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Anordnung zur Verstärkung der von einer lichtelektrischen Vorrichtung
gelieferten Ströme unter Verwendung einer mit der lichtelektrischen Vorrichtung
in Verbindung stehenden Verstärkerröhre Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung
zur Verstärkung der von einer lichtelektrischen Vorrichtung gelieferten Ströme.
Derartige Anordnungen eignen sieh insbesondere für die Zwecke des Tonfilms oder
des Fernsehens.
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Bekanntlich ist der von einer photoelektrischen Vorrichtung gelieferte
Strom so klein, daß es im allgemeinen notwendig ist, die Energie durch mehrere Verstärkerstufen
auf den gewünschten Betrag zu steigern.
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Anordnungen zur Verstärkung der von einer lichtelektrischen Vorrichtung
gelieferten Ströme unter Verwendung einer mit der lichtelektrischen Vorrichtung
in Verbindung stehenden Verstärkerröhre sind an sich bekannt. Es ist auch bereits
bekannt, bei solchen Einrichtungen als Spannungsquelle für die lichtelektrische
Vorrichtung den Spannungsabfall an einem vom Anodenstrom durchflossenen Widerstand
zu benutzen.
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Die bisher bekanntgewordenen Anordnungen haben jedoch den Nachteil,
daß störende Nebengeräusche und Verzerrungen auftreten und daß die Anordnung einen
umständlichen und kostspieligen Aufbau bedingt. Außerdem wird durch die Benutzung
des vom Anodenstrom durchflossenen Ohmschen Widerstands als Spannungsquellefür die
Photozelle allein die beabsichtigte entdämpfende Wirkung nicht erreicht, sondern
es wirkt eine solche Anordnung vielmehr strombegrenzend.
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Erfindungsgemäß lassen sich diese Nachteile dadurch beseitigen, daß
zur Erzielung einer entdämpfenden Wirkung der Photozellenkreis und der Eingangskreis
der Verstärkerröhre induktiv und kapazitiv gekoppelt ist, so daß die von dem Verstärker
abgeleiteten Stromschwankungen auf die lichtelektrische Einrichtung in der richtigen
Phase zurückgeführt werden und die in der lichtelektrischen Vorrichtung auftretenden
elek:-trischen Schwankungen verstärkt werden. Zu diesem Zweck ist die lichtelektrische
Vorrichtung mit dem vom Anodenstrom durchflossenen Widerstand und der Primärwicklung
eines Transformators in Reibe geschaltet, dessen Sekundärwicklung im Gitterkreis
der Verstärkerröhre liegt.
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Die lichtelektrische Vorrichtung kann auch
in Reihe
mit dem vom Anodenstrom durchflossenen Widerstand und einem weiteren Widerstand
liegen, der einerseits mit der Kathode und andererseits über einen Kondensator mit
dem Gitter der Verstärkerröhre verbunden ist.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert -werden.
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Abb. i zeigt den Zusammenhang zwischen dem photoelektrischen Strom
und der Spannung einer Photozelle, -wie sie zweckmäßigerweise zur- Ausführung der
Erfindung benutzt wird, bei konstanter Belichtung. Die Kurven a, b und c
gelten für verschiedene Werte der Belichtung.
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Abb.2 zeigt die Abhängigkeit des photoelektrischen Stromes von der
Belichtung bei verschiedenen Spannungen d, e und f.
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Abb.3 zeigt eine Schaltanordnung gemäß der Erfindung.
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Abb. 4 stellt eine abgeänderte Form dar. In Abb. 3 bedeutet i eine
photoelektrische Vorrichtung, die eine gasgefüllte Zelle oder auch Vakuumzelle sein
kann und eine ansteigende Volt - Ampere - Charakteristik für einen bestimmten Mittelwert
der Belichtung besitzt. In Reihe mit der Photozelle liegt ein verhältnismäßig hoher
Widerstand :2 und ein verhältnismäßig niedriger Widerstand 3, ferner die Primärwicklung
4 eines Transformators 5. Die Sekundärwicklung 6 des Transformators liegt im Eingangskreis
der Verstärkerröhre 7. Die Verstärkerröhre üblicher Bauart besitzt einen.Heizfaden8,
eine Steuerelektrode 9 und eine Anode io. Der Heizfaden wird durch die Spannungsquelle
i i, die Anode durch die Spannungsquelle i2 gespeist. Die Kathode ist an das eine
Ende des Widerstandes 3 und an die Primär- und Sekundärwicklung des Transformators
angeschlossen. Zweckmäßigerweise wird in den Anodenkreis ein Mikroamperemeter 14
und parallel zum Widerstand 3 ein Voltmeter gelegt, um Strom und Spannung während
des Betriebes ablesen zu können.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: An dem Widerstand 3
tritt ein Spannungsabfall auf, der von dem im Ausgangskreis der Verstärkerröhre
fließenden Strom erzeugt wird. Diese Spannung liegt an der photoelektrischen Zelle.
Wird die photoelektrische Vorrichtung durch eine (in der Zeichnung nicht dargestellte)
Lichtquelle erregt, so ändert sich ihr Widerstand entsprechend den Lichtschwankungen,
und es treten damit Stromschwankungen in der Primärwicklung 4 des Transformators
auf. Diese Stromschwankungen erzeugen an den Enden der Sekundärwicklung 6 Spannungsschwankungen,
denen verstärkte Schwankungen des Anodenstromes entsprechen, die genau im Rhythmus
der Lichtschwankungen erfolgen. Angenommen, die Wicklungen 4 und 6 sind in gleichem
Sinne gewickelt, so wächst mit wachsender Belichtung der Zelle der Strom in der
Spule4. Dadurch wird das Gitter 9 positiver und der Strom im Anodenkreis der Verstärkerröhre
6 wächst. Dieser wachsende Anodenstrom ruft einen vermehrten Spannungsabfall am
Widerstand 3 hervor, wodurch die an der Photozelle liegende Spannung vergrößert
wird, so daß in der Primärwicklung 4 verstärkte Stromschwankungen auftreten, die
genau den ursprünglichen Stromschwankungen entsprechen. Die durch die Vergrößerung
der an der Photozelle liegenden Spannung hervorgerufene Wirkung geht aus Abb. i
und 2 hervor. Die den verschiedenen Belichtungen entsprechenden Kurven a, b und
c in Abb. i zeigen den Zusammenhang zwischen dem durch die Photozelle fließenden
Strom und der an der Photozelle liegenden Spannung. Diese Kurven weisen eine steigende
Volt-Ampere-Charakteristik auf, d. h. einer Steigerung der Spannung entspricht eine
Steigerung des Stromes. Abb.2 offenbart ebenfalls diesen Zusammenhang, wenn man
die zu den drei Spannungskurven d, e und f gehörenden Ordinaten betrachtet.
Die Erfindung ist keineswegs auf eine besondere Art von Photozellen oder Zellen
mit besonderen Charakteristiken beschränkt. So können Vakuumzellen oder auch gasgefüllte
Zellen benutzt werden, vorausgesetzt nur, daß sie wenigstens einen schwachen Anstieg
in der Volt-Ampere-Charakteristik besitzen und also bei Vakuumzelle im wesentlichen
unterhalb des Sättigungsgebietes gearbeitet wird.
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Die Regenerativwirkung der Schaltung gemäß der Erfindung ist lediglich
durch das Stromfassungsvermögen der verschiedenen Teile der Schaltung, insbesondere
der Batterie 12, begrenzt. Es können deshalb durch Anwendung der Rückkopplung die
andernfalls auftretenden Verluste wesentlich reduziert werden. Der Hochohmwiderstand
2 in Reihe mit der Photozelle ist für den Fall vorgesehen, daß eine gasgefüllte
Zelle benutzt wird und die Rückkopplung so stark gewählt wird, daß andernfalls eine
zu starke Ionisation in der Zelle auftreten würde. -Die Anordnung gemäß der Erfindung
kann auch dazu benutzt werden, verstärkte Schwankungen des Anodenstromes zu erzielen,
die in umgekehrtem Sinne, wie vorher beschrieben, erfolgen, d. h. daß einer Zunahme
der Belichtung der Photozelle eine verstärkte Abnahme des Anodenstromes entspricht,
und umgekehrt.
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Das Übersetzungsverhältnis des Transformators 5 -wird zweckmäßig so
gewählt, daß der Photozellenkreis dem Eingangskreis der
Verstärkerröhre
angepaßt ist, so daß die günstigste Energieübertragung stattfindet.
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Abb. q. zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung. Es erfolgt
hier die Obertragung der Stromschwankungen der Photozelle auf das Gitter der Röhre
7 durch die Widerstände 16 und 17, zwischen die ein Kondensator i8 geschaltet ist,
der einerseits mit dem Gitter der Verstärkerröhre, andererseits mit der Photozelle
verbunden ist. Durch diese Kombination von Kapazität und Widerständen kann dem Ladestrom
des Gitters die richtige Phase gegeben werden, so daß der Anodenstrom die gewünschte
entdämpfende Wirkung ausübt und, falls erwünscht, den Schwingungszustand aufrechterhält.
Wird, wie aus der Abb. q. ersichtlich, die Rückkopplungsleitung ig zwischen Photozelle
und Widerstand 3 angeschlossen, so wird am Widerstand 3 ein Spannungsabfall in solcher
Richtung erzeugt, daß zusammen mit dem Spannungsabfall über den Kondensator 18 und
den Widerständen 16 und 17 und dem kapazitiven Spannungsabfall über der Photozelle
die Ladung des Kondensators in der richtigen Phase erfolgt.
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Die Schaltung eignet sich grundsätzlich für den Betrieb in Verbindung
mit einer Lichtquelle von stetig veränderlichem Charakter, die bewirkt, daß der
Kondensator 18 periodisch geladen und entladen wird. Es ist ferner zu beachten,
daß für einen günstigen Betrieb der Kondensator 18 verhältnismäßig klein und damit
sein kapazitiver Widerstand groß gehalten wird, damit sich eine genügende Phasenverschiebung
zwischen Spannung im Gitterkreis und Strom im Anodenkreis ergibt, um die entdämpfende
Wirkung bzw. die Aufrechterhaltung des Schwingungszustandes zu erreichen.