DE635858C - Elektronenroehre - Google Patents

Description

In letzter Zeit sind versqhiedene Röhrenarten angegeben und erprobt worden, die durch verschiedenartige Umgehung der Raumladungshemmung eine im Verhältnis zu ihrer Größe sehr beachtliche Steilheit zu erreichen gestatten, wie z. B. Elektronenröhren mit Gasfüllung zur Raumladungskompensation durch. Ionen, Regelkathodenröhren, zur Erzeugung einer virtuellen Kathode in extremer Nähe des Steuergitters mit Hilfe von zwei oder mehr zwischen der Kathode und dem Steuergitter liegenden und auf festen Potentialen gehaltenen Elektroden und Elektronenröhren in Bremsfeldschaltung. Diese

ig Röhren besitzen eine im Verhältnis zur gleich großen heutigen Type etwa zehnmal größere Steilheit. Sie würden beim heutigen Stand des Apparatebaues ihr wertvollstes Anwendungsgebiet als Endröhren eines Rundfunk-

ao empfängers mit direkter hochfrequenter Aussteuerung finden. Ein besonderer Vorteil entsteht dadurch, daß direkt hochfrequent ausgesteuerte Endröhren ein Minimum an Störeinflüssen aufnehmen. Für diesen Zweck

ag reichen die obengenannten Röhren in ihrer heute bekannten Ausführungsform aber noch nicht aus bzw. sind dort sehr unwirtschaftlich.

Beim augenblicklichen Stand der Röhrentechnik würde für diesen Anwendungsfall nur die Anodengleichricliter- (Richtverstärker-) Schaltung in Frage kommen. Der zum Zweck hoher Leistungsabgabe direkt ausgesteuerte Anodengleichrichter ist aber sehr unwirtschaftlich, da bei dem geringen Anodenstromfüllfaktor, der bei den heutigen kleinen Modulationsgraden noch besonders schlecht ist, bei voller Verwertung des Gittersteuerbereiches der Anodenstrombereich niederfrequenzmäßig nur schwach ausgenutzt werden kann. Gegenüber einer Niederfrequenzsteuerung beträgt die Ausnutz.ungsmöglichkeit im Anodenstrombereich nur etwa V₇. Die hohe Steilheit wird nur sehr schlecht ausgenutzt.

Der Anwendung der Gittergleichrichtung, die eine gute niederfrequenzmäßige Leistungsausnutzung .ermöglicht, stehen bei diesen Röhren verschiedene große Schwierigkeiten entgegen: Mit der hohen Anodenstromsteilheit ist zwangsläufig ein steiler Gitterstromverlauf verbunden. Im Gitter Stromgebiet liegt bei diesen Röhren der Widerstand -der Gitter-Kathoden-Strecke in der Größenordnung von nur 1000 Ohm. Der Gitterkreis erleitet eine untragbare Dämpfung, die auch durch eine Rückkopplung nicht gleichmäßig ausgeglichen werden kapn. Bei gasgefüllten Röhren kommt weiter noch als wesentlich erschwerend hinzu, daß im Gitter-Ionen-Stromgebiet ein negativer Gitter-Kathoden-Wider stand in der

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Karl Steimel in Berlin.

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Größenordnung von iooo bis föoooOhtn auftritt, so daß die Anschaltung eines Kreises ohne besondere weitere Maßnahmen wegen der Selbsterregung überhaupt unmöglich: wäre. Der zweite Grund gegen die direkte Gitter-Gleichrichter-Aussteuerung des EöS rohres ist der, daß bei den benötigten gro.-ßen Amplituden eine zusätzliche Anoden gleichrichtung auftritt, die zu untragbaren ίο' Verzerrungen führt. Bei dem Meinen Gitter· Aussteuerbereich der hochsteilen Röhren wird dieser Zustand sehr schnell erreicht.

Zweck der vorliegenden Erfindung, ist es, durch konstruktive Maßnahmen in der Röhre die obengenannten Schwierigkeiten zu- beseitigen und die hochstellen. Röhren als. direkt hochfrequent ausgesteuerte Endstufenröhren mit hoher Wirtschaftlichkeit verwendbar zu machen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch ge löst, daß das Steuergitter des hochstellen Rohres als Zweifachgitter ausgebildet wird, d.!h. da.s Steuergitter soll aus zwei gegeneinander isolierten Gittern bestehen, die in ihren Steuerwirkungen vollkommen gleichwertig sind und deren gegenseitiger Durchgriff nahezu· gleich eins ist. Solche Zweifachsteuergitter bei Gitter-Gleichrichter-Röhren sind an sich bekannt und werden zur Zeit in der sog. Wunderlich'-Röhre benutzt. Die Erfindung liegt nun in der' Anwendung des Zweifachsteuergitters bei Endröhren mit künstlich verminderter Raumladungshemmung und demnach hoher Steilheit, da in diesem Zusammenhang ganz andere technische Aufgaben gelöst werden sollen, nämlich die technisch wirtschaftliche, direkt hochfrequente Aussteuerung eines Endrohres mit dem großen Vorteil minimalster Störempfmdlichkeit, Da₁S Wunderlich-Rohr ist dagegen nur mit einem normalen Audion zu vergleichen, das ajber den Vorteil hat, gitterseitig größere Amplituden verarbeiten zu können. Beim gasgefüllten Rohr kommt als weiteres wesentliches Fortschrittsmoment' hinzu, daß die durch die fallende Gitterstromkennlinie vor* handenen Schwierigkeiten) die ein Hauptproblem des gasgefüllten Rohres bilden, durch die Verwendung des Zweifächgitters vermin» dert werden.

Inwiefern die geschilderten Schwierigkeiten der hochsteilen Röhren beseitigt werden^ ergibt sich aus der folgenden Betrachtung der Wirkungsweise:

Das Rohr wird als Gittergleichrichter benutzt, wobei die beideft Steuergitter hochfrequent in Gegenpha,se arbeiten. Widerstand und Kondensator, an denen die Niederfrequenzspannung entsteht, liegen in der Verbindung Mitte Schwingkreisspule - Kathode. Die Gittergleichrichterströme beider Gitter addieren sich, und beide Gitter werden niederfrequent im gleichen Sinne gesteuert. Infolge der gegenphasigen Hochfrequenzsteuerung iVder beiden Gitter wird der Anodenstrom '^hochfrequent gar nicht beeinflußt, da sich i'äte Feldwirkungen der beiden Gitter in der "Entladungsbahn Kathode - Anode praktisch vollkommen kompensieren. Eine zusätzliche Anodengleichrichtung mit ihrer Verzerrung entfällt also ganz. Die zweite Schwierigkeit, die Gitterstromdämpfung, wird durch folgende Tatsache beseitigt. Die beiden Gitter besitzen aufeinander einen Durchgriff, der bei weitgehender Symmetrie zwar nicht den Wert/, aber einen nahe bei I liegenden Wert hat. Der gegenseitige Durchgriff D ist eine Rechengröße, welche angibt, wie groß das von der Spannung des einen Gitters am Ort des anderen Gitters hervorgerufene Effektivpotential ist. Bei gegenseitigem Durchgrifft käme überhaupt kein Gitterstrom zustande. Bei gegenseitigem Durchgriff wenig kleiner als I kommt bei gegenphasiger Steuerung ein im Verhältnis zur gleichphasigen Steuerung nur minimaler Strom zustande. Hat der gegenseitige Durchgriff den Wert D = I — d, worin d eine positive Zahl und kleiner als I ist, so erhalt bei gegenphasiger Steuerung der Gitterstrom pro Gitter den Wert

/,= s.d. Vf,

wenn 5 die Steilheit des einen Gitterstromes in bezug auf die andere Gitterspannung ist. Durch Fiestlegung von D hat man also den Gitterstrom und damit auch die Dämpfung des Kreises in der Hand. Die dynamische Gitterstromkennlinie für gegenphasige Steuerung kann also im Gegensatz zur normalen beliebig flach gemacht werden. Insbesondere kann man so auch den negativen Widerstand des gasgefüllten Rohres erhebEch erhöhen. Bei Verwendung eines schweren Gases (Argon) kann man dann wahrscheinlieh die Gefahr der Selbsterregung schon beseitigen, ohne daß noch weitere Maßnahmen, wie z. B. galvanische Kopplung mit dem Vorrohr, notwendig wären.

Die Dimensionierung der Gittervorspannung des Gitterwiderstandes und -kondensators ergibt sich im wesentlichen nach bekannten allgemeinen Regeln. Nur bei den gasgefüllten Rohren treten neue Gesichtspunkte auf. Um eine hohe Niederfrequenz- ng empfindlichkeit zu erlangen₃ muß der Arbeitspunkt im Gebiet des (niederfrequent) negativen Widerstandes liegen, da im Gebiet des positiven Widerstandes selbst bei großen niederfrequenten Strömen nur kleine Spannungsänderungen auftreten. Im negativen Widerstandsgebiet muß der Gitterwider-

stand kleiner sein als der absolute Betrag des negativen; die Empfindlichkeit wird am größten, wenn man beide möglichst aneinander angleicht. Es muß in diesem Falle auch eine negative Gittervorspannung verwendet werden, um den Arbeitspunkt einstellen zu können.

In der Abbildung ist der Verlauf des Gitterstromes J_g in Abhängigkeit von der Gitterspannung V_e dargestellt. Gleichzeitig ist auch die dem Gitterableitwiderstand R_g entsprechende Widerstandsgerade eingetragen, aus deren Schnittpunkt mit der Gitterstromkenn-Mnie sich der jeweilige Arbeitspunkt ermit-

tj teln läßt. Man sieht unmittelbar, daß eine negative Gitterspannung erforderlich ist, um in den fallenden Bereich des Gitterstromes, wo die Empfindlichkeit am größten ist, zu gelangen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektronenröhre zur Verwendung als Endröhre in hochfrequent gegenphasig gesteuerten Gittergleichrichterschaltungen, gekennzeichnet durch die Vereinigung von zwei steuerungsmäßig gleichwertigen, voneinander isolierten und zur Kathode nahezu symmetrisch ausgebildeten Gitterelektroden mit Maßnahmen .zur Verminderung der Raumladehemmung.

2. Elektronenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwecks Verminderung der Raumladungshemmung mit einer Gasfüllung versehen ist.

3. Elektronenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kathode und. den Steuerelektroden eine oder mehrere vorzugsweise auf festem Potential gehaltene Elektroden vorgesehen sind.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen