DE627754C

DE627754C - Veraenderlicher Scheinwiderstand

Info

Publication number: DE627754C
Application number: DET41064D
Authority: DE
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1932-07-13
Filing date: 1932-07-14
Publication date: 1937-01-19

Description

Veränderlicher Scheinwiderstand Bekanntlich lassen sich durch Elektronenröhren, die mit Steuergitter versehen sind, nicht nur die Dämpfung, sondern auch die Eigenschwingung elektrischer Kreise verändern. Von dieser Möglichkeit kann man in der Hochfrequenztechnik zu Modulatians-, Regulierungs- und ähnlichen Zwecken Gebrauch machen. So ergibt sich für die Schaltung in Abb. i, bei der im Anodenkreis der Röhre ein Widerstand Ra und an Anode und Gitter der Kondensator Cga gelegt ist, zwischen den an Gitter und Kathode gelegenen Leitungspunkten A, B die von der Steilheit S der Rühre abhängige scheinbare Kapazität Durch Wahl der Gittervorspannung der Röhre kann also die Kapazität zwischen Gitter und Kathode der Röhre in gewissen Grenzen geändert werden. Voraussetzung hierfür ist aber, daß der über A, B gesbhickte Stromeine sehr kleine Amplitude hat, welche die Steilheit der Röhre nicht ändert, an= dernfalls ein von der Amplitude abhängiger Kapazitätswert erhalten wird.
Durch die vorliegende Erfindung werden Mittel angegeben, welche diesen Nachteil verni:eiden und weitere Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere bei der Frequenztranlsformation, eröffnen. Eine Verbesserung gegenüber den bekannten Anordnungen läßt sich nach Abb. 2 erzielen, wenn Gitter und Anodenkreis vertauscht werden, indem also an das Gitter ein Widerstand 12g gelegt wird und die von der Steilheit abhängige Kapazität zwischen Anode und Kathode zu liegen kommt. Diese beträgt: Cs@l@ = C + Cg a -I- S R#_ C.-. Der dämpfende Einfluß des inneren Widerstandes der Röhre kann, wie in Abb. z angedeutet, durch ein Anodens:chutzgitber vermindert werden. Indessen ist die Verlustkomponente nur zum geringsten Teil durch den inneren Widerstand der Röhre gegeben. Das scheinbare Leitungsvermögen GSch setzt sich vielmehr aus drei Teilen zusammen: G"j, = SD -i- Rb (Cbazv)' -+- S(RgCbaw) (3) Der erste Teil stellt den inneren Widerstand der Röhre -dar, der zweite rührt von dem aus C" -und R, gebildeten System her, und der dritte, überwiegende Teil gibt die durch Zuschalten der Röhre eingetretene Änderung des Leitwertes dieses Systems an. Da Rg, Cga in dieses Glied in zweiter Potenz eingeht, in a) aber in erster Potenz, die Steilheit der Röhre aber jedesmal in erster Potenz, so folgt, daß R, und Cga möglichst klein zu wählen sind und die Steilheit der Röhre möglichst groß, um den dämpfenden Einfluß der Röhre zu vermindern. Dieser Einfluß läßt sich für eine vorgeschriebene Frequenz vollständig beheben, wenn dem Widerstand eine geeignet bemessene Selbstinduktion L, vorgeschaltet wird (Abt. 3). In Abb. 4 ist dies näher erläutert. Der Vektor 0,R sei die Aniodenweöhselsp2nnung des Rohres, der sich entsprechend den Leitern _ Lg, R, C", aus den Komponenten O P, P Q, Q R zusaminensetzt.i' Der Vektor O Q gibt sodann die Gittersp@;; nung des Rohres, welche bei richtiger von L, zur Anodenspannung 01R senkrecht* steht.
Für die Schaltung in Abb. i gilt durchaus ähnliches, im besonderen kann durch. Einschalteneiner Selbstinduktion in die Anodenleitung die dämpfende Komponente an Gitter Bad Kathode. beseitigt werden. Der Widerstand R, bzw. Ra kann ganz oder teilweise auf die Spule verteilt werden, indem Widerstandsdraht Verwendung findet.
An Stele ,der einzelnen Röhren kann ein Kaskadensystem von Röhren Verwendung finden, welches eine größere Verstärkung besitzt und dadurch größere Änderungen zu übertragen gestattet. Eine besondere Ausführung für hohe Frequenzen zeigt Abb. 5. Die Kopplung zwischen dem ersten und dem zweiten Rohr wird durch einen auf die Arbeitsfrequenz abgestimmten Schwingungskreis La, Ca in üblicher Weise vermittelt. Ist durch das System eine Steuerung der Frequenz beabsichtigt, so ist die Dämpfung des Kreises L"" Ca so zu wählen, daß durch diesen keine merklichen Phasenänderungen entstehen. Der Kondensator C", ist an die Anode des zweiten Rohres und an das Gitter des ersten. Rohres angeschlossien; der an Gitter und Kathode der ersten Röhre liegende Widerstand Rg erhält einen sehr kleinen Wert, so daß an R@ ein sehr kleiner Spannungsabfall entsteht, wenn über den Kondensator C elektromagnetische Schwingungen geleitet werden. Die Steuerung der veränderlichen Kapazität erfolgt sodann am Gitter des ersten Rohres. Wird der Kondensator C zu einem Schwingungskreis ergänzt, so neigt die Schaltung leicht zu Schwingungen. Die Theorie ergibt, daß zufolge dieses Umstandes der Kondensator C.-`- C., nur r um C -+- Cgä geändert werden kann, wenn ö die Dämpfung des Schwingungskreises mit dem Kondensator C -+- C", und 8a die Dämpfung des Kreises La, Ca bedeutet und 8a > 8 ist.
Unter den möglichen Zweiröhrenanordnungen sind solche von Interesse, in denen die Röhren zueinander symmetrisch geschaltet sind. In Abb.6 und 7 sind Schaltungen dieser Art gezeichnet. Die Punkte A. und B sind wiederum die Stromzuführungen des: veränderlichen. Kondensators, während E den Kathodenpunkt bildet, .über den der Anodenstrom der Röhren fließt. In Abb. 7 sind die Kondensatoren C", an die Anode der einen und an das Gitter der anderen Röhre angeschlossen. Dies bewirkt, daß mit wachsender Steilheit die veränderliche Kapazität abnimmt. Dennoch kann die Kapazität nie-;Mais o° oder negativ werden, da zuvor s!elbständige Schwingungen einsetzen.
Die beschriebenen Anordnungen lassen sich. nicht nur zur Änderung der Eigenschwingungen elektrischer Systeme verwenden, sondern gestatten auch :eine Reihe von Anwendungen bezüglich Frequenzvervielfachung, Frequenzteilung und -spaltung. Diese beruhen auf dem nichtlinearen Verlau@ der Kennlinie der Röhre.
Ein Ausführungsbeispiel ergibt sich aus Abb. z, wenn dem Gitter eine Wechselspannung von der Frequenz w zugeführt wird und der Anodenkreis. zu einem Schwingungskreis von dei Eigenfrequenz miv/iz (m und ta ,ganze positive Zahlen) ergänzt wird, wie in Abb. 8 näher ausgeführt ist. Der Fall n = i stellt Vervielfachungen dar. Von der gewöhnlichen Vervielfachung unterscheidet sich diese dadurch, daß die Vielfache durch den Kondensator C", auf das Steuergitter der Röhre einwirkt. Zu den Fällen selbständiger Eigeherregung gehören die durch: n= 2, m =ungerade Zahl, gegebenen Frequenzen, im besonderen also die halbe Frequenz. Wird in den Anodenkreis ein. System eingeschaltet, welches zwei Eigenfrequenzen besitzt, so können diese angeregt werden, wenn sie mit der gegebenen Frequenz m einer linearen, mit ganzzahligen Koeffizienten versehenen Beziehung stehen. Ein Ausführungsbeisgpiel zeigt Abb. g. Es ist'wesentlich, daß die Amplituden beider Frequenzen iv, und w2 zu einem großen Prozentsatz über den Kondensator Cl laufen, damit eine genügende Rückwirkung auf das Gitter der Röhre stattfindet. Nehmen wir die einfachste Beziehung W =W1 T+ W2 an und außerdem W1 > w2, so wird C, und C2 von gleicher Größenordnung und L2 > Li zu wählen sein.
Für die Vervielfachung lassen sich noch besondere Zweiröhrenschaltungen angeben, in denen die Röhren symmetrisch zueinander geschaltet sind. So gelangen in den Anordnungen der Abb. 6 und 7 nur ungerade Oberschwingungen des Anodenstromes zur Einwirkung auf den Anodenkreis; wenn die Röhren gegenphasig angeregt werden, hingegen in der Schaltung nach Abb. i o, in welcher der Anodenkreis zu den beiden Röhren parallel geschaltet ist, nur gerade Oberschwingungen. Dennoch können in Abb. 6 und 7 -die geraden Oberschwingungen bzw. in Abb. i o die ungeraden Oberschwingungen durch selbständige Eigenerregung entstehen. Die in Abb. i i gezeichnete Schaltung stellt eine besondere Art der Frequenztransformation dar. In dieser werden die beiden Rühren gleichphasig erregt, so daß zwar durch den Anodenstrom keine Oberschwingungen im Anodenkreis auftreten, jedoch sämtliche Oberschwingungen durch selbständige Eigenerregung entstehen; ebenso erregt sich die halbe Frequenz und ihre ungeraden Oberschwingungen, so daß die durch selbständige Eigenerregung erzeugten Frequenzen unter die Formel Inw/a zusammengefaßt werden können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE i. Veränderlicher Scheinwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß !er aus: der Anoden-Kathodenstrecke einer Elektronenröhre besteht, an welche .eine aus Kondensator und Ohmsehem Widerstand bestehende Reihenschaltung derart ange-,schl.ossen ist, daß das freie Ende des Kondensators mit-der Anode, das freie Ende des Widerstandes mit der Kathode und der Zusammenschlußpunkt mit einer Gitterelektrode derselben oder einer anderen in Gegentakt oder Kaskade geschalteten Röhre verbunden ist. z. Anordnung nach Anspruch i, dadurch ,gekennzeichnet, daß mit dem Widerstand eine zur Verminderung oder Beseitigung der Dämpfung geeignete Induktivität in Reihe geschaltet ist. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Röhren mit einem Schirmgitter zwischen der Anode und dem erstgenannten Gitter verwendet werden. q.. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Kaskade geschaltete Röhren durch einen Schwingungskreis gekoppelt werden. und ein aus Kapazität und Wirkwiderstand in Reihenschaltung bestehendes System derart angeschlossen wird, daß der Widerstand zwischen Gitter und Kathode des .ersten Rohres, der Kondensator am Gitter des ersten und an der Anode des zweiten Rohres liegt. 5. Anordnung nach Anspruch i bis. q., dadurch gekennzeichnet, daß zwei aus Kapazität und Wirkwiderstand in Reihenschaltung bestehende Systeme mit zwei Röhren in symmetrischer Schaltung verbunden sind. 6. Anordnung, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung unter Hinzufügung eines, weiteren, -aus Kapazität und Widerstand bestehenden Systems und zweier weiterer Röhren zu einer symmetrischen Anordnung mit zwei Gegentaktstufen ergänzt wird. 7. Anordnung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet,- daß der veränderliche Scheinwiderstand zu einem Schwingungssystem ergänzt wird, in welchem eine Frequenz-%"ervielfachung, -teileng oder -spalteng vorgenommen werden kann, indem dem Steuerkreis der Elektronenröhren) in Reihe mit dem Widerstand die umzuformende Spannung zugeführt und einem an die Anode der Elektronenröhre angeschlossenen Schwingungskreis die umgeformte Spannung entnommen wird. B. Anordnung nach Anspruch i, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ,auf die zu erzeugende Frequenz abgestimmte Kreis zu zwei symmetrisch geschalteten Röhren parallel ist. 9. Anordnung nach. Anspruch i, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der symmetrisch geschalteten Röhren gleichphasig erregt werden.