DE1021030B - Schaltungsanordnung zur Brummkompensation im Ausgang eines Verstaerkers - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung befaßt sich mit einer Schaltungsanordnung zur Brummkompensation im Ausgang eines aus zwei in Reihe an der Speisequelle liegenden Schirmgitterröhren bestehenden Verstärkers, dessen Ausgangsimpedanz zwischen der Verbindung der Anode der ersten mit der Kathode der zweiten Röhre und dem geerdeten Pol der Speisequelle liegt und bei dessen zweiter Röhre dem mit der Ausgangsimpedanz über einen Kondensator verbundenen Schirmgitter die Speisespannung über eine Drossel zugeführt wird. Hierbei soll trotz Vereinfachung des Netzteiles und Einsparung von Bauelementen der bei geringerer Siebung verbleibende Brummspannungsanteil aus der Speisequelle durch Anwendung einer Kompensation von der Belastungsimpedanz, z. B. einem Lautsprecher, ferngehalten werden.

Brummkompensationsschaltungen sind an sich weitgehend bekannt. Dabei kommt es meistens darauf an, dafür zu sorgen, daß die Eingangssteuerspannung und damit der Ausgangsstrom einer oder mehrerer Verstärkerröhren brummfrei sind. Bei der an sich bekannten Verstärkerschaltung der eingangs erwähnten Art, bei der die Speisespannungen für die Röhren selbst ohne Schwierigkeit ausreichend brummfrei gemacht werden könnten und dann von den Röhren Brummkomponenten nicht geliefert würden, liegt jedoch die Belastungsimpedanz in Reihe mit der Schirmgitterdrossel der einen (zweiten) Röhre an der Speisequelle und wird somit von einem Brummstrom direkt durchflossen, der von den Röhren unabhängig ist. Eine Brummunterdrückung etwa durch ausreichende Vergrößerung der Drossel kommt aber wegen der dabei entstehenden erheblichen Kosten praktisch nicht in Betracht.

Auch bei einem solchen Verstärker kann eine vorzügliche Brummkompensation ohne zusätzlichen Aufwand, ja sogar unter Verringerung des üblichen Aufwandes erreicht werden, wenn gemäß der Erfindung der die Drossel bei an ihr anliegender Brummspannung durchfließende Brummstrom von der (den) Röhre(n) aufgenommen wird dadurch, daß die Röhre(n) von der Brummspannung über ein Netzwerk, vorzugsweise einen Längswiderstand mit nachgeschaltetem Querkondensator, gesteuert wird (werden), das für seine Ausgangsspannung die gleiche bzw. entgegengesetzt gleiche, insbesondere auch im gleichen Maße frequenzabhängige Phasendrehung bewirkt wie die Drossel für den Brummstrom.

Wenn das Netzwerk auch im gleichen Maße frequenzabhängig ist wie der die Drossel enthaltende Zweig, kann erreicht werden, daß die Kompensation nicht nur für die Grundwelle, sondern auch für die Oberwellen in gleichem Maße wirksam ist.

Es kann z. B. die mit der Anode unmittelbar an der Speisequelle liegende zweite Verstärkerröhre derart gesteuert werden, daß sie ein Brummwechselstrom durchfließt, der dem durch die Drossel fließenden Strom wenigstens annähernd entgegengesetzt gleich ist. Dann ist also Schaltungsanordnung

zur Brummkompensation im Ausgang

eines Verstärkers

Anmelder:

Philips Patentverwaltung G.m.b.H.,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Wilfried Hans Karl Aschermann, Hamburg-Harburg,
ist als Erfinder genannt worden

der Gesamtstrom der aus der Parallelschaltung der Drossel und der zweiten Röhre bestehenden Anordnung brummfrei.

Es kann auch die mit der Kathode unmittelbar an der Speisequelle liegende erste Verstärkerröhre derart ge-

a5 steuert werden, daß sie ein Brummwechselstrom durchfließt, der dem durch die Drossel fließenden Strom wenigstens annähernd gleich ist; dann nimmt diese Röhre den Brummstrom auf, und die zu ihr parallel liegende Belastungsimpedanz bleibt brummfrei.

Es ist natürlich auch möglich, beide Röhren gleichzeitig so zu steuern, daß sich ihre Wirkungen ergänzen, indem ein Teil des Brummwechselstromes durch die erste Verstärkerröhre gleichphasig, der restliche Teil des Brummwechselstromes durch die zweite Verstärkerröhre gegenphasig aufgenommen wird, so daß der gesamte Brummwechselstrom im Ausgang kompensiert ist.

Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Verstärker, der von dem Netz 1 über einen Transformator 2 und einen Brückengleichrichter 3 (Graetz-Gleichrichter) gespeist wird, der bei ++ eine positive Spannung liefert, die lediglich durch einen Ladekondensator 4 von z. B. 50 μΈ geglättet ist, aber noch erhebliche Brummspannungsanteile enthält. Mit dieser Anodenspeisespannung, deren anderer Pol am Brückengleichrichter 3 geerdet ist, wird ein aus zwei gleichstrommäßig in Reihe geschalteten Pentodenröhren 5 und 6 bestehender Verstärker gespeist. Dem Steuergitter der Röhre 5 wird die Steuerspannung zugeführt; die Kathode der Röhre 5 ist über einen Widerstand 7, dem ein Entkopplungskondensator 8 parallel geschaltet ist, geerdet. Die Anode der ersten Röhre 5 ist über einen Widerstand 12 mit der Kathode der zweiten Röhre 6 und außerdem

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direkt mit deren Steuergitter verbunden. Die Röhre 6 binden und entsprechend zu vergrößern (um den erforderwird also durch den Spannungsabfall an dem vom Anoden- liehen Spannungsabfall zu erhalten), wobei dann der strom der Röhre 5 durchflossenen Widerstand 12 ge- Kondensator 11 erheblich verkleinert werden kann, um steuert. An der Kathode der zweiten Röhre 6 ist über die oben angegebene Beziehung (1) für das Produkt einen Trennkondensator 15 die andererseits geerdete 5 C_s · R_s zu erfüllen. Da der Kondensator 11 zürn Erhalten Belastungsimpedanz in Form eines Lautsprechers 16 an- der Brummkompensationsspannung gemäß Formel (1) geschlossen. kleiner als für reine Glättungszwecke bemessen ist und Die Anode der Röhre 6 liegt an der Speisespannung++. der vorangehende Kondensator 9 ganz entfallen kann, Das Schirmgitter der Röhre 6 wird über eine Drossel 13 ergibt sich somit bei verringertem Brummen ein kleinerer aus der Spannung + + gespeist und ist durch einen Kon- io Aufwand.

densator 14 gegenüber der Kathode der Röhre 6 ent- Fig. 2 zeigt einen gegenüber Fig. 1 etwas abgewandelten koppelt. Das Schirmgitter der Röhre 5 wird von der Verstärker mit den Endröhren 5 und 6, der ebenfalls Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Transforma- durch Spannungen + und ++ gespeist wird. Hierbei tors 2 mit einer Spannung + gespeist, die etwa halb so wird dem Steuergitter einer Vorröhre 20 die Signalspangroß ist wie die Gesamtspannung ++. In die Speise- 15 nung, gegebenenfalls zusammen mit einer Vorspannung, leitung ist ein aus einem Querkondensator 9 und einem zugeführt. Die Anode der Vorröhre 20 ist über einen Reihenwiderstand 10 sowie einem weiteren Querkonden- Arbeitswiderstand 21 und einen Vorwiderstand 22 mit sator 11 bestehendes Glättungsglied eingeschaltet. der Speisequelle +-j- verbunden. Von der Verbindungs-Die bisher beschriebene Schaltung ist im wesentlichen leitung der Widerstände 21 und 22 nach Erde ist ein von bekannter Art. Insbesondere durch die Glättungs- 20 Querkondensator 23 geschaltet. Von der Anode der Vorglieder 9,10,11,13 und 14 könnten die Anodenströme röhre 20 werden die verstärkten Schwingungen über einen der Röhren 5 und 6 weitgehend brummfrei gehalten Trennkondensator 25 dem Steuergitter einer Phasenumwerden, wie es bei bekannten Schaltungen üblich ist. kehrröhre26 zugeführt, deren Kathode über einen von Dann tritt aber trotzdem ein Brummstrom in der Be- einem Kondensator 27 überbrückten Widerstand 28 zur lastungsimpedanz 16 auf. Zwischen dem positiven Pol 25 Vorspannungserzeugung und einen Kathodenarbeitsder Speisequelle++und Erde liegt nämlich die Reihen- widerstand 29 geerdet ist. Zwischen dem Gitter der schaltung der Drossel 13, der Abblockkondensatoren 14 Phasenumkehrröhre 26 und dem Verbindungspunkt der und 15 sowie des Lautsprechers 16. Hierbei haben die Widerstände 28 und 29 ist ein Gitterableitwiderstand 30 Kondensatoren 14 und 15 einen vernachlässigbaren eingeschaltet. Vom Verbindungspunkt der Widerstände Widerstand, und es ergibt sich, insbesondere deshalb, weil 30 28 und 29 wird über einen Trennkondensator 31 das über der Lautsprecher 15 eine merkliche Impedanz (z.B. einen Ableitwiderstand 32 geerdete Gitter der ersten End-800 Ohm) für Niederfrequenzschwingungen, also auch für röhre 5 gesteuert. Das Steuergitter der zweiten End-Brummschwingungen aufweist, daß die am Pol ++ auf- röhre 6 ist über einen Trennkondensator 38 mit der Anode tretenden Brummspannungen nur wenig geschwächt in der Phasenumkehrröhre 26 und außerdem über einen Abden Lautsprecher 16 gelangen können. 35 leitwiderstand 39 mit der Anode der ersten Verstärker-

Nach der Erfindung wird nun eine Brummspannung, röhre 5 verbunden.

die am Kondensator 9 auftritt und die im wesentlichen Die Anode der Phasenumkehrröhre 26 ist über einen

der am Kondensator 4 entstehenden Brummspannung Arbeitswiderstand 34 und einen Vorwiderstand 35 an den

verhältnisgleich ist, über ein Netzwerk, nämlich den Verbindungspunkt der Drossel 13 und des Konden-Längswiderstand R_s (10) und den dahinter im Querzweig 40 sators 14 angeschaltet. Zwischen dem Verbindungspunkt

liegenden Kondensator C_s (11), dem Schirmgitter der der Widerstände 34 und 35 und der Kathode der zweiten

ersten Verstärkerröhre 5 zugeführt, wobei wenigstens an- Verstärkerröhre 6 liegt ein Glättungskondensator 36.

nähernd die Beziehung Parallel zur ersten Verstärkerröhre 5 ist ein Widerstand37

P π j ς /ι _ι_ ς τ? \ dl eingeschaltet, der so bemessen ist, daß er den Schirm-

o_s · it_s - ^d - ^ μ -t- -S₂-K^ ( ) ₄₅ gitterst!·^ _{der Röhre 6} aufnimmt, um den der Kathodenerfüllt sein soll (Lo = Induktivität der Drossel 13, strom der zweiten Verstärkerröhre 6 größer ist als ihr Ss = Schirmgittersteilheit der Röhre 5, S₂ = Steuer- Anodenstrom und auch als der Anodenstrom der ersten gittersteilheit der Röhre 6, Aj₂ == Widerstand 12 in der Verstärkerröhre 5. Der Widerstand 12 zwischen den Kathodenleitung der Röhre 6). Dadurch wird erreicht, Röhren 5 und 6 dient hierbei im Unterschied zu der daß die erste Verstärkerröhre 5 einen Teil des die Drossel 50 Schaltung nach Fig. 1 lediglich zur Vorspannungserzeu-13 durchfließenden Brummstromes aufnimmt und daß gung, weshalb er durch einen Kondensator 40 überdie Röhre 6 hinsichtlich des restlichen Teiles des Brumm- brückt ist.

