-
Die Erfindung betrifft einen durch Einschaltung verschiedener Schwingkreisinduktivitäten
über einen weiten Frequenzbereich von 54 bis 216 MHz abstimmbaren Hochfrequenzverstärker
für Fernsehempfänger mit einer Triode als Verstärkerröhre, deren Anode oder Gitter
mit einem Anschluß der jeweils ausgewählten Schwingkreisinduktivität verbunden ist,
während der andere Anschluß der Schwingkreisinduktivität einerseits über einen Schwingkreiskondensator
mit Erde und andererseits über einen Neutralisationskondensator mit dem Gitter bzw.
der Anode verbunden ist.
-
Mit dem Fortschritt der Fernsehtechnik haben die Forderungen nach
billigen, kompakten und leichten Fernseh-Abstimmungsvorrichtungen die Notwendigkeit
zur Vereinfachung des Verstärkerteiles des Abstimmungskreises mit sich gebracht.
-
Das gegenwärtige VHF-Fernsehband bedeckt ein Spektrum von 54 bis 216
MHz. Während es relativ einfach und bekannt ist, einen Verstärker innerhalb eines
schmalen Frequenzbereiches zu entkoppeln oder zu neutralisieren, bestand bisher
ein unlösbares Problem in der Entkopplung von so breiten Frequenzbändern wie dem
Fernsehbereich.
-
Aus der USA.-Patentschrift 2949580 ist bereits ein breitbandiger
Triodenhochfrequenzverstärker bekannt, bei dem ein Kondensator mit vernachlässigbarer
induktiver Komponente, z. B. ein Durchführungskondensator oder ein Knopfkondensator,
als Kopplungselement zwischen den Anoden- und Gitterkreisen verwendet wird, um eine
wirkungsvolle Entkopplung oder Neutralisierung über einen breiten Frequenzbereich
zu erzielen.
-
Ein Nachteil dieses bekannten Verstärkers besteht jedoch darin, daß
die Verstärkung geringer ist als die der sonst üblichen Kaskodestufen.
-
In der USA.-Patentschrift 2 968 742 wird eine Triode beschrieben,
die eine geerdete Abschirmung zwischen dem Gitter und inaktiven Teilen der Anode
aufweist. Hierdurch werden ohne Erhöhung des Rauschfaktors der dynamische Anodenwiderstand
und die Verstärkung vergrößert und die Gitter-Anoden-Kapazität vermindert. Eine
Hochfrequenzverstärkerstufe mit einer solchen Röhre ist jedoch in ihrer Neutralisation
frequenzabhängig und nicht in einem so breiten Frequenzbereich wie dem genannten
Fernsehband wirksam.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, als Hochfrequenzverstärkerstufe
in Fernsehempfängern, die innerhalb des außerordentlich breiten Frequenzbandes von
54 bis 216 MHz betrieben werden, an Stelle der teueren, mit zwei Trioden arbeitenden
Kaskodestufen einen mit nur einer Triode bestückten Verstärker zu verwenden.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Hochfrequenzverstärker
der eingangs genannten Art, der gekennzeichnet ist durch die kombinierte Anwendung
einerseits einer Triode als Verstärkerröhre, deren Anode neben einem gegenüber dem
Gitter angeordneten aktiven Teil einen inaktiven Teil aufweist, wobei zwischen dem
inaktiven Teil der Anode und dem Gitter ein geerdetes Abschirmteil angeordnet ist,
das einen eng an dem aktiven Teil der Anode angeordneten Randbereich aufweist, welcher
die Gitter-Anoden-Kapazität wesentlich herabsetzt, und andererseits eines Kondensators
mit vernachlässigbarer Induktivität als Schwingkreiskondensator, der eine geerdete
Belegung und eine mit zwei voneinander induktiv entkoppelten Anschlüssen versehene
Gegenbelegung aufweist, wobei einer dieser Anschlüsse mit dem einen Anschluß der
Schwingkreisinduktivität und der andere Anschluß mit dem Neutralisationskondensator
verbunden ist.
-
Eine solche Verstärkerstufe besitzt über das gesamte genannte Frequenzband
eine hohe Verstärkung, vergleichbar einer Kaskodestufe. Das Signalzu-Rausch-Verhältnis
ist ausgezeichnet. Ferner ist die Stufe über das ganze Frequenzband ohne die Notwendigkeit
der Verstellung der Neutralisationskreiselemente neutralisiert.
-
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigt F i g. 1 ein schematisches Schaltbild einer VHF-Fernseh-Trommelabstimmungsvorrichtung
mit der entkoppelten Trioden-HF-Verstärkungsstufe gemäß der Erfindung, F i g. 2
und 3 schematische Schaltbilder zur Veranschaulichung der Entkopplung gemäß der
Erfindung, F i g. 4 und 5 Ausführungsformen der niedrigen Kapazitäten mit vernachlässigbarer
Induktivität zur Verwendung in der Schaltung gemäß der Erfindung, F i g. 6 eine
schematische Darstellung des Entkopplungs- oder Neutralisierungssystems gemäß der
Erfindung, F i g. 7 einen Aufriß des Aufbaus der Triode zur Verwendung in der Schaltung
gemäß der Erfindung, F i g. 8 einen horizontalen Querschnitt der in F i g. 7 dargestellten
Röhre, F i g. 9 eine schematische Veranschaulichung der Elemente der Röhre nach
den F i g. 7 und 8, F i g. 10 eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Elektroden
der Röhre nach den F i g. 7 und 8, F i g. 11, 12 und 13 schematische Schaltbilder
der HF-Verstärkerteile der Abstimmungsschaltung nach F i g.1 und F i g. 14 ein Schaltbild
einer abgewandelten Ausführungsform der Abstimmungsschaltung.
-
F i g. 1 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles
einer Schaltung für eine Abstimmvorrichtung 20 mit einer Trioden-HF-Verstärkerstufe
24, welche durch eine feste Breitband-Entkopplung gemäß der Erfindung stabilisiert
ist. Die Abstimmvorrichtung 20 ist zum Betrieb im VHF-Bereich, nämlich von 54 bis
216 MHz, ausgelegt. Diese Signale werden von der Antenne her durch symmetrische
Leitungen an den Eingang 100,100 durch einen Transformator 21 a vom Balun-Typ angelegt.
Die Ausgangsklemme 101 des Antennentransformators 21a ist an einen Sperrkreis 102
angelegt, dessen Ausgang 103 an den Eingang 88 der Abstimmvorrichtung anliegt.
-
Die Klemme 88 des HF-Stufen-Einganges ist über einen Reihenresonanzkreis
86', 89 an das Gitter 90 der Triode 24 geschaltet. Ein ausgewähltes Schaltfeld 25
umfaßt zwei Kontaktpunkte 23', 23' für die Signal-Reihenspule 86'. Ein Reihensperrkreis
104 liegt zwischen der Klemme 101 und Erde. Das geerdete Chassis 106 trennt das
Innere der Abstimmvorrichtung 20 (oberhalb 106) von den äußeren Klemmen und Bestandteilen
(unterhalb 106). Die durch das Chassis 106 in die Abstimmvorrichtung 20 führenden
Verbindungsleitungen laufen über Eingangskapazitäten wie dargestellt. Automatische
Verstärkungssteuerungssignale werden an eine Klemme 107 angelegt
und
dem Eingang des Gitters 90 über einen Reihen-Kopplungswiderstand 108 zugeführt.
-
Die HF-Verstärkerstufe 24 ist die neue, mit einer Triode arbeitende,
entkoppelte Schaltung mit festen Bestandteilen, welche über den vollen VHF-Fernsehbereich
von 54 bis 216 MHz stabil arbeitet. Die Verstärkung ist größer als die mit üblichen
Trioden erreichbare. Ihr Signal-zu-Rausch-Verhältnis ist vergleichbar mit einer
Kaskoden-HF-Verstärkung. Es ist überlegen dem von Schirmgitterröhren und Pentoden.
