DE632737C

DE632737C - Amplifier circuit to eliminate non-linear distortion

Info

Publication number: DE632737C
Application number: DER84995D
Authority: DE
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1931-05-27
Filing date: 1932-05-26
Publication date: 1936-07-13
Also published as: US2175838A

Description

Verstärkerschaltung zur Beseitigung nichtlinearer Verzerrungen Die Erfindung betrifft eine Verstärkerschaltung, deren Ziel es ist, die durch den Abfall der Leistungscharakteristik hervorgerufenen nichtlinearen Verzerrungen zu beseitigen.Amplifier circuit for eliminating non-linear distortion Die The invention relates to an amplifier circuit, the aim of which is to suppress the waste to eliminate non-linear distortion caused by the performance characteristics.

Charakteristisch für das Maß der Leistung, die man einer Verstärkerstufe entnehmen kann, ist die sogenannte Leistungslinie, die die Ausgangsleistung in Abhängigkeit von der Eingangsspannung zeigt. In der Abb. z ist eine solche dargestellt. Man ersieht daraus, daß bei kleinen Eingangsspitzenspannungen zwischen dieser und der Ausgangsleistung Proportionalität herrscht: Die Linie ist eine Gerade. Von einem gewissen Punkt ¢ ab besteht keine Proportionalität mehr zwischen Eingangsspannung und Ausgangsleistung, sondern die Kurve biegt gemäß Linie a ab. Wird also eine Verstärkerstufe über den geradlinigen Teil hinausgesteuert, so ergeben sich infolge des Abfalls der Leistungslinien schädliche nichtlineare Verzerrungen. Die Ursache des Abfalls ist in dem Einsetzen des Gitterstromes zu suchen, der den Gitterkreis zusätzlich dämpft. Wie aus Abb. z ersichtlich, ist die maximale unverzerrte Ausgangsleistung nur etwa halb so groß wie die maximale Leistung der Röhre überhaupt, und die Röhre ist somit außerordentlich schlecht ausgenutzt.Characteristic for the measure of the power that one of an amplifier stage can be seen is the so-called power line, which depends on the output power from the input voltage shows. Such is shown in Fig. Z. One sees from the fact that with small input peak voltages between this and the output power Proportionality prevails: the line is a straight line. From some point ¢ from there is no longer any proportionality between input voltage and output power, but the curve turns according to line a. So if an amplifier stage over the rectilinear part, result from the drop in the performance lines harmful nonlinear distortions. The cause of the waste is in the onset of the grid current to look for, which additionally attenuates the grid circle. As shown in Fig. z, the maximum undistorted output power is only about half as large like the maximum power of the tube at all, and the tube is therefore extraordinary badly used.

Die Erzielung eines besseren Wirkungsgrades unter Vermeidung unzulässiger nichtlinearer Verzerrungen ist das Ziel der vorliegenden Erfindung.Achieving better efficiency while avoiding impermissible nonlinear distortion is the aim of the present invention.

Bisher hat man zur Lösung dieser Aufgabe durch Einschalten von Parallelwiderständen zu dem Gitterkreis das Gitter zusätzlich vorbelastet, und zwar so stark, daß .eine durch das Einsetzen des Gitterstromes bedingte Belastung gegenüber der dauernden Belastung ohne wesentlichen Einfluß bleibt. Der Nachteil dieser Anordnung ist der immerhin noch verbleibende geringe Einfluß und die Notwendigkeit, die Steuerleistung erheblich zu vergrößern.So far, one has to solve this problem by switching on parallel resistors to the grid circle the grid is additionally biased, so much that .ein The load caused by the onset of the grid current compared to the permanent one Load remains without significant influence. The disadvantage of this arrangement is that after all, little influence and the need to control output still remain to enlarge considerably.

Es ist auch bekannt, die Eingangswechselspannung selbst so zu verzerren, daß die Verzerrungen im Ausgangskreis ausgeglichen werden; diese und eine andere bekannte Schaltung, in der parallel zum Eingangskreis die Kathodengitterstrecke einer weiteren Röhre geschaltet ist, haben den Nachteil, daß die zusätzlichen Röhren und die Hauptröhre gleich groß sein müssen. Bei der zweiten Schaltung kommt noch dazu, daß getrennte Spannungsquellen für Haupt- und Zusatzröhre nötig sind. Dieser Aufwand an Röhren und Batterien macht die Schaltungen unwirtschaftlich.It is also known to distort the AC input voltage itself so that that the distortions in the output circuit are compensated; this and another known circuit in which the cathode grid line is parallel to the input circuit Another tube is connected, have the disadvantage that the additional tubes and the main tube must be the same size. The second circuit still comes to the fact that separate voltage sources are necessary for the main and auxiliary tubes. This The use of tubes and batteries makes the circuits uneconomical.

In vorliegender Erfindung genügt eine -,wesentlich kleinere Hilfsröhre, deren Betriebsspannungen von den Stromquellen der Hauptröhre abgenommen werden können. Erfindungsgemäß werden in einer Verstärkeran-Ordnung die Verzerrungen durch den Gitterstrom dadurch verhindert, daß die Entladungsstrecke ,aus der Anodenkathödenstrecke einer Elektronenröhre besteht, deren Innenwiderstand sich bei .einsetzendem Gitterstrom der Verstärkerröhre.in demselben Maße, aber entgegengesetztem Sinne ändert wie der Widerstand der Gitterkathodenstrecke der Verstärkerröhre, so daß der Gesamtwiderstand des Gitterkreises konstant bleibt.In the present invention, a much smaller auxiliary tube is sufficient whose operating voltages can be taken from the power sources in the main tube. According to the invention in an amplifier arrangement, the distortions caused by the This prevents grid current from the discharge path from the anode cathode path an electron tube, the internal resistance of which decreases when the grid current starts of the amplifier tube. to the same extent, but opposite Senses changes as the resistance of the grid cathode path of the amplifier tube, so that the total resistance of the grid circle remains constant.

Durch diese Maßnahme wird es ermag licht, daß die zusätzliche Röhre. sehr v.@ kleiner als die Hauptröhre sein kann, da -d-et Anodenkathodenstrecke der Hilfsröhre nun denselben Strom aufnehmen muß wie die Gitterkathodenstrecke der Hauptröhre.This measure makes it possible light that the additional tube. can be very v. @ smaller than the main tube, since -d-et anode-cathode route of the The auxiliary tube must now absorb the same current as the grid cathode section of the main tube.

Als -Beispiel für eine derartige Anordnung ist in Abb.2 eine Hochfrequenzgegentaktstufe A mit den Röhren 8 und i o gezeichnet, ohne die Erfindung dadurch auf die Verwendung bei Hochfrequenz beschränken zu wollen. 12 ist der Eingangskreis, 14 der Ausgangskreis, 16 und 18 sind Neutralisationskondensatoren. Die Anoden 23 der Belastungsröhren 20, 22 sind mit dem Eingangskreis von A durph Begrenzwiderstände 2q., .die natürlich auch wegbleiben können, und die Kondensatoren 26 gekoppelt. Die Gleichspannung wird den Anoden über eine Hochfrequenzdrosse132 zugeführt. Die Gitter sind durch Kondensatoren 36 hochfrequenzmäßig kurzgeschlossen und erhalten -eine negative Vorspannung durch den Leiter .3q,. Durch 5 ist eine Modulationsstufe angedeutet, der von i her eine Hochfrequenzspannung, von 3 her die Niederfrequenzspannung zugeführt wird.As - example of such an arrangement in Fig.2 is a high frequency push-pull stage A with the tubes 8 and io drawn, without intending to limit the invention to the use in high frequency. 12 is the input circuit, 14 is the output circuit, 16 and 18 are neutralization capacitors. The anodes 23 of the load tubes 20, 22 are coupled to the input circuit of A through limiting resistors 2q., Which of course can also be omitted, and the capacitors 26. The DC voltage is fed to the anodes via a high frequency choke 132. The grids are short-circuited in terms of high frequency by capacitors 36 and are given a negative bias by the conductor .3q ,. A modulation stage is indicated by 5, to which a high-frequency voltage is fed from i and the low-frequency voltage from 3.

Abb. 3 zeigt die Ja E'ä Charakteristik :einer Belastungsröhre 20, 22. In einem bestimmten Arbeitspunkt- Null, der durch die Betriebsspannung festgelegt ist, wird durch AbgriE an der Induktivität des Schwingungskreises 12 eine den Anoden aufgedrückte Hochfrequenzspannung überlagert. Bei kleinen Amplituden ist das Verhältnis von Strom zu Spannung, d. h. also der Widerstand der Belastungsröhre, konstant. Der Schwingungskreis 12 ist also mit einem Widerstand belastet, der von der Wahl der Röhren 2o, 22 und von der Größe der Begrenzungswiderstände 24. abhängt. Bei Größerwerden der Hochfrequenzamplitude wird die Belastungsröhre von den negativen Halbwellen über den unteren Knick nfehr oder weniger ausgesteuert, woraus ein Anwachsen des Widerstandes resultiert. Dadurch wird aber gleichzeitig die durch die Belastungsröhren 2o; 22 bedingte Dämpfung des Kreises 12 verkleinert. Durch geeignete Wahl der Betriebsspannung der Belastungsröhren 20; 22 kann leicht erreicht werden, daß der Beginn der Dämpfungsverminderung des Kreises 12 zusammenfällt mit dem Beginn des- Abweichens der Leistungskurve der Hauptröhre von einer Geraden (Ast 2) und daß dieser Abfall dadurch kompensiert wird (Ast 6). Die durch das Einsetzen des Gitterstromes bedingte Belastung wird durch Verkleinerung der durch die par-'t Jet geschalteten Belastungsröhren 2o, 22 be-1egten Belastunj ausgeglichen und daraus ,yesultiert eine Leistungslinie gemäß Kurve 6 der Abb. i; die bis zur maximal von der Röhre abgebbaren Leistung linear verläuft.Fig. 3 shows the Ja E'ä characteristic: a loading tube 20, 22. At a certain operating point zero, which is determined by the operating voltage, a high-frequency voltage impressed on the anodes is superimposed on the inductance of the oscillating circuit 12. With small amplitudes, the ratio of current to voltage, ie the resistance of the loading tube, is constant. The oscillating circuit 12 is thus loaded with a resistance which depends on the choice of the tubes 2o, 22 and on the size of the limiting resistors 24. As the high-frequency amplitude increases, the load tube is driven more or less by the negative half-waves over the lower bend, which results in an increase in resistance. As a result, however, at the same time the load tubes 2o; 22 conditional attenuation of the circle 12 is reduced. By suitable choice of the operating voltage of the loading tubes 20; 22 can easily be achieved that the beginning of the attenuation reduction of the circle 12 coincides with the beginning of the deviation of the power curve of the main tube from a straight line (branch 2) and that this decrease is compensated for (branch 6). The load caused by the onset of the grid current is compensated for by reducing the load tubes 2o, 22 connected by the parallel jet, and this results in a power line according to curve 6 in Fig. I; which runs linearly up to the maximum power that can be delivered by the tube.

Zum besseren Verständnis soll Abb. q. dienen. Hier ist dargestellt, wie durch die Bela§tungsröhren die Spitzen der negativen Halbperioden der hier moduliert gezeichneten Hochfrequenzspannung abgeschnitten werden. Die Größe der schraffierten Flächen ist ein Maß für die Abnahme der durch die Röhren 2o, 22 bedingten Belastung.For a better understanding, Fig. Q. to serve. Here is shown how the peaks of the negative half-periods are modulated here by the loading tubes drawn high frequency voltage are cut off. The size of the hatched Area is a measure of the decrease in the load caused by the tubes 2o, 22.

Bei der Schaltung gemäß Abb. 5 wird der Gegentaktverstärker durch Schirmgitterröhren gebildet. Zur Vergrößerung der Sperrwirkung ist mit dem Eingangskreis 12 ein Gleichrichter 31 gekuppelt, dessen Ausgängsgleichstrom einem Widerstand 33 in der Gitterleitung 34 der Belastungsröhren 2o, 22 zugeführt wird. Es wird dadurch erreicht, daß bei wachsender-Hochfrequenzamplitude und beim Einsetzen des Gitterstromes die entdämpfende Wirkung der Belastungsröhren vergrößert wird. Naturgemäß kann erforderlichenfalls die Gleichrichtung in den Gittern der Röhren 2o, 22 erfolgen, so daß ein besonderer Gleichrichter gespart wird. Eine solche Schaltung zeigt die Abb: 6, wo die Gitter von 2o und -22 durch einen Widerstand Zoo verbunden sind und durch Kondensatoren 36a den Gittern eine zusätzliche Hochfrequenzspannung zugeführt wird. Durch den dadurch entstehenden Gitterstrom wird eine zur Erhöhung der entdämpfenden Wirkung notwendige negative Gittervorspannung automatisch erzeugt.In the circuit according to Fig. 5, the push-pull amplifier is through Screen grid tubes formed. To increase the locking effect is with the input circuit 12 a rectifier 31 is coupled, the output direct current of which a resistor 33 in the grid line 34 of the loading tubes 2o, 22 is supplied. It becomes through it achieves that with increasing high frequency amplitude and the onset of the grid current the de-attenuating effect of the loading tubes is increased. Naturally, if necessary the rectification takes place in the grids of the tubes 2o, 22, so that a special Rectifier is saved. Such a circuit is shown in Fig: 6, where the grids from 2o and -22 are connected by a resistor zoo and by capacitors 36a an additional high-frequency voltage is fed to the grids. Through the The resulting grid current is used to increase the dampening effect necessary negative grid bias is generated automatically.

Claims

PATÜNT CLAIM: amplifier arrangement, in which by one to the input circuit Discharge path connected in parallel to the amplifier tube prevents this distortion caused by the loading of the input circuit with the onset of grid current arise, characterized in that the discharge path from the anodic cathode path an electron tube, the internal resistance of which increases when the grid current starts of the amplifier tube changes to the same extent, but in the opposite sense, as the Resistance of the grid cathode path of the amplifier tube, so that the total resistance of the grid circle remains constant.