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Kathodenverstärker zur Verstärkung hoher negativer Spannungsimpulse
mit einer gittergesteuerten Hochvakuumröhre Die Erfindung bezieht sich auf einen
Kathodenverstärker für Spannungsimpulse mit gittergesteuerter Hochvakuumröhre, in
deren Kathodenkreis eine hohe kapazitive Impedanz liegt.
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Diese Schaltungsanordnungen haben bekanntlich den Nachteil, daß das
Gitter der Röhre bei raschem Negativwerden der Eingangsspannung der Kathode nicht
folgen kann. Dies ist die Folge der normalerweise über der Kathodenlast liegenden
Streukapazität.
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Wenn diese Kapazität mit C und die sich über dieser Kapazität ergebende
Spannung mit v bezeichnet werden, so ist der zur gleichmäßigen Entladung von C erforderliche
Strom durch i=Cdv/dt gegeben, wobei t die Zeit darstellt.
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Wenn die Kathode dem Gitter folgen soll, muß dv/dt möglichst gleich
der Änderungsgeschwindigkeit der Gitterspannung sein, so daß i von vornherein bestimmt
ist. Wenn bei negativem Gitter die Streukapazität durch den erforderlichen Strom
entladen werden kann, kann die Kathode dem Gitter folgen; wenn dies nicht der Fall
ist, wird der Kathodenstrom gseperrt und die Kathodenspannung v in einem Maße herabgesetzt,
das von dem Widerstand R bestimmt wird, der parallel zur Kapazität C liegt. Die
Kathodenspannung sinkt in diesem Maße ab, bis die Gitterkathodenspannung einen solchen
Wert annimmt, daß die Röhre wieder leitend wird, so daß sie wieder als Kathodenverstärker
arbeitet.
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Es ist ersichtlich, daß das Problem darin besteht, wie ein verhältnismäßig
großer Strom zum Entladen der Kapazität C erzielbar ist.
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Gemäß der Erfindung sind bei einer Schaltungsanordnung mit einer gittergesteuerten
Hochvakuumröhre, in deren Kathodenkreis eine kapazitiv belastete hohe Impedanz liegt,
Mittel vorgesehen, um nur an den Zeitpunkten, an denen die Kathode negativ ist,
das Fließen eines Stromes in der Kathodenkapazität zu fördern.
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Üblicherweise. besteht die Kapazität aus den unvermeidlichen Streukapazitäten,
wie beispielsweise der Kapazität zwischen den Elektroden u. dgl.
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Die erwähnten Mittel können eine Kippschaltung enthalten, die, wenn
sie wirksam wird, aus einem stabilen in einen unstabilen Zustand übergeht, wobei
während des letzteren Zustandes das Fließen des Stromes in der Kapazität gefördert
wird.
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Wenn eine Kippschaltung auf richtige Weise mit einem Kathodenverstärker
kombiniert wird, kann das Potential der Kathode des letzteren unmittelbar beim Wirksamwerden
der Kippschaltung negativ gemacht werden. Dies erfolgt viel rascher als die Entladung
des Kathodenkreises an sich und kann ebenso rasch erfolgen, wie die Spannung des
Gitters des Kathodenverstärkers herabfällt. Im allgemeinen ist infolge der eigenen
Regelwirkung des Kathodenverstärkers die Geschwindigkeit, mit der die Kathode negativ
wird, nicht größer als die Geschwindigkeit, mit der die Gitterspannung abnimmt.
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Eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung kann zweckmäßig bei einer
bekannten Vorrichtung Verwendung finden, die sich auf die Stabilisierung von Spannungen
beziehen, wobei eine Umschaltung möglich ist, durch welche die Ausgangsspannung
den einen oder den anderen zweier zuvorbestimmter Werte annimmt. hierbei ist eine
elektrische Entladungsröhre vorgesehen, die zwischen die Eingangsklemme und eine
zweite Röhre geschaltet ist, die ihrerseits zwischen die Eingangsklemmen geschaltet
ist, während auch Mittel zum Ableiten verschiedener Teilspannungen der Ausgangsspannung
vorhanden sind, wobei die Teilspannungen unabhängig voneinander im voraus einstellbar
sind. Die verschiedenen Teilspannungen können dabei mit einer Bezugsspannung verglichen
werden, wobei das Ergebnis dieses Vergleichs dazu verwendet wird, um eine veränderliche
Impedanz so zu beeinflussen, daß die Ausgangsspannung auf einem der verglichenen
Teilspannung entsprechenden Wert stabilisiert wird.
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Wenn beispielsweise eine Belastung mit Streukapazität an die Ausgangsklemmen
angeschlossen ist, ist beim Übergang der Ausgangsspannung von einem höheren auf
einen niedrigeren Wert die höchste Änderungsgeschwindigkeit,
ohne
die Verwendung der Erfindung, nicht höher als diejenige, welche die Folge der Zeitkonstante
der Belastung allein ist. Diese Änderungsgeschwindigkeit kann durch die Anwendung
-der Erfindung erhöht werden.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher, erläutert,
in der schematisch eine mit einem Kathodenverstärker kombinierte Kippschaltung dargestellt
ist. Die Bezugsziffer 1 bezeichnet eine als Kathodenverstärker geschaltete Röhre,
die mit einer Anode 2, die an einer Plusklemme 3 der Speisequelle liegt, und mit
einem Gitter 4, das mit einer der Eingangsklemmen 5 verbunden ist, versehen ist.
Die andere Eingangsklemme 6 weist Erdpotential auf und ist mit der Minusklemme 7
der Speisequelle verbunden.
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Die Kathode 8 der Röhre 1 liegt über eine Widerstand 9, über dem sich
eine Streukapazität 10 ergibt, an Erde. Die Kathode 8 ist weiter mit der Anode 11
einer Röhre 12 verbunden, die hier als Tetrode dargestellt ist, jedoch auch eine
Pentode sein kann. Die Röhre 12 weist eine Kathode 13, die mit der Erdleitung 6,
7 verbunden ist, und ein Steuergitter 14 auf, das über den Gitterwiderstand 16 eine
Vorspannung aus der Quelle 15 erhält. Die Gitterelektrode 17 ist mit der Plusklemme
3 verbunden. Die Röhre 12 arbeitet in einer Kippschaltung mit einer weiteren Röhre
19, die hier als Triode dargestellt ist, zusammen. Die Kathode 20 der Röhre 19 ist
mit der Erdleitung 6,7 verbunden; die Anode 21 ist über einen Widerstand
22 mit der Plusklemme 3 verbunden, während das Gitter 23 über einen Widerstand 24
mit der Erdleitung 6, 7 und über eine Kapazität 25 mit der Anode 11 verbunden ist.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt: Unter normalen Umständen
genügt die negative Vorspannung der Quelle 15, um die Röhre 12 in dem nichtleitenden
Zustand zu halten, während die Röhre 19, deren Gitter keine Vorspannung aufweist,
leitend ist. Ein negativer Spannungsimpuls am Steuergitter 4, der von der Eingangsklemme
5 ausgeht, macht auch die Kathode 8 negativ, wobei wenigstens anfangs eine plötzliche
negative Spannung auftritt. Die Anode 11 wird ebenso wie die Kathode S negativ,
und das Steuergitter 23 der Röhre 19 wird über den Kopplungskondensator 25 negativ
gemacht. Der Anodenstrom der Röhre 19 wird infolgedessen herabgesetzt und die Spannung
an der Anode 21 nimmt rasch zu, wodurch auch, über den Kopplungskondensator 26,
die Spannung am Steuergitter 14 zunimmt. Die Anode 11 führt jetzt Strom, wodurch
ihre Spannung weiter herabgesetzt wird und sich die übliche kumulative Wirkung ergibt,
wodurch die Röhre 19 nichtleitend und die Röhre 12 leitend wird. Diese kumulative
Wirkung ergibt sich in einem kurzen Zeitraum, wodurch die Anode 11 einen erheblichen
Strom durchläßt, der die Kapazität 10 entlädt, wodurch die Spannung der Kathode
8 rascher abnimmt, als wenn die Röhren 12 und 19 nicht vorgesehen sein würden. Vorzugsweise
ist der Spannungsabfall so rasch, daß die Kathode 8 dem Gitter 4 gerade folgt. Dadurch,
daß die Röhre 1 als Kathodenverstärker wirkt, wird verhindert, daß die Spannung
der Kathode 8 rascher und weiter abnimmt als diejenige des Gitters 4.
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Die Kippschaltung ist jetzt in einem unstabilen Zustand, weil die
Röhre 19 nur während der Entladung des Kopplungskondensators 25 nichtleitend gehalten
wird. Schließlich wird die Röhre 19 wieder leitend, und die Röhre 12 kehrt in den
nichtleitenden Zustand zurück; vorzugsweise haben die Kondensatoren 25 und 26 Kapazitätswerte,
die zum Veranlassen einer Kippwirkung ausreichen, so daß eine rasche Rückkehr in
den stabilen Zustand möglich ist. Diese rasche Rückkehr ist notwendig, weil es wichtig
ist, daß die Kippschaltung möglichst rasch wieder fähig ist, eine etwaige weitere
negative Änderung des Gitters eines Kathodenverstärkers auszugleichen. Anstatt einer
Kippschaltung mit zwei Röhren, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, können
Kippschaltungen von der Art des Sperrschwingers und der Transitronschaltung Verwendung
finden.