DE359965C - Anordnung zur Erzeugung von Wechselstroemen mittels Vakuumroehren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine neue Methode zur Selbsterregung von Wechselströmen mittels Vakuumröhren, die eine Kathode, Anode und mindestens eine Zwischenelektrode (Gitter) enthalten. Bei den meisten bekannten Methoden wird zur Selbsterregung eine Rück4 kopplung zwischen Anoden- und Gitterkreis verwendet. Man hat außerdem bereits vorgeschlagen, parallel zu Gitter und Kathode

ίο einen Schwingungskreis zu schalten, wobei eine äußere Rückkopplung zwischen diesem Kreise und dem Anodenkreise vermieden wird. Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erscheinung, daß Vakuumröhren, deren Vakuum nicht sehr hoch ist, sondern ein gewisses Maß unterschreitet, in gewissen Bereichen ihrer Charakteristik einen sogenannten negativen Widerstand aufweisen, d. h. daß mit zunehmender Spannungsdifferenz zwi-

ao sehen Kathode und Gitter die Stromstärke im Gitterkreise abnimmt. Ein solcher negativer Widerstand kann aber, wie das z. B. vom »tönenden Lichtbogen« her bekannt ist, Eigenr schwingungen in elektrischen Schwingungs-

s5 kreisen von selbst dauernd anregen. Bei der vorliegenden Erfindung wird er zur Erregung von Schwingungen, insbesondere Hochfrequenzschwingungen, mittels einer Vakuumröhre von geeigneter Ausführung in geeigneter Schaltung verwendet.

Besonders wertvoll ist die Erfindung für die sogenannten Überlagerungsempfänger, bei denen man die gleichen Röhrentypen wie für Verstärkerzwecke benutzt. Es ist nämlich mit Hilfe der Erfindung möglich, diejenigen Röhren, deren Vakuum so schlecht ist, daß sie als Verstärkerröhren wegen der auftretenden hohen Neigung zum Pfeifen unbrauchbar sind, und die deshalb bisher als Fabrikationsausschuß verworfen werden mußten, zur Erzeugung von Wechselströmen für Uberlagerer zu verwenden.

Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens sind Zeichnungen beigefügt, und zwar zeigen die .

Abb. ι und 2 verschiedene Ausführungsformen der Schaltung gemäß der Erfindung in schematischer Form,

Abb. 3 eine graphische Darstellung der Stärke des zum Gitter fließenden Elektronen-Stromes in Abhängigkeit von der Gitterspannung,

Abb. 4 eine graphische Darstellung der Stärke des Ionenstromes ebenfalls in Abhängigkeit von der Gitterspannung und

Abb. 5 eine graphische Darstellung des resultierenden, tatsächlich zustande kommenden Stromes.

α bedeutet die Vakuumröhre mit der Anode b, dem Gitter c und der Kathode d. Letztere kann durch eine Batterie d¹ beheizt werden, oder es kann auch eine beliebige andere Einrichtung vorgesehen werden, welche die Kathode zur Aussendung von Elektronen anregt. Die Anode b ist über dem Transformator e und die Anodenbatterie / mit der · Kathode d verbunden. Mit dem Gitterkreis ist der Schwingungskreis g, der aus der Selbstinduktion g¹ und dem Kondensator g~ besteht, in geeigneter Weise gekoppelt, und zwar gemäß Abb. 1 auf galvanischem und gemäß Abb. 2 auf induktivem Wege. Zur Erzeugung des notwendigen Spannungsunterschiedes zwischen Gitter und Kathode dient bei der Anordnung nach Abb. 1 eine in den Gitterkreis eingeschaltete Potentiometerschaltung h, bei der Anordnung nach Abb. 2 ein zwischen Heizbatterie d¹ und Glühkathode d liegender Widerstand k.

Bei dem im allgemeinen üblichen hohen Vakuum können in den Röhren in der Hauptsache nur reine Elektronenströme zustande kommen, deren Stromstärke i¹ in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz zwischen Gitter und Glühkathode in Abb. 3 dargestellt ist. Bei großen negativen Spannungsdiffe-

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renzen fließt überhaupt kein Strom zum Gitter. Bei sehr gutem Vakuum kann nämlich ein Strom nur durch die Bewegung der aus der Glühkathode austretenden Elektronen zustände kommen. Die Austrittsgeschwindigkeit, die sich nach dem Maxwellschen Geschwindigkeitsverteilungsgesetz richtet, beträgt im Mittel etwa 0,3 Volt und klingt nach den höheren Spannungen zu schnell auf Null ab, so daß der Strom bei etwa —1 Volt praktisch Null wird.

Bei Röhren mit schlechtem Vakuum, wie sie gemäß der Erfindung verwendet werden, tritt dagegen neben diesem Elektronenstrom noch ein Ionenstrom auf, der dadurch hervorgerufen wird, daß Gasmoleküle durch die sich zur Anode bewegenden Elektronen getroffen und in Ionen zertrümmert werden. Auch die Bewegung dieser Ionen entspricht einem

ao elektrischen Strom /, der aber das entgegengesetzte Vorzeichen hat wie der Elektronenstrom, da Elektronen negative, Ionen positive Ladung besitzen. Da dieser Ionenstrom durch den zur Anode fließenden Elektronenstrom i² erzeugt wird, so ist dessen Stärke, wie sich durch eingehende Messungen ergeben hat, dem Anodenstrom i² direkt proportional.

Die Abhängigkeit des Anodenstromes i² und des Ionenstromes / von der Spannungsdifferenz zwischen Gitter und Kathode ist in Abb. 4 dargestellt, woraus der proportionale Verlauf beider ersichtlich ist. Beide Ströme haben jedoch das entgegengesetzte Vorzeichen. Im Gitterkreis kommt nunmehr ein Strom zustande, der gleich der Summe des Elektronenstromes i¹ und des Ionenstromes / ist, und dessen Stärke in Abb. 5 in Abhängigkeit von der Gitterspannung dargestellt ist. Wie aus der Abbildung ersichtlich, nimmt, sobald das Gitter eine größere negative Spannung gegenüber der Kathode als 1 Volt besitzt, die Stromstärke mit zunehmender Spannungsdifferenz ab. Die Vorrichtung besitzt daher in diesem Bereich (a, b in Abb. 5) »negativen Widerstand«, sie verhält sich ähnlich wie ein tönender Lichtbogen und kann in gleicher Weise wie dieser dazu benutzt werden, um in dem mit dem Gitterkreis gekoppelten Schwingungskreis g dauernd Schwingungen zu unterhalten, deren Amplitude nicht abklingt, sondern die sich stets von selbst anregen. Die erzeugten Schwingungen werden unter Vermittlung der Vakuumröhre mit verstärkter Amplitude auf den Anodenkreis übertragen und von dort aus durch den Transformator e nach außen z. B. auf die Antenne oder den Überlagerungsempfänger abgegeben.

Im Gegensatz zu den Erscheinungen beim Lichtbogen kommt es bei der Bemessung der Röhre darauf an, daß der negative Widerstand derselben -^L klein ist, dagegen muß

der wirksame Widerstand des Schwingungskreises g groß sein, d. h. man muß die Selbstinduktion L groß, die Kapazität C und den dämpfenden Widerstand R klein machen, da bekanntlich ein Schwingungskreis im Resonanzfall den wirksamen Widerstand -7^-0 _t C λ

besitzt. Durch diese beiden Maßnahmen kann die Neigung zur Selbsterregung stark erhöht werden. Auch der Widerstand der im Anodenkreis liegenden Primärspule des Transformators e ist nicht ohne Bedeutung, und zwar wird er zweckmäßig möglichst Idein gegenüber dem inneren Widerstand der Röhre gemacht, weil auch dadurch die Neigung zur Selbsterregung erhöht wird.

Bei der Erfindung ist an sich keinerleiRückkopplung zwischen dem Anodenkreis und dem Gitterkreis erforderlich. Will man jedoch für besondere Zwecke eine Rückkopplung anwenden, um in sonst bekannter Weise die durch den negativen Widerstand erzeugten Schwingungen zu verstärken oder zu schwächen, so ist dies ohne Schwierigkeit möglich.

Claims (2)

P ATENT-Ansprüche:

1. Anordnung zur Erzeugung von Wechseiströmen mittels einer Kathode, Anode und mindestens eine Zwischenelektrode enthaltender Vakuumröhren in Verbindung mit einem mit dem Anodenkreis nicht gekoppelten Gitterschwingungskreis, dadurch gekennzeichnet, daß Röhren mit schlechtem Vakuum verwendet werden, bei denen in einem bestimmten Bereich der Charakteristik mit zunehmender Spannungsdifferenz zwischen Kathode und Zwischenelektrode (Gitter) die Gitterstromstärke abnimmt, so daß ein »negativer Widerstand« besteht, der in sonst bekannter Weise ungedämpfte Schwingungen in dem mit der Röhre verbundenen Schwingungskreis zur Folge hat.

2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der negative

Widerstand der Röhre ί-π) und der

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Widerstand im Anodenkreis möglichst klein, der Widerstand des Schwingungskreises dagegen möglichst groß gemacht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.