DE1141375B

DE1141375B - Hochfrequenzroehrengenerator

Info

Publication number: DE1141375B
Application number: DEN15009A
Authority: DE
Inventors: Lourens Blok; Gooitzen Zwanenburg
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1957-05-02
Filing date: 1958-04-29
Publication date: 1962-12-20
Also published as: NL216899A; BE567305A; FR1205612A; GB844107A

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzröhrengenerator, bei dem der Steuergitter-Gleichstromkreis der Generatorröhre zur Stabilisierung des Gittergleichstroms bei sich ändernder Belastung eine zwischen dem Steuergitter und der Kathode der rückgekoppelten Generatorröhre liegende, als veränderlicher Widerstand geschaltete Pentode enthält.

Bei einem solchen Hochfrequenzröhrengenerator wird durch die Steuergitter-Gleichstromstabilisierung erreicht, daß sich unter allen Betriebsverhältnissen, d. h. zwischen Leerlauf und Vollast, eine günstige Aussteuerung der rückgekoppelten Elektronenröhre ergibt.

Es ist bekannt, zur Stabilisierung des sich stark ändernden Gitterstromes bei Hochfrequenzgeneratoren mit einer rückgekoppelten Generatorröhre einen veränderlichen Widerstand in Form einer Pentode anzuwenden. Bei dieser bekannten Schaltung wird davon Gebrauch gemacht, daß bei einer Pentode der Anodenstrom, sofern die Gitterspannung festgehalten wird, innerhalb weiter Grenzen unabhängig von der Anodenspannung konstant bleibt. Hierbei muß die Pentode groß genug bemessen werden, um den gesamten Gitterstrom der rückgekoppelten Generatorröhre aufzunehmen, so daß bei Hochfrequenzgeneratoren von größerer Leistung als veränderlicher Gitterwiderstand auch Pentoden von verhältnismäßig großer Leistung benutzt werden müssen. Nun kann bekanntlich die Leistung einer solchen für Stabilisierungszwecke benutzten Pentode dadurch erhöht werden, daß man einen Widerstand parallel schaltet. Bei der erwähnten bekannten Schaltung ist auch ein Parallelwiderstand vorgesehen, doch wird hier der Widerstand nicht zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit, sondern zum Unterdrücken wilder Schwingungen, zu denen manche Röhren neigen, benutzt.

Will man nun, um mit einer möglichst kleinen Stabilisatorröhre auskommen zu können, ihr einen hierfür bemessenen Widerstand parallel schalten, so wirkt sich dies derart aus, als ob der Durchgriff der Röhre um den Kehrwert des Produkts aus der Röhrensteilheit und dem Parallelwiderstand gestiegen sei. Man wird daher grundsätzlich für derartige Zwecke zu einer Röhre mit hohem Durchgriff, d. h. im allgemeinen zu einer Triode greifen.

Nach der Erfindung jedoch wird die Schaltung so ausgebildet, daß parallel zu der als veränderlicher Widerstand geschalteten Pentode in an sich bekannter Weise ein Widerstand liegt, der so bemessen ist, daß er den maximalen Gitterstrom der rückgekoppelten Generatorröhre aufnehmen kann, und zwischen der Kathode der Pentode und dem Steuergitter der rückgekoppelten Generatorröhre ein weiterer Widerstand Hochfrequenzröhrengenerator

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer.nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 2. Mai 1957 (Nr. 216 899)

Lourens Blök und Gooitzen Zwanenburg, Eindhoven

(Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

eingeschaltet ist, dessen von der Kathode der Pentode abgekehrter Anschlußpunkt über eine konstante Spannungsquelle positiven Vorzeichens mit dem Steuergitter der als veränderlicher Widerstand geschalteten Pentode verbunden ist, und daß der Widerstand im Kathodenkreis der Pentode derart bemessen ist, daß beim maximalen Gitterstrom der rückgekoppelten Generatorröhre die Pentode praktisch gesperrt ist und also praktisch der ganze Gitterstrom durch den parallel zu der Pentode geschalteten Widerstand fließt.

Ein solcher Hochfrequenzgenerator weist den Vorteil auf, daß die im Steuergitter-Gleichstromkreis der Oszillatorröhre liegende Pentode bei einer wirksamen Gittergleichstromstabilisierung nur für einen Bruchteil des maximalen Gittergleichstroms des Hochfrequenzgenerators bemessen zu werden braucht, so daß Pentoden von verhältnismäßig geringer Leistung für die Gittergleichstromstabilisierung verwendbar sind.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden an Hand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Hochfrequenzröhrengenerator nach der Erfindung und

Fig. 2 einige Kennlinien zur Erläuterung des in Fig. 1 dargestellten Hochfrequenzröhrengenerators.

Fig. 1 zeigt das Schaltschema eines Hochfrequenzröhrengenerators hoher Leistung, z. B. 12 kW, in Verbindung mit einem Hochfrequenzofen, bei dem die Hochfrequenzenergie in einer selbsterregten Oszillatorschaltung mit einer Triode 1 erzeugt wird. Im Anoden-

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kreis des als Colpitts-Schaltung ausgebildeten Röhren- gittergleichstrom praktisch völlig von dem parallel zur Oszillators liegt ein die Oszillatorfrequenz bestimmen- Pentode geschalteten Widerstand 14 aufgenommen, der Schwingungskreis 2 mit einer Kreisspule 3, die Fig. 2 zeigt den Verlauf der im veränderlichen Gitter-

durch zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren 4 und 4' widerstand 13 auftretenden Ströme / in Abhängigkeit überbrückt ist. Der Verbindungspunkt beider Konden- 5 von der Belastung W/_L des Hochfrequenzröhrensatoren ist mit der Kathode der Triode 1 verbunden. generators, wobei die Kurven α und b den von der Das eine Ende des Anodenkreises ist über einen Kon- Pentode 15 bzw. den vom parallel zur Pentode gedensator 9 mit der Anode der Röhre 1 gekoppelt, schalteten Widerstand 14 aufgenommenen Gleichstrom während die dem von der Anode abgekehrten Ende des darstellen, während die Kurve c den Gesamtgitter-Schwingungskreises entnommene Rückkopplungsspan- ίο gleichstrom der Triode 1 zeigt. Die wiedergegebenen nung über einen Gitterkondensator 5 dem Steuergitter Stromkennlinien gelten für den in Fig. 1 dargestellten, der Röhre 1 zugeführt wird. in der Praxis ausführlich erprobten Hochfrequenz-

Die Anode der Röhre 1 wird über eine Hochfrequenz- röhrengenerator von 12 kW in Verbindung mit einem drosselspule 6 durch eine Gleichstromspeisequelle 7 Hochfrequenzofen als Belastung, gespeist, die mit einem Hochfrequenz-Entkopplungs- 15 Wie vorstehend bereits erwähnt, ist im unbelasteten kondensator 8 überbrückt ist. Zustand die Pentode 15 praktisch gesperrt, wobei der

Der beim Betrieb im Schwingungskreis 2 auftretende parallel zur Pentode 15 geschaltete Widerstand 14 Kreisstrom wird zur Erhitzung eines Werkstücks 11 praktisch den ganzen Gitterstrom der Triode 1 aufbenutzt, welches im z. B. von einer Heizspule 10 ge- nimmt. In diesem Zustand werden durch die Punkte 21 bildeten Belastungskreis liegt. Der Kreis 2 ist induktiv 20 und 22 auf den Kurven α und b die von der Pentode 15 mit einer Kopplungsspule 12 gekoppelt, mit deren und dem Widerstand 14 aufgenommenen Ströme Ausgangsklemmen der Induktor 10 verbunden ist. wiedergegeben, die 10 bzw. 310 mA betragen.

Zur Stabilisierung des Gittergleichstromes des Nimmt die Belastung des Hochfrequenzröhren-

Hochfrequenzröhrengenerators bei sich ändernder generators zu, so nimmt der Strom durch die Pentode Belastung liegt im Steuergitter-Gleichstromkreis eine 25 15 zu und der Strom durch den Widerstand 14 ab. als veränderlicher Widerstand geschaltete Pentode 15. Bei Vollast des Hochfrequenzröhrengenerators be-Diese Pentode ist mit einem Widerstand 14 überbrückt, tragen diese Ströme, die durch die Punkte 23 und 24 wobei die Kathode der Pentode über einen Regelwider- auf den Kurven α und b wiedergegeben sind, 160 bzw. stand 16 und eine Hochfrequenzdrosselspule 17 mit 120 mA. Die sich stark ändernde Anodenspannung der dem Steuergitter der Triode 1 verbunden ist. Ein 30 Pentode 15 hat praktisch keinen Einfluß auf ihre Aus-Anschlußpunkt des Widerstandes 16 ist über eine steuerung.

konstante Vorspannungsquelle positiven Vorzeichens Der Verlauf des Gesamtgitterstromes des Hoch-

und einen Reihenwiderstand 28 mit dem Steuergitter frequenzröhrengenerators, der gleich der Summe der der Pentode 15 gekoppelt. Die konstante Vorspan- Ströme durch die Pentode 15 und den Widerstand 14 nungsquelle positiven Vorzeichens besteht aus einer 35 ist, ist in Fig. 2 durch die Kurve c wiedergegeben. Gasentladungsröhre 18, die über einen Widerstand 19 Zwischen Leerlauf und Vollast des Hochfrequenzmit der Kathode der Oszillatortriode verbunden ist. röhrengenerators ändert sich der Gesamtgittergleich-Um zu vermeiden, daß die Anodenverlustleistung der strom somit nur von 320 auf 280 mA. Pentode 15 einen bestimmten zulässigen Grenzwert Die Maßnahmen nach der Erfindung ergeben unter

überschreitet, liegt im Anodenkreis der Pentode ein 40 allen Betriebsverhältnissen, d.h. zwischen Leerlauf und Reihenwiderstand 20. Vollast, eine wirksame Stabilisierung des Gittergleich-

Die Gitterspannung V_g der Pentode ist durch die stromes des Hochfrequenzröhrengenerators, und dieses konstante Brennspannung V₀ der Gasentladungsröhre Ziel wird mit Hilfe einer Röhre 15 verwirklicht, die nur gegeben und beträgt z. B. 85 V, abzüglich des Span- einen Bruchteil des Gesamtgittergleichstromes aufnungsverlustes, der vom Gittergleichstrom I der Triode 45 nimmt, so daß man mit einem wesentlich kleineren am Widerstand 16 mit einem Wert R herbeigeführt Röhrentyp auskommen kann. Die Pentode 15 braucht wird. Als Gitterspannung V₉ ergibt sich demnach: im dargestellten Ausführungsbeispiel nämlich nur Vg = V₀ — IR. 160 mA des Gesamtgittergleichstroms aufzunehmen,

Ändert sich durch eine Belastungsänderung des der höchstens 320 mA beträgt. Insbesondere bei Hoch-Hochfrequenzröhrengenerators der Gittergleichstrom 50 frequenzröhrengeneratoren höherer Leistung, z. B. der Triode 1, so ändert sich die Gitterspannung V_g der mehr als 3 kW, ergibt sich hierdurch eine wesentliche Pentode gegensinnig zu der Änderung des Spannungs- Ersparnis.

Verlustes am Widerstand. Der von der Pentode 15 An dieser Stelle sei bemerkt, daß statt einer einzigen

dargestellte Widerstand ändert sich in gleichem Sinne Pentode 15 im Gittergleichstromkreis auch mehrere wie der Gittergleichstrom, so daß die Änderung des 55 parallel geschalteten Pentoden kleineren Typsv erwendvon der Pentode dargestellten Widerstandes der bar sind.

Änderung des Gittergleichstromes der Triode 1 ent- Bei der dargestellten Ausführungsform wird die

gegenwirkt. Schirmgitterspannung der Pentode 15 einer getrennten

Der veränderliche Gitterwiderstand 13 hat somit Speisespannungsquelle 25 entnommen, deren positiver einen Höchstwert beim maximalen Gittergleichstrom 60 Pol mit dem Schirmgitter der Pentode 15 und deren der Triode 1, d. h. im unbelasteten Zustand des Hoch- negativer Pol mit der Kathode verbunden ist. Um beim frequenzröhrengenerators, während bei zunehmender Wegfallen der Anodenspannung der Pentode 15, z. B. Belastung des letzteren die Größe des veränderlichen beim Ausschalten des Hochfrequenzofens, eine über-Gitterwiderstandes 13 abnimmt. Bei der dargestellten mäßige Zunahme des Schirmgitterstromes zu ver-Ausführungsform ist die Pentode 15 mittels des Wider- 65 meiden, liegt zwischen der negativen Klemme der Standes 16 derart eingestellt, daß sie im unbelasteten Speisespannungsquelle 25 und der Kathode der Zustand, d. h. bei maximalem Gittergleichstrom, prak- Pentode 15 ein Widerstand 26, und die negative Klemme tisch gesperrt ist. In diesem Falle wird also der Gesamt- ist über einen Widerstand 27 mit dem Steuergitter ver-

Claims

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bunden. Der Widerstand 27 bildet mit den Wider- veränderlicher Widerstand geschalteten Pentode

ständen 19, 20, 14 nämlich einen parallel zum Wider- verbunden ist, und daß der Widerstand (16) im

stand 26 des Kathodenkreises liegenden Spannungs- Kathodenkreis der Pentode derart bemessen ist, daß

teiler, wobei der Verbindungspunkt der Widerstände 19 beim maximalen Gitterstrom der rückgekoppelten

und 27 mit dem Steuergitter der Pentode 15 verbunden 5 Generatorröhre die Pentode praktisch gesperrt ist

ist. In diesem Zustand ist die Gasentladungsröhre 18 und also praktisch der ganze Gitterstrom durch den

erloschen. Nimmt in dieser Schaltung der Schirmgitter- parallel zu der Pentode geschalteten Widerstand

strom zu, so nimmt die Steuergitterspannung ab, wo- fließt.

durch einer unerwünschten Zunahme des Schirmgitter- 2. Hochfrequenzröhrengenerator nach An-

stromes entgegengewirkt wird. io spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen

Von der in Fig. 1 dargestellten Apparatur werden dem Anschlußpunkt des Widerstandes (16) im

nachstehend noch einige Daten erwähnt: Kathodenkreis der Pentode (15) und dem Steuer-

_n gitter der Pentode liegende konstante Spannungs-Widerstand 14 ™« quelle positiven Vorzeichens aus einer Gasent-

Widerstand 16 680 Ω ₁₅ i_adungsröhre (i₈₎ besteht, die über einen Wider-Widerstand 20 430 Ω _{stand (19) an der Anode der} p_{entode H t}

Widerstand 19 9 kg _{3 H}ochfrequenzröhrengenerator nach An-

Widerstand 26 IkLl _spruch _l _oder ^ _dadurch gekennzeichnet, daß die

Widerstand 27 .... IUU kii _{Anode der Pentode (15) über einen} Reihenwider-Typ der Gasentladungsrohre 18 ... 85 A_{2 2o stand (20) mit der Kathode der} rückgekoppelten

Brennspannung der Gasrohre 85 V Generatorröhre (1) verbunden ist.

4. Hochfrequenzröhrengenerator nach einem der

PATENTANSPRÜCHE: vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich-1. Hochfrequenzröhrengenerator, bei dem der net, daß die Schirmgitterspannung der Pentode (15) Steuergitter-Gleichstromkreis der Generatorröhre 25 einer getrennten Speisespannungsquelle (25) entzur Stabilisierung des Gittergleichstromes bei sich nommen wird, deren positiver Pol mit dem Schirmändernder Belastung eine zwischen dem Steuergitter gitter der Pentode und deren negativer Pol über und der Kathode der rückgekoppelten Generator- einen Widerstand (26) mit der Kathode der Pentode röhre liegende, als veränderlicher Widerstand ge- verbunden ist, wobei letzterer Widerstand von schaltete Pentode enthält, dadurch gekennzeichnet, 30 einem Spannungsteiler (19, 20, 14, 27) überbrückt daß parallel zu der als veränderlicher Widerstand ist, von dem eine Anzapfung am Steuergitter der geschalteten Pentode (15) in an sich bekannter Pentode liegt.

Weise ein Widerstand (14) liegt, der so bemessen

ist, daß er den maximalen Gitterstrom der rückgekoppelten Generatorröhre aufnehmen kann, und 35 ^In Betracht gezogene Druckschriften: zwischen der Kathode der Pentode und dem Steuer- Deutsche Patentschriften Nr. 676 589, 959 025; gitter der rückgekoppelten Generatorröhre ein britische Patentschrift Nr. 644 402; weiterer Widerstand (16) eingeschaltet ist, dessen Otto Limann, »Prüffeldmeßtechnik«, 2. Auflage, von der Kathode der Pentode abgekehrter An- 1944, München, S. 25 bis 28;

schlußpunkt über eine konstante Spannungsquelle 40 »Die Telefunkenröhre«, Dezember 1956, Heft 34, positiven Vorzeichens mit dem Steuergitter der als S. 146 bis 149.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 209 748/147 12.62