DE581836C

DE581836C - Feedback circuit

Info

Publication number: DE581836C
Application number: DET40597D
Authority: DE
Inventors: Herbert Muth; Dr Wilhelm Runge
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1932-04-23
Filing date: 1932-04-24
Publication date: 1935-09-28

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 28. SEPTEMBER 193SISSUED ON SEPTEMBER 28, 193S

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

ΛΙ 581 KLASSE 21a⁴ GRUPPE ΛΙ 581 CLASS 21a ⁴ GROUP

RückkopplungsschaltungFeedback circuit

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. April 1932 abPatented in the German Empire on April 24, 1932

Es ist bekannt, daß bei rückgekoppelten Schwingungserzeugerschaltungen die Frequenz der erzeugten Schwingungen wesentlich bestimmt durch die Eigenfrequenz des Gitter-Schwingungskreises ist. In geringem Maße ist sie aber auch von der Größe sämtlicher übrigen, in der Schaltung vorgesehenen Impedanzen abhängig. Insbesondere wenn eine Röhre leistungsmäßig ausgenutzt werden soll und der in ihrem Anodenkreis vorgesehene Verbrauchswiderstand der Röhre angepaßt ist, ist die erzeugte Frequenz nicht unwesentlich von der Impedanz des Verbrauchers (von der Abstimmung und Kopplung der angekoppelten Antenne beispielsweise) abhängig. Zur Verminderung dieser unerwünschten Abhängigkeit pflegt man häufig den Verbraucher an die selbsterregte Stufe nicht direkt anzuschalten, sondern über Verstärkerstufen, was man als fremdgesteuerten Sender bezeichnet. Die Erfindung ermöglicht Entnahme größerer Leistungen aus einer selbsterregten Röhrenstufe ohne wesentliche Abhängigkeit der erzeugten Frequenz von der Impedanz des Verbrauchers.It is known that with feedback Vibration generating circuits essentially determine the frequency of the vibrations generated by the natural frequency of the lattice oscillation circuit. At low level but it is also of the same size as all other impedances provided in the circuit addicted. Especially when a tube is to be used in terms of performance and the one provided in its anode circuit The consumption resistance of the tube is adapted, the generated frequency is not insignificant on the impedance of the consumer (on the coordination and coupling of the connected Antenna, for example). To reduce this unwanted dependency It is often the habit not to connect the consumer directly to the self-excited stage, but via amplifier stages, what is called an externally controlled transmitter. The invention enables greater power to be drawn from a self-excited tube stage without any significant dependence of the generated frequency on the impedance of the consumer.

Erfindungsgemäß wird bei einer Rückkopplungsschaltung mit in Serie zum Ausgangskreis Hegenden Rückkopplungsmitteln unter Anwendung einer Verstärkerröhre mit hohem Innenwiderstand, bei der kapazitive Kopplung der Anode auf die Steuerelektrode aufgehoben ist, die Anordnung so getroffen, daß die Phase der durch die Rückkopplung aufden Steuerkreis übertragenen Spannungen im wesentlichen nur durch die Phase des die Kathode verlassenden Emissionsstromes bestimmt ist. Im Rahmen der Erfindung eignen sich, besonders Schirmgitterröhren; es eignen sich aber auch gewöhnliche Dreielektrodenröhren, bei denen durch Anwendung von Neutrausierungsmitteln, insbesondere Neutralisierungskapazitätsbrücken (Neutr odyne), die kapazitive Kopplung der Anode mit dem Steuergitter über die innere Kapazität aufgehoben ist.According to the invention in a feedback circuit with feedback means in series with the output circuit using an amplifier tube with high Internal resistance, canceled in the capacitive coupling of the anode to the control electrode is, the arrangement is made so that the phase is due to the feedback Control circuit transmitted voltages essentially determined only by the phase of the emission current leaving the cathode is. In the context of the invention, screen grid tubes are particularly suitable; it but ordinary three-electrode tubes are also suitable for which by application of neutralizing agents, especially neutralizing capacity bridges (Neutr odyne), the capacitive coupling of the anode with the control grid is canceled via the internal capacitance is.

Ist, wie das bisher der Fall war, der abgestimmte Gitterkreis 1 einer Röhre 2 (vgl. Abb. 1) mit dem Anodenkreis rückgekoppelt, so werden Schwingungen erzeugt, deren Frequenz durch die Bedingung bestimmt ist, daß die Phase der vom Anodenstrom über den Kreis 1 an das Gitter der Röhre 2 gelangenden Wechselspannung gleich der Phase sein muß, die zur Aufrechterhaltung des vorhandenen Anodenstromes erforderlich ist. Schaltet man in den Anodenkreis der Röhre irgendeine Impedanz 3, so ändert man damit die Phasenbeziehung zwischen Gitterspannung und Anodenstrom, und die Frequenz der erzeugten Schwingungen nimmt einen anderen Wert an, für den dann die obengenannte Phasenbedingung wieder erfüllt ist. Um den Ein-If, as was previously the case, the coordinated grid circle 1 of a tube 2 (cf. Fig. 1) fed back to the anode circuit, so vibrations are generated, their frequency is determined by the condition that the phase of the anode current passed through the circuit 1 to the grid of the tube 2 AC voltage must be equal to the phase required to maintain the existing Anode current is required. If you switch any into the anode circuit of the tube Impedance 3, it changes the phase relationship between grid voltage and anode current, and the frequency of the generated Oscillations assumes a different value for which the phase condition mentioned above is fulfilled again. In order to

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker indicated the following as the inventors:

Herbert Muth und Dr. Wilhelm Runge in Berlin.Herbert Muth and Dr. Wilhelm Runge in Berlin.

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iluß der im Anodenkreis vorgesehenen Nutzimpedanz auf die Phase des im Anodenkreis fließenden Stromes unabhängig zu machen und somit auch die Frequenz der erzeugten Schwingungen unabhängig von Impedanzanderungen des Verbraucherkreises zu machen, ist es angebracht, in Serie mit dem Verbraucherkreis 3 einen gegen denselben hohen Widerstand zu legen. Man tut dies in der Weise, daß man Röhren benutzt, deren Innenwiderstand groß ist gegenüber der Außenimpedanz. Dann ist die gesamte Impedanz des Anodenkreises im wesentlichen gegeben durch den Innenwiderstand der Röhre, und Schwankungen der Impedanz des Nutzkreises äußern sich nur wenig in Änderungen der Phase des Anodenstromes und in der erzeugten Frequenz. Die Verwendung derartiger Schaltungen, bei denen zur Schwinao gungserzeugung beispielsweise in bekannter Weise eine rückgekoppelte Schirmgitterröhre verwendet wird, deren hoher Innenwiderstand obigen Anforderungen entspricht, führt jedoch auch 'noch nicht zum erwünschten Ziel. Die Ursache, weshalb auch bei solchen Schaltungen die erzeugte Frequenz stark abhängig von den Schwankungen der Nutzkreisimpedanz ist, ist darin zu sehen, daß insbesondere bei kurzen Wellen die Streukapazitäten zwisehen der Anode und dem Kathodenpunkt einen erheblichen kapazitiven Nebenschluß zu dem hohen Innenwiderstand der Röhre bilden, so daß die Impedanz des Nutzkreises in bezug auf den das Rückkopplungsorgan enthaltenden Stromkreis nicht mehr als in Serie liegend mit einem hohen Widerstand anzusehen ist. Als Streukapazität ist dabei wirksam die Kapazität zwischen Anode und Schirmgitter, welches ja in den meisten Fällen Kathodenpotential hat, sowie die Kapazität zwischen Anode und deren Zuleitungen und der Kathode und deren Zuleitungen direkt. Welche von diesen beiden Streukapazitäten in ihrer schädlichen Wirkung überwiegt, wird jeweils abhängig von der Konstruktion des Senders sein. Prinzipiell äußern sich jedoch beide in dem gleichen schädlichen Sinne.Influence of the useful impedance provided in the anode circuit on the phase of the in the anode circuit to make flowing current independent and thus also the frequency of the generated Vibrations regardless of changes in impedance in the consumer circuit make, it is appropriate, in series with the consumer circuit 3 one against the same to put high resistance. One does this in such a way that one uses tubes, their Internal resistance is large compared to external impedance. Then the total impedance is of the anode circuit is essentially given by the internal resistance of the tube and fluctuations in the impedance of the Useful circle express themselves only little in changes in the phase of the anode current and in the generated frequency. The use of such circuits, in which to Schwinao generation generation, for example, in a known manner, a feedback screen grid tube is used whose high internal resistance meets the above requirements, but leads also 'not yet to the desired goal. The reason why also with such circuits the frequency generated is strongly dependent on the fluctuations in the useful circuit impedance, can be seen in the fact that in particular with short waves the stray capacitances between the anode and the cathode point form a significant capacitive shunt to the high internal resistance of the tube, so that the impedance of the useful circuit with respect to that containing the feedback element Circuit is no longer to be regarded as lying in series with a high resistance. It acts as a stray capacitance the capacitance between anode and screen grid, which in most cases has cathode potential, as well as the capacitance between the anode and its leads and the cathode and its leads directly. Which of these two scattering capacities predominates in its harmful effect is determined depending on the construction of the transmitter. In principle, however, express themselves both in the same harmful sense.

Erfindungsgemäß wird die Schaltung so getroffen, daß die über die Streukapazitäten abfließenden Ströme, deren Stromweg in der Abb. 2 durch die punktiert gezeichneten Kapazitäten 4 und 5 gezeigt ist, nicht mehr einen direkten Nebenschluß zu dem hohen Innenwiderstand der Kathoden-Anoden-Strecke - 55 der Röhre bilden, sondern mit zur Rückkopplung ausgenutzt werden. Es bilden dann in dem Anodenstromkreis, welcher durch den Innenwiderstand, das Rückkopplungsorgan und den Verbrauchswiderstand gebildet wird, die über die Streukapazitäten abfließenden Ströme nicht mehr einen Nebenschluß zum Innenwiderstand der Röhre, sondern einen Nebenschluß zum Verbraucherwiderstand. Die Phase der das Rückkopplungsorgan durchfließenden Ströme ist damit, wie angestrebt, bestimmt durch den hohen Innenwiderstand der verwendeten Röhre und die erzeugte Frequenz der Schwingungen somit von Impedanzänderungen des Verbrauchers unabhängig.According to the invention, the circuit is made so that the stray capacitances outflowing currents, their current path in Fig. 2 by the dotted line Capacitors 4 and 5 shown no longer have a direct shunt to the high internal resistance the cathode-anode section - 55 of the tube, but with for feedback be exploited. It then forms in the anode circuit, which is caused by the internal resistance, the feedback element and the consumption resistance is formed, the currents flowing away via the stray capacitances no longer a shunt to the internal resistance of the tube, but a shunt to consumer resistance. The phase of the currents flowing through the feedback element is thus determined as intended due to the high internal resistance of the tube used and the generated frequency of the vibrations, thus from changes in impedance independent of the consumer.

Eine erfmdungsgemäße Schaltung, bei weleher der schädliche Einfluß der Schirm-■ gitter-Anoden-Kapazität aufgehoben ist, ist in Abb. 3 gezeigt. Der Verbraucherkreis in Form eines abgestimmten Kreises 3, der mit einer Antenne 6 gekoppelt ist, ist zwischen Anode und Schirmgitter angeordnet, und die in Serie mit dem Verbraucherkreis liegende Rückkopplungsspule 7 verbindet die Kathode mit dem Schirmgitter. Es werden also die über die Anoden-Schirmgitter-Kapazität fließenden Ströme die Rückkopplungsspule 7 mit durchfließen. Es ist selbstverständlich, daß nicht notwendigerweise für die die Schirmgitter-Anoden-Kapazität und die den Nutzkreis durchfließenden Ströme dasselbe Rückkopplungsorgan vorgesehen zu sein braucht.A circuit according to the invention in which the harmful influence of the screen ■ grid anode capacitance is eliminated, is in Fig. 3 shown. The consumer group in the form of a coordinated group 3, which with an antenna 6 is coupled, is arranged between the anode and screen grid, and the The feedback coil 7 in series with the consumer circuit connects the cathode with the screen grid. So there will be the capacitance flowing through the anode screen grid capacitance Currents also flow through the feedback coil 7. It goes without saying that not necessarily for the screen grid anode capacitance and the useful circuit flowing through the same feedback element needs to be provided.

Es könnte auch, wie in Abb. 4 gezeigt ist, für die über die Röhrenkapazität fließenden kapazitiven Ströme eine besondere Rückkopplungsspule 7' vorgesehen sein. goIt could also, as shown in Fig. 4, for the capacitance flowing over the tube capacitive currents a special feedback coil 7 'can be provided. go

Die Abb. 5 zeigt eine Schaltung, bei welcher die zwischen der Anodenzuleitung und der Kathodenzuleitung sich ausbildende Streukapazität unschädlich gemacht ist. Zu diesem Zweck ist um 'die Anodenzuleitung eine Abschirmung 8 angeordnet, die jedoch nicht, wie das sonst bei Abschirmungen in der Regel der Fall ist, auf Kathodenpotential liegt, sondern mit dem auf Hochfrequenzpotential liegenden Punkte der Rückkopplungsspule 7 verbunden ist. Es werden in diesem Fall, wie zuvor die über die Röhrenkapazität fließenden Nebenströme, die über die Elektrodenzuleitungskapazität fließenden Blindströme mit zur Rückkopplung ausgenutzt. Auch in diesem Falle wäre es möglich, für diesen Nebenschlußstromkreis ein besonderes Rückkopplungsorgan wie im Falle der Abb. 4 vorzusehen. Fig. 5 shows a circuit in which the between the anode lead and the stray capacitance that forms in the cathode lead is rendered harmless. To this Purpose, a shield 8 is arranged around the anode lead, but this is not as is usually the case with shields, is at cathode potential, but connected to the point of the feedback coil 7 which is at high frequency potential is. In this case, as before, there are those flowing through the tube capacitance Side currents, the reactive currents flowing through the electrode lead capacitance used for feedback. In this case, too, it would be possible for this shunt circuit a special feedback device as in the case of Fig. 4 is to be provided.

Besonders zweckmäßig ist eine Vereinigung beider Schaltungen gemäß Abb. 6, bei welcher die äußere Abschirmung mit dem Schirmgitter verbunden ist und die zu beiden übergehenden Blindströme der Rückkopplungsspule 7 zugeführt werden. . It is particularly useful to combine the two circuits as shown in Fig. 6, in which the outer shield is connected to the screen grid and the transition to both Reactive currents of the feedback coil 7 are supplied. .

In den Beispielen waren die Abschirmung und die Schirmgitterelektrode direkt leitend über das Rückkopplungsmittel mit der Kathode verbunden. Selbstverständlich ist im Sinne der Erfindung lediglich auf hochfrequenzmäßige Verbindung in der geschilderten Weise Gewicht zu legen. An Stelle beispiels-In the examples, the shield and the screen grid electrode were directly conductive connected to the cathode via the feedback means. Of course, im For the purposes of the invention only on high-frequency connection in the outlined Way to put weight. Instead of example

