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Schaltanordnung für in Kaskade geschaltete Verstärkerröhren mit in
Reihe geschalteten Glühfäden. Bei in Kaskade geschalteten Verstärkern ist es bekannt,
zur Verminderung des Energieverbrauchs die einzelnen Kathodenglühfäden in Reihe
zu schalten. Man trifft in diesem Falle die Schaltung in der Weise, wie dies beispielsweise
die Fig. 2 für drei in Reihe geschaltete Verstärker v1 v2 v3 darstellt. Dabei
hat man sich jedoch in dieser Figur die Hilfsgitter 1a1 h2 1a3 zunächst fortzudenken.
In dieser Figur sind die Anoden der Verstärker mit a1 a2 a3 bezeichnet, die Kathoden
mit k1 k2 k3, die Gitter mit g1 g2 g3. Die Kathoden bestehen aus Glühfäden und diese
werden in Reihenschaltung von einer Heizbatterie e gespeist, und zwar liegt k1 am
negativen Pol der Heizbatterie. Die zu verstärkenden Ströme werden über einen Eingangstransformator
to dem Gitter g1 des ersten Verstärkers zugeführt. Die im Anodenkreis des ersten
Verstärkers auftretenden, verstärkten Ströme werden über einen Transformator t1
dem Gitter g2 des zweiten Verstärkers zugeführt, die verstärkten Anodenströme des
letzteren über einen Transformator t2 dem Gitter gg des dritten Verstärkers, .dessen
Anodenkreis schließlich ,die verstärkten Schwingungen über einen Transformator t3
entnomtuen werden. Die Entladespannung in dem Anodenkreis der drei Verstärker wird
von der Batterie d in Reihe mit der Heizbatterie c geliefert. Dem Gitter jedes Verstärkers
wird relativ zu dieser Kathode eine bestimmte Gleichspannung aufgedrückt. Beim ersten
Verstärker wird diese Gleichspannung einer kleinen Hilfsbatterie f entnommen; beim
zweiten und dritten Verstärker dient hierzu ein zur Heizbatterie c parallel geschalteter,
als Spannungsteiler wirkender Widerstand w, indem die Gitter g2 und g3 über die
Sekundärwicklungen der Transformatoren t1 und t. an passend gewählte Punkte dieses
Widerstandes angeschlossen sind.
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Bei der beschriebenen Schaltung wirken die einzelnen Verstärker nur
dann praktisch gleichartig, wenn die an die Anoden angeschlossene Entladespannung
wesentlich größer ist als die Summe der einzelnen Fadenspannungen. Beträgt beispielsweise
die Gesamtspannung der Batterien c und d roo Volt und der Spannungsabfall in jedem
der drei Glühfäden je -2 Volt, so beträgt die Entladespannung, d. h. die Spannung
zwischen der Anode und dem negativen Pol des Glühfadens für den ersten Verstärker,
roo Volt, für den zweiten Verstärker 98 Volt und für den dritten Verstärker 96 Volt.
Diese Unterschiede sind verhältnismäßig so gering, daß sie auf die Verstärkungszahl
der einzelnen Verstärker ohne Einfluß sind, und es ist die Gesamtverstärkung der
Kaskadenanordnung gleich dem Produkt der mit den einzelnen Verstärkern erreichbaren
Verstärkungszahlen.
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Wesentlich anders gestalten sich die Verhältnisse bei Verwendung von
Verstärkern mit sehr niedrigen Anodenspannungen. Solche Verstärker sind beispielsweise
diejenigen mit zwei oder mehr Gittern. Die Fig.2 zeigt beispielsweise für jeden
Verstärker noch ein
zweites Gitter 1a, lt;; lvg, und es sind sämtliche
Hilfsgitter beispielsweise an -die Anodenspannung angeschlossen.. Beträgt diese
beispielsweise 8 Volt, so daß sie also nur von der Größenanordnung der Summe der
Fadenspannungen (Heizspannungen) der einzelnen Verstärker ist, so würde die Entladespannung
für den ersten Verstärker 8 Volt betragen, für den zweiten 6 Volt und für den dritten
4 Volt. Hier sind die verhältnismäßigen Unterschiede so groß, daß die Gesamtverstärkung
wesentlich kleiner wird, als dem Produkt der Verstärkungszahlen der einzelnen Verstärker
bei 8 Volt Entladespannung entsprechen würde.
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Hierzu kommt aber noch ein weiterer Nachteil, wie sich an Hand der
Fig. z ergibt, ->,elclic die Stromstärke im Anodenkreis eines Verstärkers der dargestellten
Art in Abhängigkeit von der Gitterspannung für zwei verschiedene Werte e und E der
Entladespannung darstellt. Die Gitterspannung ist von o aus nach rechts für positive
und nach links für negative Werte aufgetragen. Sie muß so gewählt werden, daß der
Verstärker in demjenigen Gebiet arbeitet, in welchem die Schaulinie für- die Anodenstromstärke
steil verläuft. Es kommt daher bei der großen Entladespannung E für die Gitterspannung
das Bereich a b in Betracht, bei der kleinen Anodenspannung e das viel kleinere
Bereich a' b'. In diesem Bereich verläuft die Schaulinie für die kleinere
Entladespannung e größtenteils weniger steil als. bei der -großen Entladespannung
E, und es ist infolgedessen die Verstärkung geringer. Daher arbeitet bei der Schaltung
nach Fig. 2 der Verstärker v3, welglier die geringste Entladespannung besitzt, wesentlich
ungünstiger als die beiden anderen Verstärker. Dabei erhält aber gerade dieser Verstärker
die größten Spannungsamplituden ini Gitterkreis, obwohl das für die Spannungsschwankungen
im Gitterkreis zulässige Bereich bei ihm am geringsten ist. Infolgedessen ist die
Gefahr vorhanden, daß durch den dritten Verstärker die Stromkurven verzerrt werden.
Man sieht somit, daß die Anwendung der bei großer Entladespannung gebräuchlichen
und dabei anstandslos arbeitenden Schaltung bei kleiner Entladespannung zu schweren
Nachteilen führt.
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Zweck der Erfindung ist, diese Nachteile zu beseitigen, und es wird
dies dadurch erreicht, daß die Reihenfolge der einzelnen Verstärker hinsichtlich
der Kathodenschaltung und diejenige hinsichtlich der Reihenschaltung der Glühfäden
so gewählt sind, daß ein Verstärker, welcher in der Kaskadenschaltung einem anderen
Verstärker vorausgeht, eine kleinere Entladespannung besitzt als der andere Verstärker.
Am besten wird die Reihenfolge hinsichtlich der Reihenschaltung der Glühfäden, gerechnet
vom negativen Pol aus, umgekehrt gewählt wie die Reihenfolge hinsichtlich der Kaskadenschaltung.
Es ergibt sich dann an Stelle der Schaltung nach Fig. 2 die Schaltung der Fig. 3.
Die Reihenfolge der Entladungsgefäße hinsichtlich der Reihenschaltung der Glühfäden,
vom negativen Pol aus gerechnet, ist hier dieselbe .wie bei Fig. =, dagegen ist
die Reihenfolge in der Kaskadenschaltung die umgekehrte, d. h., die zu verstärkenden
Ströme «-erden über den Eingangstransformator to dem Gitter g3 des dritten Verstärkers
v3 zugeführt, die Anodenströme des letzteren dein Gitter g2 des zweiten Verstärkers
und dessen Anodenströme dem Gittergl des ersten Verstärkers. Hierdurch wird erreicht,
daß der Verstärker mit der geringsten Entladespannung, d. i. v3, die kleinsten Spannungsschwankungen
im Gitterkreis aufgedrückt erhält. Die größten Stromschwankungen der Gitterspannung
treten an dem Verstärker mit der größten Entladespannung, d. i. v" auf. Wie .durch
Versuche festgestellt werden konnte, «erden in diesem Fall die Ströme ohne Verzerrung
verstärkt, und es ist dann die Gesamtverstärkung gleich dem Produkt der Verstärkungszahlen
der einzelnen Verstärker bei der größten Entladespannung.