DE1031831B - Verstaerker mit wenigstens zwei in beiden UEbertragungsrichtungen gleichzeitig durchlaessigen Elektronenroehren-Vierpolen - Google Patents

Verstaerker mit wenigstens zwei in beiden UEbertragungsrichtungen gleichzeitig durchlaessigen Elektronenroehren-Vierpolen

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DE1031831B
DE1031831B DEM14850A DEM0014850A DE1031831B DE 1031831 B DE1031831 B DE 1031831B DE M14850 A DEM14850 A DE M14850A DE M0014850 A DEM0014850 A DE M0014850A DE 1031831 B DE1031831 B DE 1031831B
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DE
Germany
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space charge
tube
amplifier
anode
transmission
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Application number
DEM14850A
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English (en)
Inventor
Rudolf Mehr
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RUDOLF MEHR
Original Assignee
RUDOLF MEHR
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Publication date
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Publication of DE1031831B publication Critical patent/DE1031831B/de
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/62Two-way amplifiers
    • H03F3/64Two-way amplifiers with tubes only

Landscapes

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

Description

  • Verstärker mit wenigstens zwei in beiden Übertragungsrichtungen gleichzeitig durchlässigen Elektronenröhren-Vierpolen Das Hauptpatent hat einen in beiden Übertragungs-. richtengen wirksamen Verstärker zum Gegenstand, der in seiner prinzipiellen Schaltung durch die Abb. 1 dargestellt ist.
  • Schaltungsanordnungen mit einem einzigen Verstärker, die unabhängig von der Senderichtung und ohne Verwendung von Gabelschaltungen mit künstlichen Leitungsnachbildungen den -Empfangspegel von Fernmeldeanlagen erhöhen, sind bereits bekannt. Zum Teil sind derartige Anordnungen keine Verstärkervierpole, sondern Zweipole. Ihre Wirkung besteht darin, daß unter Verwendung von Rückkopplungsschaltungen eine negative Impedanz in die Leitung eingefügt wird, die allerdings zur Vermeidung von Selbsterregung kleiner sein muß als die positive Impedanz des Übertragungsweges. Es ergibt sich also mit solchen Schaltungen in einem gewissen Frequenzbereich eine Dämpfungsvermindereng. Derartige Schaltungsanordnungen sind besonders in amerikanischen Veröffentlichungen eingehend beschrieben, außerdem z. B. in der deutschen Patentschrift 857 649.
  • Ein Verstärkervierpol, der ebenfalls zur Verstärkung in beiden Übertragungsrichtungen dient, ist feiner in der österreichischen Patentschrift 108 772 beschrieben. Auch seine Wirksamkeit beruht auf der Verwendung eines negativen Widerstandes in Reihenschaltung mit zwei Übertragern. Der negative Widerstand wird durch eine Elektronenröhre in Dynatronschaltung dargestellt, bei der bekanntlich der Anodenstrom mit zunehmender Anodenspannung abnimmt.
  • Eine Anordnung mit zwei Elektronenröhren in Kathodenverstärkerschaltung ist in der deutschen Patentschrift 83904,8 beschrieben. Es handelt sich dabei aber um eine Vierpolschaltung, die zur Trennung von Impedanzen zweier Netzwerke, z. B. Fernsprechleitungen, dient. Eine Verstärkung erlaubt diese Schaltung nicht und ist auch nicht mit ihr bezweckt.
  • In der durch das Hauptpatent geschützten Verstärkerschaltung werden zwei Elektronenröhren-Vierpole benutzt, deren Röhren jeweils zwei positiv vorgespannte, im Raumladegebiet arbeitende Elektroden besitzen, in deren Stromkreisen die Vierpolabschlußwiderstände liegen. Jede Röhre erhält eine zusätzliche, leistungslose Steuerung über ein negativ vorgespanntes Steuergitter, dessen Steuerspannung von dem zugehörigen Vierpol, z. B. durch den von einem der Elektrodenströme an einem Widerstand erzeugten Spannungsabfall, geliefert wird.
  • Der den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Verstärker ist ebenfalls aufgebaut aus wenigstens zwei Elektronenröhren-Vierpolen, die in beiden Übertragungsrichtungen gleichzeitig durchlässig sind. Die Erfindung besteht darin, daß die Steuerspannung zur zusätzlichen leistungslosen Steuerung jedes Vierpols direkt oder über gegebenenfalls phasendrehende Kopplungselemente jeweils allein dem Raumladegitterwiderstand des anderen oder eines anderen Vierpols entnommen ist. Es hat sich ergeben, daß auch mit einer solchen Schaltung eine stabile Verstärkung in beiden Übertragungsrichtungen möglich ist.
  • In den Verstärkerschaltungen gemäß Abb. 1 und 2 der Zeichnung, von denen die erste dem im Hauptpatent beschriebenen Beispiel entspricht, werden Raumladegitterröhren verwendet. Raumladegitter und Anoden der Röhren erhalten durch die angedeuteten Gleichspannungsquellen gegenüber den Kathoden positive Potentiale, während die Steuergitter durch weitere Gleichspannungsquellen gegenüber den Kathoden negativ vorgespannt sind. Es sei zur Vereinfachung der nachfolgenden Erläuterung der Wirkungsweise der in Abb. 2 dargestellten Schaltung angenommen, daß die Innenwiderstände der Gleichspannungsquellen vernachlässigbar klein sind. Ferner wird die Richtung der Verstärkung zunächst von links nach rechts angenommen. Demnach ist - wie in der Zeichnung angedeutet - im Anodenkreis der linken Röhre der symmetrischen Schaltung eine Signal-EMK wirksam. Die verstärkte Spannung tritt dann an den Enden des Anodenwiderstandes der rechten Röhre der Schaltung auf.
  • In der nachfolgenden rechnerischen Darstellung bedeuten dIal, dIa, die jeweiligenÄnderungen derAnodenströme der ersten bzw. zweiten Röhre, dIRGl, dIRCa die entsprechenden Änderungen der Raumladegitterströme, und dE die Änderung der Eingangs-EMK.
  • Es sei außerdem zur Vereinfachung der rechnerischen Darstellung vorausgesetzt, daß die Kenndaten beider Röhren gleich sind. Dann bedeutet das Verhältnis der Anodenstromänderung zur Raumladegitterspannungsänderung, a Ua das Verhältnis der Raumladegitterstromänderung zur Anodenspannungsänderung, Ri den inneren Widerstand der Strecke Anode-Kathode, R;RG den inneren Widerstand der Strecke Raun-ladegitter-Kathode, SRG die Steilheit des Raumladegitterstromes, bezogen auf die Steuergitterspannung, S die Steilheit des Anodenstromes, bezogen auf die Steuergitterspannung.
  • Es bedeutet außerdem R den äußeren Anodenwiderstand jeder Röhre, R' den äußeren Raumladegitterwiderstand jeder Röhre.
  • . Die Schaltung ist also in dem vorliegenden Beispiel vollkommen symmetrisch aufgebaut.
  • Der Augenblickswert der in Reihe mit dem Anodenwiderstand an die linke Röhre gelegten EMK bewirke eine Spannungserhöhung dE an der Anode, womit -beim Fehlen des Anodenwiderstandes - eine Vergrößerung des Anodenstromes verbunden wäre. Wegen der Anwesenheit des Anodenwiderstandes und wegen des vom anwachsenden Anodenstrom verursachten Spannungsabfalls verbleibt eine resultierende Vergrößerung des Anodenstromes Der Anodenstrom wird aber außerdem von den Potentialänderungen amRaumladegitter und am Steuergitter beeinflußt. Eine Zunahme des Raumladegitterstromes setzt wegen des dabei vergrößerten Spannungsabfalls im Raumladegitterkreis das Potential des Raumladegitters herab. Als Folge davon nimmt auch der Anodenstrom dieser ersten Röhre ab, und zwar um den Betrag Es verbleibt eine resultierende Änderung des Anodenstromes Unter Berücksichtigung einer Abnahme des Steuergitterpotentials als Folge einer Zunahme des Raumladegitterstroms der zweiten Röhre ergibt sich schließlich: oder nach Umgruppierung: Die Änderung des Raumladegitterstromes der ersten Röhre läßt sich entsprechend berechnen. Als Folge der Stromverteilung nimmt der Raumladegitterstrom bei einer Zunahme des Anodenpotentials um dE - R # dIal um den Betrag ab. Eine Zunahme des Raumladegitterstromes vermindert außerdem das Raumladegitterpotential, wodurch die Zunahme des Raumladegitterstromes um den Betrag verringert wird. Die Änderung des Raumladegitterstromes beträgt also zunächst: Wenn nun außerdem der Raundadegitterstrom der zweiten Röhre zunimmt, so vermindert sich wegen des Spannungsabfalls das Potential des mit diesem Raumladegitter verbundenen Steuergitters der ersten Röhre, was zu einer Zunahme des Raumladegitterstromes dieser Röhre um den Betrag SRG - R' - dIRGZ führt.
  • Die resultierende Änderung des Raumladegitterstromes der ersten Röhre wird also zu: oder umgeformt Für die Änderung des Raumladegitterstromes der zweiten Röhre ergibt sich naturgemäß eine entsprechende Formel, in der lediglich die Indizes 1 und 2 vertauscht sind und der mit der Anodenspannungsänderung dE verknüpfte Summand wegfällt Die Formel für den Anodenstrom der zweiten Röhre entspricht ebenfalls der bereits vorher für die erste Röhre gefundenen bei Vertauschung der Indizes und Wegfall des dE-Gliedes: Aus den so erhaltenen vier Gleichungen läßt sich nachstehende Determinante aufstellen: Aus ihr lassen sich die einzelnen Ströme errechnen. Zur Ermittlung der Verstärkung genügt die Berechnung des Anodenstromes der zweiten Röhre. Es ist: dIa2 = Zur Vereinfachung der Formel möge durch entsprechende Dimensionierung des Raumladegitterwiderstandes gesetzt werden: Es wird dann oder nach weiterer Vereinfachung: Die Spannungsänderung am Anodenwiderstand ist gleich R - dIa2, woraus für die Verstärkung folgt: Umeine tatsächliche Verstärkung zu erhalten, muB sein Anders ausgedrückt: der Nenner dieses Bruches muB der Bedingung genügen. Diese Bedingung ist erfüllbar, wenn Die Kenndaten üblicher Raumladegitterröhren entsprechen im allgemeinen dieser Umgleichung. Bei einer als Raumladegitterröhre geschalteten Sechspolröhre wurden z. B. die nachstehend aufgeführten Kenndaten gemessen Für eine zwanzigfache Verstärkung errechnet sich dafür die Größe des Anodenwiderstandes »R« aus und es ergibt sich Dabei wurde entsprechend Spalte 6 dieser Beschreibung vorausgesetzt, daß Damit ist die Größe des Raumladegitterwiderstandes bestimmt zu: Bei einer solchen Dimensionierung tritt also am Anodenwiderstand im Kreise der rechts angeordneten Röhre eine gegenüber der Eingangs-EMK 20fach verstärkte Spannung auf. Eine hier nicht durchgeführte Rechnung ergibt, daß am Gitter der Röhre des rechten Schaltungsteiles noch keine nennenswert verstärkte Spannung vorhanden ist. Die hier feststellbare Verstärkung ist vielmehr in der Größenordnung von Eins. In jeder Übertragungsrichtung wird also die Gesamtverstärkung im wesentlichen in der zweiten Stufe erzielt. Die erste Stufe hat praktisch die Funktion eines Übertragers mit dem Spannungsübertragungsmaß Eins. In der umgekehrten Übertragungsrichtung vertauschen die beiden Stufen ihre Funktionen. Es ist also genau so eine Verstärkung in der entgegengesetzten Richtung möglich. Eine Selbsterregungsgefahr besteht nur, wenn durch zu weitgehende Verkleinerung des Nenners die Verstärkung sich theoretisch dem Wert oo nähert. Die Zusammenschaltung der beiden Verstärkerteile ist auf verschiedene Arten möglich, z. B. über Kopplungskapazitäten, transformatorisch oder auch galvanisch usw. Je nach den gewünschten Verstärkereigenschaften können mehrere Elektronenröhren-Vierpole oder auch -Vierpolpaare zusammengeschaltet werden, was für die Ankopplung der Steuergitter entsprechende Variationsmöglichkeiten ergibt. Wenn die Verstärkereigenschaften in beiden Übertragungsrichtungen gleich sein sollen, wird - gleiche Röhren vorausgesetzt - die Vierpolzahl geradzahlig sein.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verstärker nach Anspruch 2 des Patentes 895 780 mit wenigstens zwei in beiden Übertragungsrichtungen gleichzeitig durchlässigen Elektronenröhren-Vierpolen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung zur zusätzlichen leistungslosen Steuerung jedes Vierpols direkt oder über gegebenenfalls phasendrehende Kopplungselemente jeweils allein dem Raumladegitterwiderstand des anderen oder eines anderen Vierpols entnommen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 839 048; österreichische Patentschrift 108 772; Zeitschrift >>Bell Laboratories Record«, Februarheft 1952, S. 56 bis 60; Zeitschrift »Electrical Engineeringcc, Januar 1951, S. 49; Zeitschrift »Bell System Technical Journal«, Januar 195.1, S.89; Buch »Einführung in die Funktechnik« von Benz, 1950, S.230/231.
DEM14850A 1952-07-21 1952-07-21 Verstaerker mit wenigstens zwei in beiden UEbertragungsrichtungen gleichzeitig durchlaessigen Elektronenroehren-Vierpolen Pending DE1031831B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT108772B (de) * 1924-06-10 1928-02-10 Felten & Guilleaume Carlswerk Verstärkerschaltung ohne Leitungsnachbildungen.
DE839048C (de) * 1950-12-19 1952-05-15 Telefunken Gmbh Einrichtung zur Trennung der Impedanzen von elektrischen Netzwerken

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT108772B (de) * 1924-06-10 1928-02-10 Felten & Guilleaume Carlswerk Verstärkerschaltung ohne Leitungsnachbildungen.
DE839048C (de) * 1950-12-19 1952-05-15 Telefunken Gmbh Einrichtung zur Trennung der Impedanzen von elektrischen Netzwerken

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