-
Elektronischer Verstärker hoher Betriebssicherheit Für technische
Zwecke, z. B. für Steuer- und Regelanlagen, werden elektronische Verstärker verwendet,
von denen ein hohes Maß an Betriebssicherheit verlangt wird. Insbesondere wird von
diesen. Verstärkern verlangt, daß ihre Funktion durch den Ausfall einer Verstärkerröhre
nicht oder nicht merkbar gestört wird.
-
Es ist bekannt, die einzelnen Verstärkerstufen dieser Verstärker mit
parallel geschaltetem Röhren auszurüsten. Bei Ausfall einer Röhre soll die jeweils
noch arbeitende parallel geschaltete Röhre die Funktion des Gerätes aufrechterhalten.
Dies ist jedoch bei einer einfachen Parallelschaltung aller Elektroden der beiden
Röhren nicht ohne weiteres gegeben. Besonders bei Leistungsstufen treten nämlich
bei Röhrenausfall spürbare Verstärkungsminderungen dadurch auf, daß sich die aus-
der Parallelschaltung ergebenden resultierenden Röhrendaten, z. B. Steilheit und
innerer Widerstand, verändern.
-
Weiterhin ist eine Schaltungsanordnung von zwei parallel arbeitenden
Verstärkerröhren bekannt, bei welcher für jede Röhre eine Mitkopplung vorgesehen
ist, die erst bei Ausfall einer der beiden Röhren wirksam wird und die so bemessen
ist, daß sie keine Selbsterregung der im Betrieb verbleibenden Röhre verursacht.
Diese bekannte Schaltungsanordnung hat den Nachteil, daß sie ziemlich aufwendig
ist und zudem keine vollständige Kompensation der Verstärkungsminderung bei Ausfall
einer Röhre erlaubt.
-
Es ist das. Ziel der Erfindung, einen elektronischen. Verstärker hoher
Betriebssicherheit zu schaffen, bei welchem unabhängig vom Ausfall eines Verstärkerelementes
in einer aus zwei parallel geschalteten Verstärkerelementen bestehenden Verstärkerstufe
die Gesamtverstärkung konstant bleibt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß zwischen den parallel geschalteten Verstärkerelementen eine wechselseitig wirksame,
bei -Verstärkungsminderung eines der verstärkenden Elemente in dem Maße in bezug
auf das andere Element geringer werdende Gegenkopplung vorgesehen ist, daß die Gesamtverstärkung
konstant bleibt. Durch diese Gegenkopplung wird erreicht, daß unabhängig vom langsamen,
oder plötz.-lichen Ausfall eines der Verstärkerelemente, z. B. einer Röhre, die
eintretende Verstärkungsminderung sofort automatisch vollständig kompensiert wird.
-
Bei Verwendung eines elektronischen Verstärkers, bei welchem mindestens
eine Verstärkerstufe aus zwei parallel geschalteten Pentoden besteht, ist zweckmäßig
in die Anodenleitung jeder Röhre ein dieser Röhre zugeordneter Widerstand eingeschaltet
und ist jeweils die Anode einer Röhre mit dem Schirmgitter der anderen Röhre verbunden.
Dabei werden vorteilhaft die beiden in den Anodenleitungen der Pentoden liegenden
Widerstände gleich groß gewählt. Bei dieser Schaltung arbeiten die beiden erwähnten
Pentoden als Trioden. Fällt nun z. B. eine der beiden Röhren in der Verstärkung
ganz aus, so erhält das Schirmgitter der verbleibenden Röhre lediglich die dem Spannungsabfall
am Arbeitswiderstand entsprechende Gegenkopplungswechselspannung, und die Verstärkung
dieser Röhre steigt an. Durch entsprechende Wahl der unter sich gleichen Anodenwiderstände
wird erreicht, daß die Verstärkung trotz Röhrenausfall konstant bleibt.
-
In manchen Fällen ist es vorteilhaft, Eine Schaltung zu wählen, bei
welcher die beiden Pentoden auch tatsächlich als Pentoden betrieben werden. In diesem
Fall wird mit dem Schirmgitter jeder Röhre ein Vorwiderstand verbunden, und es wird
jeweils das gitterseitige Ende des Schirmgittervorwiderstandes einer Röhre über
ein RC-Glied mit dem Steuergitter der parallel geschalteten Röhre verbunden. Die
am Schirmgittervorwiderstand abfallende Wechselspannung wird also hier über das
RC-Glied auf das Steuergitter der jeweils parallel geschalteten Röhre geführt und
bewirkt so eine vom Betriebszustand dieser Röhre abhängige Gegenkopplung.
-
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiale darstellenden
Fig.1 und 2 näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine aus zwei parallel geschalteten
Pentoden bestehende und gemäß der Erfindung aufgebaute Verstärkerstufe, Fig. 2 eine
aus zwei Pentoden aufgebaute und gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung
geschaltete Verstärkerstufe.
-
Die in Fig. 1 dargestellte Verstärkerstufe besteht aus den beiden
Pentoden 1 und 2, denen ein gemeinsamer Katodenwiderstand 3 mit zugehörigem AbblockkondensatGr
4 zugeordnet ist. Ferner ist den Pentod,en 1 und 2 ein gemeinsamer Gitterableitwiderstand.
5 und ein gemeinsamer Arbeitswiderstand 6 zugeordnet. In die Anodenleitung der Pentode
1 ist ein
Widerstand 7, und in die Anodenleitung der Pentode2
ist ein Widerstand 8 eingeschaltet. Die Anode .der Röhre 1 ist mit dem Schirmgitter
10 der Röhre 2 und die Anode der Röhre 2 ist mit dem Schirmgitter 9 der Röhre 1
verbunden. Die beiden Widerstände. 7 und 8 sind gleich groß gewählt.
-
Beim Betrieb der dargestellten Verstärkerstufe liegt an den Schirmgittern
9 und 10 jeweils eine Wechselspannung, welche dem Spannungsabfall an den Widerständen
6 und 7 bzw. 6 und 8 entspricht. Die an. den Schirmgittern 9 und 10 liegenden Wechselspannungen
sind also gleich groß und entsprechen, den Anodenspannungen. Fällt nun die Röhre
1 in der Verstärkung ganz aus, so erhält das Schirmgitter 10 der Röhre 2 nur annähernd
die am Arbeitswiderstand 6 abfallende Wechselspannung. Dadurch wird die Schirmgittergegenkopplung
geringer, und die Verstärkung der Röhre 2 steigt an.
-
Durch entsprechende Wahl der Größe der Widerstände 7 und 8 läßt sich
erreichen, d,aß die Verstärkung der dargestellten Verstärkerstufe trotz Röhrenausfall
konstant bleibt.
-
Bei dem in Fig.1 dargestellten Ausführungsbeispiel arbeiten die beiden
Pentoden 1 und 2 als Trioden. Eine Schaltung, hei welcher die Pentoden. 1 und 2
tatsächlich als Pentoden betrieben werden., ist in Fig. 2 dargestellt.
-
In dieser Schaltung ist das Schirmgitter 9 der Pentode 1 mit einem
Schirmgittervorwiderstand, 11 verbunden, während das Schirmgitter 10 der Pentode
2 mit einem Schirmgittervorwiderstand 12 verbunden ist. Die über dem Vorwiderstand
11 entstehende Schirmgitterwechselspannung wird über den Widerstand 13 und den Kondensator
15 auf das Steuergitter der Röhret übertragen. Entsprechend wird die über dem Vorwiderstand
12 entstehende Schirmgitterwechselspannung über den Widerstand 14 und den Kondensator
16 auf das Steuergitter der Pentode 1 übertragen.
-
Durch die erwähnte Gegenkopplung ist im normalen Betriebszustand sowohl
die Verstärkung der Röhre 1 als auch die Verstärkung der Röhre 2 herabgesetzt. Fällt
nun beispielsweise die, Röhre 2 aus, so entsteht über dem Vorwiderstand 12 kenne
Wechselspannung mehr, und die am Steuergitter der Röhre 1 liegende Gegenkopplungsspannung
wird Null. Dadurch steigt die Verstärkung der Röhre 1 an, wobei man durch entsprechende
Dimensionierung der Schaltelemente erreichen kann, daß die Verstärkung der dargestellten
Verstärkerstufe trotz Röhrenausfall konstant bleibt.
-
Mittels der beschriebenen und dargestellten Kompensationsschaltungen
können nur die Verstärkungsminderungen beseitigt werden, die durch Änderung der
resultierenden Eigenschaften der parallel geschalteten Röhren infolge plötzlichen
oder stetigen Ausfalles einer Röhre auftreten. Haben die beiden gepaarten Röhren
aber jeweils verschiedene Verstärkungsfaktoren, dann ist die größte auftretende
Verstärkungsstreuung die Differenz zwischen den Verstärkungsfaktoren der jeweils
einzeln betriebenen Röhren. Werden Röhren. gleichen Typs verwendet, so ist die erwähnte
Verstärkungsstreuung bei den. handelsüblichen Streuungen der Röhrendaten vernachlässigbar.
-
Die Verstärkungsminderung bei Röhrenausfall in einfacher Parallelschaltung
der, beiden Röhren übertrifft die erwähnte Verstärkungsstreuung um etwa eine Größenordnung.
Diese bei der bekannten Parallelschaltung der Röhren auftretende Verstärkungsminderung
wird durch die beschriebene und dargestellte Kompensationsschaltung grundsätzlich
beseitigt.