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Anordnung zur Erzeugung einer Regelspannung für Elektronenröhren Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung einer Regelspannung für @ Elektronenröhren
in trägerfrequenten Übertragungssystemen. -Bei vielen Röhrenschaltungen ist es erwünscht,
daß sich die Vorspannung einer Trägerfrequenzröhrenstufe in bestimmter Weise in
Abhängigkeit von der Amplitude der modulierenden Frequenz oder einer durch sie bestimmten
elektrischen Größe einstellt. In solchen Fällen lautet die allgemeine Forderung
so, daß bei Modülationsamplituden, die unterhalb einer bestimmten unteren Grenze
S" liegen, die Vorspannung einer Röhre den konstanten Wert Egu hat, und daß sie
ebenso bei Amplituden oberhalb einer bestimmten oberen Grenze So konstant gleich
Ego ist. Bei Modulationsamplituddn, die zwischen den beiden Grenzwerten S" und So
liegen, soll sich die Vorspannung der Röhre in Abhängigkeit von der Modulationsamplitude
einstellen.
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Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die modulierende Frequenz
auf einen mit einer Gleichspannung vorgespannten Gleichrichter arbeitet, so daß
die modulierende Frequenz erst nach Erreichen einer bestimmten Amplitude eine Gleichspannung
erzeugt, und daß diese Gleichspannung auf das Gitter einer zur Abnahme der Regelspannung
dienenden, so bemessenen oder vorgespannten Röhre wirkt, daß nach Erreichung einer
bestimmten Amplitude der modulierenden Frequenz diese Röhre gesperrt ist und sich
die Regelspannung nicht mehr ändert. .
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Es ist an sich bekannt, durch Zusammenschaltung von Gleichrichtern
eihe Schaltung auszubilden, bei der die Ausgangsspannungen bei kleinen Eingangsspannungen
zunächst konstant bleiben, dann ansteigen und schließlich nicht mehr in dem Maße
wie die Eingangsspannungen mitansteigen, sondern wieder annähernd konstant bleiben.
Diese Schaltung ist einerseits kompliziert, andererseits ist bei ihr der konstante
Endwert nicht mit der gemäß der Erfindung erreichbaren Konstanz zu erzielen: Die
Schaltung eignet sich, auch nicht zur Anwendung in trägerfrequenten Systemen. Die
Begrenzung einer Spannung mittels eines Gleichrichters ist an sich bekannt, es gab
aber bisher noch keine Schaltung, die die Aufgabe, eine von einer Wechselspannung
abgeleitete Gleichspannung sowohl nach unten als auch nach oben hin zu begrenzen
und zwischen den Grenzwerten eine Proportionalität zwischen Wechsel- und Gleichspannung
zu erzielen, auf so einfache Weise wie die erfindungsgemäße Anordnung löste.
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An Hand der Abbildungen sollen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
beschrieben werden. - Die Abb. r zeigt den prinzipiellen Gedanken der Regelschaltung.
Die
Eingangsspannung wird an den Klemmen 1,:2 zugeführt. Mittels
des Gleichrichters 4 wird an der Kapazität 6 eine in bezug auf das Gitter der Röhre
g negative- Gleichspannung erzeugt, die den durch den Widerstand iö . fließenden
Anodenstrom der Röhre 9 und damit den Spannungsabfall am Widerstand io, dem im allgemeinen
eine Kapazität z i parallel liegt, an den Ausgangsklemmen 14, 15 beeinflußt. Diese
Ausgangsspannung wird in den Gitterkreis der Röhrenstufe geschaltet, deren Gittervorspannüng
geregelt werden soll. Im allgemeinen liegt im Gitterkreis in Reihe mit 14, 15 noch
eine Gleichspannungsquelle 16. Der Ruhestrom der Röhre.9 hängtaußer von der Gleichspannung
1a, dem Anodenwiderstand io, noch. von der Größe der Vorspannung 8 'ab. Gegebenenfalls
kann die Vorspannungsquelle 8 weggelassen werden.
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Bei allen Spannungen an den Klemmen 1, 2, deren Amplitude kleiner
ist als die an der Gleichspannungsquelle 5 eingestellte negative Vorspannung des
Gleichrichters 4,*wird dieser gesperrt sein, so daß am Kondensator 6 keine Gleichspannung
entstehen wird und daher der Arbeitspunkt der Röhre 9 unverändert, also auch die
Spannung an io konstant bleibt. Erst bei Signalaplituden, die den Wert S", bei welchem
der Gleichrichter 4 gerade noch gesperrt ist, überschreiten, entsteht an der Kapazität
6 eine Spannung, die ihrer Größe entsprechend den Anodenstrom der Röhre 9 und damit
den Spannungsabfall am Widerstand io vermindert. Bei der Signalstärke So ist die
an 6 auftretende Gleichspannung so groß, daß die Röhre 9 gesperrt ist, daß also
an io der Spannungsabfall Null ist. Signale, die diese obere "Grenze So überschreiten,
bewirken wohl eine höhere Gleichspannung an 6; die Röhre ist aber bereits gesperrt,
so daß sich die Spannung an 14:, 15, die Null ist, also auch die Gittervorspannung
der obengenannten Röhrenstufe nicht mehr ändert.
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Ein Anwendungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. 2 dargestellt. Hierbei
dient die oben beschriebene Anordnung dazu, bei einem Röhrensender die durch die
Krümmung der Modulationskennlinie hervorgerufenen Verzerrungen zu vermindern. Der
Anodengleichstrom dev Röhre 18 wird über den Widerstand 13 geleitet. Der vom Anodenstrom
der Hilfsröhre 9 durchflossene Widerstand io, liegt in Reihe mit der Spannungsquelle
16 und dem, Modulationstransformator 17 im Gitterkreis -der Röhre i9. Statt der
Spannungsquellen 5_ und 8 der -Abb. i ist in der Schaltung der Abb. 2 die Vorspanriung
5" vorgesehen. Der Widerstand 7ä ist im allgemeinen groß gegen den--Widerstand i3
und gegen den inneren Widerstand des Ventils Durch den Anodenstrom der Röhre 9 wird
an dem 'Außenwiderstand io eine zusätzliche Vorspannung für die Röhre i9 erzeugt.
Da der Anodengleichstrom der Röhre 18 mit der Wechselstromamplitude- bzw. dem Modulationsgrad
zunimmt, wächst auch die Spannung am Widerstand 13. Die, Anordnung wird in diesem
Beispiel so bemessen, daß das Ventil gesperrt bleibt, solange auf dem geradlinigen
Teil der Modulationskennlinie gearbeitet wird. Solange bleibt auch die Gittervorspannung
der Röhre i9 konstant. Wird dieser Modulationsgrad überschritten, arbeitet man also
bereits in dem gekrümmten Teil der Modulationskennlinie, so überwiegt der Spannungsabfall
an 13 .die Vorspannung 5", das Ventil 4 wird durchlässig und es gelangt die größere
Spannung von 13 an das Gitter der Röhre 9, so daß der Anodenstrom sinkt und mit
ihm der Spannungsabfall an io bzw. die Vorspannung der Röhre i9. Diese wird daher
stärker ausgesteuert, die Wechselamplitude wächst, die Modulationskennlinie wird
geradliniger. . Es findet also bis zu einem gewissen Grade eine Entzerrung statt.
Durch geeignete Bemessung wird erreicht, daß bei ioo °/a Modulation die Röhre 9
gerade gesperrt wird. Der Spannungsabfall an io ist dann Null, die Vorspannung der
Röhre i9 kann nicht weiter verändert werden. Nimmt der Anodenstrom in 18 höhere
Werte an, z. B. durch Überschlag, so hat dies auf die Röhre i9 keine Rückwirkung
mehr, denn unter- die Spannung.- der Quelle 16 kann die negative Vorspannung nicht
mehr fallen.
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Ein weiteres Anwendungsbeispiel der. Erfindung ist in Abb. 3 dargestellt.
Es ist die prinzipielle Schaltung der Modulationsstufe eines Röhrensenders, dessen
Träger nach Maßgabe der Signalstärke gesteuert wird. Zur Trägersteuerung dient
1111 Prinzip die Schaltung nach Abb. i, die hier beispielshalber etwas erweitert
ist. Den Klemmen i, ?-
wird die Signalspannung zugeführt, am Widerstand io
entsteht ein Spannungsabfall, der von der Signalstärke abhängt. Von der Größe der
Kapazitäten 6 und ii und der Widerstände 7 und io entsteht dieGeschwindigkeit ab,
mit der die Gleichspannung an 14, 15 zu- bzw. abnimmt. Im Gegensatz zu bekannten
Schaltungen zur Trägersteuerung kann man bei dieser Anordnung in weitgehendem Maße
die Geschwindigkeit der Trägervergrößerung unabhängig von der Geschwindigkeit der
Trägerverminderung einstellen.
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Wenn die Welligkeit der Gleichspannung an 14, 15 durch die Kapazitäten
6 und i i nicht genügend unterdrückt werden kann, weil mit Rücksicht auf die Zeitkonstanten
die Kapazitäten nicht ohne weiteres vergrößert werden können, empfiehlt es sich,
Siebkreise zu
verwenden, wofür ein Beispiel Abb. 3 liefert, wo an
Stelle von 6 der Siebkreis 6, 21, 22 eingeschaltet ist.
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Im Beispiel Abb. 3 ist noch eine Erweiterung der Anordnung angedeutet.
Es ist dies der vom Anodenstrom durchflossene, im Gitterkreis der Röhre 9 liegende
Widerstand 2o, der dazu dient, die Krümmung der Kennlinie der Röhre 9 auszugleichen.
Er wird" dann anzuwenden sein, wenn zwischen der Signalamplitude an i, 2 und der
Vorspännung an 14, 15 ein möglichst linearer Zusammenhang gefordert wird. .
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Es kann Fälle geben, in denen die Spannung am Widerstand io nicht
linear von der Signalamplitude abhängen soll. Dann setzt man an die Stelle 9 eine
oder mehrere Röhren mit geeigneten Kennlinien. Auch kann der Frequenzgang des Übertragers
3 so gewählt werden, daß zwischen der Signalamplitude 'an i, 2 und der Spannung
an 14, 15 der gewünschte nichtlineare Zusammenhang erzielt wird.
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Von der Wahl der Gleichrichtervorspannung in Abb. i und 3 und von
dein Windungsverhältnis des Übertragers 3 bzw. von der Einstellung -des Potentiometers
13 in Abb.3 hängt die untere und obere Grenze _&, So ab. Wesentlich
ist also, daß die Spannung von 5 und auf irgendeine Weise das Übersetzungsverhältnis
der zugeführten Spannung zur in den Gleichrichterkreis übertragenen eingestellt
werden kann.
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Wird eine weitgehende Unterdrückung der Rippelspannung gewünscht,
schaltet man nach Abb. 4 zwei Röhren 9, 9" gitterseitig in Gegentakt anodenseitig
parallel. Der Gleichrichter 4 arbeitet auf die Kapazität 6 und den Widerstand 7
im Gitterkreis der Röhre 9 und auf die Kapazität 6" und den Widerstand 7a im Gitterkreis
der Röhre 9". Die Rippelspannungen an 6" haben entgegengesetzte Phase zu den Rippelspannungen
an 6, so daß sie sich anodenseitig weitgehend aufheben. Der Kondensator z i kann
dann so klein gemacht werden, daß er auf die Zeitkonstante praktisch keinen Einfluß
mehr ausübt, unter Umständen kann er fortgelassen werden. Für die Bemessung der
Kondensatoren 6, 6, und der Widerstände 7, 7a hat man bei dieser Schaltung
sehr großen Spielraum.
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Bei Verwendung der gitterseitig in Gegentakt geschalteten Röhren kann
man auf den Gleichrichter 4 verzichten und die vom Signal abhängige Gittervorspannung
der Röhren 9, 9" durch Gittergleichrichtung erzeugen. Ein Ausführungsbeispiel ist
in Abb. 5 schematisch dargestellt. Durch Wahl der Vorspan-. nung 5 und Einstellung
des Potentiometers 13 wird die obere und untere Steuergrenze festgelegt.