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Röhrenverstärker mit Verstärkungsregelung unter Verwendung einer Gegenkopplungsröhre
Die Erfindung betrifft einen Röhrenverstärker mit Verstärkungsregelschaltung,bei
der einer Verstärkerröhre anodenseitig eine weitere Röhre mit fester frequenzabhängiger
Gegenkopplung parallel geschaltet ist, und löst die Aufgabe, mit der üblichen Verstärkungsregelung
von Hand eine zwangläufige Änderung des Frequenzganges zu verbinden, in neuer Weise.
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Es ist bekannt, daß eine gegengekoppelte Röhre, deren Gittervorspannung
geändert wird, einen in weitem Ausmaß steuerbaren Wirkwiderstand darstellt. Es ist
auch bekannt, eine Röhre als veränderbare Impedanz quer zum IJbertragungsweg zu
legen. Es ist ferner eine Empfängerschaltung mit selbsttätiger vorwärts und rückwärts
wirkender Lautstärkeregelung bekannt, bei der der Innenwiderstand einer Röhre, deren
Steuergitter an der Regelspannung liegt, als Regelelement im frequenzabhängigen
Spannungsteiler des Gegenkopplungsweges einer _Niederfrequenzverstärkerröhre benutzt
ist. Frequenzgang und Größe der Gegenkopplung werden somit bei der bekannten Schaltung
durch die automatische Regelspannung beeinflußt.
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Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß die Steuergitter von
zwei anodenseitig parallel geschalteten Röhren, von denen die eine eine feste frequenzabhängige
Gegenkopplung besitzt, derart an den Abgriff eines Regelpotentiometers, an dem außer
der Signalspannung eine konstante Gleichspannung liegt, angeschlossen sind, daß
der V erstärkerröhre nur die Signalspannung, der Regelröhre nur eine (veränderbare)
Gleichvorspannung zugeführt wird. Da die Regelung der Gegenkopplung somit durch
eine veränderbare Gleichspannung erfolgt, ist eine Fernbedienung des Regelpotentiometers
ohne Schwierigkeiten möglich.
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Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für die neue Schaltung bilden elektroakustische
Geräte, insbesondere der Niederfrequenzteil von Rundfunkempfängern. In diesem Falle
besitzt das zwischen Anode und Steuergitter eingeschaltete Kopplungsglied für die
Gegenkopplungsspannung eine nach tiefen und gegebenenfalls hohenTonfrequenzen zunehmende
Dämpfung, so daß dementsprechend die Gegenkopplung nach den Grenzen des Übertragungsbereiches
hin abnimmt. Die Lautstärkeregelung des Gerätes ist nun in der Weise mit der Steuerung
der Gegenkopplung verknüpft, daß bei abnehmender Lautstärke eine zunehmende Bevorzugung
der resultierenden Verstärkung der tiefen Frequenzen und gegebenenfalls der hohen
Frequenzen gegenüber den mittleren Frequenzen nach Art der physiologischen Lautstärkeregelung
erfolgt. Gegenüber bekannten Schaltungen zur physiologischen Lautstärkeregelung
besitzt die erfindungsgemäße Schaltung in Anbetracht der Verstärkung der Gegenkopplungsspannung
den Vorteil eines. vergrößerten Regelbereiches und damit einer besseren Angleichung
an die lautstärkeabhängige Empfindlichkeit des Ohres.
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Durch die deutsche Patentschrift 887 383 ist ferner eine IVIehrgitterröhre
bekanntgeworden, deren Steuerorgan so ausgebildet ist, daß es aus zwei oder mehr
in der Röhre nicht leitend miteinander verbundenen Einzelgittern besteht, die getrennt
herausgeführt sind. In dieser Patentschrift wird unter anderem ausgeführt, daß die
Signalspannungen und Hilfs- oder Zusatzspannungen derart an diese verschiedenen
Einzelgitter angelegt sein können, daß eine Beeinflussung des Übertragungsvorganges
der Nutzfrequenzen über Zusatzspannungen dieser Frequenzen ermöglicht wird, die
in Phase und Amplitude geeignet gewählt sind oder in einer funktionsmäßigen Abhängigkeit
stehen. Hierbei können die Regelwirkungen des Steuerorgans über Spannungen beeinflußt
werden, die in Gegenphase zur steuernden Spannung an entsprechende Einzelgitter
des Steuerorgans angelegt sind. Es ist ferner darauf hingewiesen, daß die zugeführten
Betriebsspannungen oder sich ausbildende weitere Spannungen geeignete Übertragungseigenschaften,
insbesondere zusätzliche Regeleigenschaften, in Verbindung mit den äußeren Schaltungsmaßnahmen
bewirken können. In der genannten Patentschrift ist auch angegeben, daß einem der
Steuergitter die Nutzspannungen und Hilfsspannungen, insbesondere eine Regelspannung,
zugeführt werden können, während dem zweiten Steuergitter eine phasenverschobene,
insbesondere
gegenphasige Nutzwechselspannung zugeführt wird.
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Eine derartige Mehrgitterröhre eignet sich für die erfindungsgemäße
Schaltung ganz besonders, da sie zwei Röhren oder wenigstens eine Röhre mit zwei
getrennten Systemen ersetzt. In diesem Falle ist die Anode dieser Röhre über ein
Kopplungsglied mit einem Steuergitter verbunden, während am anderen Steuergitter
die Eingangssignalspannung liegt. Da die beiden Steuergitter einen unterschiedlichen
Aufbau besitzen können, läßt sich die Forderung nach verschiedenartiger Steuercharakteristik
für die Signalspannung und für die Gegenkopplungsspannung auch mit einer derartigen
Röhre erfüllen.
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Bei einer Schaltung für Rundfunkempfänger mit Mitteln zur Erzeugung
einer Schwundregelspannung liegt nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens
die Schwundregelspannung an der Eingangssteuerelektrode bzw. an der Verstärkerröhre
und gegebenenfalls an der Elektrode bzw. der Röhre, der die Gegenkopplungsspannung
zugeführt wird. Auf diese Weise läßt sich die Wirkung einer etwa vorhandenen Schwundregelung
verbessern, ohne daß dabei das Klangbild in unerwünschter Weise verändert wird.
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Die Erfindung und dazugehörige Einzelheiten sind an Hand von Fig.
1 bis 3 beispielsweise erläutert. Fig. 1 zeigt ein Schaltungsbeispiel mit zwei getrennten
Verstärkerröhren 1 und 2, die jedoch auch als Kombinationsröhre in einem gemeinsamen
Kolben untergebracht sein können. Am Eingang der Schaltung befindet sich ein Potentiometer
3, das einerseits über einen Kondensator 4 an der Eingangswechselspannung U,, und
andererseits über den Widerstands an einer Gleichspannungsquelle, z. B. Batterie
6, liegt. Der verstellbare Abgriff des Potentiometers 3 ist über einen Kondensator?
mit dem Steuergitter derRöhrel und über ein aus den Längswiderständen 8 und 9 sowie
einem Querkondensator 10 bestehendes T-Glied mit dem Steuergitter der Röhre 2 verbunden.
Das Steuergitter der Röhre 1 erhält seine Vorspannung über den Gitterableitwiderstand
11 aus einer Gleichspannungsquelle 12. Das über den Kondensator 13 an Masse gelegte
Schirmgitter dieser Röhre erhält seine Spannung von der Anodenspannungsquelle Ui
über einen aus den Widerständen 14, 15 und 16 bestehenden Spannungsteiler. Die Widerstände
des Schirmgitterspannungsteilers der Röhret sind mit 17 und 18, der Schirmgitterkondensator
mit 19 bezeichnet. Als gemeinsamer Anodenwiderstand beider Röhren dient der mit
20 bezeichnete ohmsche Widerstand. Die verstärkte Ausgangsspannung Uau, wird der
Schaltung über einen Kondensator25 entnommen. Die Eingangsspannung Ueu, wird in
der Röhre 1 verstärkt, jedoch durch das T-Glied 8, 9, 10 vom Gitter der Röhre 2
ferngehalten. Die am Anodenwiderstand 20 entstehende verstärkte Spannung der Röhre
1 gelangt über den Kondensator 21 und das aus Längswiderständen 22 und 23 sowie
Querkondensator 24 bestehende T-Glied ausschließlich an das Steuergitter der Röhre
2, so daß die in dieser Röhre verstärkte Spannung am Anodenwiderstand 20 in Gegenphase
zur erstgenannten Spannung ist. An den Ausgangsklemmen ist mithin nur die Differenz
beider verstärkter Spannungen wirksam.
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Die Abhängigkeit des Frequenzganges der Verstärkung von der Stellung
des Abgriffs des Potentiometers 3 ist in Fig. 2 beispielsweise dargestellt. Die
Kurven zeigen die Abhängigkeit der Ausgangswechselspannung U" von der Frequenz
f bei konstant gehaltener Eingangswechselspannung Ue", für verschiedene Werte
der am Potentiometer 3 abgegriffenen Regelspannung Ug2, womit die an das Gitter
der Röhret von der Batterie 6 gelangende negative Gleichspannung bezeichnet ist.
Bei Einstellung auf große Lautstärke ergibt sich ein im wesentlichen frequenzunabhängiger
Kurvenverlauf, da die Röhre 2 hierbei in einem Punkt kleiner wirksamer Steilheit
arbeitet und der Einfluß der Gegenkopplung mithin vernachlässigbar ist. Beim Herabregeln
der Lautstärke verschiebt sich die Frequenzkurve nicht nur in Richtung auf kleinere
Ausgangsspannungen zu, sondern es ergibt sich gleichzeitig in zunehmendem Maße eine
relative Anhebung der Tiefen und der Höhen gegenüber dem mittleren Frequenzbereich.
Dies erklärt sich aus der gleichzeitig wachsenden Verstärkung der Gegenkopplungsspannung,
die durch entsprechende Ausgestaltung und Bemessung des Kopplungsgliedes 21 bis
24 nach den Grenzen des Übertragungsbereiches hin kleiner wird.
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Fig. 3 zeigt eine im wesentlichen der Fig. 1 entsprechende Schaltung
unter Verwendung einer einzigen Mehrgitterröhre26 mit zwei getrennten Steuergittern.
Die der Schaltung nach Fig. 1 entsprechenden Schaltungselemente sind mit den gleichen
Bezugszeichen versehen. Das dem der Kathode der Röhre benachbarten Steuergitter
zugeführte gesamte Signalfrequenzband wird in der Röhre 26 verstärkt. Der von den
Kopplungsgliedern 21 bis 24 durchgelassene Teil dieses Frequenzbandes gelangt zum
anderen Steuergitter und wird in der gleichen Entladungsstrecke verstärkt. Auch
hier tritt also am gemeinsamen Anodenwiderstand 20 die Differenz von Signal- und
Gegenkopplungsspannung auf, so daß sich in Abhängigkeit von der Stellung des Abgriffs
des Potentiometers 3 Übertragungseigenschaften ergeben, die den Frequenzkurven in
Fig. 2 entsprechen.
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In der Schaltung gemäß Fig. 3 ist außerdem vorgesehen, daß dem an
der Signalspannung liegenden Steuergitter der Röhre 26 über den Widerstand 11 noch
eine Regelgleichspannung UR zugeführt wird, die entweder von Hand mittels eines
geeigneten Reglers eingestellt werden kann oder durch Gleichrichtung einer Hochfrequenz
(Schwundregelspannung) gewonnen sein kann. In gleicher Weise ist auch eine zusätzliche
Steuerung des anderen Steuergitters durch eine Regelgleichspannung möglich.