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Verstärkerschaltung Die Erfindung betrifft eine Verstärkerschaltung,
in welcher die Gitterkathodenstrecke einer Elektronenröhre vom Anodenstrom der Vorröhre
durchflossen wird und das Gitter positiv vorgespannt ist.
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Es ist im allgemeinen üblich, Verstärkerröhren mit negativer Gittervorspannung
zu betreiben, so daß kein Gitterstrom fließt. Infolgedessen ist der Widerstand der
Gitterkathodenstrecke praktisch unendlich groß, und diese entnimmt daher aus der
Steuerspannungsquelle praktisch' keine Wechselströmleistung. Ein Nachteil dieser
Anordnung besteht darin, daß bei Röhren üblicher Bauart eine hohe Anodenspannung
angelegt werden muß, um einen hinreichend großen Anodenstrom, wie er beispielsweise
in Endstufen erforderlich ist, zu erzielen. Andererseits wurde bereits vorgeschlagen,
den Verstärkerröhren eine positive Gittervorspannung zu erteilen, um mit niedrigeren
Anodenspannungen auszukommen. Es wurde auch vorgeschlagen, die Gitterkathodenstrecke
solcher Röhren in den Anodenstromkreis der Vorstufe zu legen, so daß die erforderliche
Gittervorspannung durch den Spannungsabfall an der Gitterkathodenstrecke erzeugt
und eine besondere Vorspannungsquelle dadurch überflüssig gemacht wird. Der Betrieb
von positiv vorgespannten Verstärkerröhren konnte sich jedoch bisher in der Praxis
nicht durchsetzen, weil mit der Verkleinerung des Widerstandes der Gitterkathodenstrecke
eine beträchtliche Belastung der Steuerspannungsquelle verbünden war.
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Die vorliegende Erfindung vereinigt die Vorzüge der vorgenannten Schaltung
und vermeidet deren Nachteile, indem die positive Gittervorspannung der betreffenden
Verstärkerröhre so groß gewählt wird, daß .der Wechselstromwiderstand der Gitterkathodenstrecke
einen sehr großen oder sogar negativen Wert annimmt. Infolgedessen ist die Belastung
der Steuerspannungsquelle vernachlässigbar klein bzw. kann sogar eine teilweise
Kompensation des Widerstandes der Steuerspannungsquelle erzielt werden; andererseits
sind verhältnismäßig niedrige Anodenspannungen ausreichend. Dies ist insbesondere
bei Endstufen von Verstärkern von Wichtigkeit, da es auf diese Weise möglich ist,
die Anodenspannungen hierfür aus dem Gleichstromlichtnetz, dessen Spannung vielfach
nur i io Volt beträgt, zu entnehmen.
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Das Auftreten eines sehr großen oder sogar negativen Wechselstromwiderstandes
im Gitterkreis einer Röhre bei positiver Gittervorspannurig
erklärt
sich durch die Sekundäremission der Gitterelektrode, welche zur Folge hat, daß der
Gitterstrom mit zunehmender positiver Gitterspannung abnimmt. Die auf diese Weise
zustande kommende fallende Charakteristik wurde bereits für die Zwecke der Schwingungserzeugung
nach Art eines Dynatrons ausgenutzt. Es ist jedoch neu, diese Erscheinung in der
oben bezeichneten Weise in Verstärkerkaskaden zu verwerten.
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Zur näheren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes sind auf der Zeichnung
dargestellt: in Abb. i eine Schaltung zur Aufnahme von Gitterstromkennlinien, in
Abb. 2 eine Schar von Gitterstrornkennlinien bei verschiedenen Anodenspannungen
und in Abb.3 eine Verstärkerschaltung.
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Die Kurven in Abb. 2 zeigen den Verlauf des Gitterstromes i2 in Abhängigkeit
von der Gitterspannung Es für verschiedene Werte der Anodenspannung E.. Diese Kurven
können auf experimentellem Wege mittels einer Anordnung gemäß Abb. i aufgenommen
werden. Zu diesem Zweck wird die Anodenspannung E" auf einem bestimmten Wert festgehalten
und der Gitterstrom i,, für verschiedene Werte der Gitterspannung E, gemessen.
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Der Wechselstromwiderstand der Gitterkäthodenstrecke ist durch den
Differentialquotienten dE" gegeben. Wenn die Anodenspannurig den Wert E"3 hat, behält
der Gitterkreiswiderstand stets einen endlichen und positiven Wert, so daß die Gitterspannungsquelle
Leistung abgeben muß; hierdurch entsteht im allgemeinen ein beträchtlicher Abfall
der Eingangswechselspannung und eine Verzerrung des Anodenwechselstromes.
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Wenn jedoch für die Anodenspannung der Wert E"2 gewählt wird, so erkennt
man, daß der Wechselstromwiderstand der Gitterkathodenstrecke im waagerechten Teil
der Gitterstromkurve den Wert oo annimmt, obgleich ein Gittergleichstrom in der
Größenordnung von mehreren Milliampere fließt. Infolgedessen wird die Steuerspannungsquelle
nicht belastet, und es entsteht weder ein Abfall der Steuerspannung noch eine merkliche
Verzerrung des Anodenwechselstromes.
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Man kann noch weitergehen und für die Anodenspannung den Wert E"1
wählen, für welchen die unterste Kurve der Abb. 2, welche einen fallenden Teil aufweist,
gilt. In diesem Abschnitt ist der Wechselstromwiderstand der Gitterkathodenstrecke
negativ. Wenn man den negativen Widerstand so bemißt, daß noch keine Selbsterregung
von Schwingungen eintritt, kann man auf diese Weise eine vollständige oder teilweise
Kompensation des Widerstandes der Steuerspannungsquelle erzielen und dadurch größere
Eingangsamplituden erhalten, als dies bei Verstärkern mit negativer Gitterspannung
möglich wäre. Die in der Verwendung niedriger Anodenspannungen begründete Überlegenheit
der mit positiver Gittervorspannung betriebenen Verstärl@er ist insbesondere dann
von Bedeutung, wenn die Anodenspannung einem Gleichstromnetz, dessen Spannung vielfach
nur iio Volt beträgt, entnommen werden soll.
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In der Abb.3 ist eine vollständige Verstärkerschaltung dargestellt.
Die Hochirequenzschwingungen werden von einer Antenne A aufgenommen und anschließend
demoduliert. Die Niederfrequenz wird zwischen der Kathode 7 und dem durch die Batterie
B negativ vorgespannten Steuergitter 5 der Röhre i angelegt. Der Anodenstrom dieser
Röhre fließt über die Gitterkathodenstrecke der nachfolgenden Röhre - und erzeugt
zwischen diesen beiden Elektroden einen Spannungsabfall, welcher das Gitter 8 positiv
gegenüber der Kathode io macht. Durch passende Einstellung der Spannung der Batterie
B kann man den Anodenstrom der Röhre i so einregeln, da13 der Spannungsabfall an
der Gitterkathodenstrecke der Röhre 2 einen bestimmten Wert annimmt. Andererseits
kann die Anodenspannung der Röhre 2 mittels eines verschiebbaren Abgriffs i i an
einem Spannungsteiler i2 verändert werden. Durch diese beiden Einstellungen ist
es stets möglich, den Arbeitspunkt der Röhre 2 so zu bestimmen, daß der Wechselstromwiderstand
der Gitterkathodenstrecke einen sehr großen oder sogar negativen Wert annimmt. Zur
Überbrückung des Spannungsteilers i2 bzw. des zwischen der Kathode io und dem Schieber
i i liegenden Teiles für Wechselstrom sind die Blockkondensatoren C bzw. Cl vorgesehen.
Das elektroakustische Wiedergabeorgan: (Lautsprecher) ist mit P bezeiclinet.
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In der Schaltung gemäß Abb. 3 bildet der Widerstand der Gitterkathodenstrecke
der Röhre 2 das Kopplungsglied zwischen den beiden Röhren i und 2. Seine elektrischen
Eigenschaften sind mit der einer Drosselspule zu vergleichen, welche bekanntlich
Gleichstrom durchläßt, für Wechselstrom jedoch einen großen Widerstand aufweist.
Infolge des hohen Wechselstromwiderstandes kann mit der angegebenen Schaltung eine
erhebliche Spannungsverstärkung erzielt werden. Diese Anordnung kann auch für Hochfrequenzverstärker
oder Gleichrichter verwendet werden und überhaupt in allen jenen Fällen, wo eine
erhebliche Belastung der Steuerspannungsquelle vermieden werden muß.