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Schaltungsanordnung zur Übertragung von Spannungen oder Strömen in
elektronischen Verstärkern für breite Frequenzbänder, insbesondere Fernsehverstärkern
od. dgl. Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Übertragung von Spannungen
oder Strömen in elektronischen Verstärkern für breite Frequenzbänder, insbesondere
Fernsehverstärkern od. dgl., mit der die Übertragungseigenschaften der Schaltungsanordnung
verbessert werden.
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Als Koppelglied in elektronischen Verstärkern wurde bisher häufig
ein Koppelkondensator und ein mit diesem in Reihe liegender Widerstand benutzt.
Diese Kombination stellt einen frequenzabhängigen Spannungsteiler dar. Diese Frequenzabhängigkeit
kann im Gebiet tiefer Frequenzen nur dadurch verringert werden, daß die Zeitkonstante
des Koppelgliedes groß gegenüber der Schwingungsdauer des zu übertragenden Signals
gemacht wird.
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Bei Verstärkern mit Elektronenröhren bildet der Widerstand des Koppelgliedes
den Gitterableitwiderstand einer Verstärkerröhre; in diesem Falle darf dieser Widerstand
zur Einhaltung des Arbeitspunktes der Röhre eine bestimmte Größe nicht überschreiten.
Die Forderung nach großer Zeitkonstante des Koppelgliedes führt dann zu Koppelkondensatoren
hoher Kapazität. Diese haben einen großen Raumbedarf und sind schwerer mit ausreichend
hohem Isolationswiderstand auszuführen als Kondensatoren kleinerer Kapazität. Ferner
beeinträchtigen Koppelkondensatoren hoher Kapazität die Übertragung der hohen Frequenzen
durch Erhöhung der Nebenschlußkapazität des Koppelgliedes und durch größeren induktiven
Widerstand der Kondensatorbeläge. Eine große Zeitkonstante ist aber in manchen Fällen
nachteilig, z. B. für Fernsehverstärker mit Schwarzsteuerung, die rasch ansprechen
sollen.
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Es ist bereits bekannt, die Frequenzabhängigkeit eines aus Kondensator
und Widerstand bestehenden Koppelgliedes im Gebiet niedriger Frequenzen dadurch
zu kompensieren, daß der Arbeitswiderstand der dem Koppelglied vorangehenden Verstärkerstufe
frequenzabhängig ausgebildet wird, indem mit einem ohmschen Widerstand ein komplexer
Widerstand aus einem ohmschen Widerstand und einem Kondensator in Reihe geschaltet
wird. Zur Kompensation der durch das Koppelglied im Bereich niedriger Frequenzen
verursachten linearen Verzerrungen ist dabei die Bedingung zu erfüllen, daß die
Zeitkonstanten von Widerstand und Kondensator des Koppelgliedes einerseits und des
Kondensators und des ohmschen Widerstandes im Ausgang der vorhergehenden Verstärkerstufe
gleich sind.
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Es ist auch schon bekannt, zur Übertragung eines breiten Frequenzbandes
einschließlich Gleichstrom den Anodenkreis einer Verstärkerröhre mit hohem innerem
Widerstand durch zwei parallele Stromkreise mit der Kathode zu verbinden, wobei
diese Stromkreise aus den Reihenschaltungen eines Widerstandes und einer Impedanz
bzw. einer Impedanz und eines Widerstandes bestehen, der dem Gitter-Kathoden-Kreis
der folgenden Verstärkerröhre parallel liegt, wobei sich die Widerstände in den
beiden Zweigen wie die Impedanzen verhalten. Bei einer speziellen Ausführung dieser
bekannten Anordnung besteht das Querglied des Kopplungsvierpols aus zwei Teilen,
der Serienschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators vor dem aus der Parallelschaltung
eines Kondensators und eines Widerstandes bestehenden Längsglied und einem Widerstand
nach dem Längsglied. Auch mit dieser Anordnung wird lediglich eine Erweiterung des
Übertragungsbereiches auf sehr tiefe Frequenzen und auf Gleichstrom erreicht.