weise die Schirmgitterelektrode leitend über das Rückkopplungsmittel mit der Kathode zu verbinden und in diesem Stromkreis die Schirmgittergleichspannungsquelle von einem Nebenschlußkondensator überbrückt vorzusehen, wie das in den bisherigen Abbildungen angedeutet war, könnte man auch über eine hochfrequenzmäßig abgedrosselte direkte Leitung zwischen Kathode und Schirmgitter diewise the screen grid electrode conductively via the feedback means with the cathode to connect and in this circuit the screen grid DC voltage source of one Shunt capacitor to be bridged, as shown in the previous figures was indicated, one could also use a high-frequency choked direct line between the cathode and the screen grid

to Spannung denselben zuführen und die Hochfrequenz von dem Schirmgitter zum Rückkopplungsorgan über einen Blockkondensator führen. Eine derartige Schaltung ist in der Abb. 7 dargestellt.to supply voltage to the same and the high frequency from the screen grid to the feedback element lead through a block capacitor. Such a circuit is shown in Fig. 7.

Wesentlich für den Erfindungsgedanken ist, daß in dem das Rückkopplungsorgan enthaltenden Stromkreis die Phase der Ströme wesentlich bestimmt ist durch den hohen Röhrenwider·- stand. Es empfiehlt sich daher unter Verzieht optimaler Leistungsausnutzung der Röhre im Interesse größerer Frequenzkonstanz, den Verbraucher nicht an die Röhre anzupassen, sondern seinen Widerstand kleiner zu wählen, ihn im Sinne einer Unteranpassung zu dimensionieren. It is essential for the concept of the invention that in the one containing the feedback element Circuit the phase of the currents is essentially determined by the high tube resistance - was standing. It is therefore advisable to make optimum use of the tube's power while warping in the interest of greater frequency constancy, not to adapt the consumer to the tube, but rather to choose its resistance smaller, to dimension it in the sense of an underfitting.

Wesentlich ist dann, daß die Drossel 9, welche, wenn sie von der Anode unmittelbar zur Kathode führte, wieder eine — diesmal induktive — Überbrückung der Anoden-Kadioden-Strecke darstellen würde, so groß gewählt wird, daß der Nebenschluß unschädlich bleibt oder daß der sie durchfließende Strom ebenfalls zur Rückkopplung ausgenutzt wird.It is then essential that the choke 9, which when it is directly from the anode led to the cathode, again a - this time inductive - bridging of the anode-cadiode line would represent, is chosen so large that the shunt remains harmless or that the current flowing through it is also used for feedback.

Claims

Patent claims:

i. Feedback circuit with feedback means in series with the output circuit using an amplifier tube with a high internal resistance, in which means for canceling the capacitive Coupling of anode and control electrode are provided, in particular screen grid tube circuit, characterized in that that additional means are provided and arranged such that the phase of the feedback on The voltages transmitted to the control circuit essentially only through the phase of the emission current leaving the cathode is determined.

2. Feedback circuit according to claim i, characterized in that the High-frequency currents flowing from the anode via stray capacitances to the cathode are derived on provided in the external circuit of the tube feedback means.

3. Feedback circuit according to claim i, characterized in that the Screen grid connected to the cathode in terms of high frequency via a feedback means is.

4. feedback circuit according to claim ι and 2, characterized in that ■ that the useful circle lies between the anode and the screen grid and that in both of them Electrodes common high-frequency connection path with the cathode, the feedback element is arranged.

5. feedback circuit according to claim ι and 2, characterized in that that one is the stray capacitance between anode lead and cathode or shielding wall preventing their feed line is provided and that this protective wall is connected to the cathode via a feedback means in terms of high frequency.

6. feedback circuit according to claim i, 2 and 4, characterized in that that the protective wall with the screen grid electrode on the same high-frequency potential lies.

7. feedback circuit according to claim i, characterized in that the The impedance of the consumer resistance is less than that for the greatest power consumption required is selected.

1 sheet of drawings