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Röhrenverstärkerstufe mit Stromspannungsgegenkopplung Die Erfindung
betrifft eine Röhrenverstärkerstufe mit Stromspannungsgegenkopplung, insbesondere
für die elektrische Nachrichtenübertragungs- und Meßtechnik, bei der die Spannungsgegenkopplung
dem Anodenkreis mittels eines besonderen Gegenkopplungsübertragers, dessen eine
Wicklung parallel zur Anodenbelastung und dessen andere Wicklung mit entgegengesetzter
Polung parallel zum Kathodenwiderstand der Röhre liegt, entnommen wird.
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Es sind Röhrenverstärker bekannt, bei denen als Übertrager ein kombinierter
Gegenkopplungs- und Ausgangsübertrager verwendet ist.
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Bei gegengekoppelten Verstärkern ist es ferner bekannt, den Ausgangswiderstand
des Verstärkers durch eine gemischte Stromspannungsgegenkopplung auf einen gewünschten
Wert zu bringen. Eine bekannte Schaltung dieser Art, bei der die Gegenkopplungsspannung
im Kathodenkreis der Endstufe an den Punkten c, d abgegriffen wird, ist in Fig.
1 a gezeigt. Die Spannungsgegenkopplung wird dabei durch eine besondere Wicklung
W3 das Nachübertragers NU bewirkt, die gegenüber der Anodenwicklung W2 (Punkte
a, b) umgepolt ist.
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Der an der Wicklung W1 zu messende Ausgangswiderstand Ri hängt bei
genügend großer Gegenkopplung von dem mit der Wicklung W3 in Serie geschalteten
Widerstand R2 und den Windungsverhältnissen der Wicklungen des Nachübertragers
NU ab. Setzt man
n1, n2, n3 sind die Windungszahlen von W1, W2, W3. Bei dieser Schaltung bereitet
es oft erhebliche Schwierigkeiten, den Aufbau des Nachübertragers NU
so zu
treffen, daß die Streninduktivität zwischen der Anoden- und Gegenkopplungswicklung
genügend klein bleibt und im Übertragungsbereich die Bedingung wLa [<
R2 gilt, wobei. L8 die auf die Seite der Gegenkopplungswicklung bezogene Streuinduktivität
bedeutet. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, dann hat der Scheinwiderstand des Verstärkers
einen unerwünschten Imaginärte-il. Außerdem kann der Spannungsabfall an der Streninduktivität
schon eine merkliche Abnahme des Spannungsgegenkopplungan.teils zur Folge haben,
so daß sich die Verstärkung noch im Übertragungsbereich ändert.
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Fig. 1 b zeigt ein Ersatzschaltbild, das die Wirkung der Streuinduktivität
erläutern soll. Der Nachübertrager NU ist dabei aufgeteilt in einen idealen Übertrager
mit den Wicklungen W2, W3 und die Streuinduktivität La. Der mit der Wicklung W3
und der Streuinduktivität L8 in Reihe liegende Widerstand R2 sowie der Widerstand
R1 entsprechen den Widerständen R1 bzw. R2 in Fig. 1 a, ebenso sind die Punkte
a, b
und c, d identisch mit den entsprechend, benannten Punkten der Fig. 1
a. Gewöhnlich hat der Widerstand R2 ziemlich kleine Werte, etwa kleiner als 1000
Ohrn, und ist liegt zwischen 1/ioo und 1/1o. Infolge dieses großen Übersetzungsverhältnisses
ist es schwierig, die Streuinduktivität zwischen der Gegenkopplungswicklung W3 und
der Anodenwicklung W2 genügend klein zu halten.
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Gemäß der Erfindung sind das Übersetzungsverhältnis des Gegenkopplungsübertragers
und ein in Reihe mit dessen anodenseitiger Wicklung liegender Vorwiderstand so bemessen,
daß der aus dem durch den Gegenkopplungsübertrager auf die Anodenseite übersetzten
Kathodenwiderstand gebildete Widerstand mindestens hinsichtlich der zu verstärkenden
Frequenz bzw. des zu verstärkenden Frequenzbandes erheblich größer ist als der durch
einen Nachübertrager auf die Anodenseite übersetzte Verbrauchswiderstand. Ferner
ist ein Zweipolentzerrer an einer eigenen Wicklung oder an der anodenseitigen Wicklung
des Gegenkopplungsübertragers angeschaltet.
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Der direkt in die Endröhre gemessene Innenwiderstand RZ (Fig. 2 a)
ist Ri'=i%3 - R4, wobei das Übersetzungsverhältnis
ist: n,', n2' sind die Windungszahlen der beiden Wicklungen des Gegenkopplungsübertragers
(W,',
W2 in Fig. 2 bzw. 3). Ferner ist
ist das Übersetzungsverhältnis der Wicklungen W1, WZ des Nachübertragers. Bei dieser
Schaltung und Bemessung bereitet die Streuinduktivität La' zwischen den Wicklungen
des Gegenkopplungsübertragers GU wesentlich weniger Schwierigkeiten als die
Streuinduktivität des Nachübertragers NU bei der bisher bekannten
Schaltung nach Fig. 1 a. Einerseits braucht das Übersetzungsverhältnis
nicht zu sehr von 1 abzuweichen wie das Übersetzungsverhältnis der Wicklungen W2
und U'3 des Nachübertragers NU der Schaltung nach Fig. 1 a, so daß man leichter
einen kleineren Streukoeffizienten bekommt, andererseits liegt die Streuinduktivität
in Reihe zu einem großen Vorwiderstand (etwa 10 ... 1000 kOhm), so daß die Bedingung
Lb << R4 leicht erfüllt werden kann.
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Mit Hilfe des für die Abnahme des Spannungsanteils der Gegenkopplung
verwendeten Gegenkopplungsübertragers werden gleichzeitig ein oder mehrere Entzerrer
angekoppelt. Der Zweipolentzerrer wird an einer dritten Wicklung des Gegenkopplungsübertragers
GÜ angeschlossen oder zur Wicklung W2 des Gegenkopplungsübertragers oder zu einem
Teil dieser Wicklung parallel geschaltet. Bei der Ankopplung des Zweipolentzerrersüber
einen Übertrager kann man in an sich bekannter Weise die Schaltung so treffen, daß
der Zweipolentzerrer bei sehr hohen oder tiefen Frequenzen keinen Einfluß auf die
Stabilität des Verstärkers hat. Verwendet man den Gegenkopplungsübertrager zum Ankoppeln
des Zweipolentzerrers, so bringt die Verwendung des Übertragers doppelten Vorteil.
Bei der bisher bekannten Schaltung, wie sie in Fig. 1 a dargestellt ist, sind insbesondere
der Anwendung eines veränderbaren Zweipolentzerrers, der an Stelle des Widerstandes
R1 in den Kathodenkreis geschaltet wird, engere Grenzen gesetzt, da in diesem Fall
der verhältnismäßig niederohmige Vorwiderstand R, parallel geschaltet ist. Der in
der Wicklung W3 des Nachübertragers gemessene Widerstand ist sehr niederohmig und
kann gegenüber R2 vernachlässigt werden. Die Parallelschaltung eines nicht genügend
hochohmigen Widerstandes zum Zweipolentzerrer verändert je nach Einstellung des
EntzerTers dessen Entzerrungswirkung in verschiedener Weise. Bei der Schaltung gemäß
der Erfindung kann der Parallelwiderstand relativ zum Entzerrerwiderstand so hochohmig
gemacht werden, da,ß die Entzerrerkurven dadurch praktisch nicht beeinflußt werden.
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In den Fig. 2a, 2b und 3 sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung
schematisch bzw. als Ersatzschaltbild dargestellt.
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Die Fig. 2a zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Gegenkopplungsübertrager
GÜ mit seiner Primärwicklung W2 über den Vorwiderstand R4 parallel zur Primärwicklung
W2 des Nachübertragers NU ge-
schaltet ist. Die Sekundärwicklung W1' des Gegenkopplungsübertragers
GÜ liegt parallel zum Kathodenwiderstand R3. An der Sekundärwicklung des Nachübertragers
NU des Verstärkers isst der Verbraucherwiderstand Ra angeschlossen. Die gesamte
Gegenkopplungsspannung liegt am Kathodenwiderstand R3, den Klemmen g, h und wird
bei einem mehrstufigen Verstärker, eventuell noch über Netzwerke, einer Vorstufe
zugeführt.
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In der Fig.2b ist das Ersatzschaltbild desjenigen Schaltungsteils
der Fig. 2 a dargestellt, in dem der Übertrager Gt` liegt. Der Gegenkopplungsübertrager
GÜ ist dabei aufgeteilt in einen idealen Übertrager mit den Wicklungen Wi ,
W2 und die Streuinduktivität Lä . Der Kathodenwiderstand R3 liegt parallel
zur Wicklung W1' des Gegenkopplungsübertragers GÜ. R4 ist der mit der Primärwicklung
W2' des Gegenkopplungsübertragers GU und der Streuinduktivität La'
des Gegenkopplungsübertragers in Reihe liegende Vorwiderstand. Die Punkte
e, f, g und h sind identisch mit den entsprechenden Punkten der Fig.
2 a. Da das Übersetzungsverhältnis ü3 in der Größenordnung von 1 liegt, ist und
die Querinduktivität des Gegenkopplungsübertragers
GÜ kann leicht so bemessen werden, da.ß im Übertragungsbereich des Verstärkers o)Lä
<< R4 ist.
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In der Fig. 3 ist ein Schaltbeispiel für die Ankopplung des Zweipolentzerrers
ZE mittels des Gegenkopplungsübertragers GÜ gezeigt. Der Gegenkopplurngsübertrager
GÜ ist mit seiner Wicklung W2 über den Vorwiderstand R4 und den Kondeinsator Cl
hinsichtlich der zu verstärkenden Frequenz bzw. des zu verstärkenden Frequenzbandes
parallel zur Primärwicklung W2 des Nachübertragers NU geschaltet. Der Kondensator
Cl ist zur Sperrung der Anodengleichspannung erforderlich. Der Verbraudnerwid#erstand
Ra wird an der Sekundärseite des Nachübertragers NC angeschlossen. Die Wicklung
W1' des Übertragers Gü liegt im Kathodenkreis der Röhre, so daß die Gegenkopplurngsspannurng
an denn Punkten g, lt, abgenommen werden kann. Der Zweipolemtzerrer ZE wird an einer
besonderen Wicklung W3 des Gegenkapplungsübertragers Gl=I angeschaltet. Die Schaltung
ist durch die Widerstände R5, Re und die Kondensatoren C2, C3 so ausgebildet, daß
der Zweipolentzerrer bei sehr hohen oder tiefen Frequenzen keinen Einfluß auf die
Stabilität des Verstärkers hat. Die Reihenschaltung der Impedanzen R, und C3 kompensiert
die Streuinduktivität und die Parallelschaltung der Impedanzen R$ und C2 die endliche
Querinduktivität des Übertragers Gtr.