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Verzerrungsfreier Verstärker In Verstärkern für Hoch- und Niederfrequenz
treten oft lineare und nichtlineare Verzerrungen auf. Diese Verzerrungen haben ihre
Ursache häufig in dem Auftreten von Strömen in sonst stromlosen Kreisen, durch welche
die Spannung im Ausgangskreis nicht mehr proportional der Eingangsspannung ist.
Derartige Verzerrungen versuchte man bisher unwirksam zu machen, indem man die Röhren
entsprechend überdimensionierte bzw. bei dem Bau und der Verwendung der Röhren auf
möglichst geringen Gitterstrom achtete. Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg
zur Verminderung bzw. Vermeidung der Verzerrungen, der eine erheblich günstigere
Ausnutzung der Vor- und Endröhre gestattet. Im Gegensatz zu den bisherigen Anordnungen
wird eine den Verzerrungen entgegenwirkende Zusatzschaltung verwendet, die durch
den die Verzerrung erzeugenden Strom selbst gesteuert und daher erst im - Augenblick
des einsetzenden Verzerrungsstromes wirksam wird.
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Es ist bekannt, in Abhängigkeit von den Gitterströmen der folgenden
Stufe die Gittergleichspannung einer Vorstufe zu beeinflussen. Dies geschieht zu
dem Zweck, die Überbelastung einer Röhre durch den Gitterstrom der folgenden Röhre
zu verhindern. Infolge der Gitterströme nimmt nämlich im Anodenkreis der vorhergehenden
Röhre der Belastungswiderstand ab, so daß die Anodenverlustleistung in der Röhre,
die vor der Röhre liegt, in der die Gitterströme auftreten, bei der für die bekannte
Anordnung gewählten C-Schaltung stark zunimmt. Die C-Schaltung ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Arbeitspunkt sehr weit ins Negative verlegt ist, so daß nur ein Teil der
positiven Halbwelle in den normalen Verstärkungsbereich der Röhre hineinragt. Eine
derartige Schaltung kann eine amplitudengetreue Übertragung nur dann gewährleisten,
wenn Resonanzkreise vorgesehen sind, die auf die Grundwelle abgestimmt sind. Die
durch die Verlagerung der Gitterspannung auftretenden nichtlinearen Verzerrungen
machen sich nicht bemerkbar, da die entstehenden höheren Frequenzen infolge der
Zwischenschaltung des Resonanzkreises nicht übertragen werden.
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Um den Nachteil der erwähnten starken Zunahme der Anodenverlustleistung
zu kompensieren, wird bei der älteren Schaltung nach Art der Fading- und Amplitudenregelung
der Gittergleichstrom der Endröhre über einen Widerstand geleitet. Dieser Widerstand
ruft einen Gleichspannungsabfall hervor, der dem Gitterkreis der Vorröhre zugeführt
wird und auf diese Weise den Arbeitspunkt der Vorröhre in das Negative verlagert.
Dadurch wird der Gitterstrom der Endröhre und mit ihm die Anodenverlustleistung
der Vorröhre wesentlich verkleinert. Im Gegensatz dazu wird bei dem Gegenstand der
Erfindung keine Gitterpotentialverlagerung unter Verwendung des Gittergleichstromes
vorgenommen, sondern es wird der Gitterwechselstrom rückgekoppelt.
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Zur Klarstellung des Erfindungsgedankens sind nachstehend einigeAusführungsbeispiele
angegeben.
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In der Abb. z bedeuten z und a z-,vei in Kaskade geschaltete Verstärkerröhren
; der Eingangstransformator ist mit 3, der Zwischentransformator
mit
q. und der Ausgangstransformator mit 5 bezeichnet. Der Abschlußwiderstand ist durch
6 gekennzeichnet. 7 stellt einen im Gitterkreis der Endröhre eingeschalteten Widerstand
und 8 einen Kopplungstransformator dar, der den Gitterkreis der Röhre 2 auf den
Anodenkreis koppelt. g stellt ein zusätzliches Schaltelement, beispielsweise eine
Verstärkerröhre, dar. Wird nun bei normalen Verstärkerschaltungen, in denen diese
Ausgleichselemente 7, 8 und g nicht vorhanden sind, die Röhre 2 so betrieben, daß
ein merkbarer Strom im Gitterkreis dieser Röhre fließt, so wird in den Zeitpunkten,
in denen Strom im Gitterkreis auftritt, der Anodenstrom der Röhre 2 nicht mehr proportional
der am Gitter der Röhre i liegenden Spannung sein. Der Grund hierfür ist einmal
die Beeinträchtigung des Anodenstroms durch den in der Röhre auftretenden Gitterstrom
und ferner die Beeinträchtigung der Spannung an der Vorröhre infolge der Belastung
durch den Gitterkreis der Röhre 2.
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Erfindungsgemäß wird in den Gitterkreis der Widerstand 7 eingefügt,
der, solange keinStrom in diesem Kreise fließt, keinerlei Einfluß hat, an dem sich
jedoch im Augenblick, in dem ein Strom im Gitterkreis auftritt, ein Spannungsabfall
zeigt. Dieser Spannungsabfall, der also proportional dem verzerrenden Strom ist,
wird über ein Zusatzelement, beispielsweise eine Verstärkerröhre, und den Kopplungstransformator
8 auf den Ausgangskreis der Röhre 2 derart gekoppelt, daß der Anodenstromverlust,
der ohne diese Hilfsschaltung auftreten würde, gerade kompensiert wird. Hierdurch
sind die sonst auftretenden linearen bzw. nichtlinearen Verzerrungen beseitigt.
Durch diese Hilfsschaltung ist es möglich, den Wirkungsgrad der Vorröhre und Endröhre
wesentlich heraufzusetzen, ohne daß unzulässige Verzerrungen entstehen.
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Zur Erreichung dieses Vorteils nach Maßgabe der Erfindung ist es natürlich
an sich gleichgültig, ob die zur Kompensation notwendige Spannung auf die eben beschriebene
Weise oder auf anderem Wege vorgenommen wird, da es sich hier nur im Prinzip darum
handelt, den die Verzerrung erzeugenden Strom direkt zur Kompensation der Verzerrungen
wieder heranzuziehen.
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In Abb. 2 ist ein anderer Weg gezeigt. Es gelten hier für sämtliche
Schaltelemente die gleichen Bezeichnungen wie in Abb. i, nur mit dem Unterschied,
daß der Kopplungstransformator 8 nicht wie dort auf den Anodenkreis der Röhre 2,
sondern auf den Gitterkreis der Röhre i gekoppelt -ist, und daß das Zusatzschaltelement
g in Fortfall gekommen ist. Tritt in dieser Schaltung im Gitterkreis der Röhre 2
ein Strom auf, der den Anodenstrom der Röhre z verzerrt, so wird wieder am Hilfswiderstand
7 ein Spannungsabfall auftreten, der jetzt über den Kopplungstransformator 8 so
auf den Gitterkreis der Vorröbre i gekoppelt wird, daß durch diese zusätzliche Spannung
die Verzerrungen des Anodenstroms der Röhre 2 gerade kompensiert werden.
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Diese Schaltung ist im allgemeinen nur brauchbar, wenn im Gitterkreis
der Röhre i praktisch kein Gitterstrom fließt. Wichtig für die Wirkungsweise ist,
daß der Gitterkathodenwiderstand, der ja ein Maß für den Gitterstrom ist, so hoch
ist, daß praktisch keine Spannung verbraucht wird. Die von der Röhre 2 rückgekoppelte
Gitterwechselspannung kommt dann optimal zur Wirkung, wenn der Gitterkathodenwiderstand
der Röhre i groß ist gegen den inneren Widerstand der Transformatoren 3 und B. Es
hat sich in der Praxis herausgestellt, daß die Schaltung noch einwandfrei arbeitet,
wenn die erwähnten Widerstände sich wie io : i verhalten.
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Es ist selbstverständlich ohne weiteres möglich, bei Bier Konstruktion
von Drei- oder Mehrelektroden-Röhren auf die beschriebene Verzerrungsmethode Rücksicht
zu nehmen und die erforderlichen Schaltelemente gleich mit der Röhre von vornherein
baulich zu vereinigen.