DE1004665B - Verstaerkerendstufe mit Gasentladungsroehre (Plasmatron) - Google Patents

Verstaerkerendstufe mit Gasentladungsroehre (Plasmatron)

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DE1004665B
DE1004665B DEN9283A DEN0009283A DE1004665B DE 1004665 B DE1004665 B DE 1004665B DE N9283 A DEN9283 A DE N9283A DE N0009283 A DEN0009283 A DE N0009283A DE 1004665 B DE1004665 B DE 1004665B
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DE
Germany
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voltage
cathode
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capacitor
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Pending
Application number
DEN9283A
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English (en)
Inventor
Johan Lodewijk Hendrik Jonker
Evert Jan Van Barneveld
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/02Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with tubes only

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

Description

  • Verstärkerendstufe mit Gasentladungsröhre (Plasmatron) Es sind Gasentladungsröhren bekannt, deren Entladungsstrom kontinuierlich durch eine Signalspannung gesteuert werden kann und die sich infolgedessen zum Verstärken der Signalspannungen eignen. Zu diesen Röhren zählen unter anderem die sogenannten Plasmatrons. Diese sind mit einer Elektronenquelle, z. B. einer Hilfskathode, versehen, und die von ihr ausgesandten Elektronen nehmen unter der Wirkung einer Spannung eine gewisse Geschwindigkeit an und ionisieren die Gasatmosphäre zwischen einer Kathode und einer Anode. An letztere ist der Verbraucher, z. B. ein Lautsprecher, angeschlossen. Die Ionisierspannung wird dabei als Wechselspannung von einer Quelle mit verhältnismäßig niedriger Spannung durch Transformation und bzw. oder Verstärkung auf den zur Ionisierung erforderlichen Wert gebracht. Nähere Einzelheiten über solche Plasmatrons sind etwa der Zeitschrift »Proceedings of the I. R. E. « 1952, S. 645 ff., zu entnehmen.
  • Diese Röhren haben den Vorteil, da,ß die im Kreis zwischen Anode und Kathode wirksame Speisespannung sehr niedrig sein kann und daß auch der Innenwiderstand zwischen diesen Elektroden sehr niedrig ist, so daß eine Belastung mit niedriger Impedanz unmittelbar, d. h. ohne Anwendung eines Anpassungstransformators, in den Kathoden-Anoden-Kreis eingeschaltet werden kann. Sie eignen sich also vorzüglich zum Gebrauch als Endröhren in Verstärkern oder Funkempfängern.
  • Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines Endverstärkers mit einem solchen Plasmatron.
  • In dieser Figur sind die Eingangsklemmen, denen das zu verstärkende Signal zugeführt wird, mit 1 bezeichnet. Dieses Signal wird im allgemeinen eine Schwingung mit Hörfrequenz sein. Der Eingangskreis ist zwischen der Kathode und dem Steuergitter einer Verstärkerröhre 2 angeschlossen, die als Triode dargestellt ist. Das Plasmatron, mittels dessen die Stromverstärkung erfolgt, ist mit 3 bezeichnet. Es handelt sich hier um eine Röhre, die mit einem Edelgas unter niedrigem Druck gefüllt ist und die eine Elektronenquelle 4, z. B. eine Glühkathode, enthält, die von einem mit ihr leitend verbundenen Schirm 5 umgeben ist, der eine Elektronenaustrittsöffnung besitzt. Die Röhre enthält weiter eine Hauptkathode 6, z. B. auch eine Glühkathode, und eine Anode 7, die diese Kathode größtenteils umgibt, jedoch zur Hilfskathode 4, 5 hin offen ist. Die Primärelektronenquelle 4 ist unmittelbar mit der Anode der Triode 2 verbunden; zwischen der geerdeten Kathode der Triode und der Kathode 6 ist eine Spannungsquelle 10 eingeschaltet, deren Spannung von der Größenordnung von 60 V sein kann. Zwischen der Kathode 6 und der Anode 7 ist der Verbraucher, in diesem Falle ein Lautsprecher 8, in Reihe mit einer Spannungsquelle 9 angeschlossen, die z. B. 6 V Spannung besitzt.