-
Die HF-Verstärkerröhre 24 enthält ein Steuergitter 90, eine
Anode 92, eine Kathode 97 und ein neuartiges Schutz- oder Schirmgitter
98 zwischen dem Steuergitter 90 und der Anode 92. Das Schirmgitter
98 liegt auf Erdpotential und ist so angeordnet, daß es die Gitter-Anoden-Kapazität
wesentlich herabsetzt und den dynamischen Anodenwiderstand der Stufe 24 über
den üblicher Trioden steigert. Weitere Einzelheiten des Aufbaues der Röhre 24 und
ihre Arbeitsweise in der Schaltung werden im folgenden beschrieben. Die Anode
92 ist mit einer Klemme 48'
einer Spule 81' verbunden, deren
andere Klemme 48"
von einem Punkt 91 ein geeignetes Potential B+ erhält.
Ein Trimmerkondensator 93 ist effektiv parallel zu der Ausgangsspule 81'
geschaltet. Sein praktischer Bereich liegt bei dem Ausführungsbeispiel zwischen
0,5 und 3,5 pF.
-
Die HF-Stufe 24 wird über den VHF-Bereich von 54 bis 216 MHz
über eine Entkopplungs-Gegenspannung neutralisiert, welche an dem Steuergitter
90 entsteht und von dem Punkt 91 stammt. Der Punkt 91
liegt
auf der ein niedriges HF-Potential aufweisenden Seite 48" der Ausgangsspule
81'; diese Seite befindet sich normalerweise effektiv um 180° außer Phase gegenüber
dem HF-Potential an der entgegengesetzten Klemme 48' und der Anode
92. Der Punkt 91,
der sich ebenfalls auf dem B+-Potential wie die Spule
81' befindet, steht mit einer Klemme D eines Durchführungskondensators 94
in Verbindung. Der Durchführungskondensator 94 ist über einer Öffnung in
einem geerdeten Chassisteil 95 angeordnet. Eine entgegengesetzte Klemme E steht
mit einer Klemme eines einstellbaren Neutralisationskondensators 96 in Verbindung.
Dieser Entkopplungskondensator liegt seinerseits an dem Gitter 90 über einer
Leitung 99, die an seine andere Klemme geschaltet ist. Weitere Einzelheiten
und Vorteile sowie die Arbeitsweise und die Theorie der entkoppelten HF-Stufe
24 werden im folgenden auseinandergesetzt.
-
Der Kondensator 110 zu der Eingangsklemme 88 hat bei dem Ausführungsbeispiel
30 pF. Die Kapazität der Kondensatoren 111 und 112 beträgt 1000 pF.
Die B+-Versorgung, welche über den Kondensator 112 durch das Chassis
106 hindurch erfolgt, liegt an der Spule 81' über einen Vorwiderstand
113 an. Sie ist über eine Leitung 114 mit den Anodenversorgungen für
die Misch- und Oszillatorstufen verbunden. Der Vorwiderstand 113 hält das HF-Potential
an den Punkten D und E über der Signalerde, wodurch die Entkopplungssignale an dem
Kondensator 96 wirksam sind. Die Mischstufe 51' ist ein Pentodenteil
einer Doppelröhre mit dem Triodenteil 51". Die Misch-Eingangsspule 82' ist
an die Trioden-Ausgangsspule 81' durch die Gegeninduktivität M gekoppelt.
Sie ist über Kontakte 48, 50 und einen Kopplungskondensator 116 mit
dem Steuergitter 115 der Mischstufe 51' verbunden. Ein einstellbarer
Kondensator 117 in dem Mischstufeneingang ist effektiv parallel zu der Spule
82'
über deren Erdverbindungen geschaltet. Der Eingangskreis der Mischstufe
51' mit dem abgestimmten Parallelkreis 82', 117 liegt auf der dem ausgewählten
Schaltfeld 25 entsprechenden Kanalfrequenz. Reihenwiderstände 118, 119
bilden den Gitterpfad nach Erde. Sie sind an ihrer Verbindungsstelle über eine Leitung
120 mit der Versuchsklemme TP außerhalb der Abstimmvorrichtung verbunden. Die Leitung
120
verläuft durch das Chassis 106 über einen Durchführungskondensator
121, welcher in dem Ausführungsbeispiel 30 pF beträgt. Das Schirmgitter
122 der Mischstufe 51' ist von der B"+-Klemme über eine Leitung
129 und eine Reihendrossel 123 geeignet vorgespannt. Die Anode
124 der Mischstufe besitzt eine Ausgangsspule 125, welche durch eine
Schnecke auf die Zwischenfrequenz einstellbar ist. Diese hat in dem Ausführungsbeispiel
einen Nennwert von 41 MHz. Das Anodenpotential wird an die Anode 124 über die Spule
125 durch einen Vorwiderstand 126 angelegt.
-
Der Oszillatorteil der Abstimmvorrichtung 20 umfaßt eine Triode
51". Die Anode 130 des Oszillators 51" ist mit einer Feinabstimmspule
95 verbunden, die parallel zu einer Oszillatorspule 83' des Schaltfeldes
25a geschaltet ist, um die Frequenz des Oszillators bekannterweise voreinzustellen.
Die Spule 83' ist durch Kontakte 48, 50 mit dem Gitter 135 über den
Kopplungskondensator 134 verbunden. Das Anodenpotential für die Oszillatorröhre
51" wird von der B"+-Leitung 129 und dem Vorwiderstand 136 beliefert. Eine
Gitterableitung 137 und ein Kondensator 138 vervollständigen den Oszillatorkreis.
-
Die Oszillatorfrequenz liegt um 41 MHz über der Kanal-Trägerfrequenz,
der das Schaltfeld 25 entspricht. Die Gegenkopplung M' zwischen Oszillatorspule
83' und Mischspule 82' innerhalb des Aufbaues des Schaltfeldes
25 bewirkt die Anlegung des Oszillatorsignals an das Gitter 115 der
Mischstufe 51'. Die Überlagerung durch die Mischstufe 51' ergibt das
41-MHz-ZF-Ausgangssignal mit den Kanalmodulationen an der Klemme O.
-
Die Verwendung des Triodenverstärkers 24 für die Hochfrequenzverstärkung
hängt von der wirksamen Entkopplung der vom Anodenkreis zu dem Steuergitter 90 rückgekoppelten
Spannung ab. Wie in der Technik bekannt ist, ist es zur Erzielung einer Entkopplung
wichtig, für alle Frequenzen in dem Band eine zurück auf das Gitter der Triode gegebene
Spannung zu erhalten, welche im wesentlichen in der Amplitude gleich und um 180°
gegenüber der Spannung phasenverschoben ist, die an dem Gitter 90
durch die
Anodenelektrode 92 über die herrschende Zwischenelektrodenkapazität induziert
ist. Das zurückgegebene Signal sollte in der Form identisch mit dem durch die Zwischenelektrodenkapazität
induzierten Signal sein. Dieses ist natürlich identisch mit dem im Anodenkreis der
Triode, welches bezüglich des ursprünglich an den Eingangskreis am Gitter 90 eingeführten
verstärkt ist.
-
Durch Einführung einer Gegenspannung am Steuergitter 90 von
im wesentlichen der gleichen Amplitude wie das durch Rückkopplung von der Anode
92
über die Zwischenelektrodenkapazität angelegte Signal, wobei die Gegenspannung
identische Wellenform hat, aber im wesentlichen um 180° phasenverschoben ist, wird
die Wirkung der Rückkopplung zur
Erzielung einer Entkopplung der
Triode 24 beseitigt. Somit wird das volle Verstärkungspotential der Triode
über den Frequenzbereich, in dem die Entkopplung wirksam ist, gewährleistet. Die
zu beschreibende effektive Entkopplung arbeitet zuverlässig und bewirkt die volle
Verstärkung der Triode, welche vergleichbar mit der eines Kaskoden- oder Pentodenverstärkers
für jeden der zwölf Kanäle ist. Die Anordnung des zugehörigen Schaltfeldes 25 ist
zum Betrieb auf einem besonderen Kanal in die Schaltung der Grund-Abstimmvorrichtung
20 eingebaut. Die Entkopplung gemäß der Erfindung ist mit den festen Grundteilen
der Verstärkerschaltung fest verbunden und bleibt über den vollen Bereich der zum
Betrieb in dem Abstimmkreis ausgewählten Kanäle wirksam.
-
Ein wichtiges Merkmal der Entkopplung stellt die Verwendung einer
Kapazität mit vernachlässigbar niedriger Eigeninduktivität dar, z. B. eines Durchführungs-
oder Knopfkondensators, um den Ausgangskreis der Triode mit dem Entkopplungskondensator
96 und somit mit dem Steuergitter 90 zu koppeln. In F i g. 1 ist ein Durchführungskondensator
94 verwendet, welcher am Punkt D über den Kontakt 48" mit der Basis der Ausgangswicklung
81' und am Punkt E mit dem Entkopplungskondensator 96 in Verbindung steht. Das Chassisteil
95 ist als Bauteil des Chassis der Abstimmvorrichtung 20 geerdet. Die äußere Schicht
94a des Durchführungskondensators 94 ist entweder direkt oder über das Feld 19,
in dem er angebracht ist, mit Erde verbunden.
-
Die untere oder innere isolierte Klemme E des Durchführungskondensators
94 ist mit einer geeigneten einstellbaren Entkopplungskapazität 96 verbunden,
welche ihrerseits mit dem Gitter 90 in Verbindung steht. Um die äußeren Induktivitäten
zwischen dem Punkt D und der Gitter-Verbindungsleitung 99 auf ein Minimum herabzusetzen,
befindet sich die Triode 24 in möglichst großer Nähe der Wicklung 81', so
daß die Entfernung gering ist. Somit hat jede Induktivität auf Grund der Leitungen
des Entkopplungskondensators 96 zwischen den Punkten E und dem Gitter 90 eine vernachlässigbare
Wirkung auf die erfolgte Entkopplung, was weiter unten beschrieben wird.
-
Zum besseren Verständnis des Grundgedankens und der praktischen Ergebnisse
der Verwendung der Schaltung gemäß der Erfindung wird auf F i g. 2 Bezug genommen.
In F i g. 2 ist eine Kapazität Co dargestellt, welche die gesamte Kapazität des
Kreises der Anode 92 über Erde einschließlich der inneren Kapazität der Anode 92
gegenüber der geerdeten Kathode 97 darstellt. Ebenso sind zusätzliche äußere Kapazitäten
im Ausgangskreis der Röhre 24 einschließlich des Kondensators 93 umfaßt. Mit anderen
Worten stellt Co die gesamte Effektivkapazität des Ausganges der Triode
24 (und des Innenraumes) gegenüber Erde dar, einschließlich des Kondensators
93, der Kontakte 48', 50' und der Spule 81'. Die Induktivität der Spule 81' ist
mit L, bezeichnet. In der beispielsweise dargestellten Abstimmvorrichtung
20 hat der einstellbare Trimmerkondensator 93 einen Bereich von 0,5 bis 3
pF. In ähnlicher Weise stellt die Kapazität C1 schematisch die Effektivkapazität
gegen Erde des Durchführungskondensators 94 dar, welcher zwischen die Punkte D und
E geschaltet ist.
-
Der Kreis mit Co, Lo und C1 ist ein -i-Netzwerk gemäß F i g. 2. Die
Spannung am Punkt F ist das Ausgangs-HF-Signal der Triode 24, welches über
die Spule 81' an die Mischstufe 51' gekoppelt wird. Das Potential am Punkt E entspricht
identisch der Wellenform am Punkt F mit der Ausnahme, daß es im wesentlichen um
180° gegenüber dieser phasenverschoben ist. Die Amplitude am Punkt D kann im wesentlichen
die am Punkt F oder etwas geringer sein, wenn in dem L.-Kreis ein Wirkwiderstand
enthalten ist. Jedoch können alle Induktivitäten des L.-Kreises einschließlich der
Leitungen als punktförmig zwischen den Punkten D und F betrachtet werden, wobei
das Potential am Punkt D im wesentlichen um 180° gegenüber dem am Punkt F phasenverschoben
ist.
-
Eine Aufgabe des Durchführungskondensators 94 ist es, das Potential
bei D mit dem Entkopplungskondensator 96 bei der richtigen 180°-Phasenverschiebung
in Beziehung zu setzen. Das wird dadurch herbeigeführt, daß der Durchführungskondensator94
von Punkt E nach dem Punkt D gesehen praktisch keine Induktivität hat und in dieser
Hinsicht effektiv eine reine Kapazität mit vernachlässigbarer Induktivität ist.
In ähnlicher Weise ist er am Punkt D in Richtung auf den Punkt E gesehen eine reine
Kapazität. Wenn eine Effektivinduktivität zwischen die Punkte D und E eingeführt
würde, würde die 180°-Phasenbeziehung zur Entkopplung der Triode 24 aufgestellt.
Das Signal könnte dann nicht am Gitter 90 ausreichend in der Phase ankommen, um
die von der Anode 92 induzierten Signale des Bandes zu neutralisieren oder zu entkoppeln.
Die Triode 24
könnte daher über den VHF-Bereich nicht wirksam verstärken,
wie das erforderlich wäre. Die Wirkung des Durchführungskondensators 94 wird weiter
im folgenden beschrieben.
-
Nach den F i g. 1 und 4 ist die äußere Durchführungshülse 94 a mit
Erde verbunden. Es ist erwünscht, daß die Größenordnung der Kapazität des Durchführungskondensators
Cl in einer besonderen Beziehung zu der Wirkkapazität Co steht. Bei der speziellen
Ausführungsform für die Abstimmvorrichtung 20 wurden Durchführungskondensatoren
94 in der Größenordnung von 10 bis 75 (100) pF verwendet, was von dem Effektivwert
von Cgp, Co und Lo für eine gegebene Abstimmvorrichtung abhängt. Es ist wichtig,
daß für die Verbindung des Entkopplungskondensators 96 eine vernachlässigbare Induktivität
am Punkt D addiert wird und daß die Induktivitäten in Lo für die dargestellte z7-Netzwerkbeziehung
konzentriert sind. Jedoch ergeben verschiedene Werte der Kapazität Cl nur verschiedene
Amplituden des Signals am Punkt E, was, wenn bezogen auf das erforderliche Rückkopplungssignal
am Gitter 90, durch die Größe des Entkopplungskondensators 96 berücksichtigt werden
kann, wenn innerhalb des Bereiches gearbeitet wird.
-
Der Entkopplungskondensator 96 ist einstellbar, um durch anfängliche
Einstellung richtig und vollständig eine Entkopplung für eine besondere Triode 24
und eine Abstimmvorrichtung 20 über den VHF-Frequenzbereich auszuführen. Die Kapazitätswerte
des Entkopplungskondensators 96 und des Durchführungskondensators 94 hängen von
den anderen Kapazitäten in dem Ausgangskreis der Triode 24 ab, einschließlich Co
und C3, C4, C5, was im folgenden im einzelnen erläutert wird.