stromes entgegengesetzt gesteuert wird, so daß tatsäch- Auch bei der Anordnung nach Fig. 2 könnten ohne

lieh die Spannung am Verbindungspunkt der Konden- Schwierigkeiten alle Röhrenströme brummfrei gehalten

satoren 14 und 15 und damit an der Belastungsimpedanz 55 werden; es ist jedoch wiederum der durch die Drossel 13

(Lautsprecher 16) von Brummkomponenten frei bleibt. fließende Brummstrom zu kompensieren und von der

Die Speisung des Schirmgitters der Röhre 5 aus einer Impedanz 16 fernzuhalten. Dies geschieht nach der

Anzapfung der Sekundärwicklung des Transformators 2 Erfindung dadurch, daß die Brummwechselspannung der

ist hierbei gewählt, um die richtige Größe der Gleich- Anode der Vorröhre 20 über den Längswiderstand R₁"

spannung (die j a etwa die Hälfte der Gesamtspannung++ 60 (22), den dahinter im Querzweig liegenden Kondensator C"

betragen soll, da auch die Anodenspannung der Röhre 5 (23) und den Anodenarbeitswiderstand R₂" (21) so zuge-

etwa die Hälfte der Gesamtspannung beträgt) bei niedri- führt wird, daß wenigstens annähernd die Beziehung

gem Innenwiderstand zu erhalten, was insbesondere dann erfüllt ist:

wichtig ist, wenn die Röhren 5 und 6 in AjB- oder R.,"-\~ R{_V

S-Schaltung arbeiten, weil dabei der Arbeitspunkt und 6g C" · R₁" ^ = Lp (S₁ + S₂), (2) somit auch der Schirmgitterstrom von der Aussteuerung

abhängig ist. Es kann aber insbesondere deshalb, um von wobei außerdem Lß die Induktivität der Drossel 13, S₁

der gleichen Brummspannungsquelle ausgehen zu können, und S₂ die Steilheiten der ersten und der zweiten End-

auch vorteilhaft sein, den Widerstand 10 mit der Span- röhre 5, 6 und Rf₁, der Innenwiderstand der Vorröhre

nung + + (unter Weglassung des Kondensators 9) zu ver- 70 20 ist.

Im Ausgang des phasendrehenden Netzwerkes C", R₁" (23, 22) tritt dann eine Spannung auf, die die gleiche frequenzabhängige Phasendrehung hat wie der durch die Drossel Ld (13) der Kathode der Endröhre 6 zufließende Strom, der allein von dem überwiegend induktiven Widerstand der Drossel 13 abhängig ist, da voraussetzungsgemäß die Brummspannung an der Kathode der zweiten Endröhre 6 auf Null kompensiert wird. (Der Kondensator 14 kann vernachlässigt werden, da er für die Brummkomponenten praktisch einen Kurzschluß darstellt.) Die Spannung am Ausgang des Netzwerkes C", R₁" (22, 23) wird am Arbeitswiderstand 21 (R₂") und am Innenwiderstand R{_V der Vorröhre 20 geteilt [vgl. den Bruch auf der linken Seite von Formel (2)]. Die dann der Phasenumkehrröhre zugeleitete kompensierende Steuerspannung tritt in praktisch unverminderter Größe am Steuergitter der ersten Endröhre 5 und gleichzeitig mit entgegengesetzter Phasenlage am Steuergitter der zweiten Endröhre 6 auf, da die Phasenumkehrröhre 26 bekanntlich keine Spannungsverstärkung bewirkt. Die Endröhren 5 und 6 wirken daher je zur Hälfte an der Kompensation (Fernhaltung von der Impedanz 16) des die Drossel 13 durchfließenden Brummstromes mit, was sich in der Formel (2) durch die Summe der Steilheiten beider Endröhren ausdrückt.

Da der Vorwiderstand 22 und der Querkondensator 23 auch normalerweise (ohne Brummkompensation) erforderlich wären, um die Anodenspannung der Vorröhre 20 brummfrei zu machen, und da eine nach der Erfindung niedrigere Bemessung des Kondensators 23 keine weitere Schaltungsänderung bedeutet, ergibt sich nach der Erfindung bei einer verbesserten Brummkompensation und daher Vereinfachung des Siebteiles eine Verringerung des Aufwandes.

Wenn aber die Kompensationsspannung wie in der Schaltung gemäß Fig. 1 dem Schirmgitter der ersten Verstärkerröhre 5 in der Verstärkerschaltung nach Fig. 2 zugeführt wird, bei der auch die zweite Endröhre 6 direkt gesteuert wird, gilt für die Bemessung des entsprechenden Siebgliedes R*, C* die Formel

C* -R* = L_D· S_s ,

(3)

es tritt also dabei an die Stelle der Steuergittersteilheit (.S₁ bzw. S₂) die Schirmgittersteilheit S_s.

Schließlich kann auch in einer Verstärkerschaltung, bei der die zweite Endröhre 6 wie in Fig. 1 aus dem Anodenkreis der ersten Verstärkerröhre 5 gesteuert wird, die Kompensationsspannung wie in Fig. 2 der Anode einer Vorröhre zugeführt werden über einen Vorwiderstand R₁ (22), einen Querkondensator C (23) und den Anodenarbeitswiderstand R₂ (21); dabei verbindet der Kondensator 25 die Anode der Vorröhre 20 direkt (ohne Phasenumkehrröhre 26) mit dem Gitter der ersten Endröhre 5. Für die Kompensation erhält man dann die Bedingung

55

C ■ R₁'

R₂ +

Riv

L ο ■ S₁ (1 + S₂ R_k

in)

(4)

wobei sich die linke Seite wie in Formel (2) auf die Vorstufe (mit der Röhre 20) bezieht und auf der rechten Seite wie in Formel (1) zum Ausdruck kommt, daß die erste Endröhre 5 direkt, die zweite Endröhre 6 jedoch über den Spannungsabfall am Widerstand 12 (Rk₂) gesteuert wird. Bei einer praktisch ausgeführten Schaltung ergaben sich folgende Größen und Arten der Bauelemente:

Vorröhre 20 und Phasenumkehrröhre 26.. ECC 83

Verstärkerröhre 5 und 6 2 χ EL 86

Kondensator 4 50 μΈ

Drossel 13 5,7 Henry

Kondensator 14 4 μι

Kondensator 15 32 μ¥

Lautsprecher 16 800 Ohm

Vorwiderstand 22 56 kOhm

(vorzugsweise einstellbar)

Querkondensator 23 0,47 μ¥

Arbeitswiderstand 21 220 kOhm

Innenwiderstand R_iv der Röhre 20 90 kOhm

Kathodenwiderstand 12 220 Ohm

Kondensator 36 5 μΈ

Widerstände 29, 34 und 35 je 50 kOhm

Kondensator 40 100 μ¥

Claims (8)

Patentansprüche

1. Anordnung zur Brummkompensation im Ausgang eines Verstärkers aus zwei in Reihe an der Speisequelle liegenden Schirmgitterröhren, bei dem die Ausgangsimpedanz zwischen der Verbindung der Anode der ersten mit der Kathode der zweiten Röhre und dem geerdeten Pol der Speisequelle liegt und bei dessen zweiter Röhre dem mit der Ausgangsimpedanz über einen Kondensator verbundenen Schirmgitter die einen Brummspannungsanteil enthaltende Speisespannung über eine Drossel zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der die Drossel (13) durchfließende Brummstrom von der (den) Röhre(n) (5, 6) aufgenommen wird, indem die Röhre(n) (5, 6) von der Brummspannung über ein Netzwerk, vorzugsweise einen Längswiderstand mit nachgeschaltetem Querkondensator, gesteuert wird (werden), das für seine Ausgangsspannung die gleiche bzw. entgegengesetzt gleiche, insbesondere auch im gleichen Maße frequenzabhängige Phasendrehung bewirkt wie die Drossel für den Brummstrom.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kompensierende Brummspannungsanteil dem Schirmgitter der ersten Röhre (5) zugeführt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 2, bei der die erste Röhre von der Signalspannung direkt und die zweite Röhre durch den Spannungsabfall an einem zwischen der Anode der ersten Röhre und der Kathode der zweiten Röhre eingeschalteten Widerstand gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der kompensierende Brummspannungsanteil dem Schirmgitter der ersten Röhre (5) über ein Netzwerk aus einem Längswiderstand R_s (10) und einem dahinter im Querzweig liegenden Kondensator C₈ (11) zugeführt wird und daß wenigstens annähernd die Beziehung erfüllt ist:

wobei L_D die Induktivität der Drossel (13), S_s die Schirmgittersteilheit der ersten Röhre, S₂ die Steuergittersteilheit der zweiten Röhre (6) und R_k2 den vom Anodenstiom der ersten Röhre durchflossenen Kathodenwiderstand (12) der zweiten Röhre bedeutet (Fig. 1).

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kompensierende Brummspannungsanteil dem Steuergitter der ersten Röhre (5) zugeführt wird.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kompensierende Brummspannungsanteil der Anode einer mit dem Steuergitter der ersten Endröhre (5) gekoppelten Vorröhre zugeführt wird.

6. Anordnung nach Anspruch 5, bei der die erste Endröhre von der Signalspannung direkt und die zweite Endröhre durch den Spannungsabfall an einem zwischen der Anode der ersten und der Kathode

der zweiten Endröhre eingeschalteten Widerstand gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der kompensierende Brummspannungsanteil der Anode der Vorröhre über ein Netzwerk aus einem Längswiderstand (Ii₁') und einem dahinter im Querzweig liegenden Kondensator (C) und über den Anodenarbeitswiderstand (R₂') zugeführt wird, die wenigstens annähernd die Beziehung erfüllen:

R,' + R

■tv

■iv

^V- = L_D- S₁ (1 + R₁₀₂ · S₂), ίο

wobei Lj) die Induktivität der Drossel, S₁ und S₂ die Steuergittersteilheiten der ersten und der zweiten Endröhre und R{_V den Innenwiderstand der Vorröhre bedeutet.

7. Anordnung nach Anspruch 5, bei der die erste und die zweite Endröhre von einer Vorröhre über eine Phasenumkehrröhre gegenphasig gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der kompensierende Brummspannungsanteil der Anode der Vorröhre (20) über ein Netzwerk aus einem Längswiderstand R₁"

(22) und einem dahinter im Querzweig Hegenden Kondensator C" (23) und über den Anodenarbeitswiderstand R₂" (21) zugeführt wird, die wenigstens annähernd die Beziehung erfüllen:

C · Ri ^r, = L_D (S₁ -t S₂),

wobei Ld die Induktivität der Drossel, S₁ und S₂ die Steuergittersteilheiten der ersten und der zweiten Endröhre und Ri₁-, den Innenwiderstand der Vorröhre bedeutet (Fig. 2).

8. Anordnung gemäß der Gattung des Anspruches 7, dadurch gekennzeichnet, daß der kompensierende Brummspannungsanteil dem Schirmgitter der ersten Endröhre über ein Siebglied R*, C* zugeführt wird, das wenigstens annähernd die Beziehung erfüllt

C* - R* = L_D ■ S₈,

wobei Ld die Induktivität der Drossel und S₃ die Schirmgittersteilheit der ersten Endröhre bedeutet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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