  • Die aus der Öffnung des Schirms 5 heraustretenden Elektronen, die unter der Wirkung der von der Quelle 10 gelieferten positiven Spannung in der Richtung zur Kathode 6 und, der Anode 7 beschleunigt werden, ionisieren die Gasatmosphäre zwischen diesen Elektroden, wenn die Spannung der Quelle 10 hinreichend hoch ist. Die Spannung der Quelle 9 ist so niedrig, daß sie an sich nicht hinreicht, um zwischen diesen Elektroden eine Entladung hervorzurufen. Wenn jedoch das Gas zwischen diesen beiden Elektroden ionisiert wird, fließt ein Strom zwischen ihnen, dessen Stärke von dem Ionisationsgrad abhängig ist. Letzterer wird durch die Stärke des Elektronenstroms in der Röhre 2 bedingt. Dieser Elektronenstrom wird durch die Triode 2 mit dem Signal moduliert, so daß durch den Ausgangskreis zwischen den Elektroden 6 und 7 ein Strom fließt, der einige Male größer als der Signalstrom in der Röhre 2 ist.
  • Beim Plasmatron erfordert die Ionisation eine Spannung von im allgemeinen mindestens 60 V. Es trifft oft zu, z. B. bei Autofunkgeräten, daß dieser Wert nicht unmittelbar vorhanden ist. Es ist auch nicht erforderlich, daß hierfür eine Gleichspannung benutzt wird. Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art dient zum Ionisieren z. B. eine in einem Röhrenoszillator erzeugte Impulsspannung.
  • Eine wesentliche Vereinfachung und: Verbesserung läßt sich nun gemäß der Erfindung erzielen, wenn man die Speisewechselspannung unmittelbar mit dem zu verstärkenden Signal moduliert und Maßnahmen trifft, die verhindern, daß während der negativen Halbperiode der Speisespannung ein Strom von der Hilfskathode zur Hauptkathode fließt.
  • Bei einem Verstärker nach der Erfindung kann die Triode, die zur Steuerung des Ionisierstroms entsprechend dem Signal dient, weggelassen werden (wenn die Speisewechselspannung mit dem zu verstärkenden Signal moduliert ist). Die auf diese Weise modulierte Speisespannung kann dabei gleichgerichtet werden oder nicht, bevor sie den Ionisie Urelektroden zugeführt wird. Im ersteren Falle ist zwischen den Elektroden eine Gleichspannung wirksam, die mit dein Signal moduliert ist. Im zweiten Falle ist die Ionisierspannung eine Hochfrequenzwechselspannung, die mit dem Signal moduliert ist und die durch das Plasmatron selbst gleichgerichtet wird.
  • Bei einem Überlagerungsempfänger erhält man eine sehr einfache Schaltung, wenn gemäß der Erfindung als Ioni.sierspannung das Zwischenfrequenzsignal verwendet wird, das mit der wiederzugebenden Niederfrequenzspannung moduliert ist. Dies hat den Vorteil, daß ein zusätzlicher Demodulator entbehrlich ist. Die Zwischenfrequenz ist im allgemeinen so hoch, daß eine zu starke Entionisierung der Entladungsbahn während der negativen Halbperioden nicht zu befürchten ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Ioni.sierspannung der letzten Stufe des Zwischenfrequenzverstärkers entnommen. Diese Stufe muß dabei eine verhältnismäßig große Energie liefern, und die Spannung muß hochtransformiert werden. Nötigenfalls kann dabei ein zusätzlicher Zwischenfrequenzverstärker verwendet werden.
