DE584782C

DE584782C - Amplifier circuit

Info

Publication number: DE584782C
Application number: DET38107D
Authority: DE
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1931-01-06
Filing date: 1931-01-07
Publication date: 1933-09-23

Description

Es ist bekannt, die bei Röhrenverstärkerschaltungen durch Anwendung frequenzabhängiger Widerstände im Anodenkreis, Arbeiten auf nicht linearen Charakteristikabschnitten u. dgl. bedingten Verzerrungen durch Rückkopplung in geeigneter Phase und Größe auszugleichen. Zu diesem Zweck wird in den Ausgangskreis des Verstärkers eine ganze oder teilweise Nachbildung der Kreiswiderstände eingeschaltet, die mit dem Eingangskreis gekoppelt sind. Handelt es sich z. B. darum, an einem verzerrenden; veränderlichen Außenwiderstand eine verzerrungsfreie Klemmenspannung zu erzielen, so wird die Klemmenspannung am Verbraucher gegengekoppelt, wie in Abb. 1 schematisch dargestellt ist.It is known that in tube amplifier circuits by applying frequency-dependent Resistances in the anode circuit, work on non-linear characteristic sections and the like caused distortion due to feedback in suitable phase and Balance size. For this purpose a full or partial simulation of the circuit resistances switched on with the input circuit are coupled. Is it z. B. about a distorting; mutable External resistance to achieve a distortion-free terminal voltage, so will the terminal voltage at the consumer is fed back, as shown schematically in Fig. 1 is.

Der Transformator T soll die Phase praktisch unverändert lassen. Der Widerstand der primären Selbstinduktion muß daher für die tiefste zu übertragende Frequenz groß sein gegen die übrigen Widerstände im Anodenkreis.The transformer T should leave the phase practically unchanged. The resistance of the primary self-induction must therefore be high for the lowest frequency to be transmitted compared to the other resistances in the anode circuit.

. Solche Anordnungen haben den Nachteil, daß unverzerrte Schwingungen ebenso wie die Zerrfrequenzen, die durch den verzerrenden Anodenwiderstand R_a entstehen, gegengekoppelt werden, so daß der Verstärkungsgrad durch die Gegenkopplung abnimmt. . Such arrangements have the disadvantage that undistorted vibrations, as well as the distortion frequencies which arise from the distorting anode resistance R _a , are fed back, so that the gain decreases due to the negative feedback.

Erfindungsgemäß wird nur der unverzerrte Anteil der verstärkten Schwingung in dem • Rückkopplungskreis kompensiert und nur der nicht lineare, verzerrte Teil im Bedarfsfall verstärkt in dem Gitterkreis gegengekoppelt.According to the invention, only the undistorted portion of the amplified vibration in the • Feedback loop compensated and only the non-linear, distorted part if necessary reinforced negative feedback in the grid circle.

Es werden so die nicht linearen Verzerrungen fast vollständig unterdrückt werden, ohne daß der lineare Verstärkungsgrad vermindertIn this way, the non-linear distortions are almost completely suppressed, without that the linear gain decreases

wird. ' -will. '-

In den Abb. 2 und 3 sind prinzipielle Ausführungsformen schematisch dargestellt. E ist der Eingangstransformator der Verstärkerröhre V, in deren Anodenkreis der verzerrende Widerstand R_a, sich zusammensetzend aus einem induktiven und einem rein Ohmschen Bestandteil und entsprechend in der Zeichnung dargestellt, enthalten ist. In Serie mit ihm liegt der Gegenkopplungswiderstand R_x. Dem Widerstand R_x ist ein Transformator U parallel geschaltet, durch welchen eine Gegenkopplung der zu unterdrückenden Frequenzen auf den Eingangskreis stattfindet. Dabei ist das Übersetzungsverhältnis des Transformators U mit Rücksicht auf das Verhältnis des Widerstandes R_x zum Widerstand R_a und das Verstärkungsverhältnis der Röhre in bestimmter Weise zu wählen, und zwar in der Art, daß der gewünschte Kompensationseffekt eintritt. Es setzt sich der Widerstand R_x aus einem Ohmschen und imaginären Anteil zusammen, deren Größen-Verhältnis dem Phasenverhältnis des Kreiswiderstandes R_a entspricht. Man leitet die beiden der Gitterelektrode von V zuzuführenden Spannungen, nämlich die primär in den Gitterkreis durch den Eingangstransformater E induzierte und die Rückkopplungsspannung, letztere über den Transformator U, an die entgegengesetzten Diagonalen einerIn Figs. 2 and 3 basic embodiments are shown schematically. E is the input transformer of the amplifier tube V, in the anode circuit of which the distorting resistor R _a , composed of an inductive and a purely ohmic component and shown accordingly in the drawing, is contained. The negative feedback resistance R _{x is} in series with it. A transformer U is connected in parallel to the resistor R _x , through which a negative feedback of the frequencies to be suppressed takes place on the input circuit. The transformation ratio of the transformer U is to be selected in a certain way with regard to the ratio of the resistance R _x to the resistance R _{a and the amplification ratio of the tube, in such a} way that the desired compensation effect occurs. The resistance R _{x is} made up of an ohmic and an imaginary component, the size ratio of which corresponds to the phase ratio of the circular resistance R _a. The two voltages to be fed to the grid electrode of V , namely the one primarily induced in the grid circuit by the input transformer E and the feedback voltage, the latter via the transformer U, are passed to the opposite diagonals of one

Brücke B-. Es ist somit zunächst eine unmittelbare Rückwirkung der Anodenströme auf die -vorhergehende Verstärkerkaskade ausgeschaltet. Ein Brückenwiderstand, an dessen Klemmen die Eingangs- und linear verstärkte, rückgekoppelte Ausgangsspannung einander kompensieren, ist an Gitter und Kathode einer Kompensationsröhre A angeschlossen. Solange keine Formverzerrungen' entstehen, werden keine Spannungen durch die Röhrest verstärkt. Treten nicht lineare Verzerrungen auf, so werden sie in verstärktem Maße in Gegenphase am Widerstand R im Gitterkreis der Röhre V zur Einwirkung kommen. Der stabile Zustand ist erreicht, wenn die noch bestehenden Zerrspannungen ebensoviel Kompensationsspannung in den Gitterkreis der Hauptröhre steuern, daß der überwiegende Rest der Verzerrung ausgeglichen ist. Damit die Verstärkung durch die Kompensationsanordnung einerseits nicht reduziert wird, anderseits die Entzerrungsspannung möglichst vollständig auf den Widerstand zwischen Gitterkathode gelangt, muß R sowie der durch den Transformator übertragene Widerstand der vorhergehenden Kaskade klein bleiben gegen den Widerstand Gitterkathode der Hauptröhre. In Abb. 3 besteht die Sekundärwicklung des Eingangstransformators E der Röhre V aus zwei gleichen Teilen, wobei nur die eine Hälfte der sekundären Wicklung die Gitter- und Kompensationsspannung liefert. Die Entzerrungsströme durchfließen die beiden Hälften der sekundären Wicklung gegensinnig, so daß eine Rückwirkung auf die frühere Kaskade praktisch vollständig wegfällt.Bridge B-. A direct reaction of the anode currents on the preceding amplifier cascade is thus initially eliminated. A bridge resistor, at whose terminals the input voltage and the linearly amplified, feedback output voltage compensate each other, is connected to the grid and cathode of a compensation tube A. As long as there are no shape distortions, no stresses are increased by the rest of the tube. If non-linear distortions occur, they will have an increased effect in antiphase at the resistor R in the grid circle of the tube V. The stable state is reached when the remaining distortion stresses control as much compensation voltage in the grid circle of the main tube that most of the rest of the distortion is balanced. So that the gain is not reduced by the compensation arrangement on the one hand, and on the other hand the equalization voltage reaches the resistor between the grid cathode as completely as possible, R and the resistance of the previous cascade transmitted by the transformer must remain small compared to the resistance of the grid cathode of the main tube. In Fig. 3, the secondary winding of the input transformer E of the tube V consists of two equal parts, with only one half of the secondary winding supplying the grid and compensation voltage. The equalization currents flow through the two halves of the secondary winding in opposite directions, so that there is practically no effect on the earlier cascade.

Eine wirksame Entzerrung nach dem geschilderten Verfahren kann nicht nur bei Verstärkerschaltungen, sondern auch bei Modulationsstufen von Sendern Anwendung finden. Erforderlich ist hierbei nur noch ein Gleichrichter.An effective equalization according to the method described can not only be used for Amplifier circuits, but also find application in modulation stages of transmitters. Only one is required here Rectifier.

Abb. 4 zeigt eine derartige Entzerrungsanordnung schematisch für eine Mischrohrschaltung (Gitterspannungstelephonie). Durch Veränderung der Gittervorspannung im Tonrhythmus wird der innere Röhrenwiderstand der Röhre M verändert. Auf dieser Veränderung des Röhrenwiderstandes beruht das Entstehen der Seitenbandschwingungen. Solange die Modulationskennlinie geradlinig verläuft, hat der scheinbare Widerstand für die Seitenbandströme einen konstanten Wert, und die Modulation ist verzerrungsfrei. Wenn diese Kennlinie sich krümmt, treten jedoch bekanntlich Verzerrungen in Form von höheren Seitenbandfrequenzen auf.
Für dem Träger nahe benachbarte Seitenbandfrequenzen ist der äußere Widerstand des Sperrkreises S noch ohmisch, daher verläuft die Umrandungskurve der modulierten Schwingung konphas mit der niederfrequenten Erregung. Bei Modulation mit höheren Tönen ist der äußere Widerstand für die betreffenden Seitenbandfrequenzen oft bereits merklich induktiv bzw. kapazitiv, daher ist die Umhüllende der mit hohen Frequenzen modulierten Schwingung gegen die niederfrequente Erregung zeitlich phasenverschoben. Um diese Störungen zu vermeiden, wird der gesamte Kreiswiderstand nachgebildet und nach Gleichrichtung eine der Erregung konphase Niederfrequenzspannung der Vergleichsbrücke aufgedrückt. Es ist f R_s eine Nachbildung des SeitenbandwiderStandes der Hochfrequenzröhre. Statt der hier nicht möglichen Einschaltung eines Nachbildungswiderstandes für den phasenverschiebenden Einfluß des Kreises S ist der Gleichrichterkreis mittels einer Spule von der Selbstinduktion L₂ an den Kreis S angekoppelt. Vorausgesetzt ist dabei, daß der Widerstand des Gleichrichters und der Brücke groß ist gegen / R_s + ; a L₂, so daß die Hochfrequenz praktisch durch die Gleichrichteranordnung keine weitere Phasendrehung erfährt. Ist nun die Belastung der niederfrequenten Endröhre V rein ohmisch, so kann die Eingangsspannung durch die vom Gleich-. richter G kommenden unverzerrten Schwingungen in der Brücke kompensiert werden und wieder nur die Zerrfrequenzen mittels der Entzerrungsröhre A verstärkt in Gegenphase in den Gitterkreis induziert werden, wodurch je nach dem Verstärkungsfaktor der Röhret beliebig hohe Entzerrung erzielt werden kann.Fig. 4 shows such an equalization arrangement schematically for a mixing tube circuit (grid voltage telephony). The internal tube resistance of the tube M is changed by changing the grid tension in the tone rhythm. The occurrence of the sideband oscillations is based on this change in the tube resistance. As long as the modulation characteristic is straight, the apparent resistance for the sideband currents has a constant value and the modulation is free of distortion. If this characteristic curve bends, however, it is known that distortions occur in the form of higher sideband frequencies.
For sideband frequencies close to the carrier, the external resistance of the trap circuit S is still ohmic, so the boundary curve of the modulated oscillation runs in phase with the low-frequency excitation. In the case of modulation with higher tones, the external resistance for the sideband frequencies in question is often already noticeably inductive or capacitive, so the envelope of the oscillation modulated with high frequencies is phase-shifted in relation to the low-frequency excitation. In order to avoid these disturbances, the entire circular resistance is simulated and, after rectification, a low-frequency voltage that is in phase with the excitation is applied to the comparison bridge. It is f R _s a replica of the sideband resistance of the high frequency tube. Instead of the inclusion of a simulation resistor for the phase-shifting influence of the circuit S , which is not possible here, the rectifier circuit is coupled from the self-induction L ₂ to the circuit S by means of a coil. The prerequisite is that the resistance of the rectifier and the bridge is high against / R _s +; a L ₂ , so that the high frequency practically experiences no further phase rotation due to the rectifier arrangement. If the load on the low-frequency output tube V is purely ohmic, then the input voltage can be reduced by the direct voltage. Richter G undistorted vibrations coming in the bridge are compensated and again only the distortion frequencies are induced in the grid circle amplified in antiphase by means of the equalization tube A , whereby, depending on the amplification factor of the tube, any amount of equalization can be achieved.

Ebenso könnte die Einführung der Entzerrungsspannung in den Anodenkreis der Endröhre V erfolgen, und ebenso die Entnahme der der Brücke zugeführten Spannung, welche die unverzerrte Komponente der dem Ausgangskreis entnommenen Spannung kompensiert, aus diesem Kreis erfolgen.The equalization voltage could also be introduced into the anode circuit of the output tube V , and the voltage supplied to the bridge, which compensates for the undistorted component of the voltage taken from the output circuit, could also be withdrawn from this circuit.

Solange die gesamte Phasendrehung der an den Sender angekoppelten sowie der empfangsseitig eingeschalteten Hochfrequenzkreise für den Seitenbandbereich unbedeutend bleibt, ergibt sich außerdem die Möglichkeit, durch Verwendung eines Entzerrungsdetektors, der der gebräuchlichen Empfangsdetektorart ähnlich ist, die Hochfrequenz derartig zu modulieren, daß das Demodulationsresultat an der Empfangsstelle praktisch verzerrungsfrei ist. Bei quadratischer Gleichrichtung beispielsweise treten bekanntlich beträchtliche nicht lineare Verzerrungen nach der Demodulation auf, wenn der Aussteuerungsgrad etwa 20 bis 30 °/₀ überschreitet. Durch Verwendung eines quadratischen Detektors an Stelle von G in Abb. 4 würden dieAs long as the total phase shift of the high-frequency circuits coupled to the transmitter and those switched on at the receiving end remains insignificant for the sideband range, there is also the option of modulating the high frequency using an equalization detector that is similar to the conventional type of receiving detector, so that the demodulation result at the receiving point is practically distortion-free. In the case of quadratic rectification, for example, it is known that considerable non-linear distortions occur after demodulation if the degree of modulation exceeds _{approximately 20 to 30 ° / 0.} By using a square detector in place of G in Fig. 4, the

Verzerrungen am Empfänger auch bei höheren Aussteuerungsgraden praktisch eliminiert, wenn am Empfänger ein ähnlicher Empfangsdetektor verwendet wird. Distortions at the receiver practically eliminated even at higher levels of modulation, if a similar reception detector is used on the receiver.

Claims

Patent claims:

i. Amplifier circuit, with the energy from the output to the input circuit in for distortion suppression suitable phase and size is fed back, thereby characterized in that only the distortion vibrations caused by the circuit and occurring in the anode circuit If necessary, vibrations are amplified to the input circuit via a linear component of the fundamental vibrations compensating switching arrangement, e.g. B. bridge arrangement, are supplied.

2. Amplifier circuit according to claim i, characterized by the use of a differential transformer as the input transformer, its subdivided secondary coil the equalizing feedback currents flow in the opposite direction. as

3. Telephony transmitter circuit according to claim i, characterized in that the high-frequency vibrations rectified with the low-frequency modulation vibrations are compared and only the distortion frequencies not contained in the primary sound image are as opposed to phase as possible are again fed to the low frequency circuits.

1 sheet of drawings

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