that the voltage divider resistor (r) generating the negative feedback simultaneously causes this pre-tube to self-feed, characterized in that between the negative feedback voltage divider (R, r ) of the end tube and the load resistance (Ra, respectively Re) a series resistance (R,) eingeschaltet und der die Gegenkopplung erzeugende Spannungs- <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 teilerwiderstand (r) kleiner bemessen ist. als dies zur Erzielung desselben Linearisierungsfaktors (7; . z)' ohne den Reihemvidersi.and (P") erforderlieli wäre. I"X TERANSPRUCIi Verstärker nach Patentanslirueli, dadui-cli gekennzeiehnet, da.ss der R.cihPnwideraan@l EMI4.2 zwischen Kathode der Endröhre imd Belastungswidei:@tand eingescbaltet ist. EMI4.3 "Fidel4' Gesellschaft für die Verwaltung und Verwertung von gewerblichen 5ehutzrecliten mit besehränkter Haftung. switched on and the voltage generating the negative feedback <Desc / Clms Page number 4> EMI4.1 divider resistance (r) is smaller. than would be necessary to achieve the same linearization factor (7;. z) 'without the series opposing and (P "). I" X TERANSPRUCIi amplifier according to Patentanslirueli, dadui-cli marked that the R.cihPnwideraan@l EMI4.2 between the cathode of the end tube and the load width: @tand is switched on. EMI4.3 "Fidel4 'company for the administration and exploitation of commercial 5ehutzrecliten with limited liability.
CH236887D 1942-08-24 1943-08-24 Multi-stage amplifier with negative voltage feedback. CH236887A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE893205C (en) * 1949-11-11 1953-10-15 Atlas Werke Ag Circuit for amplifying and measuring the difference between variable, in particular biological, voltages

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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