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Vorrichtung zur Wiedergabe von Tönen auf elektrischem Wege. Die Erfindung
betrifft eine Verbesserung der durch Patent 435256 geschützten Vorrichtung
zur verzerrungsfreien Wiedergabe von Tönen auf elektrischem Wege, bei welcher die
den Tonwellen entsprechenden Stromschwankungen, welche durch eine oder auch mehrere
parallel geschaltete elektrische Ventilröhren hervorgerufen «>erden, deren Gitterspannung
im Rhythmus der Tonwellen gesteuert wird, einem in Wärme umgesetzten elektrischen
Strom, z. B. dem Strom einer Gleichstrombogenlampe, übergelagert werden.
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Die Verbesserung besteht darin, daß die im Nebenschluß zur Bogenlampe
angeordneten Ventilröhren großen Sättigungsstrom und möglichst niedrige Sättigungsspannung
besitzen und durch einen Hochfrequenzstrom, dem die Tonfrequenz in bekannter Weise
in Form von Amplitudenschwankungen übergelagert ist, gesteuert werden.
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Durch diese Anordnung können sehr starke Schallwirkungen erzielt werden,
ohne daß die Charakteristik der wiederzugebenden Töne gefälscht wird. Der hohe Wirkungsgrad
dieser Anordnung wird durch die Anwendung von Ventilröhren mit großem Sättigungsstrom
erreicht, welche nicht mit der normalen, sondern mit der sogenannten Sättigungsspannung
(d.
i. die Spannung, bei der der Sättigungsstrom erreicht wird) betrieben werden. Diese
Spannung liegt bei den für den vorliegenden Zweck in Betracht kommenden Ventilröhren
so niedrig, daß ihre Anpassung an die Betriebsspannung der Bogenlampe keine Schwierigkeiten
macht. Dadurch, daß die Röhren mit Hilfe eines Hochfrequenzstromes gesteuert werden,
dem die Tonfrequenz in der Weise übergelagert ist, daß nur die Amplituden, nicht
aber die Periodenzahl des Hochfrequenzströmes geändert werden, wird eine induktive
Übertragung der zur Steuerung der Ventilröhren dienenden Wechselspannung ermöglicht,
ohne daß durch die den verschiedenen Tonhöhen entsprechende verschiedene Frequenz
der Stromschwankungen Verschiedenheiten in der Phasenverschiebung und dadurch Verzerrungen
der Stromkurve hervorgerufen werden. Die Anordnung ermöglicht ferner die namentlich
aus Gründen der Einfachheit und Betriebssicherlieit erwünschte Anwendung einer gemeinsamen
Stromquelle für Bogenlampe, Ventilröhren und Hochfrequenzerzeuger. Letzterer besteht
zweckmäßig aus einem Röhrengenerator, welchem die Tonfrequenz durch eine der Schwingungsröhre
parallel geschaltete einfache Verstärkerröhre (Stromverzweigungsschaltung) aufgeprägt
wird. Der Röhrengenerator braucht nur eine verhältnismäßig sehr geringe Leistung
abzugeben, da der zur Steuerung der Ventilröhren dienende Hochfrequenztransformator
bei genügend negativer Gittexspannung nicht belastet wird.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Parallel zu der Gleichstrombogenlampe L sind zwei Ventilröhren (Glühlcathodenröhren)
hl und V., geschaltet, deren Glühkathoden durch je eine Heizbatterie Hl und Hz gespeist
werden. Die Glühdrahtoberfläche der Glühkathoden ist zwecks Erzielung eines möglichst
großen Sättigungsstromes verhältnismäßig groß zu bemessen. Es empfiehlt sich, möglichst
lange Glühdrähte bei entsprechend verminderter Heizstromstärke zu verwenden und
die Heizspannung so hoch zu bemessen, daß die in Serie zu schaltenden Glühdrähte
mit an die Stromquelle der Bogenlampe angeschlossen werden können. Hierdurch wird
nicht nur eine wesentliche Vereinfachung in der Anordnung und Betriebsweise der
Gesamtvorrichtung erreicht, sondern es wird auch infolge entsprechend verminderter
Stromdichte im Vakuum (bei gleichem Sättigungsstrom) eine größere »Steilheit« der
die Abhängigkeit des Anodenstromes von der Gitterspannung darstellenden Arbeitskurve
(C liarakterictik) der Röhre erzielt, welche neben einer entsprechenden Herabsetzung
der Sättigungsspannung auch einen stärkeren Einfluß des Gitters auf die Stärke des
vom Glühdraht emittierten Elektronenstromes zur Folge hat.
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Als Stromquelle für die Bogenlampe dient eine Akkurnulatorenbatterie
B1. Eine solche empfiehlt sich mit Rücksicht auf die erforderliche Konstanz der
Betriebsspannung sowohl der Bogenlampe L als auch der im Nebenschluß zu dieser angeordneten
Ventilröhren l1 und I12, welche mit ihren Anoden an dem positiven Pol der Lampe
bzw. Batterie liegen. Damit die durch die Ventilröhren hervorgerufenen Stromschwankungen
gezwungen werden, in ihrer vollen Stärke auf die Lichtbogen der Bogenlampe einzuwirken,
sind in der Zuleitung des Batteriestromes zur Bogenlampe zwei Drosselspulen Dl und
D; eingeschaltet. Der in dem Bogenlampenkreise notwendige Vorschaltwiderstand W
ist in dem über den Lichtbogen führenden Stromzweig angeordnet, um für die Ventilröhren
eine entsprechend höhere Anodenspannung zu erzielen. Dieser Widerstand muß, um nicht
störend zu wirken, induktionsfrei sein. Bei einer genügend kleinen Sättigungsspannung
der Ventilröhren ordnet man den Widerstand jedoch vorteilhafter in der äußeren Zuleitung
an. Man kann es dann so einrichten, daß er durch den Ohmschen Widerstand der Drosselspulen
gebildet wird, so daß ein besonderer Widerstand überflüssig wird.
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An die Batterie Bi sind ferner zwei parallel geschaltete Glühkathödenröhren
R1 und R2 angeschlossen, zvelche jedoch bedeutend kleinere Dimensionen aufweisen
als die Ventilröhren V1 und T12. In der gemeinsamen Zuleitung zu den durch je eine
kleine Batterie H3 und 13'4 geheizten Glühlcathodenröhren liegen zwei Niederfrequenzdrosselspulen
D3 und D4; während in dem über die Röhre R2 führenden Stromzweige eine eisenfreie
Hochfrequenzdrossel D5 angeordnet ist. Die Röhre R; ist als Hochfrequenzschwingungserzeuger
geschaltet, und zwar wird die zu diesem Zwecke nötige Rückkopplung des Gitters mit
dem Anodenstromkreise in bekannter Weise durch eine Spannungsteilerschaltung bewirkt,
bei welcher die Selbstinduktionsspule S1 des Schwingungskreises mit ihrem einen
Ende an der Anode, mit ihrem anderen Ende am Gitter der Röhre liegt, während die
Kathode mit der Mitte der Spule verbunden ist. Hierdurch wird die in jedem Augenblick
vorhandene Spannung zwischen Kathode und Gitter einerseits und Kathode und Anode
anderseits in der Phase um i8o° verschoben, wodurch in dem mit der RöhreR2 über
einen Blockkondensator Cl hinweg verbundenen Schwingungskreise, der aus einer
Kapazität
C2 und einer Selbstinduktion S1 besteht, ungedämpfte Hochfrequenzschwingungen entstehen,
deren Schwingungszahl von der Bemessung der Kapazität und Selbstinduktion des Schwingungskreises
abhängig ist.
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Diese Hochfrequenzschwingungen werden durch die den Tonwellen entsprechenden
Stromschwankungen so moduliert, daß ihre Amplitudenkurve der Stromkurve der Tonschwinkungen
entspricht. Dies geschieht mit Hilfe der der Schwingungsröhre R., parallel geschalteten
Verstär kerröhre R1, der bei a und h die den Tonwellen entsprechenden Spannungsschwankungen,
z. B. einer durch einen Tonfilm gesteuerten elektrischen Entladungsstrecke, -zugeführt
werden, wobei ein zwischen Gitter und Kathode liegender hoher Widerstand als Brücke
für den die Entladungsstrecke durchfließenden Gleichstrom dient. Die an das Gitter
der Röhre R1 geführten Spannungsschwankungen bewirken entsprechende Schwankungen
des inneren Widerstandes dieser Röhre, welvhe nach dem Gesetz der Stromverzweigung
analoge Schwankungen des die Röhre R., durchfließenden Anodenstromes zur Folge haben,
durch welche die Amplituden der durch diese Röhre erzeugten Hochfrequenzschwingungen
im Rhythmus der Tonwellen geändert werden.
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Der so modulierte Hochfrequenzstrom wird durch einen eisenfreienTransformatorT
in einen mit diesem in der Form genau übereinstimmenden Hochfrequenzstrom mit großen
Spannungsschwankungen umgewandelt. Diese Spannungsschwankungen werden durch die
sekundäre Transformatorspule SZ an die Gitter der Ventilröhren V1 und h2 geführt,
wo sie entsprechende Änderungen des Stromdurchganges dieser Röhren bewirken,-durch
die der Lichtbogen der Bogenlampe I_ zum Tönen gebracht wird.
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Um den bei kleiner Anodenspannung infolge der mit dieser verbundenen
stark positiven Gittergleichspannung entstehenden sogenannten Gitterstrom zu vermeiden,
ist in den Gitterkreis eine Hilfsspannungsquelle BZ gelegt, durch welche die Gittergleichspannung
dauernd negativ gehalten wird. Diese Hilfsspannung (Vor Spannung) hat bekanntlich
die Wirkung, daß die durch die Gitterwechselspannung hervorgerufenen Anodenstromänderungen
mit kleinem Leistungsaufwand verbunden sind, da Gitter und Kathode sich dann gegen
Spannungsänderungen wie die Belege eines verlustfreien Kondensators mit sehr kleiner
Kapazität verhalten und dadurch den die Gitterwechselspannung induzierenden Transformator
nicht belasten.
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Man kann jedoch bei Anwendung von Hochfrequenz diese Hilfsspannungsquelle
vermeiden, wenn man eine sehr lose Kopplung des Gitterkreises mit demHochfrequenzschwingungskreise
anwendet und den Gitterkreis auf die Frequenz des Schwingungskreises abstimmt. Was
der Einfluß der Hochfrequenz auf den Anodenstrom der Ventilröhren anbetrifft, so
üben die dadurch entstehenden, für das Gehör unwahrnehmbaren hochfrequent pulsierenden
Stromschwankungen, die über den, einen reinen Ohmschen Widerstand bildenden Lichtbogen,
ungestört hinweggehen, keinen störenden Einfluß auf die Tonwiedergabe aus. Hörbar
werden nur die den Hochfr equenzschwingungen aufgeprägten niederfrequenten Stromschwankungen.