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Verstärkereinrichtung mit durch einen gemeinsamen Eisenkern vereinigten
Ein- und Ausgangstransformatoren Die Erfindung betrifft Verstärkereinrichtungen
zur Übertragung .elektrischer Ströme und bezweckt, die Verstärkungskurve zu regeln
und insbesondere eine gleichmäßige üb:ertragung über einen weiten. Frequenzbereich
zu erzielen.
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Es ist bekannt, die Ein- und Ausgangstransformatoren der verschiedenen
Verstärkerstufen einer Verstärkerschaltung auf einem gemeinsamen Kern zu vereinigen.
Bei den bisher bekannten Anordnungen dieser Art ist bei der Dimensionierung der
Eisenteile und der Wicklungen darauf Rücksicht genommen, daß keine magnetischen
Kopplungen zwischen den Eingangs- und den Ausgangskreisen der Verstärkerstufen stattfinden.
Dies wurde im allgemeinen durch einen symmetrischen Aufbau der Transformatoren erreicht.
-Gemäß der Erfindung werden die Wicklungen des Eingangs- und Ausgangstransformators
der Verstärkeranordnung auf einem Manteltransformatorkern angebracht und die Anordnung
der Kernteile und Spulen so getroffen, daß magnetische Kopplungen zwischen den Ein-
und Ausgangstransformatoren beibehalten bleiben. Die Verstärkungskurve des Verstärkers
kann nämlich durch diesen Kopplungseffekt geregelt werden. Besonders kann die Kopplung
dazu benutzt werden, um eine gleichmäßige Verstärkung über ein breites Frequenzband
durch erhöhte Verstärkung der niederen Frequenzen zu erzielen, die sonst infolge
des Nebenschlusses durch die Induktivität des Ein- und Ausgangstransformators gewöhnlich
zu wenig verstärkt werden.
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Eine Ausführungsform der Erfindung besteht aus einem Kern mit drei
Stegen, auf deren einem ein Satz Spulen angebracht ist. Der andere Satz ist auf
die beiden anderen Kernstege verteilt, die z. B. durch Anbringung eines Luftspalts
in einem Steg magnetisch verschieden leitfähig gemacht sind.
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Die Abb. i zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
in einer Verstärkerröhrenanordnung, und Abb. 2 zeigt graphisch die Abhängigkeit
der Verstärkung von der Frequenz.
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In der Abb. i bedeutet q: einen Transformatorkern mit den drei Stegen
5, 6, 7, der sich aus zwei E-förmigen Teilen zusammensetzt. Auf dem Mittelsteg 6
sind zwei Transformatorspulen 8 und 9 angebracht, die die Spulen des Eingangstransformators
für die Verstärkerröhre io darstellen. Die Sekundärwickhing
9 ist
mit der Eingangselektrode der Röhre i o über eine Vorspannbatterie i i in der üblichen
Weise verbunden.
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Zwei )Vicklungen 12 und 13 sind auf den äußeren Stegen 5 und 7 angebracht.
Diese NVicklungen sind in Reihe geschaltet und bilden die Primärwicklung des Ausgangstransformators
für die Röhre i o, mit deren Heizfaden sie über die Anodenbatterie 1 ¢ in der üblichen
Weise verbunden sind. Zwei andere Wicklungen 15 und 16 sind ebenfalls auf den Schenkeln
5 und 7 angebracht, um (in Reihe geschaltet) die Sekundärwicklung des Ausgangstransformators
zu bilden. Zur besseren Erläuterung sind die Wicklungen auf jedem Schenkel nebeneinander
angeordnet. Bei praktischer Ausführung wird man jedoch die Wicklungen vorzugsweise
übereinander anbringen.
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Der magnetische Fluß im Schenkel 6, der durch den in den Windungen
8 fließenden Strom hervorgerufen wird, teilt sich und verläuft in entgegengesetzten
Richtungen durch die Schenkel 5 und 7, so daß, wenn die äußeren Schenkel und die
darauf befindlichen Wicklungen abgeglichen sind, die Induktionswirkung in den Wicklungen
12 und 15 sowie 13 und 16 aufgehoben wird.
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Dementsprechend wird der magnetische Fluß, der in den Schenkeln 5
und 7 durch die Spulen 12 und 13 oder 15 und 16 erzeugt wird, nicht über
den Schenkel 6 verlaufen, der in diesem Falle Punkte gleichen magnetischen Potentials
verbindet.
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Wenn jedoch der Kern nicht abgeglichen ist, so ist es möglich, eine
induktive Kopplung zwischen den Ein- und Ausgangstransformatorwindungen zu erzeugen.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird diese Ungleichheit durch
Anordnung eines Luftspalts 17 im Schenkel ? hervorgerufen, welcher dadurch einen
höheren magnetischen Widerstand als die anderen Schenkel erhält. Die durch diese
Ungleichheit erzeugte Kopplung verursacht eine Rückkopplung vom Ausgangstransformator
zum Eingangstransformator, die eine Erhöhung der Verstärkung besonders für die niedrigen
Frequenzen ergibt. Durch Veränderung der Größe des Luftspalts bzw. der Differenz
der Längen des Spaltes 17 und der Spalten in den anderen Schenkeln ist es möglich,
die Kopplung zwischen den beiden Wicklungen und damit den Grad der Rückkopplung
zu regeln und auf einen gewünschten Betrag zu bringen.
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Die Ungleichheit kann auch durch andere Mittel erzeugt werden, z.
B. durch Verringerung des Querschnitts eines der äußeren Schenkel oder durch Aufbringung,
eines größeren Windungsanteils auf einen Schenkel. Der Ausgangstransformator kann
natürlich auch auf dem inneren Schenkel und der Eingangstransformator auf den äußeren
Schenkeln untergebracht werden.
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Abb.2 zeigt graphisch die Verstärkungskurve, wie man sie durch Versuch
mit einem Verstärker nach Abb. i erhält. Auf der Abszisse sind die Frequenzen f
und auf der Ordinate die Verstärkung in übertragungseinheiten E aufgetragen. Die
Kurve A stellt die Verstärkungscharakteristik dar, wenn die äußeren Schenkel und
ihre Wicklungen ausgeglichen sind, d. h. wenn keine Rückkopplung vorliegt. Kurve
B zeigt die Charakteristik, wenn ein Schenkel einen Luftspalt besitzt und dadurch
eine Ungleichheit im magnetischen Widerstand der Außenschenkel erzeugt ist. Hierdurch
wird eine im wesentlichen gleichförmige Verstärkung über einen Frequenzbereich von
6o bis 5ooo Hz hervorgerufen.
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Die Erfindung läßt sich des weiteren auch bei mehrstufigen Verstärkeranordnungen
für Zwischentransformatoren anwenden, wobei ein Steg des Transformatorkernes gemeinsam
die Wicklungen des Eingangs- und ein anderer Steg die Wicklungen des Ausgangstransformators
trägt. Desgleichen können auch sämtliche Transformatoren eines mehrstufigen Verstärkers
auf diese Weise vereinigt werden.
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Die Abb.3 zeigt zwei E-förmige Kernteile 18 und i9, die mit einem
einzelnen Lförmigen Teil 20 zu zwei Transformatoren mit gemeinsamem Joch 2o vereinigt
sind. Auf dem mittleren Steg des Teiles 18 sind die den Eingangstransformator des
Rohres 21 bildenden beiden Wicklungen 22, 23 aufgebracht und in der üblichen Weise
mit dem Rohr verbunden. Dementsprechend sind auf dem Mittelsteg des Teiles i g die
den Ausgangstransformator bildenden Wicklungen 2q., 2 5 montiert, von denen die
Primärwicklung 2¢ mit der Anode des Rohres 21 über die Anodenbatterie 26 verbunden
ist.
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Ist der Querschnitt des Joches 2o so groß, daß sein Widerstand niedrig
ixn Vergleich zu dem der übrigen des magnetischen Kreises ist, so wird praktisch
keine Kopplung zwischen den Ein- und Ausgangstransformatorwicklungen vorliegen.
Wird jedoch sein Widerstand durch eines der oben angegebenen Mittel vergrößert,
so wird Rückkopplung vorliegen und eine Vergrößerung der Verstärkung der niedrigen
Frequenzen erfolgen.
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Abb. q. zeigt die Anordnung eines mehrstufigen Verstärkers nach der
Erfindung. Hier sind drei E-förmige Kernteile 27, 28, 29 und ein I-förmiger Teil
3o zu einem Kern vereinigt, von denen der mittlere, 28, mit jedem der beiden seitlichen
ein gemeinsames Joch besitzt. Auf dem Mittelsteg des Teiles a7
sind
die Eingangstransformatorwicklungen 32, 33 der ersten Verstärkerröhre 3 i, auf dem
Mittelteil des Teiles 28 die einen Zwischentransformator bildende Ausgangswicklung
34 des Rohres 31 und die Eingangswicklung 35 des Rohres 36 und schließlich auf dem
Mittelsteg des Teiles 29, die den Ausgangstransformator bildenden Wicklungen 37,
38, von denen 37 im Anodenkreis des Rohres 36 liegt, angeordnet. In diesem Falle
gestattet die Veränderung des magnetischen Widerstandes jeder der gemeinsamen Joche
3o und 39 die Regulierung der Verstärkung jeder Stufe.
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Die Rückkopplungsanordnung kann auch zwischen einer Verzögerungsspule
im Ausgangskreise und dem Eingangstransformator oder zwischen den Spulen eines induktiv
gekoppelten Verstärkers angewendet werden.
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An Stelle der Verstärkerröhren können auch andere Verstärkungsmittel
angewendet werden.