-
Die Induktivität der Leitungen des Entkopplungskondensators 96 zwischen
den Punkten E und der
Klemme G zu der Leitung 91' ist kleingehalten,
damit sie nicht zu wesentlich wird. Es ist erwünscht und wichtig, die Gesamtlängen
der Leitungen von dem Entkopplungskondensator 96 zu den Punkten G und E so kurz
wie praktisch möglich zu halten. Es ist wichtig, daß die effektive induktive Isolation
der elektrischen Zwischenverbindung zwischen der Ausgangsspule L, (81') und dem
Entkopplungskondensator C" (96) erfolgt. Das wird durch den Durchführungskondensator
94 (Cl) bewirkt. Der Kondensator 94 isoliert die Verbindung der Spule L,
nach D von der Verbindung des Kondensators 94 nach L' durch rein kapazitive Wirkungen.
-
F i g. 3 ist eine schematische Darstellung der elektrischen Äquivalenzwirkung
des Durchführungskondensators 94 in der Hochfrequenzschaltung. Der kurze
innere Leiter 94c innerhalb des Kondensators 94 ist so dargestellt, daß er
eine vernachlässigbare lineare Induktivitätswirkung hat. Der Leiter 94c ist
kapazitiv zu dem geerdeten Schirm (nicht dargestellt) durch eine Vielzahl einzelner
Kapazitäten C', C' nach Erde in Beziehung gesetzt. Die Summierung aller C',C'-Kapazitäten
ist gleich der effektiven Kapazität Cl des Kondensators 94, welche tatsächlich
jede Induktivwirkung durch den Leiter 94 c ausschaltet.
-
Die kurze Einführungsinduktivität von dem Punkt D zu dem Innenleiter
94 c ist mit La bezeichnet, die vom Punkt E mit Lb. Die Induktivität
der Leitung von der Spule Lo zum Punkt D beträgt L1, diejenige der Leitung vom Kondensator
C" und L" bleibt Teil des Lo-Abstimmkreises für die Frequenzbestimmung.
-
Somit sich: 'der Kreis ; o mit der ü@g@s t:a:..ter. Spule
81' in Richtung auf den Durchführungskondensator 94 nur die Wirkkapazität
Ca. Die Summe der Wirkinduktivitäten L2 und Lb ist gering und stört nicht
die wirksame Entkopplung für das Gitter 90 über den Entkopplungskondensator C".
Dieser Teil des Kreises sieht in Richtung des Kondensators 94 effektiv die reine
Kapazität Cb. Die induktive Wechselwirkung oder Kopplung zwischen dem Schwingungsstrom
bei L1 und dem Gitterkreis bei L, ist dadurch beseitigt.
-
F i g. 4 zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform eines Durchführungskondensators
für die Einheit 94. Der Durchführungsleiter 94 c erstreckt sich zwischen
den Punkten D und E auf beiden Seiten der Einheit 94. Eine Isolierhülse 94
b, z. B. aus Keramik, umgibt den Leiter 94 c. Eine leitende Schicht
94 a, z. B. aus Silber, ist um den Isolator 94 b herum angebracht oder galvanisch
aufgebracht. Der Durchführungskondensator 94 ist durch eine Öffnung im Chassis oder
Feld 95 hindurchgeführt, welches aus Metall besteht, um eine Erdung für dic äußere
Schicht 94 a des Durchführungskondensators 94 zu bilden. Es können
natürlich auch andere bekannte Bauarten für den Durchführungskondensator äquivalent
verwendet werden.
-
F i g. 5 zeigt eine andere Ausführungsform des Durchführungskondensators
94, welche aus einem Knopfkondensator 145 besteht. Auch ein Knopfkondensator
hat eine sehr geringe oder vernachlässigbare Induktivität bezüglich der in dem Ausführungsbeispiel
verwendeten Frequenzbereiche. Die Bodenfläche 146 des Knopfkondensators
145 ist an der einen Teil des Chassis bildenden Platte 95 befestigt oder
angelötet. Der Knopfkondensator 145 ist in den Kreis an Stelle des Durchführungskondensators
94 geschaltet, wobei die Klemme D" direkt mit der entsprechenden Bodenseite
der Ausgangsspule 81' verbunden ist. Die Klemme E" ist direkt mit einer Seite des
Entkopplungskondensators 96 verbunden. Es wurde gefunden, daß äquivalente Ergebnisse
dadurch erhalten werden, daß eine Triode 24 mit einem Knopfkondensator
145 als Durchführungskondensator 94 entkoppelt werden kann. Es können
auch andere Kondensatorarten mit geringer Induktivität als Isolationskondensator
94 in den Kreisen verwendet werden.
-
F i g. 6 ist eine schematische Darstellung des entkoppelten Kreises
entsprechend den F i g. 1 und 2. Die Ausgangsspule 81' ist durch L, zwischen
den Punkten F und D dargestellt. Die Anode 92 ist an den Punkt F geschaltet.
Die Anoden-Kathoden-Kapazität Cpk ist in Co eingeschlossen, welche vom Punkt F nach
Erde vorliegt. Die Wirkkapazität Cl umfaßt die Kapazität des Durchführungskondensators
94, welche zwischen die Punkte D, E und Erde geschaltet ist. In ähnlicher Weise
ist der Entkopplungskondensator C" zwischen die Punkte E, D und der Eingangsklemmenpunkt
G an das Gitter 90 geschaltet. Zwischen dem Gitter 90 und der Anode
92 enthält die Röhre 24
einen neuartigen, auf Erdpotential gehaltenen
Schirm 98. Die Wirkung ist die, daß der Wert von Cgo zwischen der Anode 92
und dem Gitter 90 wesentlich herabgesetzt wird, so daß die Rückkopplungsspannung
von der Anode 92 nach dem Gitter 90
entsprechend herabgesetzt wird.
Eine derartige Anordnung in Verbindung mit dem Gegensignal, das durch den Kreis
mit dem Durchführungskondensator 94 und dem Entkopplungskondensator
96 zwischen der Ausgangsspule 81' (D') und dem Gitter 90 gebildet
wird, ergibt einen überlegenen VHF-Verstärker von bedeutender Stabilität und einer
Gesamtverstärkung für die zwölf Fernsehkanäle.
-
Die Gitter-Anoden-Kapazität Cgp ist zwischen den Punkten C und F,
nämlich zwischen dem Gitter 90
und der Anode 92, dargestellt. Die vier
in F i g. 3 dargestellten Kondensatoren sind als die vier Zweige eines Kapazitätsnetzwerkes
angeordnet. Es wund: gefunden, daß durch Abgleichung der Kapazitätszweige im wesentlichen
die hier beschriebene Entkopplung für die Signalverstärkung ziemlich einheitlich
über den Bereich von 50 MHz (und darunter) bis 250 MHz (und darüber) wirksam ist,
ohne daß es notwendig ist, daß der Entkopplungskreis von Kanal zu Kanal sich ändert.
-
Die vier Kapazitätszweige der Brücke nach F i g. 6 sind wie folgt
gebildet: Der Kapazitätszweig Co ist die effektive Kapazitätssummierung von C"k
der Röhre 24, des Einstellwertes des Trimmerkondensators 93 und der Eigenkapazität
zwischen der Anode 92 und dem Punkt F' am oberen Ende d-r ausgewählten Induktivität
81' einschließlich der Kapazität nach Erde des Schaltkontaktes
50' und des Kontaktknopfes 48' (wie durch die entsprechenden Kapazitäten
C3, C4 in F i g. 11 dargestellt), der verteilten Kapazität C5, CS (F i g. 11) der
Spule 81 und der Klemmenkapazitäten bei 48', 50' und zum Punkt D. Bei einer
gegebenen Trommel-Abstimmvorrichtung 20 bleibt der Wert des Kapazitätszweiges Co
für jeden der Kanaleinstellungen entsprechend den verschiedenen Schaltfeldern 25
ziemlich konstant. Bei dem Ausführungsbeispiel beträgt Co 9 pF. Mit der neuartigen
Schaltung, insbesondere mit der Röhre 24,
welche den einzelnen Gitter-Anoden-Schirm
98 (im folgenden näher beschrieben) aufweist, wird durch die damit verbundene Entkopplung
eine ausgezeichnete
VHF-Verstärkungsstabilität trotz ziemlicher
Kapazitätsänderungen von Co erzielt. Mit anderen Worten wird dort, wo eine Plattenabstimmungsvorrichtung
an Stelle des Trommelabstimmers zur Schaltung der Kanalabstimmungsinduktivitäten
verwendet wird, eine praktische Festkreisentkopplung durch die Erfindung erzielt,
und zwar trotz einer gewissen Änderung in der Ausgangskreiskapazität CG von Kanal
zu Kanal. Bei derartigen Anwendungen ist es erwünscht, den Durchschnittswert von
Co für die angegebene Formulierung der optimalen Bauarten zu verwenden.
-
Der kapazitive Zweig Cl ist die Wirkkapazität gegen Erde des Durchführungskondensators
94 zwischen den Punkten D und E. Für die Trommelabstimmungsvorrichtung 20 hat der
Durchführungskondensator 94 bei diesem Ausführungsbeispiel eine Kapazität
von 100 pF. Der dritte Zweig des Brükkennetzwerkes, nämlich Cg", ist im wesentlichen
die Gitter-Anoden-Kapazität zwischen den Elektroden 90, 92 der Röhre
24, welche in der Praxis für eine derartige Röhre in der Größenordnung von
0,5 pF liegt.
-
Schließlich ist der vierte Kapazitätszweig der Brücke, nämlich C",
ein Entkopplungskondensator, welcher über einen ausreichenden Bereich einstellbar
ist, um die Abgleichung der Schaltung der Vierzweigbrücke und eine »Festkreis«-Entkopplung
über das breite VHF-Frequenzband zu bewirken.
-
Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel hat der einstellbare Entkopplungskondensator
96, welcher Signale vom Punkt E zum Gittereingangspunkt G der Röhre 24 führt, einen
Kapazitätsbereich von 0,5 bis 4 pF. Dieser Einstellungsbereich wurde bei herstellungs-
und feldgeprüften Abstimmungsvorrichtungen als zufriedenstellend empfunden, um eine
besondere Entkopplung für die beschriebene Abstimmungsvorrichtung 20 zu bewirken,
welche über alle zwölf VHF-Fernsehkanäle mit hoher Verstärkung durch die Triodenstufe
24 wirksam bleibt.
-
Als Anleitung für die Auswahl der Parameter und der Schaltungsauslegung
der vier Kapazitätszweige der Abstimmvorrichtung 20 entsprechend dem entkoppelten
Verstärker mit der Triode 24 sei die folgende Formel für den Brückenabgleich (F
i g. 6) angegeben: Ci:Co=C":Cgn Durch Auslegung oder sonstige Auswahl der Parameter
der Abstimmvorrichtung zur Herstellung der Beziehung des abgeglichenen Kapazitäts-Vierzweig-Netzwerkes
nach dieser Formel ist eine stabile »Festkreis«-Entkopplung der Triodenstufe 24
der Trommel-Abstimmvorrichtung 20 über das gesamte VHF-Band wirksam. Auch die Verstärkung
ist vergleichbar mit der Verstärkung einer Pentoden- oder Kaskodenstufe. Der entkoppelte
Triodenverstärker hat die weiteren Vorteile einer ausgezeichneten geringen Rauschcharakteristik,
der einfachen Schaltweise und geringer Kosten.
-
Für eine gegebene Ausführungsform wird der Entkopplungskondensator
C" durch einen Versuchsarbeitsgang mit Instrumenten eingestellt, um die beste Einstellung
für den Entkopplungskondensator für die praktische und stabile Verstärkung aller
zwölf Kanäle herbeizuführen. Nach der Einstellung wird der Entkopplungskondensator
96 zum Betrieb und zur Verwendung der Abstimmvorrichtung 20 in einem Fernsehempfänger
in Ruhe gelassen. Die anderen Kapazitätszweige des Netzwerkes bleiben in einer gegebenen
Abstimmvorrichtung 20 konstant, ausgenommen bei kapazitiven Veränderungen als Folge
der Schaltkontakte (entsprechend 48, 50).
-
Das Entkopplungssystem gemäß der Erfindung umfaßt die besondere Art
der Triodenanordnung, wie sie in Verbindung mit der Röhre 24 beschrieben wurde.
Eine derartige Röhrenanordnung ist für sich in der USA.-Patentschrift 2 968 742
beschrieben. Dort ist in F i g. 23 der Aufriß einer Röhre 224 dargestellt, welche
einer praktischen Ausführungsform der HF-Röhre 24 entspricht. F i g. 24 ist
eine schematische Querschnittsansicht. F i g. 25 zeigt das schematische elektrische
Schaltbild. F i g. 26 ist eine teilweise perspektivische Ansicht der Elektroden
und Bauteile. Die Röhre 24 kann andere äquivalente Formen als die Röhre 224 nach
der genannten USA.-Patentschrift annehmen. Alle derartigen Ausbildungen sind in
der Entkopplungsschaltung gemäß der Erfindung verwendbar.
-
F i g. 7 veranschaulicht die Halterungsanordnung der Elektrodenbestandteile
der Vakuumröhre 224 innerhalb des evakuierten Glaskolbens 221. Die Abschirmplatten
entsprechend 98, 98 in Röhre 24 sind hier bei 285, 286 rechtwinklig dargestellt.
Die sich nach oben erstreckenden Röhren 238, 238 der Abschirmplatten 285, 286 sind
durch einen Querstab 240 elektrisch verbunden, um ein gemeinsames Potential für
die Abschirmung zu schaffen. Einer der unteren Anodenvorsprünge 235 ist durch eine
Leitung 242 mit dem Sockelstift 241 verbunden, der sich durch das evakuierte Gefäß
221 erstreckt. In ähnlicher Weise ist ein unterer Vorsprung 238 von den Abschirmungen
285, 286 aus mit einem Sockelstift 243 über eine Leitung 244 verbunden. Die Gitterelektrode
290 erstreckt sich über die Leitung 245 zu dem Sockelstift 246. Die
Kathode 297 ist mit dem Stift 248 über eine Leitung 247 verbunden. Die Heizung innerhalb
der Kathode 297 ist mit Stiften 249 und 250 über Leitungen 251 bzw. 252 verbunden.
-
F i g. 9 zeigt schematisch die vorgenannten Elektroden- und Abschirmungsverbindungen
zu den jeweiligen Sockelstiften. Die Abschirmelemente 285, 286 sind vorzugsweise
innen untereinander verbunden, z. B. durch eine Stange 240 (F i g.
7), was auch durch die gestrichelte Linie 253 in F i g. 9 angedeutet ist. Die verbundenen
Abschirmungselemente 285, 286 können innen mit der Kathode 297 verbunden sein, wie
das durch die gestrichelte Leitung 254 angedeutet ist. Dadurch kann der Sockelstift
243 eingespart werden.
-
Nach den F i g. 8 und 10 bilden die Elektroden eine allgemein rechteckige
Anordnung. Die aktiven Anodenflächen 277, 278 des Anodenaufbaus 276 sind flache
Flächen parallel zu dem rechteckigen zentralen Kathodenaufbau 297. Der Gitteraufbau
290 der Röhre 224 ist ebenfalls von rechteckiger Bauart. Er umfaßt eine starre Gitter-Rahmenhalterung.
Die aktiven Steuergitterdrähte 290 sind entsprechend parallel zu den flachen aktiven
Anodenflächen277, 278.
