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Publication number: DE598243C
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Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 8. JUNi 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Vr 598 KLASSE 21a⁴ GRUPPE 35«

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*) Schaltungsanordnung zur Kompensation von Störspannungen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Juli 1930 ab

Die Übertragungsgüte von an eine Stromquelle (z. B. Starkstromnetz) zum Zwecke der Stromlieferung angeschlossenen Appa-, raten der Fernmeldetechnik, insbesondere bei Musik- und Sprachübertragungsanlagen, wird durch von der Stromquelle herrührende Störungen beeinträchtigt. Besonders empfindlich sind diese Störungen bei Verstärkern sehr großer Leistung, wie sie für Tonfilmzwecke benutzt werden. Es ist in den meisten Fällen nicht angängig, diese Störungen durch Filter zu beseitigen, da auf diese Weise ein Teil der zu übertragenden Frequenzen ebenfalls herausgesiebt werden würde.

Es wurde daher bereits vorgeschlagen, die in dem Speisestrom enthaltenen Störfrequenzen durch Kompensationswirkungen aufzuheben, indem beispielsweise der Speisestromquelle Spannungen entnommen wurden- die in

Gegenphase und geigneter Amplitude der Verstärkeranlage zugeführt wurden. Mit diesem Verfahren konnten sämtliche in dem Speisestrom enthaltenen Störungen, so auch die harmonischen Oberschwingungen der Grundfrequenz des Speisestromes,' beseitigt werden. Die Erfindung beschäftigt sich nun mit der Beseitigung von solchen Störfrequenzen, die in dem Speisestrom vor der Zuführung in die Übertragungsanlage nicht enthalten sind· und erst infolge besonderer Eigenschaften der letzteren innerhalb der Anlage entstehen. Dies ist insbesondere bei Wechselstromheizung der Verstärkerröhren der Fall. Da die Temperatur des Heizfadens dem Quadrat des Stromwertes proportional ist, tritt die zweite Harmonische in sehr starkem Maße infolge der Wechselstromheizung hervor. Diese Störfrequenzen unterscheiden sich grundsätzlich von den in dem Speisestrom enthaltenen Störungen, da sie vor der Zuführung des Speisestromes in die Übertragungsanlage' nicht zu beseitigen sind. Eine spätere Aussiebung dieser Störungen beispielsweise im Ausgang des Verstärkers vor dem Anschluß des Lautsprechers kommt noch viel weniger in Frage als bei den Grundfrequenzen, da die Oberwellen auf jeden Fall innerhalb des akustischen Frequenzgebietes liegen. ·■ ■ ' -■

Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, die von den Stromquellen gelieferten Störungen durch Kompensationswicklungen aufzuheben. Mit diesem Kompensationsverfahren ist es jedoch nicht möglich, die in der Übertragungsanlage selbst entstehenden höheren Harmonischen der Grundfrequenz der Störquelle zu beseitigen. Diese Oberwellen, insbesondere die zweiten, treten beispielsweise bei Netzanschlußgeräten hinter dem Gleichrichter oder infolge Wechselstromheizung der Röhren auf.

Gemäß der Erfindung werden diese Oberwellen dadurch aufgehoben, daß der Stromquelle Spannungen entnommen werden, die

*') Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Hans Bartels in Berlin-Siemensstadt.

nach geeigneter Frequenzwandlung, Phasendrehung und Amplitudenreglung der zu entstörenden Einrichtung zugeführt werden. Es ist dabei an sich gleichgültig, ob beispielsweise bei einem mehrstufigen Verstärker die Kompensationsspannung einer der Vorröhren oder der Endröhre aufgedrückt wird. Um die der Störquelle zu entnehmende Kompensationsspannung möglichst klein halten zu

ίο können, wird man vorzugsweise diese Spannung einer der Vorröhren zuführen. Jedoch läßt sich dieser Weg im allgemeinen nur beschreiten, wenn zwischen dieser Vorröhre und der Endröhre, von der angenommen sei, daß sie die störenden Oberwellen hervorruft, keine den Verstärkungsgrad regelnden Einrichtungen, z. B. Potentiometer, angeordnet sind. In einem solchen Falle ist es daher oft zweckmäßiger, die Kompensationsspannung hinter der Regeleinrichtung zuzuführen.

