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Gegentaktmodulationsverstärker Die bekannten Modulationsverstärkerschaltungen
weisen bekanntlich einen sehr schlechten Wirkungsgrad auf, wenn für diesen ein niedriger
Klirrfaktor gefordert wird.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Modulationsverstärker
mit hohem Wirkungsgrad zu entwickeln, der bei Gewährleistung eines niedrigen Klirrfaktors
unabhängig vom Frequenzwechsel des Senders, im wesentlichen eines amplitudenmodulierten
Rundfunksenders größerer Leistung, zur Anwendung kommen kann.
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Erfindungsgemäß sind in einem breitbandigen Gegentaktmodulationsverstärker
mit Vor-, Treiber-und gitterstromgesteuerten Endröhren, bei dem von den End- oder
Treiberröhren eine Gegenkopplung auf eine oder mehrere vorhergehende Stufen erfolgt
und bei dein in den Gitterleitungen der Endröhren jeweils eine Parallelschaltung
eines Kondensators mit einem Widerstand vorgesehen ist, diese, ParaUelschaltungen
so bemessen, daß während der Aussteuerung eine stetige, frequenzunabhängige Verschiebung
des Arbeitspunktes: der Endröhren entsprechend einem kleiner werdenden Stroraflußwinkel
und damit eine Erhöhung des Anodenwirkungsgrades der Endstufe auftritt, wobei die
Gegenkopplungsschaltung so ausgelegt ist, daß sich durch diese bei allen Betriebsfällen
eine Idealisierung der Ausgangskurve der Endstufe ergibt.
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Es ist bereits bekannt, in einem Verstärker durch einen im Gitterkreis
vorgesehenen Widerstand eine Verschiebung der Gittervorspannung zu erzielen, um
zwischen der Eingangs- und Ausgangsleistung eine vollständige Proportionalität zu
erzielen, jedoch handelt es sich hierbei um Verstärker mit abgestimmten Schwingkreisen,
die also als NF-Breitbandverstärker nicht geeignet sind. Die Idealisierung der Ausgangskurve
des Verstärkers wird hierbei durch die Tankkreisleistung erzielt.
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Auch in anderen Verstärkern sind in den Gitterleitungen der Endröhren
Widerstände vorgesehen, die durch Kondensatoren überbrückt sind. Es handelt sich
hierbei um spezielle Breitbandverstärkerschaltungen, wobei die gesamte Schaltung
vom Standpunkt der Erzielung einer maximalen Breitbandigkeit aus dimensioniert ist.
Bei anderen Schaltungen soll ein lineares Eingangspotential in ein nichtlineares
Ausgangspotential verwandelt werden. In beiden Fällen arbeiten die Verstärkerröhren
auf "ekrümmten a Kennlinien, so daß diese Schaltungen für hochwertige Breitband-NF-Übertragungen
unbrauchbar sirid. In den F i g. 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele nach
der Erfindung dargestellt.
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In der Schaltung nach F i g. 1 bedeuten 1 und 2 die
Treiberrähren, 5 und 6 die Gittergleichrichter, 7 und
8 die erfindungsgemäß vorgesehenen Widerstände, 9 und 10 die
überbrückungskondensatoren und 11 und 12 die Endröhren. Mit 13 ist
der Modulationstransformator bezeichnet. Die Zuführung der Gittergleichspannung
erfolgt über hochohmige Widerstände 14, 15, die während der Durchsteuerung
in das negative Gitterspannungsgebiet der End-
röhre die Funktion des Kathodenwiderstandes
übernehmen. Bei dieser Schaltung wird also der Gitterstrom der der Modulationsröhre
vorangehenden Röhre über die erfindungsgemäß vorgesehenen Widerstände
7, 8 geleitet, was eine besonders wirksame Verschiebung des Arbeitspunktes
ergibt.
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Zwecks Herabsetzung des 1nnenwiderstandes der Treiberröhren sind die
Widerstände 14, 15 in bekannter Weise mit Abgriffen versehen, die über die
Kathodenwiderstände 16, 17 an den Kathoden zweier Gegentaktvorröhren
18, 19 liegen. Die Gitterableitwiderstände 20 bzw. 22 der Vor- bzw. Treiberröhre
18
bzw. 1 sowie der Widerstand 14 liegen an dem Gittergleichrichter
5, die entsprechenden Widerstände 21, 23 und 15 am Gittergleichrichter
6. An Stelle der Widerstände 7 und 8 können auch entsprechende
andere Bauelemente, z. B. gasgefüllte Entladungsgefäße, zum Einsatz kommen.
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Die Wirkungsweise der Erfindung ist folgende: Etwa im ersten Fünftel
der Arbeitskennlinie ist der Eingangswiderstand der Röhre nahezu unendlich, während
er von da an schlagartig einen Wert von 50
bis 100 Ohm (bei leistungsstarken
Röhren) annimmt und dann bis zum Ende des Aussteuerungsbereiches nahezu konstant
bleibt. Diese plötzliche Widerstandsänderung läßt sich nur abfangen, wenn der Innenwiderstand
der vorgehenden Stufe unendlich klein wird, da nur dann der Klirrfaktor gleich Null
bleibt. Bei der praktischen Ausführung der Treiberstufe werden jedoch kleine Klirrfaktoren
in Kauf genommen, um hinsichtlich d er Dimensionierung der Vorstufen vertretbare
Größenverhältnisse zu erzielen. Infolgedessen darf jedoch in den nachfolgenden Stufen
keine weitere Klirrfaktorenbildung mehr auftreten, d. h., der Ruhestrom-
der Endstafedarf nicht so weit erniedrigt werden, daß der Arbeitspunkt in den unteren
Knick der Kennlinien gelangt. Ein sogenannter B-Betrieb läßt sich dann also nicht
mehr durchführen, so daß eine stetige Verlustleistung (Gleichstromanteil) über den
gesamten Aussteuerbereich in Kauf genommen werden muß.
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Durch die erfindungsgemüße Verschiebung des Arbeitspunktes während
des Betriebes wird der Ruhepunkt nun erst bei großer Aussteuerung, d. h.,
wenn nicht mehr in unmittelbarer Nähe des Gitterstromeinsatzpunktes gearbeitet wird,
verschoben und somit der Gleichstromanteil in diesem Bereich kontinuierlich herabgesetzt,
was einer Verbesserung des Wirkungsgrades gleichkommt.
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Allerdings bringt dieser Verschiebungsvorgang eine geringe Qualitätsminderung
mit sich. Diese läßt sich aber wesentlich. einfacher ausgleichen als beispielsweise
der ruckhafte Einsatz des Gitterstromes oder der relativ schnelle übergang am Kennlinienknick
bei extrem kleinen Ruheströmen und kleinen Steueramplituden, da die hier entstehenden
Oberwellen verhältnismäßig klein sind und -nur ein verhältnismäßig enges
Frequenzspektrum aufweisen.
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Es ist weiterhin bekannt, daß die Treiberstufe sowohl bei dem Modulationsgrad
Null als auch bei hundertprozentiger Aussteuerung des Senders den denkbar schlechtesten
Wirkungsgrad aufweist. Dies rührt daher, daß von dieser Stufe eine verhältnismäßig
hohe Spannung verlangt wird, während ihr Innenwiderstand praktisch gleich Null sein
soll. Dies fährt zwangläufig zum Bau einer Kathodenstufe, die einen sehr kleinen
Innenwiderstand aufweist. Anschließend erfolgt eine weitere Widerstandsabwärtstransformation
mittels eines übertragers. Diese Abwärtstransformation hat jedoch gleichzeitig auch
eine unerwünschte Spannungstransformation zur Folge. Dies ist deshalb unerwünscht,
weil die Aussteuerbarkeit der Kathodenstufe einmal von der aximalen Verlustleistung
und zum anderen von der Höhe der Anodenspannung abhängt. Bei der Spannungsabwärtstransformation
müssen also die Anodenspannung und die Eingangsspannung im umgekehrten Verhältnis
erhöht werden, um am transformierten Widerstand die gleiche Wechselspannung zur
Verfügung zu haben wie im Fall einer fehlenden Transformation, sofern die Stufe
voll ausgenutzt werden soll. Es kann jedoch auch in diesem Fall wie bei der Leistungsstufe
auch in der Treiberstufe der Ruhestrom nicht bis zum C-Punkt verschoben werden.
Die Folge hiervon ist, daß die Verlustleistung übermäßig groß wird und zu relativ
hohen Stromkosten führt.
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Die Modulationsvorstufen sind daher als Breitbandverstärker mit großem
Durchlaßbereich ausgefährt. Der an sich vorhandene hohe Innenwiderstand wird hierbei
durch starke Gegenkopplung zu den Vorstufen auf den erwünschten Wert vermindert,
ohne daß Übertrager mit ihren unangenehmen Eigenschaften zum Einsatz kommen
müssen. Ein großer Teil des Verstärkers ist zweckmäßig als Gleichstromverstärker
ausgebildet.
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In Fig. 2 ist eine derartige Schaltung beispielsweise dargestellt.
Der Treiberröhre 1 der einen Gegentakthälfte sind die Vorröhren
18, 24, 25 und 26 vorgeschaltet. Zwischen der Anode der Modulationsverstärker-Endröhre
11 und Nullpotential liegt die Reihenschaltung eines Kondensators 27 mit
den Widerständen28, 29 und 30, von denen die Gegenkopplungsspannungen
für die Vorröhren abgenommen werden. 31 und 32 sind die Kathodenwiderstände
der Röhre 26, 33 und 34 die der Röhren 24 und 25. Mit 35 bzw.
36 sind die AÜodenwiderstände der Röhren 18 bzw. 25 bezeichnet.
In der Stufe 37
werden die Gitterspannungen für die Vorröhren erzeugt, während
für die Endröhren 11 ein gesondertes Gitterspannungsgerät 38 vorgesehen
ist. Von dem Spannungsteiler 28, 29, 30 führen zwei Gegenkopplungsleitungen
zu den Vorröhren 18 und 26.
Zwischen dem Verbindungspunkt
39 der beiden Gitterspannungsgeräte 37, 38 und dem Gitter der Röhre
18 liegen zwei Widerstände 40, 41, an deren Verbindungspunkt die Gegenkopplungsleitung
für diese Röhre angeschlossen ist. Die Gitterableitwiderstände für die Röhren 24
und 25 sind mit 42 und 43 bezeichnet. Die Kopplung zwischen den Röhren
18
und 25 bzw. 25 und 24 erfolgt mittels der Kondensatoren
44, 45. Zwischen den übrigen Röhren besteht galvanische Kopplung.
UB . ist die Anodenspannungsquelle für die Röhren 1, 18, 24 und
25.