-
Der beispielsweise Anodenaufbau 276 bildet eine rohrförmige Anordnung,
wie perspektivisch in F i g. 10 dargestellt. Er ist aus zwei ähnlichen Halbquerschnitten
zusammengesetzt, die punktgeschweißt oder anders entlang ihrer Stoßkanten 281, 282
befestigt sind. Die aktiven Anodenflächen 277, 278
erstrecken sich
von dem Grundanodenaufbau 276
nach innen, wobei die inaktiven Anodenflächen
283,
284 von dem Steuergitter 290 und der Kathode
297
durch die Abschirmungselemente 285, 286 abgeschirmt sind. Die Abschirmplatten
285, 286 sind U-förmig. Sie erstrecken sich in der gleichen Weise wie die
inaktiven Anodenflächen 283, 284. Die äußeren Kanten der U-förmigen Abschirmungsteile
285,
286 sind so bemessen, daß sie sich eng zu den Kanten der aktiven
Anodenflächen 277, 278 erstrekken, wie das in den F i g. 8 und 10 dargestellt
ist, um eine bedeutende elektrostatische Abschirmung für den gesamten Anodenaufbau
276 bezüglich des Steuergitters 290 zu schaffen, wobei jedoch die
aktiven Anodenbereiche 277, 278 für den Betrieb freigelegt bleiben. Der starre
Gitterhalterungsaufbau für das gewickelte Gitter 290 umfaßt vertikale Endstäbe
287, 288, welche durch Querstäbe 289, 289
verbunden sind.
-
Ein wesentliches Ergebnis der Triodenanordnung mit den elektrostatischen
Abschirmungselementen 285, 286 ist, daß die elektrostatische Steuerwirkung,
welche durch die aktiven Anodenflächen 277, 278
ausgeübt wird, an der Oberfläche
der Kathode gesenkt wird, ohne daß die Wirkung verändert wird, die das Steuergitter
290 an der Kathodenoberfläche hat. Somit ist eine größere Änderung der Anodenspannung
erforderlich, um die gleiche elektrostatische Änderung an der Oberfläche der Kathode
297 hervorzurufen, im Vergleich zu der des gleichen Triodenaufbaues ohne
die Abschirmungen 285, 286.
-
Mu, der effektive Verstärkungsfaktor der Triodenröhre, ist durch Definition
dEb+dE" wobei der Anodenstrom konstant ist. Eb und E, sind die Anoden- und Steuergitterpotentiale,
während 1b der Anodenstrom ist. Mu ist tatsächlich ein Maß für eine geringe Änderung
der Anodenspannung, die erforderlich ist, um eine gegebene elektrostatische Änderung
an der Kathode hervorzurufen, die gleich der einer entsprechend geringen Änderung
der angelegten Gitterspannung für eine konstante Anodenstrombedingung ist. Da jedoch
die Abschirmungselemente 285, 286 das erforderliche dEb erhöhen, folgt, daß
der Wert Mu der Röhre 224 durch die elektrostatischen Abschirmungen
285, 286 gesteigert wird.
-
Der Anodenwiderstand einer Trioden-Vakuumröhre ist durch das Symbol
r, bezeichnet; er ist der dynamische Anodenwiderstand einer arbeitenden Triode.
Der dynamische Anodenwiderstand ist eine Funktion des Einflusses von dEb in bezug
auf den Einfluß auf den Anodenstrom. Diese Beziehung ist wie folgt: r"
= dEb @- dlb .
Da jedoch eine größere Änderung des Anodenpotentials
durch die Röhre 224 als Folge der Abschirmungen 285, 286 erforderlich ist,
um die gleiche Änderung des Anodenstromes hervorzurufen, ist der dynamische Anodenwiderstand
r, dadurch entsprechend erhöht.
-
Der dynamische Anodenwiderstand r" sowie der Verstärkungsfaktor Mu
der mit der hier beschriebenen Anordnung aufgebauten Trioden mit einer verringerten
aktiven Anodenfläche (entsprechend 277,
278) und Abschirmung durch
Abschirmungselemente (entsprechend 285, 286) der inaktiven Anodenteile (entsprechend
283, 284) werden in der Praxis leicht in der Größenordnung von zwei- bis
dreimal gegenüber nicht abgeschirmten Trioden erhöht. Eine derart höhere Verstärkung
und ein derart höherer Anodenwiderstand der Triode wird ohne Anwachsen des Rauschens
erzielt, weil kein Strom durch die signalgeerdeten Abschirmungsplatten
285, 286 gezogen wird. Durch Verwendung der Triode 224
gemäß der Erfindung
als abgestimmte HF-Verstärkerstufe werden das Gesamt-Q und der Wirkungsgrad der
Schaltung wesentlich erhöht bei einer resultierenden höheren HF-Verstärkerstufenverstärkung,
wie das im folgenden näher an Hand von F i g. 13 beschrieben wird.
-
Angesichts der Tatsache, daß der aktive Teil des Anodenaufbaus
276, nämlich die Flächen 277, 278,
ein Bruchteil des gesamten Anodenaufbaus
276 sind, ist Robustheit und das Fehlen einer Klingfähigkeit gewährleistet.
Der Anodenaufbau 276 bietet außerdem eine adäquate Wärmeabstrahlungsfläche
für eine wesentliche Wärmeableitung als Folge des Stromes, wenn die Röhre in üblichen
HF-Kreisen verwendet wird. Für Niedersignaleingänge im Mikrovoltbereich sind Klingfähigkeit
und Stabilität wesentliche Faktoren, welche durch die Röhre 224 'überwunden
werden.
-
Es ist somit offensichtlich, daß die größeren Flächen 283, 284
des Anodenaufbaus 276 der Triodenröhre 224 mit den verringerten aktiven
Anodenflächen 277, 278 von dem Gitter 290 abgeschirmt sind. Die effektive
Kapazität zwischen den aktiven Anoden 277, 278 und dem Steuergitter
290 kann leicht so gewählt werden, daß sie ein Drittel oder weniger als die
entsprechender, nicht abgeschirmter, bekannter Trioden beträgt. Das verringerte
Cgp in der Größenordnung von 0,5 pF und darunter für eine praktische Ausführungsform
der Röhre 224
macht das entkoppelte System gemäß der Erfindung, wie es hier
in Verbindung mit den F i g. 1 bis 6 beschrieben wurde, einfach in der Verwendung,
wirkungsvoll und praktisch für alle VHF-Fernseh-Abstimmvorrichtungen und -Bauarten.
Die Alterung der HF-Röhre 24 oder die Abnutzung der Schaltelemente, was zu
einer Veränderung der Kreiskapazitäten führt, zerstören nicht die »Festkreis«-Entkopplung
gemäß der Erfindung.
-
F i g. 11 ist eine schematische Veranschaulichung der Triodenröhren
24 in dem entkoppelten HF-Verstärker-Fernseh-Abstimmungskreis für die VHF-Kanäle
gemäß F i g. 1. Es handelt sich um eine Breitband-HF-»Festkreis«-Entkopplung für
den 54-bis 216-MHz-Bereich von 162 MHz Ausdehnung. Das System gemäß der Erfindung
kann praktisch stabil von 50 bis 250 MHz und sogar darüber für andere VHF-Anwendungen
ausgedehnt werden. In F i g. 11 ist der Eingangskreis für das Gitter 90 der
Röhre 24 ein Reihenabstimmkreis von der Eingangsklemme 88, an welche
der Antennentransformatorausgang geschaltet ist. Der Gittereingang umfaßt einen
Reihenkondensator 89, welcher in dem Abstimmkreis befestigt ist, und die
Reihenspule 86' des Antennenteiles des eingesetzten Schaltfeldes
25 zwischen den Kontaktknöpfen 23', 23'. Die Schaltfeldknöpfe
23', 23' wirken mit den entsprechenden festen Kontaktstreifen 22', 22'
der Abstimmvorrichtung zusammen und sind in Reihenschaltung mit der Gitterklemmenleitung.
-
Die Kontaktstreifen 22', 22' haben Kapazitäten
C1,
Cl gegen Erde, was in einer gegebenen Trommelabstimmbauart geometrisch festgelegt
ist. Eine Serieninduktivität 86' hat eine Kapazität C2, C2, was durch gestrichelte
Linien angedeutet ist, sowie eine Selbstkapazität. Der integrierte Wert der Kapazitäten
C1, C2 der Selbstkapazität der Spule 86' zusammen mit anderen Eigenkapazitäten im
Ausgangskreis gegen die Gitterelektrode 90 ebenso wie die Kapazität des Gitters
90 gegen die Kathode 97 (gegen Erde) der Röhre 24 und der Kondensator 89 bilden
gemeinsam den »reihenabgestimmten« Eingang zwischen der Klemme 88 und der Gitterelektrode
90.
-
Da die festen Eigenkapazitäten des Kreises mit C1, C2, 89 und der
Kapazität der Gitterelektrode 90 gegen Erde für eine gegebene Abstimmvorrichtung
konstant bleiben, führt die Einführung vorbestimmter Spulen 86' zur Bildung einer
Reihenresonanz für einen ausgewählten Kanal zu einem richtig wirkungsvoll abgestimmten
Eingang für die HF-Stufe 24. Der Induktivitätswert der Spule 86' ist bei der Frequenz,
bei der sie im Abstimmungseingang in Reihenresonanz ist, bezeichnet. Somit sind
die Schwingungssignale von der Abstimmvorrichtung wie von der Oszillator- und Mischstufe,
welche andernfalls als Folge der Anoden-Gitter-Kapazität durch die Röhre 24 zurückgeleitet
werden, durch Verwendung des Reihenkreises 86'-89 als Folge der Filterwirkung der
Spule 86' wirksam unterdrückt.
-
Der Resonanzausgangskreis der HF-Triodenverstärkungsstufe 24 erstreckt
sich von der Anodenelektrode 92 und umfaßt einen einstellbaren Kondensator 93, welcher
mit Erde verbunden ist, und eine Ausgangsspule 81' zu der B+-Versorgung. Die B+-Klemme
der Ausgangsspule 81' ist mit der Gitterklemme 91 über den Entkopplungskreis
verbunden, welcher den Durchführungskondensator 94 vernachlässigbarer Induktivität,
dessen Hülle mit dem Chassis 95 der Abstimmungsvorrichtung geerdet ist, und den
einstellbaren Entkopplungskondensator 96 umfaßt.
-
Die Kapazitäten, welche eine Folge der geometrischen Beziehung der
Kontakte 48, 50 und der Spule 81' zum Chassis und der Erde der Abstimmungsvorrichtung
20 sind, sind vorherbestimmt und im wesentlichen fest, und zwar unabhängig von der
besonderen Kanalausgangsspule 81' in dem Kreis mit der Anode 92. Die effektive Kapazität
gegen Erde der Kontaktstreifen 50', 50' ist durch die gestrichelt gezeichneten Kapazitäten
C3, C3 dargestellt. In ähnlicher Weise ist die Kapazität der Kontaktknöpfe 48' gegen
Erde durch die Kondensatoren C4, C4 dargestellt. Die Kapazität der Spule 81' gegen
Erde ist durch Kondensatoren C5, C5 dargestellt. Die Induktivität der Spule 81'
ist ausgewählt oder auf Resonanz für die Frequenz eingestellt, für welche das Schaltfeld
25 vorbestimmt ist. Es umfaßt die verschiedenen Kapazitäten C, C3, C, in Verbindung
mit dem fest eingestellten Kondensator 93, welcher signalmäßig parallel geschaltet
ist. Sie umfaßt außerdem ihre eigene Selbstkapazität.
-
Die Frequenz, auf welche die Spule 81' und der Kondensator 93 in Verbindung
mit der Eigenkapazität in dem Kreis eingestellt sind, ist für jeden Kanal vorherbestimmt.
Wenn somit die Spule 81' durch entsprechende andere Spulen ersetzt wird, indem die
Schaltfelder 25 einander wahlweise in der 25 a-Lage ersetzen, bleiben die Kapazitäten
entsprechend C4 und C3 im Ausgangskreis der Röhre 24 konstant. ebenso wie der eingestellte
Kondensator 93. Die einzige Veränderung besteht in den geringeren Kapazitätsdifferenzen
entsprechend C5, C5 der betreffenden Spulen in den Drehkopf- oder Trommel-Abstimmvorrichtungen
20. Wo Platten-Kanalwähler oder -abstimmvorrichtungen an Stelle der dargestellten
Trommelanordnung verwendet werden, ändert der C,-Wert der Ausgangskapazität sich
von Kanal zu Kanal. Mit dem hier beschriebenen verbesserten Entkopplungssystem wird
jedoch die Gesamt-Trioden-HF-Verstärkung über die zwölf VHF-Kanäle praktisch durchführbar
gemacht.
-
F i g. 12 ist der Entkopplungs-Triodenschaltung nach F i g. 11 mit
der Ausnahme gleich, daß der Durchführungskondensator 94 in seiner ausgezogenen
schematischen, elektrischen Ausführung entsprechend F i g. 3 dargestellt ist. Die
verbleibenden Elemente der F i g. 12 sind denen in F i g. 11 gleich und tragen die
gleichen Bezugszahlen. Der Durchführungskondensator 94 besteht tatsächlich aus einer
Vielzahl kleiner parallelgeschalteter Kondensatoren, welche den Mittelleiter 94
c über die elementaren c', c'-Einheiten mit Erde verbinden. Die Induktivität L1
an der Klemme D des Kondensators 94 sieht die Anordnung rein kapazitiv, und zwar
in Richtung auf den Durchführungskondensator 94 von der B+-Klemme und der Klemme
48". Es gibt keine direkte Verbindung induktiver Natur zwischen L1 und der gegenüberliegenden
Induktivität L2.
-
Der Durchführungskondensator 94, unterstützt durch die Abschirmung
95, verhindert die wechselseitige Kopplung oder jede induktive Wechselwirkung zwischen
den Signalen in der kleinen Leitungsinduktivität L1 und der kleinen Leitungsinduktivität
L2. Somit ist ein wesentlicher Mangel der bekannten Anordnungen vermieden, wo L1
und L2 an einer gemeinsamen Klemme verbunden sind. Die Signalströme aus der Spule
81', welche in L1 fließen, sind über die effektive Kondensatorwirkung durch c',
c der Einheit 94 nach Erde nebengeschlossen. Somit sind keine Signalströme auf der
Leitungsinduktivität L.= durch die Wirkung des Durchführungskondensators 94 wirksam,
welcher die Signalströme wirkungsvoll von L1 nach L2 entkoppelt. Somit wird keine
schädliche Signalinduktion in der Induktivität L., hervorgerufen, welche die Grund-Entkopplungsspannung
des Kondensators C" stört.
-
Der richtige Spannungssignalpegel am Kondensator C,t wird entlang
des Leiters 94c des Kondensators 94 auf das Gitter 91 übertragen. Mit anderen Worten
überträgt der Durchführungskondensatorleiter 94 c, der die Klemmen D und E verbindet,
wirksam ein Spannungssignal mit der erforderlichen 180'-Phasenverschiebung. Das
Signal hat außerdem eine geeignete Amplitude, um den erforderlichen Entkopplungseingang
für das Gitter 90 zu liefern und die Signalrückkopplung von der Anode 92 auf das
Gitter 90 aufzuheben. Durch Einführung der vorgenannten Formel oder des Verhältnisses
als Maß für die Kondensatoren, nämlich C1: Co = C,j : Csn, werden
eine optimale Entkopplung und Verstärkung für das breite HF-Signalband in dem beispielsweise
beschriebenen System geschaffen.
-
Der Durchführungskondensator 94 bewirkt die Leitung des erforderlichen
Signalpotentials an den
Entkopplungskondensator C" an der Leitung
c, während die Abschirmung 95 jede induktive Wirkung zwischen den Leitungen d und
c wirksam isoliert und abschirmt. Mit den Schaltungen nach den F i g. 1 und 12 wird,
wenn der Kondensator C" auf z. B. den Kanal 13 richtig eingestellt ist, eine
wirkungsvolle Entkopplung für alle anderen Kanäle bis herab zum Kanal 2 ohne Wiedereinstellung
aufrechterhalten. Keine andere Umschaltung ist zur Aufrechterhaltung der Entkopplung
über das breite Betriebsfrequenzband erforderlich.
-
Ein weiterer Vorteil der Trioden 24, 224 in dem System gemäß
der Erfindung ist ihr wesentlich höherer dynamischer Anodenwiderstand im Vergleich
zu vergleichbaren bekannten Trioden. Wenn ein abgestimmter Kreis mit dem Triodenausgang
verbunden wird, wird auf diese Weise der Wirkungsgrad, nämlich sein Q, im wesentlichen
aufrechterhalten. F i g. 13 zeigt schematisch den abgestimmten HF-Ausgangskreis
200 mit einer der Ausgangsinduktivitäten 81' und der Kapazität Co parallel
dazu. Das übliche Maß des Wirkungsgrades eines abgestimmten Kreises wird als Q bezeichnet.
Je mehr wirksam ein Kreis ist, um so höher ist das Q und um so geringer ist der
innere Widerstand. Ein derartiger innerer Widerstand kann durch einen äquivalenten
Parallelwiderstand 201 parallel zu dem abgestimmten Kreis 200 von beträchtlich
höherem Wert dargestellt werden. Ein abgestimmter Kreis mit großem' Q hat eine hohe
»Nebenschluß«-Impedanz. Die Parallelimpedanz bei der Resonanz o), ist ein »Überbrückungs«-Widerstand
wie 201, der gleich %LQ ist, wobei L die Induktivität der Spule
81' ist.
-
Wenn somit der abgestimmte Kreis 200 mit dem Ausgang einer
Triode, z. B. der Anode 92 der Röhre 24 (F i g. 12), verbunden wird, ist
der dynamische Anodenwiderstand dieser Triode 24 ebenfalls tatsächlich parallel
zu dem abgestimmten Kreis 200
geschaltet. Das ist in F i g. 13 durch den dynamischen
Anodenwiderstand R(, parallel zu dem äquivalenten Parallelwiderstand 201
des abgestimmten Kreises 200 angedeutet. Je höher der Wert dieses zusätzlichen
Widerstandes R" ist, um so höher ist der zusammengesetzte Widerstand, welcher parallel
zu dem abgestimmten Kreis 200 wirksam ist. Um so wirksamer ist somit der
abgestimmte Kreis und seine Spannungsverstärkung in der Verstärkerstufe.
-
Der wirksam höhere dynamische Anodenwiderstand der Triode 24 resultiert
somit in einer wirksameren Verwendung des abgestimmten Kreises 200
in der
Abstimmungs-HF-Verstärkerstufe. Weiter verbessert der vergrößerte Verstärkungsfaktor
oder das vergrößerte Mu in der Triode 24 zusätzlich die Signalverstärkung
durch den Verstärker. Schließlich führt wegen der verringerten Kapazität zwischen
dem Anodenaufbau 92 und dem Steuergitter 90 jeder lokale Oszillator oder jedes andere
Signal auf der Ausgangsseite der Triode 24 zu einer entsprechend geringeren
Abstrahlung an der Eingangsseite. Das ist wichtig bei VHF-Fernseh-Überlagerungs-Abstimmvorrichtungen.
-
Die Abschirmungsteile 98 befinden sich auf Kathoden- oder Signalerdepotential.
Durch sie wird kein Strom gezogen. Somit wird kein inneres Röhrenrauschen auf Grund
ihres Vorhandenseins erzeugt. Der Rauschfaktor der Triode 24 in dem VHF-HF-Verstärker
ist der gleiche wie der üblicher Trioden. Die gesamte sich ergebende Verstärkung
der HF-Verstärkerstufe 24 ist wesentlich größer als mit einer üblichen Triode
mit dem gleichen Ausgangskreis 200
und vergleichbar mit der Verstärkung einer
Tetroden-, Pentoden- oder Kaskodenstufe.
-
Eine VHF-Abstimmungsvorrichtung 20 mit der Triode 24, 224 mit Gitter-Anoden-Abschirmungen
98, 98 (und 285, 286) sei im folgenden mit einer identischen Abstimmungsvorrichtung
verglichen, die jedoch eine gute übliche Triode wie die 6 BN 4 für die HF-Stufe
verwendet; das durchschnittliche, von der Abstimmungsvorrichtung hervorgerufene
Rauschsignal wurde um 1,5 db bei der Schirmgitterröhre 24
über die 6 BN 4
verringert. Die Gesamtverstärkung wurde bei den unteren Kanälen verdoppelt und war
50% größer bei den höheren Kanälen. Die normale Anodenspannung für die 6BN4 betrug
135 Volt und wurde für die Röhre 24 auf 200 Volt gesteigert. Die Vakuumröhre
24, wie sie hier beschrieben wurde, hatte bei einer Ausführungsform einen
Verstärkungsfaktor oder ein Mu von 75 und einen dynamischen Anodenwiderstand von
8000 Ohm bei 10 mA Anodenstrom bei einem Übergangswert von 9000 Ohm sowie einer
Steuergitter-Anoden-Kapazität geringer als 0,5 pF.
-
Die Triodenröhre 24 (und 224) ist somit als Breitband-(z.
B. 200 MHz)-HF-(50 bis 250 MHz)-Verstärkungsstufe mit »Festkreis«-Entkopplung wirksam,
wie das vorstehend beschrieben wurde. Ihre geringe Gitter-Anoden-Kapazität (0,5
pF und geringer) führt zu einer praktischen Entkopplung. Sie kann einfach bei der
Massenherstellung von VHF-Abstimmungsvorrichtungen erhalten werden. Weiter gestattet
die Röhre 24 (224) als solche ein sehr viel breiteres Verstärkungsband in
dem 50-MHz-Bereich als bekannte Triodenschaltungen, wie sie in der obengenannten
Patentschrift beschrieben sind und welche übliche Entkopplungsmittel verwenden (s.
F i g. 15 dieser Patentschrift). Das gilt in gleicher Weise für die gitterabgestimmte
oder Rice-Art der Entkopplung.
-
Die beschriebenen Ausführungsformen des Entkopplungssystems gemäß
der Erfindung enthalten einen Anoden abgestimmten Kreis mit dem Entkopplungskondensator
C", welcher von dem Kreis mit dem Gitter verbunden ist. Die Merkmale und Vorteile
der Durchführungskondensatorstabilisierung der Entkopplung oder Neutralisierung
über das gesamte VHF-Band können abgewandelt werden.
-
Eine »umgekehrte« Version ist durch die Schaltung nach F i g. 14 veranschaulicht,
welche eine abgestimmte Gittereingangsanordnung verwendet. Eine Ausgangsspule 205
ist mit der Anode 92 der Triode 24' verbunden. Eine Sekundärwicklung
206 ist durch einen Kondensator 207 abgestimmt. Die Primäreingangswicklung
209 ist mit der Sekundärspule 210 gekoppelt, parallel zu der in Reihe liegende Kondensatoren
211, 212 die Abstimmung für den Gittereingang 90 herstellen. Die Klemme
213 zwischen den Kondensatoren 211, 212 ist geerdet wie die Kathode
97. Der Durchführungskondensator 94 verbindet den Entkopplungskondensator
C" von der Anode 92 zum »Boden«-Ende 214 des Gitter-Abstimmungskreises
210, 211, 212 über den mittleren Körperteil 94 c mit im Abstand angeordneten
Klemmen D', E'. Der äußere oder Abschirmungskörper 94a ist wie bei den anderen Ausführungsformen
geerdet. Die Stabilisierung der Entkopplung in F i g. 14 ist ähnlich der oben beschriebenen.