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Vorrichtung zum Betrieb einer Entladungsröhre Die Erfindung bezieht
sich auf eirne Vorrichtung zum Betrieb einer mit einer Glüh-
kathode, einer
Anode, einem Steue..irgitter und einem s:ogenannten Vorgitter versehenen elektrischen
Entladungsröhre.
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;Unter Vorgitter versteht man eine mit Offnungen versehene, zwischen
der Kathode und dem Steuergitter angeordnete Hilfselektrode; dieses Vorgitter soll
in b;ezug auf die Kathode ein positives Potential aufweisien und hat zweckmäßig
ungefähr dasselbe Potential wie die Anode.
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Außer dem Vorgitter können noch ein oder mehrere andere Hilfsgitter
oder Hüfsiel(ektroden vorgesehen sein.
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Die Erfindung hat im wesentlichen dien Zweck, die Vorrichtung zum
Betrieb einer solchen Entladungsröhre derart zu schalten, daß sie sich zum Erzeugen,
Empfangen oder Verstärken von elektrischen Schwingungen eignet, ohne daß eine Rückkopplungsspule
verwendet wird, indem eine Rückkopplung auf anderem Wege als durch die bekannte
induktive Kopplung bewirkt wird.
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Bei bekannten Rückkopplungsschaltungen, wie sie z. B. bei Dreielektrodenröhren
verwendet werden, benutzt man u. a. zum Kuppeln des Anodenkreises mit dem Gitterkreis
zwei einzelne entgegengesetzt gewickelte Spulen oder auicheine einzige Spule, in
welch letzterem Falle die Anode und das Gitter je mit einem Ende dieser Spule verbunden
werden und die Kathode an einen dazwischen gelegenen Punkt der Spule angelegt wird.
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Es ist nicht möglich, .eine einzige Spule gemeinsam in :dem Gitterkreis
und dem Anodenkreis anzuordnen, weil die Anodenstromschwankungen dieselbe Phase
wie die Spannungsschwankungen am Gitter aufweisen (d. h. der Anodenstrom nimmt zu
mit steigender Gitterspannung und umgekehrt).
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In Entladungsröhren, in denen ein Vorgitter angeordnet ist, das in
b@ezug auf die Kathode ein positives, vorzugsweise ein solches Potential aufweist,
das denn der Anode entspricht, sind in einem gewissen Gebiete die Anodenstromschwankungen
in Phase mit dein Spannungsschwankungen am Gitter, die Vorgitterstromschwankungen
jedoch sind entgegengesetzt in Phase damit, d. h. wenn die Spannung des Steuergitters
abnimmt, steigt der Vorgitterstrom und umgekehrt. Die Spannungen an der Anode und
an dem Vorgitter sind dabei konstant ;gedacht.
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Abb. i zeigt ein Schaltbild und Abb. 2 eine ,graphische Darstellung.
In.
Abb. z cler b eihqgenclen Zeichnung sind der Vorgitterstrom ig und der Anodenstrom
ia als Funktion der Steuergitterspannung vg aufgetragen, die Anoden- und die Vorgitterspannnmg
sind ',dabei konstant angenommen. Man sieht, daß in. einem bestimmten Intervall
(zwischen .den Punkten C und: D) der Steuergitterspannunsg der Anodenstrom i" mit
abnehmender Gitterspannung abnimmt, während in demselben Gebiet der Vorgitfierstrom
ig zunimmt.
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Diese Eigenschaft wird nun benutzt, uni zu einer Vorrichtung zu gelangen,
die einen Kreis aufweist, in dem ein negativer Widerstand auftritt.
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Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung .ein Ohmscher Widerstand
vorgesehen, der zu den beiden Stromkreisen ,gehört, welche zwischen der Glühkmtho:de
und dem Steuergitter und zwischen der Glühkathode und dem Vorgitter gebildet werden,
wobei dieser Ohmsche Widerstand von derselbien Größenanordnung ist wie der negative
Widerstand im gemneinsamen Gitterkreis. Das Torgitter hat dabei zweckmäßig dasselbe
.oder ungefähr dasselbe Potential wie die Anode.
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Man hat bereits vorgeschlagen, bei Doppel;5.itterröhren in den Kreis
des inneren Gitters ,einen ein Spannungsgefälle verursachenden Widerstand einzuschalten,
wähnend das zweite Gitter alsdann direkt leitend mit der Kathode verbunden wurde.
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Auch war es bekannt, da.ß man bei Verstärkerschaltungen mit Raumladungsnetzröhreneinen
negativem. Widerstand heavorrufen kann, indem man einen Drosselwiderstand in den
Raumladungskreis legt.
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Die erfindungsgemäße Schaltung unterscheidet sich demgegenüber darin,
daß, der Ohmsche Widerstand den heiden Gittexlweisen der Röhre gemeinsam ist, was
eine zwangläufige Verbindung dieser beiden Gitter, derim Potentiale um einen konstanten
Betrag voneinander verschieden sein müssten, gestattet und eine erhöhte Stabilität
der Schaltung zur Folge hat.
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Gemäß der Erfindung wird der Widerstand mit einem Ende leitend mit
der Glühkathode verbunden, während das andere Ende leitend mit dem Vorgitter und
leitend über -eine Batterie mit dem Steuergitter verbunden wird.
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Der Widerstand ist zweckmäßig selbstinduktionsfrei und zugleich regelbar.
Zweckmäßig wird auch die Spannung der Batterie für die Anode bzw. für das Vorgitter
nabelbar gemacht.
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An Hand der Albb. i ist nun leicht einzusehen, daß man .,eignen Kreiss
erhalten kann, in dem ein negativer Widerstand auftritt.
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In Abb. i besteht - die @elektrische Entladungsröhre aus einem Gefäß
i aus Glas oder ähnlichem Stoff, in der eine Glühkathode 2, ein Vorgitter 3, ein
Steueugitter q. und eine Anode 5 angeordnet sind.
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Das Gefäß i kann -hochevakuiert sein oder eine geeignete Gasfüllung
niedrigem Drwclees enthalten, z. B. ein Edelgas, vorzugsweise Argon unter einem
Druck von z. B. ioo Mikron oder weniger.
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Die Glühkathode 2 wird durch eine Batterie 6 auf die @erforderliche
Temperatur erhitzt. Im Anodenkreis befindet sich eine Batterie i i und ein Telephon
1 2. Das Vorgitter 3 ist über einen regelbaren Widerstand i o gleichfalls mit der
Batterie i i verbunden, und das Steuergitter q. ist mit dem Widerstand io über die
Sekundärspule 8 eines Transformators und eine Batterie 7 verbunden, deren Spannung
diesielbe ist, wie die der Batderie i i oder ein wenig höher und ihr, entgegengeschaltet
ist.
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Man sieht, daß der Widerstand i o sowohl zum Vorgitter- wie zum Steuerginerkreis
gehört, und :daß er mit der Glühkathode und mit den beiden Gittern leitend verbünden
ist.
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Es zeigt sich nun, daß eine z. B. zwischen den Punkten P und Q des
geöffheten Gitterkreises aufgenommene Stromspannungscha.rakteristikeinen fallenden
Verlauf aufweist, so daß der Widerstand zwischen ;den Punkten P und Q negativ ist.
Es ist möglich, dies in folgender Weisse einzusehen: Vergrößert man die Spannung
v, dies Vorgitters bei konstanter Spannung des Steuergitters % so wird der Strom!,'
mach dem Vorgitter zunehmen, also
Vergrößert man da-gegen v, bei konstantem v,, so wird der Strom!,' nach dem Vorgitter
abnehmen, denn wenn das Potential des Steuergitters höher. positiv wird, so wird
der Anodenstrom zunehmen.
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Hierdurch werden Elektronen, die bei kleinerem v, nach dem Vorgitter
gehen würden, nach der Anode abgelenkt. Die Anode wird also auf Kosten des Vorgitters
mehr Strom aufnehmen, so daß der Strom nach dienern Gitter abnimmt. Also
Denkt man sich P und.Q über Meßinstrumente leitend verbunden, so wird der Strom
I, in diesem Gpnerkreis die Summe von 1g und i,' sein. Auch wird d I - dig-
+ dib'.
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Da jedoch :das Steuergitter ein Potential aufweist, das in b:ezug
auf die Kathode ein wenig negativ ist, werden Ströme nach diesem Gitter praktisch
nicht vorkommen und auch die
Veränderung dieses Gitterstromes wird
praktisch zu vernachlässigen sein. Also d I - di@.'. r Weiter wird eine Spannungsschwankung
am Steuergitter eine gleich große Spannungsschwankung am Vorgitter und also in dem
Punkte P mit sich bringen. Für die Spannungs:schwankung dV, in dem Punkte P gilt
also dVb=dv. -dv.r. Nun ist
und also
Damit also zwischen deal Punkten P und Q ein negativer Widerstand vorhanden sei,
ist es nötig, daß
Da aus dem .oben Abgeleiteten hervorgeht, daß der erste Teil. dies linken Gliedes
dieser Ungleichheit negativ, der zweite dagegen positiv ist, ist also die Biedingung
für eine fallende Charakteristik, daß in absolutem Wert
Im allgemeinen ist diese Bedingung erfüllt, und es tritt also zwischen den Punkten
P und Q ein negativer Widerstand auf.
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Zweckmäßig ist der Widerstand io von derselben Größenanordnung wie
der negative Widerstand in dem gemeinsamen Gitterkreis.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung ist einfach in ihrer Bauart, da
eine Rückkopplungsspule überflüssig geworden ist; sie kann zum Erzeugen, Empfangen
und Verstärken von Schwingungen, insbesondere zum Empfangen .oder Verstärken von
hoch- oder niederfrequenten Schwingungen, verwendet werden und bietet in einigen
Fällen den Vorteil einer leichteren Einstellung als die üblichen Rückkopplungsschaltungen.
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In Abb. i ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung
beispielsweise und schematisch wiedergegeben, di(e sich insbesondere zum Verstärken
von niederfrequenten Schwingungen, eignet, was aus dem Nachfolgenden hervorgeht.
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Wenn :eine gewisse Spannungsschwankung an der Primärspule g des Transformators
auftritt, so wird diese auf die Sekundärspulle 8 übertragen, so daß also z. B. die
Spannung am Gitter q. ein wenig abnimmt. Diese S,pannungsabnahme am Steuergitter,
dessen Spannung dieselbe oder rin wenig niedriger war als die der Kathode a, hat
:eide *Stromzunahme im Vorgitterkreis zur Folge (s. Abb. a).
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Der Spannungsverlust in dem Widerstand i o nimmt nun zu, und dies
verursacht nun eine Spannungsabnahme der beiden Gitter. Da aber die Spannungsabnahme
am Steuer-!I Gittereinen größeren Einfluß auf den Vorgitterstrom hat als die Spannungsschwankung
an dem Vorgitber (letztere ist in Phase mit den Vorgitt@erstromschwankungen und
hat also einen Ein$uß,, der demjenigen des Steuergitters entgegengesetzt ist), nimmt
auch nun der Vorgitterstrom noch weiter zu. Dies hat von neuem eine Spannungsverringerung
der Gitter zur Folge usw., so daß,eine Spannungsschwankung am Steuergitter sehr
verstärkt auf den Vorgitterkreis übertragen wird. Da der Anodenstrom mit steigendem
Vorgitterstrom abnimmt (s. Abb. a), und zwar in ungefähr demselben Maße, werden
also die Schwingungen des Steuergitterkreises auch verstärkt auf den Anodenkreis
übertragen, in dem das Telephon i z liegt.
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Die Verstärkung wird dadurch beschränkt, daß der gesamte :die Kä:thode
verlassende Strom nur zu einem bestimmten Wert, nämlich zu dem Sättigungsstrom,
steigen kann.
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Durch eine -geeignete Wahl der Größe des Widerstandes io kann man
die Verstärkung begünstigen; denn der Dämpfungseffekt des Widerstandes i o ist demjenigen
des negativen, im Vorgitterkreis auftretenden Wid(ers:tan-.des entgegengesetzt,
und wenn man den Widerstand i o von einem geringeren Wert ,als, dem des negativen
Widerstandes allmählich zunehmen läßt, so wird die Linie ANB in Abb. z immer steüe-r
werden, bis, wenn der Widerstand i o dem negativen Widerstand gleich ist, die Linie
A-B theoretisch senkrecht zu stehen kommt. Im letzteren Falle sind also theoretisch
die VorgItterstromschwankungen infolge der Spannungsschwankungen am Steuergitter
unendlich groß.
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Zweckmäßig ist der Widerstand i o induktionsfrei, da sonst die Stromschwankungen
im Vorgitterkreis mit den Spannungsschwankungen am Steuergitter nicht genau in Phase
sind.
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Auch @empfiehlt es sich, die Spannung der Batterie i i, gegebenenfalls
auch die der Batterie 7, regelbar zu machen.