DE594793C - Elektronenroehrenverstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Verstärkungsvorrichtung mit Elektronenröhren und läßt sich überall da mit Vorteil verwenden, wo es darauf ankommt, bei der Verstärkung der zu übertragenden Leistung das Verhältnis zwischen der Ausgangs- und Eingangsspannung selbsttätig dauernd konstant aufrechtzuerhalten. So kann man z. B. diese Einrichtung zur Übertragung und Fernanzeige von Winkelbewegungen verschiedener Instrumente mit Nutzen verwenden, wenn es sich darum handelt, die Instrumente, deren Ausschläge an anderer Stelle wiederholt werden sollen» möglichst von den zur Übertragung ihrer Stellung dienenden Steuerströmen zu entlasten, um diese Instrumente in ihren Abmessungen klein und in ihrer' Wirkungsweise möglichst unbeeinflußt von den Steuerströmen zu erhalten.

Als ein weiteres Anwendungsbeispiel der Einrichtung möge noch die Verstärkung bei Signalübertragung genannt werden, z.B. beim drahtlosen Senden und Empfangen von Nachrichten u. dgl.

Erfindungsgemäß wird bei einem Elektronenröhrenverstärker die Anordnung so getroffen, daß eine der Differenz zwischen der Eingangsspannung (oder einer ihr proportionalen Spannung) und der Ausgangsspannung (oder einer ihr proportionalen Spannung) des Verstärkers entsprechende Spannung mit Hilfe einer den Gitterkreis des Verstärkers beeinflussenden Spule als zusätzliche Spannung auf das Gitter der Verstärkerröhre übertragen wird, so daß hierdurch bei Abweichung der genannten Spannungen voneinander ein Ausgleich dieser Spannungen bewirkt wird.

Es ist bereits eine Anordnung zur elektrischen Übertragung von Drehbewegungen von einem Geber auf mehrere Empfänger bekannt, bei welcher in den Übertragungsstromkreis Verstärkerröhren eingeschaltet sind. Hierbei werden sowohl der Geber als auch der Empfänger als Induktionsmotoren ausgebildet, und der Anschluß der Verstärkerröhren erfolgt in der Weise, daß an die Enden der Phasenwicklung des Gebers der Eingangskreis der Röhre und an die Enden der Phasenwicklung des Empfängers der Anodenkreis derselben mit oder ohne Zwischenschaltung von Transformatoren gelegt ist.

Um den Einfluß von etwaigen Ungleichheiten der Charakteristiken und Vakuumröhren und Transformatoren auf die Verzerrung der Wiedergabe auszuschalten, ist ferner vorgeschlagen worden, bei der erwähnten bekannten Anordnung die Schaltung so zu treffen, daß in den Eingangskreis jeder Röhre ein Transformatorpaar gelegt ist, dessen Sekundärwicklungen in Reihe und entgegengesetzt geschaltet sind,

während eine Primärwicklung an die Enden der Phasenwicklung des Gebers und die andere direkt in den Übertragungsstromkreis gelegt ist. Hierbei werden die Verhältnisse so gewählt, daß, wenn die Rotoren des Geberapparates und des Wiedergabeapparates sich in gleichen Winkelstellungen gegenüber ihren Ständern befinden, die Wirkungen der erwähnten Transformatoren auf die Gitterkreise der Verstärker

ίο sich aufheben und diese letzteren an ihrem Ausgang keine Wechselströme liefern. Diese bekannte Anordnung hat den wesentlichen Nachteil, daß bei einer bestimmten Winkeleinstellung des Geberapparates bei dem Wiedergabeapparat dieselbe Winkellage des Rotors gegenüber seinem Stator keine Gleichgewichtslage ist: da nämlich hierbei die in den Rotorwicklungen des Wiedergabeapparates induzierten Spannungen nicht durch gleiche c-ntgegenwirkende, von dem Ausgangskreis des Verstärkers aufgedrückte Spannungen im Gleichgewicht gehalten werden können (die Verstärker sind ja bei dieser Stellung des Wiedergabeapparates wirkungslos), so entstehen in den Rotorwicklungen des Wiedergabeapparates Ausgleichströme und somit das Drehmoment, welches den Rotor aus der erwähnten Winkelstellung verdreht. Der Rotor sucht sich eine andere Lage als Gleichgewichtslage. Nun ist es aber für die genaue winkeltreue Wiedergabe der Stellungen des Geberapparates notwendig, daß beim Wiedergabeapparat die Stator- und Rotorwicklungen möglichst genau in derselben Weise angebracht werden wie beim Geberapparat, und daß bei jeder Gleichgewichtslage des Wiedergabeapparates die Winkelstellung seines Rotors zum Stator dieselbe ist wie beim Geberapparat. Da nun diese letztere Bedingung bei der bekannten Anordnung nicht erfüllt ist, so hat dies zur Folge, daß z. B. bei stufenmäßigen Verstellungen des Geberapparates von Grad zu Grad der Wiedergabeapparat sich nicht in gleichen Gradabstufungen einstellt.

Von diesem Nachteil ist die Anordnung nach der Erfindung frei. Hier wird dem Empfänger normalerweise, d. h. bei Gleichheit der Eingangs- und der Ausgangsspannung des Verstärkers kein Strom entnommen, so daß hierdurch eine richtige winkeltreue Einstellung des Empfängers gewährleistet wird.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind auf der Zeichnung in drei Figuren schematisch dargestellt.

Fig. ι zeigt die Verstärkungseinrichtung zum Verstärken des Ausganges eines Instrumentes zur Fernübertragung einer Winkelbewegung, wobei der verstärkte Ausgang dazu benutzt wird, um ein oder mehrere Empfangsgeräte synchron mit dem Sender zu betätigen. Sender 10 und Empfänger 11 sind Wechselstrommaschinen gleicher Konstruktion mit Mehrkreisankerwicklungen 12 und 13 und mit drehbaren Feldwicklungen 14 und 15. Die Ankerwicklungen sind zweckmäßig dreiphasig. Die Feldwicklungen 14 und 15 sind mit einer Wechselstromquelle 16 verbunden. Im Betrieb sind gleiche Punkte der beiden Ankerwicklungen miteinander verbunden und die elektromotorischen Kräfte in den beiden Ankerwicklungen, wenn der Rotor des Empfängers mit dem Rotor des Senders die gleiche Winkelstellung besitzt, gleich entgegengesetzt gerichtet, so daß kein Strom in den Verbindungsleitungen entsteht. Bei Bewegung des Senders werden die elektromotorischen Kräfte, die in dessen Anker induziert werden, verändert, wodurch sich eine unausgeglichene Spannung ergibt, die einen Strom hervorruft, durch den die Empfangsvorrichtung in eine Lage von entsprechender Winkelübereinstimmung bewegt wird.

Die Verstärkungseinrichtung für den Ausgang des Senders ist so, daß der Sender nur einen verhältnismäßig kleinen Teil der Energie liefert, die zur Betätigung des Empfängers erforderlieh ist. Die Fig. 1 zeigt zwei Verstärkerröhren 17 und iS, die in Gegentaktschaltung verbunden sind und den iVusgang eines Kreises oder einer Spule I2^a des Ankers 12 verstärken. Die Spule 12° ist mit den Eingangskreisen der go Röhren durch einen Transformator 19 verbunden, dessen Sekundärwicklung 20 eine zentrale Abzweigung 21 hat, die zu den Glühfäden 22 und 23 führt. Von einer Klemme der Sekundärwicklung 20 führt die Leitung 24 zu der Sekundärspule 25 eines Transformators 26 und von dort die Leitung 27 zum Gitter 28 der Röhre 17. Von einer anderen Klemme der Wicklung 20 führt in gleicher Weise eine Leitung zu der Sekundärwicklung 2g des Transformators 26 und zu dem Gitter 30 der Röhre iS. Die Ausgangskreise der beiden Röhren sind durch einen Transformator 31 mit der Spule I3^a der Ankerwicklung 13 verbunden. Die Primärwicklung 32 des Transformators 31 hat eine zentrale Abzweigung, an die eine Batterie 33 angeschlossen ist. Durch die Leitungen 34 und 35 sind gleiche Klemmen der Spulen I2^a und 13" miteinander verbunden, während die Primärwicklung 36 des Transformators 26 in der Leitung 35 liegt. In gleicher Weise sind die Spulen I2^h und i2^c geschaltet. Die Wirkungsweise ist folgende: Beide Hälften der EMK, die in der Spule I2^a induziert wird, werden durch die Röhren 17 und 18 verstärkt, die abwechselnd arbeiten, da ihre Gitter abwechselnd positiv und negativ sind. Der Ausgang der Röhren kann dieselbe Spannung haben, die ihren Eingangskreisen durch die Spule i2^a zugeführt wird, d. h. das Übersetzungsverhältnis kann gleich 1 sein; oder es kann die Spannung des Ausganges ein

vorher bestimmtes Verhältnis zur Eingangsspannung haben, das von den Kennlinien des Empfängers ii abhängt. Im vorliegenden Fall werden gleiche Spannungen vorausgesetzt. Wegen der Verschiedenheiten der Röhrenkennlinien wird die Ausgangsspannung im allgemeinen nicht gleich der Eingangsspannung sein. Es ist sehr wichtig, daß die in der Wicklung 12 induzierten EMKe der Wicklung 13 ohne Änderung in der Größe oder in der Phase aufgedrückt werden, da sonst der Empfänger nicht genau· folgt. Um Größe und Phase der Ausgangsspannung mit gleicher Genauigkeit zu regeln, ist der Transformator 26 vorgesehen.

Wenn die Ausgangsspannung gleich der Spannung der Spule I2^a ist, wird der Primärwicklung 36 des Transformators 26 keine Spannung aufgedrückt, und es hat infolgedessen dieser Transformator keinen Einfluß auf die Arbeitsweise der Röhren; irgendeine Spannungsdifferenz wird aber der Wicklung 36 aufgedrückt und durch die Sekundärwicklungen 25 und 29 auf die Eingangskreise der Röhren übertragen, wodurch diese Röhren die Spannungen aus-

gleichen. Wenn die Ausgangsspannung geringer ist als die^: der Wicklung I2^a, werden die Sekundärwicklungen 25 und 29 in demselben Sinne erregt, wie die ihnen zugehörigen Hälften der Sekundärwicklung 20, wodurch die den Eingangskreisen der Röhren zugeführten Spannungen vergrößert werden. Falls die Ausgangsspannung zu hoch ist, werden die Sekundärwicklungen 25 und 29 in entgegengesetztem Sinne erregt, so daß den Eingangs- kreisen der Röhren niedrigere Spannungen zugeführt werden. So werden die Röhren selbsttätig derart geregelt, daß die Ausgangsspannung gleich der Spannung der Wicklung I2^K gehalten wird. Man kann jedoch natürlich jedes gewünschte Spannungsverhältnis aufrechterhalten. Diese Arbeitsweise hält auch die Ausgangsspannung in Phase mit der Spannung der Wicklung I2^a. Natürlich werden die EMKe der Wicklungen 12⁶ und 12° genau in gleicher Weise verstärkt und den entsprechenden Wicklungen I3⁶ und 13° der Empfänger zugeführt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind zwei Stufen von Gegentaktverstärkung vorgesehen. Die Klemmen der Sekundärwicklung 20 sind durch die unteren Teile der Autotransformatoren 40 und 41 mit den Gittern der Röhren 42 und 43 der ersten Stufe verbunden. Die oberen Klemmen der Autotransformatoren sind mit den Klemmen einer Hilfswicklung 44 verbunden, die den Sekundärkreis des Ausgangstransformators 45 bildet. Der Mittelpunkt dieser Wicklung 44 ist durch die Leitung 46 mit dem Mittelpunkt der Wicklung 20 verbunden. Die linke Hälfte 44⁰ der Wicklung 44 ist parallel (also in Gegenschaltung) mit der oberen Hälfte 20" der Wicklung-20, und die obere Hälfte des Autotransformators 40 mit den beiden in Reihe verbunden. Ähnlich ist die andere Hälfte 44^s von 44 parallel (also in Gegenschaltung) mit der anderen Hälfte 20^δ von 20 und in Reihe mit dem oberen Teil des Autotransformators 41 verbunden.

Bei dieser Anordnung wird jeder Spannungsunterschied der Spulenteile 44° und 20^a dem oberen Teil des Autotransformators 40 zugeführt, wodurch sein unterer Teil so erregt wird, daß er die Röhre 42 regelt. Wenn z. B. die Spannung des Teiles 44" höher ist als die Spannung des Teiles 20^a, wird der untere Teil des Autotransformators 40 entgegengesetzt zu dem Teil 20^a erregt und die Ausgangsspannung der Röhre dadurch verringert. Das umgekehrte tritt natürlich ein, wenn die Spannung des Teiles 44" kleiner ist als die des Teiles 20^a. Der Teil 44^ regelt den Ausgang der Röhre 43 in ähnlicher Weise. Die Spannung des Ausgangstransformators 45 wird so geregelt, daß sie gleich ist oder in einem bestimmten Verhältnis steht zu der Spannung des Senders.

Die Sekundärwicklung 47 des Ausgangstransformators ist mit einer mittleren Abzweigstelle versehen und mit den beiden Röhren 48 und 49 verbunden, die die nächste Gegentaktstufe der Verstärkungseinrichtung bilden, in derselben Weise wie die Sekundärwicklung 20; hierbei sind eine Hilfsspule 50 und Autotransformatoren 51 und 52 in gleicher Weise zur Regelung der Spannung dieser Stufe vorgesehen. ■ Fig. 3 zeigt eine Anwendung der Verstärkungseinrichtung nach der Erfindung für drahtlose Nachrichtenübermittlung. Hier wird der drahtlose Sender (Modulator) 55 mittels Mikrophons 54 über zwei aus je zwei in Gegentaktanordnung geschalteten Röhren bestehende Verstärkungsstufen 56, 57 gesteuert. Auch hier muß das Verhältnis der von der Sekundärwicklung 59 des Mikrophontransformators gelieferten Eingangsspannung zu der Spannung der an den Sender 55 angeschlossenen Sekundärwicklung des Ausgangstransformators der Ver-Stärkungsanordnung selbsttätig konstant aufrechterhalten werden. Zu diesem Zweck ist nach der Erfindung an dem Ausgangstransformator eine sekundäre Hilfswicklung 58 vorgesehen, welche der Sekundärwicklung 59 des Eingangstransformators über eine Primärwicklung 60 entgegengeschaltet ist. Diese primäre Wicklung 60 beeinflußt die beiden Sekundärwicklungen 61 und 62, die ihrerseits die Steuerung der zugehörigen Gitterkreise der ersten Stufe 56 beeinflussen.

Man sieht, daß hier die Wicklungen 58 und 59 in der gleichen Weise über die Primärwicklung 60 einander entgegengeschaltet sind, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Wicklungen 13* und I2^a über die Primärwicklung 36, und daß die Sekundärwicklungen

6τ, 62 dieselbe Rolle spielen, wie die Sekundärwicklungen 25, 29 bei der Fig. 1. Die Spannung der an den Sender 55 angeschlossenen Wicklung kann somit wiederum gleich der Spannung

■5 der Sekundärwicklung 59 selbsttätig aufrechterhalten werden.

Da die Spannung der Hilfswicklung 58 proportional der Ausgangsspannung der Verstärkeranordnung ist, so kann man auf diese Weise zwischen der Ausgangsspannung und der Spannung der Sekundärwicklung 59 jedes beliebige konstant aufrechtzuerhaltende Spannungsverhältnis vorsehen, das dann das Verstärkungsverhältnis ergibt. In den Verbindüngen zwischen 58 und 59 ist zweckmäßigerweise noch ein Phasenschieber 63 eingeschaltet, um die beiden zusammenwirkenden Spannungen auch in bezug auf die Phase in Einklang zu bringen.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Elektronenröhrenverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Differenz zwischen der Eingangsspannung (oder einer ihr proportionalen Spannung) und der Ausgangsspannung (oder einer ihr proportionalen Spannung) des Verstärkers entspre-

   chende Spannung mit Hilfe einer den Gitterkreis des Verstärkers beeinflussenden Spule als zusätzliche Spannung auf das Gitter der Verstärkerröhre übertragen wird, so daß hierdurch bei Abweichung der genannten» Spannungen voneinander ein Ausgleich dieser Spannungen bewirkt wird.
2. 2. Anwendung des Elektronenröhren-Verstärkers nach Anspruch 1 für eine Einrichtung zur Fernübertragung von Winkelbewegungen, bei der die induzierenden Wicklungen (Erregerwicklungen) sowohl des auf der Sendeseite die Winkelverstellungen angebenden Apparates wie auch des auf der Empfangsseite diese Winkelverstellungen nachahmenden Apparates vom gemeinschaftlichen Wechselstromnetz gespeist werden, während ihre induzierten Wicklungen gegeneinander geschaltet sind und bei Gleichheit ihrer induzierten Spannungen gleiche relative Lagen zu den zugehörigen Erregerwicklungen einnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die einander entsprechenden induzierten. Wicklungen der beiden Apparate miteinander über eine abgeglichene Röhrenverstärkungseinrichtung nach Anspruch ι gekoppelt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen