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Schaltung zur Neutralisation von Schirmgitterröhren Die Erfindung
betrifft Maßnahmen zur Neutralisation der in Schirmgitterröhren vorhandenen Restkapazität
zwischen Steuerelektrode und Anode und ist insbdsondere für Kurzwellenschaltungen
bestimmt.
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Durch die Anwesenheit des Schirmgitters wird die zwischen Anode und
Steuerelektrode wirksame Kapazität wesentlich herabgesetzt. Die noch verbleibende
Restkapazität kann mit den bei Dreielektrodenröhren üblichen Maßnahmen neutralisiert
werden, solange die Voraussetzung erfüllt ist, daß das Schirmgitter wechselspannungsmäßig
Kathodenp.otentialbesitzt. Diese Voraussetzung kann als praktisch erfüllt gelten
bei ,nicht zu großen Röhrenkapazitäten, bei langen Wellen und bei Verwendung eines
hinreichend großen Blockkondensators zwischen Schirmgitter und Kathode. Brei kürzeren
Wellen und namentlich bei Schirmgitterröhren großer Leistung trifft die erwähnte
Voraussetzung nicht mehr zu. Notwendigerweise haben die Verbindungsleitungen zwischen
den Elektroden und den Durchführungsstellen durch das Vakuumgefäß (mit Ausnahme
der Anoden in wassergekühlten Röhren) eine gewisse Länge und infolgedessen einen
induktiven Widerstand, der bei kurzen Wellen gegenüber dem kapazitiven Widerstand
der entsprechenden ZwischeneIektrodenkapazitäten nicht mehr vernachlässigt werden
kann. Selbst wenn man annimmt, daß die zwischen Schirmgitter und Kathode eingeschaltete
Kapazität verlustfrei und unendlich groß ist, wäre es nicht mehr möglich, das Schirmgitter
dadurch auf Kathodenpotential zu bringen. Das bedeutet aber, daß im Falle einer
auftretenden Anodenwechselspannung dem Schirmgitter eine Wechselspannung gleicher
Frequenz mit einer Phasenverschiebung um 18 o° aufgedrückt wird, deren Amplitude
durch die Spannungsteilung bestimmt ist, welche zwischen der Schirmgitter-Anoden-Kapazität
CSA und der Induktivität LSK der Zuleitung von der Kathode zum Schirmgitter besteht.
Das Schirmgitter wirkt ,also gegenüber der Steuerelektrode wie eine weitere Anode,
die zwar Wechselspannungen geringerer Amplitude führt, aber infolge der beträchtlichen
Kapazität zwischen dem Schirmgitter und der Steuerelektrode CSG mit letzterem ziemlich
eng gekoppelt ist.
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Da die Wechselspannungen an der Anode und am Schirmgitter gegeneinander
@um i 8o' phasenverschoben sind, kann durch geeignete Dimensionierung der zwischen
dem Schirmgitter und der Kathode liegenden Induktivität Lsx eine völlige Neutralisation
für eins ganz bestimmte Welle erreicht werden. Eine derartige -Neutralisation ist
aber für die Praxis unzureichend, da sie bei jedem Wellenwechsel verlorengeht und
erst durch mühsame
Nachstellung für jeden einzelnen Fall wiederhergestellt
Werden müßte.
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Es ist bekannt, den störenden Einfluß der Restkapazität zwischen Schirmgitter
und Anode dadurch zu beseitigen, daß man das Schirmgitter und die Kathode durch
lerne Brückenschaltung zu Äquipotentialpunkten macht. Hiermit kann aber auch keine
wellenunabhängige Neutralisation erzielt werden, da zwar der Anschlußpunkt des Schirmgitters
für alle Wellen auf Kathodenpotential gebracht werden kann, nicht aber das Schirmgitter
selbst, da zwischen diesem und dem Anschlußpunkt die als Induktivität wirkende Zuleitung
liegt.
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Erfindungsgemäß wird zur Erzielung einer Wellenunabhängigkeit der
Entkopplung des Eingangskreises vom Ausgangskneis im Neutrozweig der Brückenschaltung
eine Nachbildung der sämtlichen in der Röhre vorhandenen Kapazitäten (gegebenenfalls
unter Vernachlässigung der Anoden-Kathoden- und Schirmgitter-Kathoden-Kapazität)
und zumindest der Zuleitungsinduktivitäten des Schirmgitters und des Steuergitters
vorgesehen.
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Hierdurch wird erreicht, daß das Brückengleichgewicht und deshalb
auch die Entkopplung des Eingangskreises vom Ausgangskreis bei allen Frequenzen
erhalten bleibt, obwohl das Schirmgitter H-ochfrequenzschwingungen führt.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung
dargestellt.
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In Abb. ia handelt @es sich um eine Stufe mit einer Schirmgitterröhre
V, deren Kathode mit l(, Steuergitter mit G, Schirmgitter mit S und Anode mit A
bezeichnet ist. Die An-,odenspannung wird in an sich bekannter Weise über eine Hochfnequenzdrossel
D zugeführt und der Anodenschwingungskreis L C C durch .eine Blockkapazität
B gleichspannungsmäßig entlastet. Die hochfrequente Steuerspannung wird über
die Klemmen o und i dem Gitterkreis zugeführt. Die Schirmgitterspannung wird von
einer Spannungsquelle Esq geliefert. Die Induktivitäten der zu den einzelnen Elektroden
führenden Leitungen einschließlich der innerhalb des Vakuumgefäßes befindlichen
Anschlußleitungen sind als konzentrierte Induktivitäten LG, Ls und Lg angedeutet.
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Die erfindungsgemäße Nachbildung stellt gewissermaßen eine spiegelbildliche
Ergänzung der Röhre V samt deren Zuleitungen dar. Die zur Nachbildung der mit der
Röhre verbundener Induktivitäten dienenden Induktiv!-täten sind durch einen zusätzlichen
Index N gekennzeichnet (L,vK, LNs und LVG), während die kapazitiven Nachbildungen
mit NGK (Gitter-Kathoden-Kapazität), NGA (Gitter-Anoden-Kapazität), NsG (Schirmgitter-Steuergitter-Kapazität)
und NSA (Schirmgitter-Anoden-Kapazität) bezeichnet sind. Die Kondensatoren R'K"
(Kathoden-Anoden-Kapazität) und NOK (Schirmgitter-Kathoden-Kapazität) kön-,ien unter
Umständen, falls es sich nämlich um an sich kleine Kapazitäten und um nicht allzu
kurze Wellen handelt, entfallen.
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Die Abb. ib stellt lediglich --eine Urnzeichnung der in Abb. ia :enthaltenen
Schaltung dar, wobei die Röhre in ihre einzelnen Elemente aufgelöst zu denken ist.
Die Bezugszeichen stimmen mit denen in Abb. ia überein, und hinsichtlich der Symbole
für die einzelnen Elektroden der Röhre wird auf die in der Zeichnung enthaltene
Erläuterung verwiesen. Die Spule L `und der Kondensator B sind in Abb. ib nicht
besonders dargestellt.
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Für die Nachbildung der durch die Röhre gebildeten Kapazitäten und
Induktivitäten eignet sich in besonderem Maße eine Konstruktion, die einer Röhre
auch äußerlich ähnlich ist. Bisher wurden derartige Röhrenphantome lediglich benutzt,
um in Senderstufen, welche mehr als eine Röhre enthalten, eine Leistungsherabsetzung
dadurch zu ermöglichen, daß eine Betriebsröhre durch ein ihr entsprechendes Phantom
hersetzt wurde, so daß der Sender dann mit weniger Röhren arbeitet. Bei der Erfindung
wird von einer Nachbildung jedoch in anderem Sinne Gebrauch gemacht, nämlich um
eine wellenunabhängige Neutralisation einer Senderröhre zu erhalten.
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Es aempfiehlt sich unter Umständen, in die zur Zuführung der Wechselspannung
an einzelne Elektroden dienenden Leitungen Kondensatoren einzuschalten und den resultierenden
Scheinwiderstand ohmischoder kapazitiv zu machen, so daß die durch Spannungsteilung
der Anodenwechselspannung entstehende Rückkopplung vermieden bzw. in eine Gegenkopplung
umgewandelt wird. Diese Zusatzkapazitäten müssen natürlich ebenfalls im Neutrozweig
nachgebildet werden, damit das Brückengleichgewicht erhalten bleibt.
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Die Abb.2 zeigt eine Erweiterung der in Abb. ib für eine Röhre dargestellten
Anordnung auf eine Gegentaktschaltung. Die für die zweite Röhre gültigen Bezugszeichen
sind durch ,einen senkrechten Strich gekennzeichnet. Eine weitere Erklärung dieses
Schaltbildes dürfte sich erübrigen.
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Es ist bekannt, daß die zur Neutralisation notwendigen Spannungen
entweder dem Gitter oder dem Anodenkreise der betreffenden Stufe entnommen werden
können. Wähnend in Abb. ia und ib die Neutralisation von der Anodenseite her erfolgte
(der Gitterkreis liegt in der Brückendiagonale), stellen die Abb.3a und
312 eine Schaltung dar, bei welcher die Neutralisation in an sich bekannter
Weise vom Gitter aus vorgenommen wird (dann liegt der
Anodenkreis
in der Brückendiagonale). Der Eingangskreis der Stufe enthält die Induktivität L1
sowie die Kondensatoren Cl; die übrigen Schaltelemente stimmen mit den in den vorhergehenden
Abbildungen gebrauchten überein.
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In Abb.3b wurde eine Umzeichnung der in Abb.3a angegebenen Schaltungen
vorgenommen, um die spiegelbildliche Nachbildung augenfälliger zu machen.