DE532638C - Mehrfachroehre - Google Patents

Description

Unter Mehrfachröhren sind Vakuumgefäße verstanden, welche in einem gemeinsamen Vakuumraum mehr als eine Verstärkerstufe enthalten, also mindestens aus mehr als einem verschiedenen Verstärkungsstufen angehörenden Verstärkungssystem bestehen, und zwar aus je einer Glühkathode, einem Gitter und einer Anode. Solche Mehrfachröhren sind für Hoch- und Niederfrequenz bekannt und enthalten gewöhnlich zwei bis drei Verstärkungsstufen, die 'durch meistens im gleichen Vakuumraum eingebaute Kopplungselemente (Widerstände und Kondensatoren) verbunden sind.

Bei solchen Mehrfachröhren haben sich nun eine Reihe von Erscheinungen gezeigt, deren Erklärung zunächst auf Schwierigkeiten stieß. Insbesondere begannen die Röhren unter bestimmten Betriebsbedingungen, besonders dann, wenn die Gittervorspannungen zur Erreichung maximaler Empfindlichkeit auf hinreichend starke negative Werte gebracht wurden, eine rhythmische Selbsterregung, so daß die Röhre ein brummendes oder tönendes Geräusch abgibt. Die Untersuchung dieser störenden Erscheinung hat ergeben, daß durch die in dem Vakuumraum frei herumfliegenden Elektronen und beim Vorhandensein von Gasresten auch Ionen periodische Aufladungen einerseits der Glaswand, andererseits der nur durch die sehr hohen Gitterableitewiderstände mit der Kathode verbundenen Gitterkondensatoren hervorgerufen werden. Das Periodische der Erscheinung kann auf verschiedene Weise zustände kommen. Das Brummen wird nämlich beobachtet in einem an die Ausgangsanode der Mehrfachröhre angeschlossenen Telephon oder Lautsprechereinrichtung. Es findet demgemäß im Rhythmus der beobachteten Tonerscheinung ein periodisches Anwachsen und Abschwellen der Elektronenströme in der Röhre statt. Den Elektronenströmen sind bekanntlich beim Vorhandensein von Gasresten Ionenströme proportional. Diese Elektronen- und Ionenströme, letztere natürlich bei nicht ganz vollkommenem Vakuum, werden vorwiegend durch das elektrostatische Feld der Ausgangsanode gesteuert, welche infolge der Verstärkerwirkung naturgemäß die größten Spannungs- und Stromschwankungen ausführt. Die Störung wird, wie aus der Aufklärung der Erscheinung hervorgeht und experimentell bestätigt worden ist, dadurch beseitigt, daß man die Verstärkersysteme, insbesondere das letzte, statisch gegenüber den anderen Verstärkersystemen bzw. den Kopplungselementen abschirmt.

Das Neuartige an der Erfindung ist also darin zu erblicken, daß zur Vermeidung störender Kopplungen, insbesondere zur Vermeidung von Selbsterregung der Röhre, eines oder mehrere eingebaute Verstärkersysteme gegeneinander abgeschirmt sind. Soweit bisher eine Unterteilung des Vakuumraumes erfolgte, geschah dies durch eingeschmolzene

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Glasmembranen, welche die Anwendung von verschiedenem Druck oder von verschiedenen Gasfüllungen für die einzelnen Verstärkersysteme bezweckt. " Im Gegensatz hierzu sind die erfindungsgemäßen Schirme von der Gefäßwandung getrennt. Es hat sich gezeigt, daß diese Anordnung, die keineswegs den Aufbau der Mehrfachröhre erschwert und deshalb bedeutend einfacher ist als die bereits ίο in anderem Zusammenhang vorgeschlagene, zur Durchführung der 'erfindungsgemäßen Entkopplung der einzelnen Stufen vollständig genügt.

Ebensowenig haben mit der vorliegenden Erfindung Schirme zu tun, welche bereits bei Einfachröhren angegeben wurden. So wurde z. B. vorgeschlagen, zur Beseitigung) des Aufpralls der von dem Glühdraht ausgesandten Elektronen auf der Glaswand die Kathode ao an den Stellen, welche nicht der Hilfselektrode zugekehrt sind, mit einem Mantel zu umgeben. Dieser Schirm, der das Weichwerden des Gefäßes zu vermeiden hat, kann auch aus Metall hergestellt wenden und dient in diesem Falle noch als Reflektor. Er konzentriert nämlich die Strahlen nach einer Richtung und verstärkt somit die Intensität der Kathodenstrahlröhre.

Ferner wurde bereits vorgeschlagen, zur Erzielung weicher Röhren, die sich bekanntlich vorzüglich für Gleichrichterzwecke eignen, den Entladungsweg zwischen Kathode und Anode möglichst klein zu machen, eine Gasfüllung in die Röhre einzubringen und zur Vermeidung einer turbulenten Ionenströmung seitlich des Kathodenrohres und innerhalb der Anode Schirme vorzusehen. Alle diese Einrichtungen haben nichts mit der Erfindung gemeinsam, da sich die vorliegende Erfindung grundsätzlich auf mehrstufige Röhrenschaltungen bezieht und im besonderen die Beseitigung störender Rückkopplungen betrifft. Die Erfindung wird nunmehr an einigen Ausführungsbeispielen erläutert. In Abb. 1 ist schematisch eine Dreifachröhre der üblichen Bauart dargestellt.

ι ist der Glaskolben, 2, 3, 4 sind die Kathoden, 5, 6, 7 die Gitter, 8, 9, 10 die An-.oden, 11,12 sind die Anodenwiderstände, 13, 14 die Gitterableitungen, 15, 16 Kopplungskondensatoren, 17 das Eingangsgitter. Erfindungsgemäß werden nun die Verstärkersysteme statisch abgeschützt. Es ist dies in Abb. ι durch die gestrichelten Linien 18, 19 für das Ausgangsverstärkersystem, welches die stärksten Strom- und Spannungsschwankungen führt, angedeutet. Diese Abschirmung kann in der aus der Elektrostatik bekannten Weise dadurch geschehen, daß ein mit einem Punkte festgehaltenen Potentials verbundener Metallschirm, welcher das abzuschirmende Verstärkersystem umgibt, vorgesehen ist. Das absolute Potential, auf welchem sich dieser Schirm befindet, kann verschieden gewählt werden. Beispielsweise kann der Schirm mit dem negativen Heizfädenende, aber auch mit dem positiven Potential verbunden werden, welcher beispielsweise durch die Leitungen 20 an die Anodenwiderstände 11, 12 herangeführt ist. Die Verbindung kann selbstverständlich im Innern der Röhre erfolgen. Das absolute Gleichstrompotential, auf welchem sich die Elektrode befindet, ist nicht von großer Bedeutung. Wesentlich ist nur, daß dieser Schutzschirm keine Potentialschwankungen ausführen kann. Bei sehr gut gasfreien Röhren kann man den Schirm an positive Spannungen anschließen, wobei er die frei herumfliegenden Elektronen auffängt. Bei Vorhandensein von Gasresten, welche gewöhnlich positiv ionisiert sind, schließt man ihn besser an einen Punkt konstanten negativen Potentials an.

Versuche haben aber bereits gezeigt, daß auch -ohne jeden Anschluß dieses Schirmes die beabsichtigte Wirkung eintritt, weil rein mechanisch die Flugbahn der Elektronen bzw. Ionen durch den Schirm auf den Raum des abgeschirmten Verstärkersystems beschränkt wird, so daß sich weder Wandladungen ausbilden noch Ausgleichströme im Innern der Röhren stattfinden können. Es hat sich z. B. ergeben, daß auch zwischengestellte Schirme aus Isolationsmaterial· den erstrebten Erfolg herbeiführen, da auch sie naturgemäß die Flugbahn der geladenen Teilchen begrenzen. Die mechanische Ausführung kann in mannigfacher Weise geschehen. Wenn die Verstärkersysteme 2, 5, 8 Bzw. 3, 6, 9, 4, 7, 10, wie üblich, aus zylindrischen Elektrodenanordnungen bestehen, so kann man eines oder mehrere dieser Systeme an den Enden möglichst mit einem ebenfalls zylindrischen Schutzmantel umgeben, dessen Enden! so weit geschlossen werden können, als es die Zuleitungsdrähte gestatten. Praktische Versuche haben aber gezeigt, daß bereits eine oberflächliche Abschirmung genügt, z. B. durch Zwischenstellen einfacher, gerader Glimmerscheiben.

Es hat sich ferner als nicht von Nachteil erwiesen, daß bei dem üblichen Zerstäubungsprozeß von Magnesium die Glimmerscheiben teilweise oder vollständig mit einem Magnesiumspiegel belegt werden. Anstatt die Systeme abzuschätzen, kann man natürlich auch die gegen Aufladungen empfindlichen Teile der Glaswand oder die mit den Gittern verbundenen Seiten der Kopplungskondensatoren, die Glaswand oder die Kopplungselemente ri, 15, 13 bzw. 12, 16, 14 abschir-

men. In der Praxis genügt meist die in der Abbildung dargestellte Abschirmung des letzten Anodenbleches.

Es hat sich ferner gezeigt, daß eine Aufladung der Glaswand wirksam auf folgende Weise verhindert werden kann. Bei den üblichen Hochemissionsröhren wird die Innenwand des Gefäßes ι durch Verdampfung von Magnesium mit einem spiegelnden metallischen Belag versehen. Versieht man nun diesen Belag mit einer vorzugsweise in die Glaswand eingeschmolzenen Anschlußelektrode, so kann man den Metallbelag an einen Punkt positiven oder negativen Potentials anschließen, wodurch eine Wechselaufladung des Metallbelages verhindert wird. Auch diese Maßnahme ist von Wert zur Beseitigung der periodischen Aufladungserscheinungen, welche die beschriebenen Störungen bei den Mehrfachröhren herbeiführen. Die Ableitung des inneren Metallbelages der Glaswand zu einem Punkte konstanten.Potentials erfolgt vorzugsweise durch eine Verbindungsleitung im Innern der Röhre selbst.

In den Abb. ia, 2, 3 und 4 ist eine mechanische Verkörperung des Erfindungsgedankens dargestellt. Die Bezeichnungen haben die gleiche Bedeutung wie in Abb. 1. Abb. ia ist eine Seitenansicht einer teilweise aufgeschnittenen Mehrfachröhre, Abb. 2 eine Queransicht von Abb. ia. Abb. 3 ist eine Ansicht des Systems von oben. Abb. 4 ist eine vergrößerte Darstellung eines der Schutzschirme mit seiner Haltevorrichtung. In Abb. ia ist der Schutzschirm 18 in Aufsicht, in Abb. 2 sind die beiden Schutzschirme 18, 19 in Seitenansicht dargestellt.

Wie ersichtlich, trennen die Schutzschirme den Raum der verschiedenen Röhrensysteme weitgehend voneinander. Dies ist besonders gut aus der Abb. 3 zu ersehen, welche zeigt, wie die Schutzschirme 18, 19 das innere Verstärkersystem 10 und die beiden äußeren Verstärkersysteme 8 und 9 mit den darunterliegenden Kopplungselementen voneinander trennen. Abb. 4 zeigt die Befestigung eines solchen Schutzschirmes an einer isolierenden Stütze 20, welche, wie aus Abb. ia ersichtlich, gleichzeitig andere Systemteile trägt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mehrfachröhre, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung störender Kopplungen, insbesondere zur Vermeidung¹ von Selbsterregung der Röhre, eines oder mehrere der eingebauten Verstärkersysteme gegeneinander abgeschirmt sind.

2. Mehrfachröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung durch metallische oder isolierende Schutzschirme erfolgt.

3. Mehrfachröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschirme mit einem Punkte konstanten positiven oder negativen Potentials verbunden sind.

4. Mehrfachröhre nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Aufladungen der Glaswand durch Ableitung eines Magnesiumbelages zu einem Punkte festen Potentials vermieden werden.

5. Mehrfachröhre nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Verbindung des Schutzschirmes oder der Metallbelegung der Glaswand durch im Innern des Vakuumraumes angeordnete Leitungen erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen