DE309138C - - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN
29. OKTOBER

■-M 309138 KLASSE 21 as-GRÜPPE

' in BERLIN.

Es ist bekannt, daß Verstärker und Schwingungserzeuger, besonders wenn man mehrere .solcher in Kaskade schaltet, zum Selbsttönen neigen. Darunter ist zu verstehen, daß beispielsweise in einem Telephon, welches die verstärkten Signale wiedergeben soll, auch ohne den Empfang von Schwingungen von selbst ein starkes Tönen auftritt, welches nicht nur aus akustischen Gründen das Hören der Signale

ίο unmöglich macht, sondern auch elektrisch die Verstärker in einen Zustand versetzt, welcher sie ungeeignet zur Verstärkung macht. Die Ursache dieses Selbsttönens war bisher unerklärlich. . Infolgedessen wurden allerhand mehr oder minder willkürliche Maßnahmen getroffen, welche in jeweiligem Falle das Selbsttönen beseitigten, welche jedoch stets auch die Wirksamkeit der Verstärker zugleich beeinträchtigten und das Selbsttönen nur auf Kosten einer erheblichen Verminderung der Laut-. stärke behoben. Den Erfindern ist es gelungen, • die Ursachen des Selbsttönens aufzuklären. Im wesentlichen sind es zwei verschiedene Ursachen.

Sie mögen getrennt in den Fig. 1 und 2 erläutert werden.

Fig. ι zeigt die übliche Schaltung einer Mehrfachverstärkung, und zwar sind zwei Verstärker gezeichnet. Die negativen Pole der Hochspannungsbatterie 1 (100 Volt) und der Heizbatterie 2 (10 Volt) sind miteinander verbunden und zu der gemeinsamen Schiene 3 geleitet, während die positiven Pole der Batterien an den Schienen 4 und 5 liegen. Die beiden Glühstromkreise sind durch 6 und 7 angedeutet, die Gitter durch 8 und 9, die Anoden durch 10 und 11. Von dem Empfänger 12 wird die zu verstärkende Energie der Primärwick-. lung 13 eines Transformators 14 zugeführt, dessen Sekundärwicklung 15 einpolig am Glühfaden 6 angeschlossen und deren anderer Pol zum Gitter 8 geführt ist. Die Anode 10 ist über die Primärwicklung 16 eines Transformators 17 zur Schiene 4 geführt. Die Sekundärwicklung 18 dieses Transformators liegt wieder einpolig am Glühfaden 7 und mit dem anderen Pol am Gitter 9. Von der Anode 11 führt es über das Telephon 19 zur Schiene 4..

Die eine Art von Selbsttönen läßt sich charakteristisch dadurch feststellen, daß das ganze System 12, 13, 14, 15, 8 abgeschaltet und selbst die erste Röhre 20 überhaupt herausgenommen werden kann, ohne daß das Tönen verschwindet, wenn man nur zwischen der Anodenleitung 10 und der Schiene 3 eine Verbindung von beliebigem Widerstände herstellt. Dieses Tönen beruht ■ auf Eigenschaften der Batterie 1 und wird hervorgerufen durch die Rückwirkung des Anodenstromes durch das Telephon 19 auf die Batteriespannung. Ist nämlich die Spannungsquelle ι durch inneren Widerstand oder fortgeschrittene Entladung in ihrer Spannung von dem entnommenen Strom abhängig, sinkt diese z. B. auch nur um geringe Beträge durch die Stromentnahme, so nimmt infolge des Abfalles der Batteriespannung 1 auch der durch die Primärwicklung 16 fließende Dauerstrom um einen ganz geringen Betrag ab. Je nach der Schaltung von 18 wird durch diese Strom-

änderung primär eine Vermehrung oder Verminderung des Stromes durch 19 bewirkt. In ; beiden Fällen tritt Selbsttönen auf, denn bei der Schaltung, welche eine Vermehrung des Stromflusses durch 19 bewirkt, wird die Batteriespannung noch mehr geschwächt und hierdurch wiederum der Strom durch 16 usw. bis zu einem Punkte, wo der Sättigungsstrom der Röhre erreicht ist. In diesem Punkte wird die Batteriespannung konstant bleiben, eine Stromänderung in den Kreisen 19 und 16 für einen differentiellen Zeitmoment nicht mehr eintreten. Damit erlischt jede Spannung am Gitter 9. Die Ursache für den vermehrten Stromfluß durch 19 hört auf, und es setzt eine Verminderung dieses Stromflusses ein, hiermit zugleich ein Steigen der Batteriespannung 1. Diese steigende Batteriespannung bewirkt eine so gerichtete Spannung am Gitter 9, daß der Stromfluß noch stärker vermindert wird, und dies so lange, bis der Strom durch die Röhre Null geworden ist. Auch hier gibt es wieder einen differentieilen Zeitmoment, wo die Batteriespannung ι ihren Höchstwert erreicht und keine Stromänderung in dem Kreise 16 und damit keine Spannung am Gitter 9 entsteht. Sofort beginnt aber das Spiel von neuem, was zu einer dauernden Schwingung Veranlassung gibt, deren Geschwindigkeit von den Eigenschaften der Batterie 1 (ihrer »Erholungsfähigkeit«), der Röhre 21 (ihrer »Charakteristik«), dem Transformator 17 (dessen Widerstand, Kapazität und Selbstinduktion bzw. Zeitkonstante) und dem Widerstände des Telephons 19 abhängt. Es ist klar, daß die einzige Ursache für diese Art des Selbsttönens die Abhängigkeit der Batteriespannung von der Stromentnahme ist. Denn bliebe die Batteriespannung bei verschiedener Stromentnahme ungeändert, so würde eine Schwankung des Stromes durch 16 nicht eintreten können und damit die Möglichkeit zu Schwingungen fortfallen. Zugleich ergibt sich, daß alle Mittel, welche die Spannung 1 unabhängig von der Stromentnahme machen, zur Vermeidung dieser Art des Selbsttönens führen müssen.

Als einfachstes Mittel mag in erster Linie die Parallelschaltung eines Kondensators 22 von mehreren Mikrofarad genannt werden, welcher, je größer er ist, um so mehr in dem gedachten Sinne wirkt. Praktisch hat sich gezeigt, daß diese Art des Selbsttönens selbst bei sehr erschöpften Batterien durch Parallelkapazitäten von 10 bis 20 Mikrofarad völlig vermieden werden kann. In gewissem Sinne wirkt auch zweitens ein Parallelwiderstand zur Batterie 1 verbessernd, vorausgesetzt, daß es gelingt, durch die dauernde Stromentnahme die Batterie in einen Teil ihrer Charakteristik zu bringen, wo die Spannungsänderung bei weiterer Stromentnahme kleiner ist, als ein bestimmter Wert, welcher zur Auslösung des Selbsttönens notwendig ist. Auch kann man drittens durch Bemessung des Widerstandes der Kreise 19 und 16 dafür sorgen, daß die Anodenspannung möglichst konstant bleibt, besonders wenn man die umgekehrte Schaltung trifft, bei welcher einer Verstärkung des Stromflusses durch 19 eine Verminderung des Stromflusses durch 16 entspricht. Man kann es dann so einrichten, daß die Vermehrung des Anodenstromes 19 deshalb keinen Abfall der ■Batteriespannung zur Folge hat, weil in dem gleichen Maße der Strom durch 16 abnimmt. Die Schaltungen sind übrigens für die Verstärkerwirkung der von dem Empfänger 12 ausgehenden Signale nicht gleichwertig. Es ergibt sich meist eine günstigere Wirkung bei einer der beiden Schaltungen. .

Die zweite Art des Selbsttönens ist an Hand der Fig. 2 beschrieben. Sie tritt auch dann ein, wenn die Batteriespannung völlig konstant gehalten wird. Das Schema ist in der Figur zwecks besserer Übersicht etwas verändert gezeichnet. Es ist nämlich die Anodenbatterie 1 direkt andie Anoden 10 und 11 geschaltet, statt, wie in Fig. i, über den Transformator 17. Dies ist zu dem Zweck geschehen, um den auch in Fig. 1 vorhandenen, aber schwerer zu verfolgenden Schwingungskreis klarer darzustellen, welcher die Veranlassung zu dieser zweiten Art des' Selbsttönens bietet. Dies ist nämlich der Kreis 16, 18 mit seiner zwischen den Wicklungen 16 und 18 zu denkenden Kapazität 23. Dieser Kreis gerät unter bestimmten Bedingungen insSchwingen. Die Frequenz dieser Schwingungen ist meist hörbar und hängt in starkem Maße von der Größe der Kapazität 23, d. h. der Wicklungsart und Schaltung des Transformators 17 ab. Ebenso wie dieser Kreis wirkt aber auch der Transformator 14, nur sind bei diesem zwei kapazitive Verbindungen zu denken.· Außerdem spielen bei diesem Kreise noch die Kapazität zwischen dem Empfänger und der Erde und der Batterie 1 und der Erde eine Rolle.

Das Schwingen dieser Kreise läßt sich auf mehrfache Art beseitigen. Erstens kann man die Richtung der Wicklungen 15, 18 für die Schwingungserzeugung verkehrt wählen, so daß also die in ihnen erzeugte Spannung den Schwingungsstrom nicht vermehrt, sondern vermindert. Zweitens kann man durch möglichst kapazitätsfreie Wicklung die gegenseitige Kapazität stark herunterdrücken, drittens, und dies ist das in erster Linie wirksamste Mittel, die Kreise 13, 14, 15 und 16, 17, 18, 23 durch die entsprechende Wahl des Verhältnisses von Kapazität, Selbstinduktion und· Widerstand aperiodisch machen oder sonstwie durch künstliche Mittel dämpfen. .

Besonders günstig für die Ausführung der Vorschriften nach der Erfindung ist die in

Fig. 3 gezeichnete Schaltung. Die Transformatoren 14 und 17 sind hier als Spartransformatoren ausgebildet. Sie können, um sie gegen äußere Felder zu schützen, auf geschlossene Eisenkerne gewickelt werden. Der Kondensator 22 behebt die erste Art von Eigenschwingungen, während die besondere Dimensionierung der Transformatoren 14 und 17 die zweite Art von Schwingungen ausschließt.

Es mag noch bemerkt werden, daß bei Schwingungserzeugern dieselben störenden Verhältnisse eintreten und durch die gleichen Mittel verhindert werden können, wie in Vorstehendem für Verstärker beschrieben. Unter Selbsttönen ist nicht immer ein wirkliches Tönen zu verstehen, da die Schwingung häufig so schnell wird, daß sie die Hörbarkeitsgrenze überschreitet. Es ist dann lediglich möglich, durch die Einschaltung nur auf Wechselstrom reagierender Instrumente (Transformatoren mit Hitzdrahtinstrumenten oder Bolometern) das Entstehen sehr schneller Schwingungen, welche die Wirksamkeit der Verstärker und Schwingungserzeuger für andere Frequenzen erheblich beeinträchtigen, festzustellen. Nur für einen Fall kann das Auftreten dieser Schwingungen günstig sein, wenn man nämlich diese eigenen Schwingungen zur Interferenz mit anderen empfangenen Signalen bringen will. In diesem Falle ist es außerordentlich leicht, die Frequenz vor allem nach Art der Fig. 2 entstandener Schwingungen auf denjenigen Wert zu bringen, welcher zur Interferenz gebraucht wird. Zu diesem Zwecke hat man nur nötig, zur Kapazität 23 eine regelbare Kapazität parallel zu schalten.

Claims (2)

P ATENT-Ansprüche:

1. Einrichtung zur Vermeidung des Selbsttönens bei Verstärkern und Schwingungserzeugern, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenstromkreis durch eine Stromquelle von konstant bleibender oder gehaltener Spannung betrieben wird, indem im letzteren Falle entweder die Stromentnahme durch Schaltung oder Bemessung von Einzelteilen oder der Gesamtheit der Verstärker- bzw. Schwingungserzeugeranordnung möglichst gleichbleibend gemacht oder das Schwanken der Spannung durch kapazitive oder Ohmsche Nebenschlüsse zur Stromquelle kompensiert wird.

2. Einrichtung zur Vermeidung des Selbsttönens bei Verstärkern und Schwingungserzeugern, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschwingungen zwischen Primär- und Sekundärwicklung der Transformatoren durch Bemessung oder Wicklung oder Schaltung der Transformatorspulen oder Anwendung ähnlich wirkender Mittel. unschädlich gemacht oder am Entstehen verhindert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.