-
Einrichtung zur Vermeidung von nichtlinearen Verzerrungen Die Erfindung
bezieht sich auf *eine Anordnung zur Vermeidung nichtlinearer Verzerrungen
in Röhrenschaltungen, insbesondere Verstärkerschaltungen. Um eine lineare Beziehung
zwischen der Ausgangsamplitude und der Eingangsamplitude herbeizuführen, sind bereits
verschiedene Schaltungen vorgeschlagen worden. So wird beispielsweise bei der Gegentaktschaltung
durch die Verwendung zweier Röhren, die eingangsseitig in Gegenphase erregt werden,
erreicht, daß sich im Ausgangskreis die geradzahligen Oberschwingungen aufheben.
Bei den bekannten Schaltungen, die eine negative Rückkopplung verwenden, wird die
Amplitude sämtlicher Oberschwingungen vermindert, jedoch tritt gleichzeitig eine
wesentliche Herabsetzung des Gesamtverstärkungsgrades ein. Andere Schaltungen verwenden
zusätzliche nichtlineare Schaltelemente, deren Verzerrungen die Verzerrungen der
zu linearisierenden Schaltung aufheben.
-
Sind die Anforderungen, die an die Linearität einer Verstärkerschaltung
gestellt werden, sehr hoch, so müssen diejenigen Verzerrungen, die durch die Veränderlichkeit
des Durchgr iffes mit der Gitterspannung hervorgerufen werden, berücksichtigt werden.
Da diese durch den Durchgriff bedingten Verzerrungen wesentlich kleiner sind als
die auf die Krümmung der statischen Röhrenkennlinie zurückzuführenden, hat man sie
bisher im allgemeinen nicht berücksichtigt und den Durchgriff als konstant angesehen.
-
Gemäß der Erfindung werden nun zur Aufhebung der Durchgriffsverzerrungen
bei einer Einrichtung zurVermeidung von nichtlinearen Verzerrungen in Schaltungen
mit Elektronenröhren oder anderen Elementen mit nichtlinearer Amplitudenabhängigkeit
Entladungsgefäße verwandt, die eine derart fallende Durchgriffsgitterspannungskennlinie
aufweisen, daß für ein bestimmtes Anpassungsverhältnis die durch die Krümmung der
statischen: Kennlinie der Röhren oder auf andere Weise entstehenden Oberschwingungen
durch solche kompensiert werden, die eine Folge der fallenden Durchgriff sgitterspannungskennlinie
einer oder mehrerer Röhren sind.
-
Diese Art der Kompensation kann naturgemäß stets nur für ein bestimmtes
Anpassungsverhältnis verwirklicht werden, da die nicht auf' der Veränderlichkeit
des Durchgriffes beruhenden Verzerrungen belastungsabhängig sind, während die Durchgriffskennlinie
praktisch konstant bleibt.
-
Röhren, bei denen die Abhängigkeit des Durchgriffes von der Gitterspannung
absichtlich in bestimmter Weise beeinflußt worden ist, sind die bekannten Exponentialröhren.
Bei diesen verlaufen jedoch die Durchgriffsgitterspannungskennlinien in stärkerem
Maße
ansteigend als bei den bekannten Röhren mit normaler Durchgriffsabhängigkeit.
Die Exponentialröhren sind also für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens nicht
geeignet.
-
Das Wesen der Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. i und 2
näher erläutert. Der gesamte im Ausgangskreis ,einer z. B. mit dem äußeren Widerstand
0 belasteten Röhre fließende Strom läßt sich ausdrücken durch die Reihe
in welcher IQ den Gleichströmanteil des Anodenstromes, U, die Gittervorspannung
und 11, die Gitterwechselspannung darstellt. In dieser Gleichung der Arbeitscharakteristik
stellt das zweite Glied die Grundwelle des abgehenden Wechselstromes und das dritte
seine zweite Oberwelle, d. h. die Welle mit der doppelten Frequenz der Grundwelle,
dar. Der durch dieses dritte Glied bedingte Klirrfaktor Kst ist also
er sei im folgenden mit Stromklirrfaktor bezeichnet.
-
Die bekannte Tatsache, daß der Durchgriff einer Röhre nicht über größere
Bereiche konstant, sondern -eine Funktion der Gittervorspannung und der Anodenspannung
ist, bedingt ebenfalls einen Klirrfaktor Kd, der z. B. durch das dritte Glied der
Gleichung
gegeben ist. (U- Gesamtausgangsspannung, U. -Anodengleichspannung.) Er läßt sich
in der Form
schreiben und sei als Durchgriffsklirrfaktor bezeichnet.
-
Die quadratischen Glieder in den beiden Gleichungen (i) und (2) addieren
sich, wenn das dritte Glied auf der rechten Seite der,Gleichung (3) ein. positives
Vorzeichen besitzt, also der Durchgriff der Röhren mit wachsender negativer Gitterspannung
steigt, und wirken einander entgegen, wenn dieses Vorzeichen negativ ist (Durchgriffsgitterspannungskennlinie
fallend). Das Vorzeichen des quadratischen Gliedes der Gleichung (r) bleibt unabhängig
von der Beeinflussung der Durchgriffsgitterspannungskennlinie posititv, da die Abhängigkeit
des Anodenstromes von der Steuerspannung stets durch das Raumladungsgesetz J = K
# Uh'' gegeben und die zweite Ableitung des Anodenstromes J von der Gitterspannung
U, ständig positiv ist.
-
Dieser letztere Fall wird erfindungsgemäß zur Auslöschung bzw. Verminderung
der Oberwellen benutzt. Da aber alle zur Zeit gebräuchlichen Röhren eine mit negativ
werdender Gittervorspannung steigende Durchgriffscharakteristik besitzen (Kurven
i und 2 der Fig. i, Parameter: Anodenspannung), sind sie für eine erfindungsgemäße
Einrichtung nicht geeignet; es müssen vielmehr Röhren mit mindestens teilweise fallender
Durchgriffscharakteristik verwendet werden (3und4 in Fig i), wobei nur der fallende
Teil benutzt wird und der Arbeitspunkt an die Stelle geeigneter Krümmung gelegt
werden kann. Der gewünschte Verlauf der Durchgriffsfunktion läßt sich durch geeigneten
Aufbau der Elektroden, insbesondere der Steuerelektroden, erreichen. Die Abhängigkeit
eines nach der Erfindung kompensierten Klirrfaktors K von dem Anpassungsverhältnis
ist in Fig. 2, Kurve 5, für das Beispiel
dargestellt; zum Vergleich sind die Kurven für den nicht kompensierten Klirrfaktor
bei konstantem Durchgriff 6 und nichtkonstantem Durchgriff 7 mit eingezeichnet.
Kurve 5 würde also beispielsweise durch die in Kurve q. der Fig. i dargestellte
Durchgriffscharakteristik zu erzielen sein, während Kurve 7 durch eine Durchgriff
scharakteristik nach Kurve i oder 2 in Fig. i bedingt wäre. Das Verfahren läßt sich
selbstverständlich auf Röhrenkaskaden ausdehnen, wobei gegebenenfalls eine oder
mehrere Röhren mit fallender Durchgriffscbarakteristik die Kompensation des Stromklirrfaktors
sämtlicher Röhren übernehmen können.
-
Wie oben gesagt, läßt sich erfindungsgemäß der Klirrfaktor' für jedes
beliebige Anpassungsverhältnis kompensieren; in der Hauptsache wird die Erfindung
auf die Fälle
und
Anwendung finden. Nach der Erfindung ist es ferner möglich, auch nichtlineare Verzerrungen,
die nicht durch Röhren, sondern durch andere Schaltelemente (z. B. Eisen) hervorgerufen
werden, zu beseitigen, indem eine oder mehrere nach der Erfindung bemessene Röhren
an beliebiger Stelle in das zu verbessernde übertragungssystem eingeführt werden.
-
Ob man Hochvakuumröhren oder gasgefüllte Röhren verwendet, hängt von
dem speziellen Fall :ab, desgleichen ob Röhren mit direkt oder indirekt geheizter
Glühkathode
oder Gaskathode, d. h. mit einer an Stelle des Glühfadens
als Elektronenquelle dienenden ionisierten Gasstrecke benutzt werden.