Die erforderliche Frequenzwandlung kann in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines oder mehrerer Gleichrichter vorgenommen werden. In den meisten Fällen wird es genügen, zu diesem Zweck die bereits vorhandenen Gleichrichter zu benutzen. Enthält die Stromquelle, wie es des öfteren der Fall sein wird, die benötigte Kompensationsfrequenz, so brauchen besondere Gleichrichter oder andere Einrichtungen zur Frequenzwandlung nicht benutzt zu werden, und es genügt, aus der Stromquelle die gewünschte Frequenz bzw. die gewünschten Frequenzen herauszusieben. Die in dem Speisestrom enthaltenen harmonischen Oberwellen können so klein sein, daß sie selbst keine Störungen innerhalb des Verstärkers hervorrufen. Dies ist um so mehr der Fall,,als die Oberschwingungen in den ersten Stufen einer Verstärkerkaskade, die bei Wechselstromheizung in den meisten Fällen mit indirekt geheizten Röhren ausgerüstet sind, keine Störungen hervorrufen und die Verstärkung der normalerweise direkt geheizten letzten Stufe verhältnismäßig gering ist. Anders liegen dagegen die Verhältnisse bei den Oberschwingungen, die innerhalb der Anlage entstehen und von beträchtlicher Größe sein können, da sie eine unmittelbare Folge der Heizung mit der Grundfrequenz sind. Ihre vollkommene Beseitigung mit den an sich sehr kleinen, in der Speisequelle enthaltenen Oberwellen ist ohne Schwierigkeiten möglich, wenn man die Kompensationsspannung vor der Endstufe zuführt und die Ver-

55' Stärkung der vorhergehenden Röhren ausnutzt. Die Erfindung ist in erster Linie für solche ■ Übertragungsanlagen bestimmt, die aus einer Wechselstromquelle gespeist, beispielsweise mit Heiz- und Anodenstrom versorgt werden. Sie kann jedoch auch bei Gleichstromspeisung verwendet werden, wenn der Speisestrom Störfrequenzen enthält, die infolge mangelhafter Beruhigung die Veranlassung für das Entstehen von Oberschwingungen innerhalb der Ubertragungsanlage sind.

Man kann selbstverständlich die Kompensationsspannung auch einer anderen an derselben Stromquelle liegenden Einrichtung entnehmen, wenn diese gerade die erforderliche Frequenz aufweist, so daß ein besonderer Frequenzwandler überflüssig wird. Dies ist oft bei den für die Feldspeisung dynamischer Lautsprecher vorgesehenen Gleichrichtern der Fall, die die zweite Harmonische gewöhnlich ziemlich stark ausgeprägt enthalten.

Für die erforderliche Frequenzwandlung, Phasendrehung und Amplitudenreglung können die an sich bekannten Mittel verwendet werden. Der Erfindungsgedanke ist für sehr viele Anwendungszwecke vorteilhaft, so neben den schon erwähnten Sprech- und Übertragungsanlagen bei Bildfunk-, Fernsehapparaten, bei medizinischen und insbesondere bei Meßgeräten.

Neben der nahezu vollkommenen Beseitigung von Störgeräuschen ist als weiterer Vorteil des Erfindungsgedankens zu erwähnen, daß die Befreiung von Störungen mit einem sehr viel geringeren Aufwand erfolgen kann als bisher. Die normal für die gesamte Leistung zu dimensionierenden Beruhigungsmittel können fortfallen oder zum mindesten sehr viel kleiner gehalten werden. Dies ist insbesondere für Verstärker sehr großer Leistung von hoher wirtschaftlicher Bedeutung. Da man gemäß der Erfindung die Kompensationsspannungen beispielsweise bei einem Verstärker schon der Anfangsstufe zuführen kann, genügt es, der Störquelle nur eine verhältnismäßig kleine Kompensationsenergie zu ioo entnehmen. Dadurch werden die für die Übertragung dieser Energie erforderlichen Schaltmittel ebenfalls sehr klein und billig.

In den Abbildungen sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens dargestellt.

Abb. ι zeigt die Endröhre V eines Verstärkers, der über den Transformator T₁ an den Eingang E und über den Transformator T₂ an den Ausgang A angeschlossen ist. Die Kathode der Verstärkerröhre wird über den Transformator Tn aus dem Netz N gespeist. Durch diese Art der Speisung wird in dem Verstärkerkreis eine Störfrequenz von der doppelten Frequenz des Netzes erzeugt. Diese Frequenz wjrd durch eine über den Transformator T₃ dem Gitterkreis der Röhre zugeführte Kompensationsspannung unschädlich gemacht. Die Primärwicklung des Übertragers T₃ ist über ein Potentiometer P zur Amplitudenregulierung und über eine Einrichtung zur Phasendrehung PD an den Fre-

quenzwandler FW angeschlossen. Mit Hilfe des Frequenzwandlers werden aus der Netzfrequenz diejenigen Frequenzen erzeugt, die in der Verstärkereinrichtung kompensiert werden sollen. Handelt es sich darum, die doppelte Frequenz des Netzes zu beseitigen, so wird als Frequenzwandler ein Gleichrichter ausreichen.

Abb. 2 zeigt einen aus den drei Röhren V₁,

to V₂, F₃ aufgebauten Verstärker, bei dem die Heizspannung über den Transformator TiV₁ dem Netz iV entnommen wird. Die Verstärkerröhren sind über die Transformatoren T₁ und T₄ an den Eingang £ und an den Laut-Sprecher L angeschlossen. Die Transformatoren T₂ und T₃ dienen zur Kopplung zwischen den Röhren. Die Lieferung der Anodenspannung, die ebenfalls aus dem Netz erfolgen könnte, ist in der. Schaltung nicht näher dar-' gestellt.

Gemäß der Erfindung soll nun die in der Verstärkerschaltung auftretende zweite Harmonische der Netzfrequenz kompensiert werden. Die zweite Oberschwingung kann dabei durch die Wechselstromheizung der Röhre oder auch durch die für die Lieferung der Anodenspannung vorgesehenen Gleichrichter hervorgerufen sein. In Abb. 2 ist als Beispiel angenommen, daß der Erregerstrom für die Feldwicklung LF des dynamischen Lautsprechers L einem besonderen Gleichrichter G entnommen wird, der über einen besonderen Transformator 7W₂ mit dem Netz verbunden ist. Da es nun wegen der großen Induktivität der Lautsprecherfeldwicklung nicht erforderlich ist, die von dem Gleichrichter G gelieferte Gleichspannung sehr weitgehend zu entstören, enthält diese sicher die zweite Harmonische der Netzfrequenz. Es ist daher nicht erforderlich, für die Erzeugung der gemäß der Erfindung zur Kompensation notwendigen Frequenz einen besonderen Frequenzwandler aufzustellen, sondern man wird die Kompensationsfrequenz hinter dem Gleichrichter G abnehmen und sie über eine Einrichtung zur Phasendrehung PD und ein Potentiometer P₂ der Verstärkereinrichtung zuführen.

Die Zuführung der Kompensationsspannung kann beispielsweise über einen Transformator T₄ im Gitterkreis der Röhre V₂ erfolgen, falls die Störungen besonders hier auftreten. Jedoch ist es selbstverständlich möglich, die Entstörung an jedem beliebigen anderen geeignet erscheinenden Punkte oder auch gleichzeitig an mehreren Punkten vorzunehmen.

Claims

Patentansprüche:

ι. Ubertragungsanlage, insbesondere Verstärker zur Übertragung elektrischer Signalströme, in der störende Oberwellen (Störfrequenzen) der Grundfrequenz des die Anlage speisenden, beispielsweise mit Heiz- und Anodenstrom versorgenden Wechselstromes zusätzlich erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation dieser Störfrequenzen der Speisewechselstromquelle eine Spannung der Grundfrequenz entnommen und auf die zu kompensierende Störfrequenz transformiert wird oder eine der Störfrequenz entsprechende Spannung der Speisewechselstromquelle entnommen und der Anlage in Gegenphase zur Störfrequenz und in geeigneter Amplitude zugeführt wird.
2. Übertragungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz-Wandlung mit Hilfe von Gleichrichtern erfolgt.
3. Übertragungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation die Oberschwingungen von an- '85 deren an die gleiche Speisestromquelle angeschlossenen Übertragungsanlagen benutzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen