DE638250C - Anordnung zum Schutz von Hochvakuumroehren groesserer Leistung - Google Patents

Description

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AUSGEGEBEN AM
12. NOVEMBER 1936

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 a⁴ GRUPPE

Bei Verstärkern größerer Leistung, insbesonderebei den als Verstärker wirkenden Endstufen von Großsendern, tritt häufig die Schwierigkeit auf, daß bei dem Eintreten irgendeines Defektes, z. B. eines Überschlages in einer Wasserkühlschwingröhre oder eines Kurzschlusses im Schwingkreis selbst, schwere Beschädigungen der Röhre oder der Schwingkreise eintreten. Diese Schäden, insbesondere Beschädigungen der Röhren, lassen sich in vielen Fällen dadurch vermeiden, daß man die tonfrequente oder hochfrequente Gitterwechselspannung der betreffenden Röhre möglichst rasch abschaltet. Tritt beispielsweise in einer Wasserkühlröhre bei Gasaustritt ein Überschlag auf, so wird dadurch meist ein Lichtbogen zwischen den spannungsführenden Elektroden eingeleitet. Es kommt dann meist ein Lichtbogen zwischen Gitter und Kathode zustande, welcher leicht zu einer Zerstörung des Glühfadens oder des Gitters führt. In den meisten Fällen ist dies mit einem erheblichen Anstieg des Anodenspeisestromes der betreffenden Röhre verbunden. Dieser Umstand wird gemäß vorliegender Erfindung dazu ausgenutzt, die gefährliche Gitter wechsel spannung von der Röhre möglichst rasch wegzunehmen.

Die Abb.-1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens. 1 bedeutet die zu schützende Schwingröhre (Hochfrequenzverstärkerröhre), 2 stellt ein Relais dar, dessen Magnetspule vom Anodenspeisestrom der Hochfrequenzschwingröhre durchflossen wird und dessen Kontakte in die Gittergleichstromleitung der Vorverstärkerröhre 3 eingeschaltet sind. Tritt in der Röhre 1 z. B. durch Überschlag im Innern der Röhre ein Kurzschluß mit starker Erhöhung des Anodenstromes auf, so wird der Anker des Relais 2 angezogen und unterbricht die Gittergleichstromleitung der Zwischenverstärkerröhre 3. Hierdurch wird von der 'Schwingröhre 1 die schädliche Gitterwechselspannung weggenommen.

Die Zuhilfenahme eines Relais hat den Nachteil, daß selbst sehr schnell arbeitende Relais einige Millisekunden Zeit zum Ansprechen benötigen.

In der Abb. 2 ist eine trägheitslos wirkende Anordnung schematisch dargestellt. Hier ist wieder 1 die zu schützende Schwingröhre, 2 ein in die Speiseleitung dieser Rohre geschalteter Ohmscher Widerstand, 3 eine Vorverstärkerröhre. Die negative Gittervorspannung dieser Röhre wird geliefert durch den Spannungsabfall im Widerstand 2. Steigt z. B. beim Überschlag in der Röhre 1 der Gleichstrom dieser Röhre erheblich an, so nimmt die Spannung am Widerstand 2 einen so hohen Wert an, daß die Röhre 3 völlig verriegelt wird. Selbstverständlich kann bei

*) Von dem P at ent sucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Wilhelm Kummer er in Berlin.

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mehrstufigen Verstärkern die Verriegelung auch in einer beliebig weit vorn liegenden Stufe erfolgen.

Diese Anordnung ist bei Sendern (Ho0|P frequenzverstärkern) nur brauchbar, sow$$| dieselben nicht moduliert werden oder sowelf bei Vorhandensein von Modulation der Arbeitspunkt auf den geradlinigen Teil der Kennlinie gelegt wird. Im letzteren Falle ίο bleibt der Gleichstrom der Röhre während der Modulation unverändert. Legt man jedoch den Arbeitspunkt der S enderöhre, wie dies meist geschieht, an den unteren Knick der Kennlinie oder noch weiter nach links, '5 so pulsiert der Gleichstrom der Röhre im Rhythmus der Modulation. Im allgemeinen darf diese Modulation jedoch nicht auf. die Vorstufen des Senders übertragen werden. Um die störende übertragene Modulation zu verhindern, kann man eine Siebkette zwischen den Widerstand 2 und den Gitterkondensator 4 schalten, welche alle bei der Modulation vorkommenden Frequenzen unterdrückt.

^a5 Die Anwendung einer solchen Siebkette, welche auch die tiefsten Musikfrequenzen (z. B. 30 Hertz) wirksam unterdrückt, hat jedoch eine erhebliche Verzögerung der Sperrwirkung zur Folge. Um diesen Übelstand zu vermeiden, werden nach einer Weiterbildung des Erfmdungsgedankens in die Speiseleitungen, die zum Gitterblockkondensator der zu sperrenden Stufe führen, Gleichrichterröhren eingeschaltet. Abb. 3 zeigt schematisch die Anordnung, ι bedeutet wieder die zu schützende Schwingröhre, 2 den die Sperrspannung liefernden Ohmscheh Widerstand, 3 die zu sperrende Röhre, 4 den Gitterbloekkondensator dieser Röhre, 5 einen Uberbrückungswiderstand, 6 und 7 die in die Gitterspeiseleitungen geschalteten Gleichrichterröhren, 8 die Gittervorspannbatterie der zu sperrenden Verstärkerstufe. Die Wirkungsweise ist folgende: Die Stromquelle 8 liefert die für den normalen Betrieb geeignete Gittervorspannung, welche bei richtiger Polung des Gleichrichters 7 an den Kondensator 4 am Uberbrückungswiderstand 5 gelangt. Der Spannungsabfall am Widerstand 2 wird so gewählt, daß er bei normalem Betriebsstrom der Röhre 1 kleiner ist als die Spannung am Kondensator 4. Dies muß bei Modulation auch für die größte Spitzenspannung gelten. Dann können die Spannungsschwankungen am Widerstand 2 überhaupt nicht an den Kondensator 4 gelangen. Voraussetzung ist selbstverständlich, daß der Kondensator 4 groß ist gegenüber der inneren Röhren-' 60 kapazität des Gleichrichters 6, was leicht zu erfüllen ist. Tritt in der Röhre 1 z. B. durch Röhrenüberschlag ein erheblicher Überstrom auf, dann wächst die Spannung am Widerstand 2 erheblich an und gelangt bei der geä|kejchneten Polarität des Gleichrichters 6 an *ipyi Gitterkondensator 4, Die Stromquelle 8 |§ndert das Ansteigen der Spannung am Kon-'.:densator 4 nicht, da der Gleichrichter 7 den Rückstrom sperrt. Infolgedessen wird die gewünschte Sperrwirkung für das Rohr 3 erreicht, ohne daß die Modulation des Rohres 1 auf das Rohr 3 wirken kann.

Der Gleichrichter 7 läßt sich in den meisten Fällen ersparen, wenn man der Stromquelle 8 einen hinreichend großen Innenwiderstand gibt, z. B. durch Anwendung eines entsprechenden Vorschaltwiderstandes. -Führt die Röhre 3 Gittergleichstrom, so genügt die durch denselben am Widerstand 5 hervorgerufene Spannung in den meisten Fällen, um die gewünschte Wirkung zu erzielen. Es ergibt sich dann die Anordnung gemäß Abb. 4.-

Sind mehrere Röhren parallel geschaltet oder sind mehrere Senderstufen vorhanden, bei denen ein solcher Röhrenschutz, angewendet werden soll, so ist es vorteilhaft, vor jede einzelne Röhre oder Röhrengruppe einen besonderen zur Sperrung dienenden Widerstand zu legen. Um dies ausführen zu können, ist allerdings Voraussetzung, daß entsprechend viele voneinander potentialmäßig getrennte Anodenstromquellen oder Heizstromquellen vorhanden sind. Die von den einzelnen Widerständen kommenden Leitungen erhalten getrennte Gleichrichter.

Abb. 5 zeigt ein Beispiel. Hier bedeuten i", i^b und i^c drei hochfrequenzmäßig parallel arbeitende Röhren, welche getrennt geheizt werden durch die Wechselstromtransformatoren T", T^b und T^c. Die Primärwicklungen der Transformatoren sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeichnet. 6^a, 6^b und 6^C sind die Gleichrichter, 10, 11 und 12 die Widerstände, in denen die Sperrspannung erzeugt wird. 13 ist die Verstärkerröhre, die gesperrt werden soll, 14 der Gitterbloekkondensator, 15 der Gitterableitewiderstand, in welchem durch den Gittergleichstrom der Röhre 13 eine negative Gittervorspannung auftritt. Die Wirkungsweise der Anordnung ist nach dem bisher Gesagten ohne weiteres zu erkennen.

Die erfindungsgemäßen Schaltungen eignen sich insbesondere für Senderschaltungen, bei welchen zur Verbesserung der Modulationseigenschafteni eine Gegenkopplung der modulierten hochfrequenten Schwingungen auf den Eingangskreis. der Modulationsstufe stattfindet. Bei derartigen Anordnungen findet unter normalen Bedingungen infolge der Gegenkopplung eine Verminderung der im

60S

Eingangskreis der Senderendstufe auftretenden hochfrequenten Schwingungen statt. Tritt beispielsweise in der Endstufe ein Überschlag auf, so werden dabei im Ausgangskreis die hochfrequenten Schwingungen eine Unterbrechung erfahren, was sich wiederum in .fehlender Gegenkopplung auf die Vorstufe bemerkbar macht. Es wird daher die Tendenz bestehen, daß ein beim Überschlag auftretender Lichtbogen in Anbetracht der in vergrößertem Maße zugeführten Eingangsenergie weiter zu bestehen bestrebt sein wird. Die erfindungsgemäßen S icherheitsmaßnahmen zur Verhütung derartiger Überschläge und ihres Fortbestehens sind daher bei solchen Gegenkopplungsschaltungen von besonderer Wirksamkeit.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zum Schutz von Hochvakuumröhren größerer Leistung, die als Verstärkerröhren für Hoch- oder Niederfrequenz betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ansteigen der im Betrieb normalen Gleichstromaufnahme der Röhre über einen gewissen Betrag die Gitterwechselspannung der Röhre selbsttätig für die Dauer der übernormalen Aufnahme weggenommen wird.

   3f 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschalten der Gitterwechselspannung der betreffenden Röhre mit Hilfe eines in die Speiseleitung der Röhre geschalteten, schnell wirkenden Relais, erfolgt.

   3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur möglichst raschen Abschaltung der Gitterspannung eine vorhergehende Verstärkerstufe oder in Selbsterregung schwingende Senderstufe durch den Spannungsabfall, der an einem' in der Kathodenleitung der gefährdeten Stufe liegenden Widerstand auftritt, hinreichend stark negativ vorgespannt wird.

   4. Anordnung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den die negative Vorspannung erzeugenden Widerstand und das zu sperrende Gitter eine Siebkette geschaltet wird, welche alle bei der Modulation der Senderstufe auftretenden Frequenzen vom Gitter der zu sperrenden Röhre fernhält.

   5. Anordnung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung, welche im Gefahrfall eine negative Hilfsspannung dem Gitter der zu sperrenden Röhre zuführt, und gegebenenfalls auch in einer der Leitungen, welche betriebsmäßig der zu sperrenden Röhre eine Gittervorspannung zuführen, Gleichrichter eingeschaltet sind, derart, daß die Hilfs- und die Betriebsgittervorspannungen sich additiv überlagern und die Vorspannungsquellen sich nicht gegenseitig kurzschließen.

   6. Anordnung nach Anspruch 1, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein getrennter Anodenstrom- oder Heizstromquellen für mehrere Röhren oder Röhrengruppen getrennte Widerstände für die Erzeugung der Vorspannung angewandt- und ebensoviel Gleichrichter vorgesehen werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen