DE503803C

DE503803C - Electrical transmission circuit for telephone and signaling purposes using transformers

Info

Publication number: DE503803C
Application number: DEB104776D
Authority: DE
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1921-11-01
Filing date: 1922-05-05
Publication date: 1930-07-31
Also published as: US1507994A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verminderung der Verzerrung, wie sie bei Übertragersystemen mit Transformatoren, insbesondere Röhrenverstärkern, infolge von Kapazitätsreaktanzen vorkommt.The invention relates to an arrangement for reducing the distortion, as in Transmission systems with transformers, especially tube amplifiers, as a result of capacitance reactances occurs.

Die Erfindung ermöglicht, der Kurve, welche die Beziehung zwischen der Verstärkung durch eine Röhre und der Frequenz der dieser Röhre zugeführten Ströme wiedergibt, eine gewünschte Gestalt zu geben und die Verzerrung, sei es, daß diese auf die Kapazität zwischen den Elektroden der Röhre oder auf die Kapazität zwischen und in den Wicklungen der Spule zurückzuführen ist, zu vermindern.The invention enables the curve showing the relationship between the gain through a tube and the frequency of the currents fed to that tube, to give a desired shape and the distortion, be it that this is due to the capacitance between the electrodes of the tube or due to the capacitance between and in the windings of the coil, too Reduce.

Bisher ging man so vor, daß man den Kern eines Transformators groß genug gestaltete, den vollen Kraftlinienfluß zu führen, während der äußere magnetische Kreis größerThe previous approach was to make the core of a transformer large enough to to lead the full flux of lines of force, while the outer magnetic circuit is larger

ao bemessen wurde, als dies notwendig war, zum Zwecke, mit Sicherheit eine magnetische Streuung zu vermeiden.ao was sized when necessary, for the purpose of being certainly a magnetic one Avoid scatter.

Um Verstärker in Fernsprechverbindungein so einzurichten, daß sie eine der Leitungs-Verzerrung entgegengesetzte Verzerrung hervorrufen, ist auch vorgeschlagen worden, die Ausgangsübertrager so zu bemessen, daß sie für die höheren Frequenzen des Sprachfrequenzbandes an die Leitung angepaßt sind.To set up repeaters in telephone connections in such a way that they eliminate line distortion cause opposite distortion, it has also been proposed that the output transformers be sized so that they are adapted to the line for the higher frequencies of the voice frequency band.

Diese Maßnahme geht darauf hinaus, der Selbstinduktion der Wicklungen der Ausgangsübertrager einen solchen Wert zu geben, daß bei diesen höheren Frequenzen die Energieübertragung besser ist als bei den niederen Frequenzen, so daß die hohen Frequenzen durch den Verstärker bevorzugt werden.This measure is based on the self-induction of the windings of the output transformer to give such a value that at these higher frequencies the energy transfer is better than the low frequencies, so the high frequencies are preferred by the amplifier will.

Gemäß der Erfindung wird der magnetische Kreis des Transformators so eingerichtet, daß eine effektive. Induktivität erhalten wird, welche im wesentlichen die unerwünschte Schwächung der höheren Frequenzen durch die Transformatorkapazität und die Kapazität im Ausgangskreis des Transformators aufhebt.According to the invention, the magnetic circuit of the transformer is set up so that that effective. Preserve inductance which is essentially the unwanted attenuation of the higher frequencies by the transformer capacitance and the capacity in the output circuit of the transformer cancels.

Erfindungsgemäß wird, wenn es sich um einen Röhrenverstärker handelt, welcher mit der ankommenden Leitung über einen Transformator verbunden ist, für diesen Transiformator ein Kern mit Querschnitten der einzelnen Schenkel bzw. Joche, die von der üblichen Bemessung abweichen, verwendet. Der Zweck dieser Maßnahme ist die Erzeugung einer verhältnismäßig großen Kraftlinienstreuung und damit einer zur Wicklutxgsinduktivität hinzutretenden Streuinduktivität, die bei einer gewünschten Frequenz die Einflüsse der oben erwähnten Kapazität aus-According to the invention, if it is a tube amplifier, which with the incoming line is connected via a transformer for this transformer a core with cross-sections of the individual legs or yokes that deviate from the usual dimensioning is used. The purpose of this measure is to generate a relatively large force line spread and thus a leakage inductance that is added to the winding inductance, which at a desired frequency exert the influence of the capacitance mentioned above.

gleicht. Es hat sich herausgestellt, daß für Sprachströme die Frequenz, welche hierbei vorzuziehen ist, nahe der oberen Grenze der Sprachfrequenzen liegt und annähernd einem Wert von 5000 Perioden hat. Man kann hierdurch erreichen, daß die Kurve, welche die Verstärkung in Abhängigkeit von der Frequenz wiedergibt, innerhalb des wesentlichsten Teils des Sprachbereiches parallel zur Abszissenachse verläuft, oder mit anderen Worten, innerhalb dieses Sprachfrequenzbereic'hes ist die Verstärkung konstant und die gewünschte Entzerrung gewährleistet.equals. It has been found that for speech currents, the frequency used here is preferable to be near the upper limit of the speech frequencies and approximately one Has a value of 5000 periods. One can thereby achieve that the curve which the Gain as a function of frequency reproduces within the most essential Part of the language area runs parallel to the abscissa axis, or with others In words, within this speech frequency range the gain is constant and ensures the desired equalization.

Manchmal kann es wünschenswert erscheinen, eine Verstärkercharakteristik zu erhalten, welche bei wachsender Frequenz entweder eine Ausbuchtung nach oben oder nach unten aufweist. In solchen Fällen kann ein Anwachsen der Verstärkung mit der Frequenz dadurch erhalten werden, daß man die Streuinduktivität erhöht, während eine Verminderung der Verstärkung mit wachsender Frequenz durch. Verkleinerung der Streuinduktivität erhalten wird.Sometimes it may seem desirable to have an amplifier characteristic which as the frequency increases, either a bulge upwards or downwards has below. In such cases there may be an increase in gain with frequency can be obtained by increasing the leakage inductance while decreasing it amplification with increasing frequency. Reduction of the leakage inductance is obtained.

Eine Verminderung der Verstärkung bei höheren Frequenzen kann z. B. durch die sogenannte dynamische oder scheinbare Gitterkapazität der Röhre herbeigeführt werden (vgl. z.B. Möller, Die Elektronen,-röhren und ihre technischen Anwendungen, 1920, Seite 39 und 40). Infolgedessen wird, wenn die Röhre von einem Stromkreis gespeist wird, welcher eine Impedanz enthält, die nicht mit der Frequenz größer wird, die Verstärkung, gemessen an dem Verhältnis der Ausgangsspannung zur Eingangsspannung, für gewöhnlich mit wachsender Frequenz geringer werden. Bei gewöhnlichen Röhren wächst die von der scheinbaren Eingangselektrodenkapazität herrührende Verzerrung mit der Frequenz und wird beachtenswert bei ungefähr 1000 Perioden. Man hat ferner gefunden, daß bei einem durch einen Transformator mit der ankommenden Leitung verbundenen Röhrenverstärker eine weitere Verzerrung und Beeinträchtigung der Verstärkung infolge der elektrostatischen Kapazität zwischen den Wicklungen bzw. den Windungen des Transformators eintritt. Diese Kapazität wirkt wie ein Nebenschluß zum Gitter und zur Kathode, der parallel zur scheinbaren Gitterkapazität der Röhre liegt. Die scheinbare Gitterkapazität schwankt gewöhnlich zwischen 20 und 250 μμF₁ und zwar hängt dieser Wert von der Röhrentype und von der Ausgangsimpedanz ab, auf welche die Röhre arbeitet. Eingangstransformatoran. haben gewöhnlich Kapazitäten, deren Werte sich zwischen 15 und 350 μι/F bewegen. Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Hierbei stellt Abb. 1 bzw. Abb. 2 je eine Transformatortype dar, in welchen die Erfindung verkörpert ist. In Abb. 3 ist an Hand von Kurven gezeigt, wie die Einrichtung gemäß der Erfindung die Verstärkercharakteristik einer Röhre verändert. Abb. 4 zeigt eine Schaltung gemäß der Erfindung in Verbin dung mit Röhrenverstärkern.A decrease in the gain at higher frequencies can e.g. B. be brought about by the so-called dynamic or apparent grid capacity of the tube (see. Eg. Möller, Die Electrons, tubes and their technical applications, 1920, pages 39 and 40). As a result, if the tube is powered by a circuit which contains an impedance that does not increase with frequency, the gain, as measured by the ratio of output voltage to input voltage, will usually decrease with increasing frequency. In ordinary tubes, the distortion resulting from the apparent input electrode capacitance increases with frequency and becomes noticeable at about 1000 periods. It has also been found that in the case of a tube amplifier connected to the incoming line by a transformer, further distortion and impairment of the amplification occurs as a result of the electrostatic capacitance between the windings or the turns of the transformer. This capacitance acts like a shunt to the grid and the cathode, which is parallel to the tube's apparent grid capacitance. The apparent grid capacitance usually fluctuates between 20 and 250 _{μF 1} and this value depends on the type of tube and the output impedance to which the tube operates. Input transformer usually have capacities, the values of which are between 15 and 350 μι / F. The invention is described in more detail below with reference to the drawing. Fig. 1 and Fig. 2 each represent a transformer type in which the invention is embodied. In Fig. 3 it is shown on the basis of curves how the device according to the invention changes the amplifier characteristics of a tube. Fig. 4 shows a circuit according to the invention in connec tion with tube amplifiers.

In Abb. ι hat der Transformator 10 eine Primärwicklung 11 und eine Sekundärwicklung 12. Beide Wicklungen liegen auf dem mittleren Schenkel 13 des Transformators. Gewöhnlich wird bei derartigen Konstruktionen der Querschnitt des Schenkels 13 der Summe der Querschnitte der Joche 14 und 15 gleichmacht. Auf diese Weise entsteht ein gleichförmiges magnetisches Feld und eine nur sehr geringe Streuung, die vernachlässigt werden kann.In Fig. Ι the transformer 10 has a Primary winding 11 and a secondary winding 12. Both windings are on the middle leg 13 of the transformer. Usually in such constructions the cross section of the leg 13 is the sum of the cross sections of the yokes 14 and 15 equals. This creates a uniform magnetic field and a only a very small scatter, which can be neglected.

Diese übliche Bauart des Transformators wird gemäß vorliegender Erfindung verlassen. Es wird einem der Teile des Kernes ein Querschnitt gegeben, der geringer ist. als der Querschnitt, der ein gleichförmiges magnetisches Feld hervorrufen würde. Auf diese Weise wird eine absichtliche Streuung hervorgerufen, die einen bestimmten, nicht mehr vernachlässigbar kleinen Betrag ausmacht. In Abb. ι hat beispielsweise der Schenkel 13 einen wesentlich geringerem; Querschnitt als die Summe der Querschnitte der Joche 14 und 15, und es ist hierbei angenommen, daß die Querschnitte senkrecht zur Zeichenebene im gleichen Verhältnis stehen·. Es kann aber auch die Ausdehnung senkrecht zur Zeichenebene überall die gleiche sein. Wie obea erwähnt wurde, wirkt die resultierende Streuung als zusätzliche Induktivität zur Wicklungsinduktivität und führt zu einem Ausgleich der Wirkung der Transformatorkapazität und der inneren Kapazität des Röhrenverstärkers. Auf diese Weise erfährt die Verstärkercharakteristik die gewünschte Änderung.This conventional type of transformer is abandoned in accordance with the present invention. One of the parts of the core is given a cross-section that is smaller. than the cross section, which is a uniform magnetic field. This way it becomes an intentional dispersion which is a certain, no longer negligibly small amount. In Fig. Ι, for example, the leg 13 has a much smaller; cross-section as the sum of the cross-sections of yokes 14 and 15, and it is assumed here that the cross-sections are perpendicular to the plane of the drawing in the same ratio ·. But it can also extend vertically to be the same everywhere on the plane of the drawing. As mentioned above, the obea works resulting scatter as additional inductance to the winding inductance and leads to balance the effect of the transformer capacity and the internal capacity of the tube amplifier. In this way the amplifier characteristic experiences the desired one Modification.

Der Transformatorkern kann aus irgendeinem magnetischen Material, z. B. aus Eisen, bestehen. Beispielsweise können Eisenlamellen verwendet werden, wobei das System der Luftzwischenräume in bekannter Weise zur Anwendung gelangen kajnn.The transformer core can be made of any magnetic material, e.g. B. made of iron, exist. For example, iron slats can can be used, the system of air gaps can be used in a known manner.

Man hat gefunden, daß es in einem Falle, wo eine flache Charakteristik innerhalb eines Frequenzbereiches von annähernd 1000 bis Perioden gewünscht wurde, notwendig war, dem Schenkel 13 einen Querschnitt von zwei Dritteln des Wertes der Querschnitte von Joch 14 und 15 zu geben. Hierbei war die Transformatorkapazität ungefähr μμ-F und die scheinbare Gitterkapazität der Röhre annähernd 30 μμΕ. Abb. 3 enthält verschiedene Kurven über einem Frequenzbereich bis zuIt has been found that in a case where a flat characteristic within a frequency range of approximately 1000 to periods was desired, it was necessary to give leg 13 a cross section two thirds of the value of the cross sections of yokes 14 and 15. Here the transformer capacity was approximately μμ-F and the apparent grid capacity of the tube approximately 30 μμΕ. Fig. 3 contains various curves over a frequency range up to

5000 Perioden. Die Kurve 20 zeigt die Verstärkerc'harakteristik ohne Verwendung einer Streuinduktivität gemäß der Erfindung. Kurve 21 zeigt die Verstärkung, welche erhalten wird, wenn man dem Schenkel 13 des Transformators einen Querschnitt gibt, der zwei Drittel des Querschnittes der Joche 14 und 15 beträgt. Die Kurven oberhalb und unterhalb der Kurve 21 werden durch Änderung des Querschnittes des mittleren Schenkels im Verhältnis zum Querschnitt der Joche des Transformators und die dadurch herbeigeführte Änderung der Streuinduktivität erhalten. 5000 periods. The curve 20 shows the amplifier characteristic without using a leakage inductance according to the invention. Curve 21 shows the gain which is obtained when one looks at leg 13 of the transformer gives a cross section that is two thirds of the cross section of the yokes 14 and 15 is. The curves above and below curve 21 are changed by changing the cross-section of the middle leg in relation to the cross-section of the yokes of the transformer and the resulting change in leakage inductance.

Es ist klar, daß die Erfindung auch bei anderen Transformatortypen Verwendung finden kann, z. B. bei einem Transformator, wie er in Abb. 2 dargestellt ist. Um hier unter den obigen Bedingungen die flache Verstärkungskurve zu erhalten, ist es nötig, dem Schenkel 23 annähernd einen. Querschnitt zu geben, der zwei Drittel des Querschnittes des Joches 24 beträgt.It is clear that the invention can also be used with other types of transformers can e.g. B. in a transformer as shown in Fig. 2. To get here under the above conditions the flat To obtain a gain curve, it is necessary to make the leg 23 approximately one. cross-section to give, which is two thirds of the cross section of the yoke 24.

Abb. 4 zeigt eine Schaltung, in welcher ein gemäß vorliegender Erfindung ausgebildeter Transformator mit einem Röhrenverstärker zusammenarbeitet, dessen Verstärkung eine Veränderung erfahren soll. Der Eingan.gstransformator 25, welcher den Röhrenverstärker 26 mit einer ankommenden Leitung 27 verbindet, kann einen Kern gemäß Abb. 1 erhalten und gibt so der Verstärkerschaltung innerhalb eines Frequenzbereiches der auf der Leitung 27 ankommenden Signale oder sonstigen Ströme eine flache Charakteristik. Handelt es sich hierbei um Sprachfrequenzen, so ergibt sich, daß der Verstärker 26 diese Ströme nach Kurve 21 der Abb. 3 verstärkt. Die verstärkten Ströme können vermittels eines Ausgangstransformators 29 an eine abgehende Leitung 28 weitergegeben werden.Fig. 4 shows a circuit in which a trained according to the present invention Transformer works with a tube amplifier, the amplification of which is a Should experience change. The input transformer 25, which is the tube amplifier 26 connects to an incoming line 27, a core according to Fig. 1 received and so gives the amplifier circuit within a frequency range of the line 27 incoming signals or other currents have a flat characteristic. If speech frequencies are involved here, the result is that the amplifier 26 these currents are amplified according to curve 21 in FIG. The amplified currents can be mediated an output transformer 29 can be passed on to an outgoing line 28.

Im allgemeinen kann man sagen, daß die Streuinduktivität des Transformators einenIn general it can be said that the leakage inductance of the transformer has a

♦5 solchen Wert haben soll, daß sie die Wirkungen der Transformatorkapazität und der Röhrenkapazität für einen Frequenzbereich, der höher ist als die höchste Frequenz, für welche die Verstärkung reguliert werden soll, ausgleicht. Wenn sich also der Frequenzbereich zwischen 1000 und 3000 Perioden bewegt, so ist es zweckmäßig, die Streuinduktivität und die Kapazitäten bei einer Frequenz von annähernd 5000 Perioden in Übereinstimmungzubringen. Soll jedoch eine einzelne Frequenz oder ein schmales Frequenzband übertragen werden, so kann der nicht gewünschte Effekt der Kapazität Gitter — Kathode und der Transformatorkapazität durch eine Streuinduktivität aufgehoben werden, die einen solchen Wert hat, daß ein Ausgleich bei einer einzelnen Frequenz eintritt, so daß die Verstärkungskurve ihren höchsten Wert bei der zu übertragenden Frequenz erreicht.♦ 5 should have such a value that it has the effects of the transformer capacitance and the tube capacitance for a frequency range higher than the highest frequency for which the gain is to be regulated. So if the frequency range is between 1000 and 3000 periods, so it is useful to measure the leakage inductance and the capacitances at a frequency of match approximately 5000 periods. However, it is intended to transmit a single frequency or a narrow frequency band the undesired effect of the capacity grid - cathode and the transformer capacitance can be canceled by a leakage inductance that has a value such that equalization occurs at a single frequency, so that the gain curve reaches its highest value at the frequency to be transmitted.

Claims

Patent claims:

1. Electrical transmission circuit for telephone and signaling purposes below Use of transformers, characterized in that the magnetic The circuit of the transformer or transformers is designed in such a way that an additional inductance (e.g. Leakage inductance) to the winding inductance is obtained, which has the effect of the Transformer capacity and that of the capacity of the output circuit of the transformer for a given frequency range completely or partially eliminates.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the inductive Stray reactance of the transformer;: ur cancellation of the input circuit of a tube existing input capacity is used.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the leakage inductance of the transformer is chosen so that it, together with the circuit capacities (winding capacitance, tube au capacity) a given course of the gain as a function of the frequency for the frequencies supplied to the transmission circuit.

1 sheet of drawings