  • Grundsätzlich ist es selbstverständlich möglich, die modulierte Hochfrequenzspannung als Ionisierspannung anzuwenden. Die zur Verfügung stehende Energie ist dabei jedoch im allgemeinen .gering, so daß eine große Verstärkung erforderlich .ist.
  • Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verstärkers nach der Erfindung. Die Quelle 10 für die Ioni@sierspannung i,st dabei durch eine Schaltung mit einem Gleichrichter 24 und einem Glättungsfilter ersetzt, welche die Speisespannung liefert. Der Gleichrichter wird aus der Sekundärwicklung 11 eines Transformators gespeist, der mit seiner Primärwicklung im Anodenkreis 12 einer Oszillatorröhre 13 liegt. Die Primärwicklung bildet mit einem Kondensator einen Schwingungskreis 12, der vorzugsweise auf eine Frequenz abgestimmt ist, die höher ist als die höchste in dem zu verstärkenden Signal auftretende Frequenz. Die Schwingungen werden dadurch aufrechterhalten, daß zwischen dem Steuergitter und der Kathode der Röhre 13 eine mit der Wicklung des Kreises 12 gekoppelte Wicklung 14 eingefügt ist. Durch Verwendung einer geeigneten Oszill,atorröhre, z. B. einer Röhre mit einem Raumladungsgitter, kann erzielt werden, daß trotz niedriger Anodenspannung der Oszillator doch eine hinreichende Menge Energie liefert.
  • Die Verstärkerröhre 2 der Schaltung nach Fig. 1 ist hier weggelassen. Anstatt dessen wird die zu verstärkende Spannung zur Modulation. der durch den Röhrenoszillator 13 erzeugten Schwingung verwendet. Die Modulationsspannung soll noch mit hinreichender Stärke auf die gleichgerichtete Spannung aufmoduliert sein. Das Glättungsfilter ist somit oft wegzulassen, oder es muß ein Glättungsfilter verwendet werden, das wenigstens die Niederfrequenzspannung praktisch unabgeschwächt durchläßt. Die Modulation kann auf an sich bekannte Weise, z. B. .dadurch stattfinden, daß die Modulationsspannung dem Gitterkreis der Oszillatorröhre 13 zugeführt wird.
  • Bei der Schaltung nach Fig. 3 wird wieder eine mit dem Signal modulierte Hochfrequenzspannung als Ionisierspannung angewandt. Die Figur zeigt die letzte Stufe eines überlagerungsempfängers. Die Röhre 16 gehört zur letzten Zwischenfrequenzverstärkerstufe, und in ihren Anodenkreis ist ein auf die Zwischenfrequenz abgestimmter Kreis 18 eingeschaltet, der induktiv mit einem auch auf diese Frequenz abgestimmten Kreis 19 gekoppelt ist. Letzterer ist zwischen der Hauptkathode und der Hilfskathode des Plasmatrons 3 eingeschaltet. Um zu verhüten, daß während einer negativen Halbperiode der Ionisierspannung ein Strom von der Hilfskathode zur Hauptkathode fließt, ist ein Gleichrichter 17 vorgesehen. Ähnlich wie bei bei den vorstehend beschriebenen Schaltungen tritt im Kreis zwischen der Hauptkathode und der Anode ein verstärkter Strom auf, der unmittelbar zur Speisung des Verbrauchers 8 dient.
  • Anstatt eines Gleichrichters 17 kann auch ein Kondensator 20 verwendet werden, was in Fig. 4 dargestellt ist. Der Kondensator 20 wird im Betrieb durch die gleichrichtende Wirkung des Plasmatrons geladen. Diese Schaltung ist im übrigen der nach Fig. 3 ähnlich. Die Kapazität des Kondensators muß hinreichend groß sein, um den Ionisierstrom liefern zu können. Nötigenfalls kann ein Widerstand 21 parallel zum Kondensator gelegt werden.
  • Diese Schaltung hat noch den Nachteil, daß bei einem hohen Modulationsgrad die Spannung in bestimmten Augenblicken zu niedrig werden kann, um eine hinreichende starke Ionisation herbeizuführen. Die Kapazität des Kondensators könnte höher ge- wählt werden; doch kann dies Verzerrungen zur Folge haben. Dieser Nachteil kann .dadurch behoben werden, daß gemäß der Schaltung nach Fig. 5 die Kapazität 20 verhältnismäßig niedrig gewählt und zu ihr die Reihenschaltung eines zweiten Kondensators 22 mit hoher Kapazität und eines Widerstandes 23 parallel geschaltet wird:. Infolge des Vorhandenseins dieses Widerstands lädt sich der Kondensator 22 nicht vollständig, so daß stets eine gewisse Spannung übrigbleibt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRLCIIE: 1. Signalverstärkerendstufe mit einer Gasentladungsröhre (sogenanntes Plasmatron), bei der Elektronen aus einer Quelle (Hilfskathode) unter der Wirkung einer Spannung die Gasatmosphäre zwischen Kathode und Anode ionisieren, bei der der Verbraucher, z. B. ein Lautsprecher, über eine niedrige Gleichspannung an diese Elektroden angeschlossen ist und. deren Ionisierspannung als Wechselspannung von einer Quelle mit verhältnismäßig niedriger Spannung durch Transformation und bzw. oder Verstärkung auf den zur Ionisierung erforderlichen Wert gebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisewechselspannung unmittelbar mit dem zu verstärkenden Signal moduliert ist und Maßnahmen getroffen sind, die verhindern, daß während der negativen Halbperiode der Speisespannung ein Strom von der Hilfskathode zur Hauptkathode fließt. 2. Verstärkerstufe nach Anspruch 1 in einem Funkempfangsgerät, dadurch gekennzeichnet, daB die Ausgangsspannung der Zwischen- oder Hochfrequenzstufen, gegebenenfalls nach Verstärkung, unmittelbar als Ionisierspannung dient. 3. Verstärkerstufe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB in den Speisekreis der Ionisierspannung ein Gleichrichter eingefügt ist (Fig. 3). 4. Verstärkerstufe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB in den Speisekreis der Ionisierspannung ein Kondensator mit Parallelwiderstand eingefügt ist (Fig. 4). 5. Ver stärkerstufe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Speisekreis der Ionisierspannung ein Kondensator und parallel dazu die Reihenschaltung eines weiteren Kondensators und eines Widerstands eingefügt ist (Fig. 5). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 718 019, 814 307; österreichische Patentschrift Nr. 129 951; »Auszüge deutscher Patentanmeldungen«, Bd.2, 1948 (L 109618 VIIIa/21a2 auf S. 199); Zeitschrift »Proc. of the IRE«, Juni 1952, S. 645 ff.
DEN9283A 1953-08-04 1954-07-31 Verstaerkerendstufe mit Gasentladungsroehre (Plasmatron) Pending DE1004665B (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT129951B (de) * 1931-03-05 1932-10-25 Erich Schaffran Aus dem Wechselstromnetz zu speisende Verstärker- oder Generatoranordnung mit im Gegentakt geschalteten Röhren.
DE718019C (de) * 1936-09-19 1942-02-28 Aeg Anordnung bei wechselstromgespeisten Roehrenverstaerkern
DE814307C (de) * 1948-11-12 1951-09-20 Blaupunkt Werke Gmbh Magnettongeraet mit Hochfrequenzgenerator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT129951B (de) * 1931-03-05 1932-10-25 Erich Schaffran Aus dem Wechselstromnetz zu speisende Verstärker- oder Generatoranordnung mit im Gegentakt geschalteten Röhren.
DE718019C (de) * 1936-09-19 1942-02-28 Aeg Anordnung bei wechselstromgespeisten Roehrenverstaerkern
DE814307C (de) * 1948-11-12 1951-09-20 Blaupunkt Werke Gmbh Magnettongeraet mit Hochfrequenzgenerator

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