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Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Übertragung von
Spannungen oder Strömen in elektronischen Verstärkern für breite Frequenzbänder,
insbesondere Fernsehverstärkern od. dgl., ist die Eingangselektrode einer Verstärkerstufe
einerseits über eine Parallelkombination von Widerstand und Kondensator mit der
Ausgangselektrode der vorangehenden Verstärkerstufe verbunden und liegt andererseits
über eine Parallelkombination von Widerstand und Kondensator und einem mit dieser
Parallelkombination in Reihe liegenden Widerstand an Nullpotential, wobei die Zeitkonstanten
der Parallelkombination sowie die Zeitkonstanten aus
den Kapazitäten
der Parallelkombinationen und dem Ausgangswiderstand der vorangehenden Verstärkerstufe
bzw. dem Reihenwiderstand gleich sind.
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Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung läßt sich eine in weiten
Grenzen frequenzunabhängige Übertragung in Verstärkern erzielen. Im Gegensatz zu
den bekannten Anordnungen wird nicht nur eine Verbesserung der Übertragung im Gebiet
tiefer Frequenzen erreicht, sondern diese erstreckt sich auch auf das Gebiet hoher
Frequenzen. Ferner ist die Anwendung der Schaltung nicht auf Verstärkerröhren mit
hohem Innenwiderstand 'beschränkt, da bei der Schaltungsanordnung und deren Bemessung
der Generatorinnenwiderstand der dem Kopplungsvierpol vorangehenden Stufe berücksichtigt
ist. Mit besonderem Vorteil ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung als Impulsverstärker
geeignet, da sie das breite Frequenzspektrum von Impulsen verzerrungsfrei überträgt
und dadurch keine Verformung der Impulse bewirkt. Eine bevorzugte Anwendung sind
Amplitudensiebschaltungen, wie sie z. B. in der Fernsehtechnik zur Abtrennung des
Synchronsignals vorn Bildsignal benützt werden.
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Die Erfindung soll nun an Hand der Figuren näher erläutert werden.
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Fig.l zeigt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung schematisch zur
Erklärung ihrer Wirtcungsweise; in Fig. 2 ist eine Amplitudensiebschältung für Fernsehsignale
unter Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt; Fig. 3,
4 und 5 dienen zur -Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig.
2. In Fig. 1 ist die Eingangselektrode E einer Verstärkerstufe über die Parallelkombination
eines ohmschen Widerstandes R, und einer Kapazität Cl mit der Ausgangselektrode
A der vorangehenden Verstärkerstufe verbunden, deren Ausgangswiderstand durch RD
dargestellt sei. Im Falle einer Verstärkerschaltung mit Elektronenröhren ist der
Widerstand Ra gleich der Parallelschaltung aus dem im Anodenkreis der Röhre angeordneten
Arbeitswiderstand (Ra) und dem Innenwiderstand (Ri) der Röhre. kritisch; es braucht
nur die Bedingung erfüllt sein, daß der kapazitive Widerstand des Kondensators in
dem zu verstärkenden Frequenzbereich klein gegenüber R, bleibt.
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Fig. 2 stellt die Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
in einer Amplitudensiebschaltung für Fernsehsignale dar. An den Klemmen 1 und 2
wird das BAS-Videosignal zugeführt, an 3 und 4 kann das Synchronimpulsgemisch abgenommen
werden. Die kritischste Spannungsform für ein derartiges Amplitudensieb ist der
Kurvenzug unmittelbar hinter einer weißen Zeile, wie er in Fig. 3 dargestellt ist.
Verschleifungen der Weißzeilenrückfront durch Kapazitäten und Frequenzgangfehler
gehen unmittelbar auf den folgenden Synchronimpuls ein und verursachen einen Phasenfehler
seiner Vorderflanke.
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Die Fig. 4a und 4b sollen den Verlauf der Gitterspannung ug an der
zweiten Röhre der Schaltung nach Fig. 2 darstellen. Im Idealfall würde u9 die Form
der ausgezogenen Linie haben. Bei einem Frequenzgangfehler im oberen Frequenzbereich
(Verschleifung der Impulssignale) tritt ein Phasenfehler des dem Weißsignal folgenden
Impulses entsprechend der gestrichelten Linie in Fig. 4a auf. Tritt ein Frequenzgangfehler
im unteren Frequenzbereich auf, so erhält man eine Versetzung der Synchronimpulsvorderlanke
entsprechend der gestrichelten Linie in Fig. 4b. Beide Fehler wirken sich im Bildraster
so aus, daß die Zeile nach der Weißzeile seitlich versetzt ist. Treten beide Fehler
gemeinsam auf; so kann sich die Störung über mehrere der Weißzeile folgende Zeilen
ausdehnen.
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Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Schalfungsanordnung nach Fig.2
können diese Fehler beseitigt werden. In Fig.5a ist der Kurvenverlauf dargestellt,
wenn ROC, = RkC2 ist, und zwar tritt für RkC2 < &C1 die Kurvenform
a, für RkC2 > ROC, die Kurvenform b auf.
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In Fig. 5b wird der Kurvenverlauf dargestellt, wenn R1 Cl = 82C2 Die
von der Röhre gelieferte Spannung UI ist wobei D den Durchgriff der Röhre und Ug
deren Steuerspannung bedeutet.
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Die Eingangselektrode E der Verstärkerstufe liegt über einer zweiten
Parallelkombination eines ohmschen Widerstandes R2 und eines Kondensators C2 und
einem mit dieser Parallelkombination in Reihe liegenden Widerstand Rk an
Nullpotential.
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Damit die Spannung U2 an der Eingangselektrode E formgetreu zu der
Eingangspannung UI ist, müssen Sie Bedingungen erfüllt sein Rl-CI=R2-C2 und Ro-CI=Rk'C2.
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Die Größe der Ausgangsspannung U2 ergibt sich zu
Im Falle eines Verstärke.s mit Elektronenröhren kann die galvanische Verbindung
zwischen den beiden Verstärkerstufen durch einen Sperrkondensator in Serie mit dem
Widerstand R, unterbrochen werden. Die Größe dieses Sperrkondensators ist nicht
ist, und zwar tritt für R2C2 < R, Cl die Kurvenform a, für R2C2
> R1 C2 die Kurvenform b auf.
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Bei RkC2 -- ROC, und R2C2 = RIC2 tritt ein Kurvenverlauf entsprechend
der ausgezogenen Linie auf. Er entspricht der Kurvenform der Eingangsspannung nach
Fig. 3. Die Einstellung ROC, = RSC
kann am Regler R2, die von R, C,
= &2C2 am Regler Rk erfolgen. Das Gitter der Röhre Rö, ist durch den
Kondensator 3 gleichstrommäßig von der Anodenspannung der Röhre Röl abgeriegelt.
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Das Gitter der zweiten Röhre- erhält durch die galvanische Verbindung
mit der positiv vorgespannten Kathode der ersten Röhre eine schwach positive Spannung,
so daß die AnIaufspannung des Gitters der zweiten Röhre zu Null gemacht wird und
die Gitter-Kathoden-Strecke der zweiten Röhre als Schwarzsteuerungsdiode arbeitet.
Dadurch wird eine etwaige Brummspannung im Videosignal unwirksam gemacht. Die kleine
Zeitkonstante R2C, bzw. R, Cl kommt der Schwarzsteuerwirkung (Haltung des Synchronimpulsgrundes
auf dem Potential Null) sehr zugute.
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Die FunKiionen der übrigen in Fig. 2 enthaltenen Schaltelemente entsprechen
denen eines normalen
Verstärkers. Die Röhre Rö2 erhält an ihrem
Gitter so große Signalspannungen, daß die Röhre nur von deren Impulsanteil aufgesteuert
wird. Die Trennung von Bild- und Zeilensignalen erfolgt in nicht dargestellter bekannter
Weise.
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DieAnwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist nicht auf
Amplitudensiebe beschränkt, sondern kann sinngemäß in allen Fällen mit Vorteil angewendet
werden, in denen es auf eine formgetreue LTbertragung von Spannungen oder Strömen
ankommt.