DE1120507B - Endstufe hohen Wirkungsgrades fuer Gleichstromverstaerkung mit einer Roehre - Google Patents

Endstufe hohen Wirkungsgrades fuer Gleichstromverstaerkung mit einer Roehre

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DE1120507B
DE1120507B DET16056A DET0016056A DE1120507B DE 1120507 B DE1120507 B DE 1120507B DE T16056 A DET16056 A DE T16056A DE T0016056 A DET0016056 A DE T0016056A DE 1120507 B DE1120507 B DE 1120507B
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Germany
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tube
direct current
voltage
amplifier
output stage
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Application number
DET16056A
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English (en)
Inventor
Stanislav Zadnicek
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Tesla AS
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Tesla AS
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/04Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in discharge-tube amplifiers

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

Description

  • Endstufe hohen Wirkungsgrades für Gleichstromverstärkung mit einer Röhre Die Erfindung betrifft eine Endstufe hohen Wirkungsgrades für Gleichstromverstärkung mit einer Röhre, die durch Steuerimpulse konstanter Amplitude und den Momentanwert des zu verstärkenden Gleichstromes proportionaler Breite voll ausgesteuert wird.
  • Bekannte Gleichstromverstärker weisen einen veränderlichen Wirkungsgrad auf, der von dem augenblicklichen Aussteuerungsgrad abhängt. In einem gewissen Aussteuerungsgebiet sinkt der Wirkungsgrad dieser Verstärker auf sehr geringe Werte, so daß derartige Verstärker für verschiedene Anwendungen, bei denen es auf die Leistung ankommt, nicht geeignet sind. In diesen Fällen ist das Problem der Energiebilanz von Bedeutung und der geringe Wirkungsgrad des Verstärkers müßte unbedingt zur Verwendung von großen und für den gegebenen Zweck unwirtschaftlichen Elektronenröhren führen. Bei bekannten Gleichstromverstärkern wird entweder eine direkte galvanische Kopplung zwischen den einzelnen Stufen verwendet, oder die Stufen sind über Spannungsstabilisatoren miteinander verbunden. Diese Schaltungsarten bedingen eine komplizierte Anordnung der Stromversorgungsquellen und haben lediglich eine begrenzte Stabilität.
  • Verstärker, bei denen das Eingangssignal, entweder eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung, deren obere Grenzfrequenz f""" ist, zuerst eine Trägerfrequenzspannung moduliert. deren Frequenz beträchtlich höher liegt als die Grenzfrequenz fm"" wonach die derart modulierte Trägerfrequenzspannung in linearen Wechselstromverstärkern auf den gewünschten Pegel verstärkt und gleichgerichtet wird, weisen ebenfalls den Nachteil eines geringen Wirkungsgrades auf.
  • Es ist ferner ein Niederfrequenzverstärker mit Gegentaktendstufe und Impulssteuerung bekannt. Hierbei ist die Gegentaktschaltung obligatorisch. Bei dem bekannten Verstärker sind zwischen den Anoden der Endröhren und dem Ausgangstransformator je eine Selbstinduktion vorgesehen. Diese beiden Selbstinduktionen sind durch einen gemeinsamen Eisenkern fest miteinander gekoppelt und wirken als magnetische Energiespeicher. Dieser Energiespeicher kann sich aber erst durch die Dioden auswirken, die den Verstärkerröhren so parallel geschaltet sind, daß ihre Stromrichtung der zugeordneten Verstärkerröhre entgegengesetzt ist. Die Last wird bei dem bekannten Verstärker magnetisch angekoppelt. Für das Null-Signal muß ein Tastverhältnis, d. h. ein Verhältnis der Impulsintervalle zur Impulsbreite von 1: 1 vorliegen.
  • Bei einem weiteren bekannten Gleichstromverstärker ist hinter die Verstärkerröhre ein Anodenspeicherkreis geschaltet. Dieser Anodenspeicherkreis ist derart abgestimmt, daß seine Eigenfrequenz der Grundfrequenz der Eingangswelle entspricht. Der Anodenspeicherkreis ist praktisch eine Parallelschaltung einer Induktivität mit einer Kapazität und demzufolge ein Schwingkreis. Der Speicherkreis ist über eine Diode mit einen Lastspeicherkreis verbunden. Dieser Lastspeicherkreis ist wiederum ein Schwingkreis. An diesen Lastspeicherkreis ist die Last über einen Kondensator angekoppelt. Mit dem bekannten Verstärker wird eine hochfrequente Spannung von konstanter Amplitude verstärkt.
  • Die bisher bekannten Niederfrequenzverstärker, die mit hohem Wirkungsgrad nach dem Prinzip der Impulserregung mittels breitenmodulierten Impulsen arbeiten, haben den Nachteil. daß diese zur Erzielung der gewünschten Wirkungsweise zwei Induktionen mit idealer gegenseitiger Kopplung ohne Streufluß haben müßten. was praktisch nicht realisiert werden kann.
  • Erfindungsgemäß werden die Nachteile bekannter Gleichstromverstärker dadurch beseitigt, daß in der Kathodenzuleitung eine Diode in Sperrichtung liegt, der über eine Drossel die Last parallel geschaltet ist, die außerdem über einen Glättungskondensator mit der Speisespannungsquelle in Verbindung steht.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß in der Anodenzuleitung der Röhre eine Diode in Sperrichtung liegt. der über eine Drossel die Last parallel geschaltet ist, die außerdem über einen Glättungskondensator mit Masse in Verbindung steht.
  • Das Prinzip und die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Gleichstromverstärkers sollen nun an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden. In Fig. 1 ist das prinzipielle Schaltbild des Verstärkers dargestellt; Fig. 2 zeigt die zeitlichen Verläufe der Ströme und Spannungen an verschiedenen Stellen des Verstärker-Stromkreises, und in Fig. 3 ist schließlich eine Abänderung der in Fig. 1 gezeigten Verstärkerschaltung veranschaulicht.
  • Der erfindungsgemäße Gleichstromverstärker arbeitet wir folgt: Im allgemeinen besteht die Eingangspannung aus dem Gleichspannungsglied und aus einer Reihe von Harmonischen mit der oberen Grenzfrequenz fnu.,. Die Eingangsspannung wird unter Verwendung irgendeines an sich bekannten Verfahrens in breitenmodulierte Impulse verwandelt. Die Impulsfolgefrequenz liegt viel höher als die Grenzfrequenz fm"@. Durch die derart gestalteten Impulse mit veränderlicher Breite wird die Elektronenröhre 1 (Fig. 1) geöffnet. Jedesmal, wenn der ankommende Impuls die Röhre öffnet, steigt das Kathodenpotential dieser Röhre auf einen Wert, welcher dem Potential des positiven Pols der Spannungsquelle nahe liegt. Durch die Röhre beginnt dann ein Strom zu fließen, dessen Anfangswert dem am Ende des vorigen Arbeitszyklus durch die Drosselspule 3 fließenden Stromes gleich ist. Während des Impulses steigt der durch die Elektronenröhre 1 fließende Strom derart. daß die Geschwindigkeit der Stromzunahme dem Spannungsunterschied zwischen den Punkten 3' und 3" und der Induktivität der Drosselspule 3 entspricht. Das Potential im Punkt 3" bleibt annähernd konstant, weil der Glättungskondensator 5 mit Rücksicht auf die Impulsfolgefrequenz dimensioniert ist. Nach dem Verlöschen des Impulses wird die Elektronenröhre 1 wieder gesperrt, und das Potential im Punkt 3' sinkt auf einen kleinen negativen Wert, der gerade dazu genügt, um durch die Diode 2 einen Strom durchzutreiben, welcher dem durch die Röhre 1 am Ende des Impulses fließenden Strom gleich ist. Der durch die Diode fließende Strom nimmt dann während des Intervalls zwischen zwei nacheinanderfolgenden Impulsen ab, wobei die Abnehmegeschwindigkeitwie vorher dem Potentialunterschied zwischen den Punkten 3" und 3' entspricht. Der stationäre Zustand, der dadurch gekennzeichnet ist. daß der zeitliche Stromverlauf während aller nacheinanderfolgenden Impulse der gleiche ist, kann nur dann eintreten, wenn eine eindeutige Beziehung zwischen der Folge der Steuerungsimpulse und der in dem Punkt 3" existierenden Spannung besteht. Der absolute Betrat der mittleren Ströme stellt sich automatisch derart ein. daß für die in Fig. 1 als ein Widerstand 4 dargesteihe Belastungsimpedanz das Ohmsche Gesetz erfüllt ist.
  • 1n Fig. _' sind die zeitlichen Verläufe der Spannungen und Ströme in verschiedenen Punkten des Verstärkers veranschaulicht.
  • Die Diagramme 6, 7 und 8 zeigen drei verschiedene Formen der an dem Steuergitter der Elektronenröhre 1 wirkenden Impulse, wobei jede in dem Diagramm -ezeigte Impulsfolge einen anderen Breitenmodulationscrad besitzt.
  • Die Diagramme 9, 10 und 11 zeigen die entsprechenden zeitlichen Verläufe der Spannung im Punkt 3' (s. Fig. 1). Die gerade Linie 12 stellt die Null- (Erd-) Spannung dar, während die Linie 13 der Spannung der Stromquelle entspricht.
  • Die Diagramme 14, 15 und 16 beziehen sich auf die entsprechenden Verläufe der durch die Arbeitsdrosselspule 3 in der Pfeilrichtung fließenden Ströme. Gestrichelt sind die Mittelwerte der Ströme gezeigt.
  • Die Diagramme 17, 18 und 19 veranschaulichen die entsprechende Spannung im Punkt 3" und somit auch die an der Belastungsimpedanz 4 liegende Spannung. Auch diese Spannungsverläufe sind relativ zur Null- und Quellenspannung gezeichnet (Linien 12 und 13).
  • Die erfindungsgemäße Schaltung besitzt neben dem schon erwähnten hohen Wirkungsgrad zwei weitere Vorteile, die darin bestehen, daß der Innenwiderstand außerordentlich niedrig ist und daß für die Ausgangsspannung beinahe die volle von der Quelle gelieferte Spannung ausgenutzt werden kann.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Schaltung erweist sich als besonders vorteilhaft für die Anodenmodulation der Sender mit schwankender Trägerfrequenz, kann aber wohl auch auf anderen Gebieten verwendet werden, insbesondere dort, wo eine sehr rasch regelbare Gleichspannung verlangt wird. In Fällen, wo der Belastungsnullpunkt mit dem positiven Pol der Quelle verbunden werden darf, kann die in Fig.3 gezeigte Schaltung verwendet werden. Im Vergleich mit der in Fig. 1 dargestellten Schaltung besitzt der in Fig. 3 gezeigte Verstärker den Vorteil, daß die Kathode der gesteuerten Elektronenröhre geerdet ist und daß sich die Aussteuerung der Röhre leichter gestaltet. Die Arbeitsweise dieses Verstärkers ist ähnlich wie bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung.
  • Aus der Beschreibung der erfindungsgemäßen Schaltung geht hervor, daß in dem Verstärker im Gegensatz zu anderen möglichen Schaltungen praktisch die gesamte während der Impulsdauer in der Drosselspule 3 gespeicherte Energie in die aktive. Belastungsimpedanz geliefert wird, was in dem Intervall zwischen zwei nacheinanderfolgenden Impulsen geschieht. Daraus folgt, daß der Verstärker mit kleinstmöglichen Energieschwankungen arbeitet.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRLUCHE: 1. Endstufe hohen Wirkungsgrades für Gleichstromverstärkung mit einer Röhre, die durch Steuerimpulse konstanter Amplitude und dem Momentanwert des zu verstärkenden Gleichstromes proportionaler Breite voll ausgesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in ihrer Kathodenzuleitung eine Diode in Sperrichtung liegt, der über eine Drossel die Last parallel geschaltet ist. die außerdem über einen Glättungskondensa tor mit der Speisespannungsquelle in Verbindung steht (Fig. 1).
  2. 2. Gleichstromverstärkerstufe gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anodenzuleitung der Röhre eine Diode in Sperrichtung liegt, der über eine Drossel die Last parallel geschaltet ist, die außerdem über einen Glättungskondensator mit Masse in Verbindung steht (Fig. 3). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1030 393; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1752 881; österreichische Patentschrift Nr. 185 405; französische Patentschrift Nr. 1163 001; USA.-Patentschrift Nr. 2 469 598.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2469598A (en) * 1947-04-25 1949-05-10 Farnsworth Res Corp Harmonic class c amplifier
AT185405B (de) * 1953-07-22 1956-04-25 Philips Nv Mit einem Grenzschichttransistor versehene Kippschaltung
FR1163001A (fr) * 1955-07-28 1958-09-22 Sperry Rand Corp Dispositif amplificateur électronique à semi-conducteur
DE1752881A1 (de) * 1965-09-02 1970-04-30 Olivetti & Co Spa Werkzeugmaschine mit automatischer Werkzeugwechselvorrichtung

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