DE652261C - Rueckgekoppelte Verstaerkerschaltung - Google Patents

Rueckgekoppelte Verstaerkerschaltung

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DE652261C
DE652261C DET43791D DET0043791D DE652261C DE 652261 C DE652261 C DE 652261C DE T43791 D DET43791 D DE T43791D DE T0043791 D DET0043791 D DE T0043791D DE 652261 C DE652261 C DE 652261C
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DET43791D
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Telefunken AG
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/38Positive-feedback circuit arrangements without negative feedback
    • H03F1/40Positive-feedback circuit arrangements without negative feedback in discharge-tube amplifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

  • Rückgekoppelte Verstärkerschaltung Rückkopplungen bei Röhrenschaltungen, d. h. die Zurückführung von Energie aus dem Anoden- an den Gitterkreis, werden seit langer Zeit angewendet. Sie dienen einerseits zur Erhöhung der Röhrengüte bzw. der Verstärkung und andererseits zur Verringerung der durch die Röhre verursachten Verzerrungen; ,In ersterem Falle muß die Rückkopplung gleichsinnig mit der Steuerwechselspannung arbeiten, in letzterem Falle dieser entgegenwirken (Gegenkopplung).
  • Für die Durchführung der Rückkopplung gibt es zwei grundsätzliche verschiedene Schaltungen, welche im folgenden als Strom-bzw. Spannungsrückkopplung bezeichnet werden sollen. Da diese Unterscheidung für das Verständnis des Erfindungsgedankens von Belang ist, sollen diese beiden Rückkopplungsarten an Hand von den in Abb. r und 2 dargestellten Schaltbildern, welche demnach den Erfindungsgedanken noch nicht enthalten, erläutert werden.
  • In Abb. r, welche sich auf die sog. Stromrückkopplung bezieht, ist die Verstärkerröhre mit V bezeichnet, deren Gitterkreis die zu verstärkende Spannung an den Klemmen r und 2 zugeführt wird. Im Anodenkreis liegt in Reihe mit dem Nutzwiderstand Ra der Rückkopplungswiderstand Rk. Die an letzterem auftretende Wechselspannung wird mittels des Transformators T in den Gitterkreis übertragen. Der Transformator T dient einerseits zur Herstellung der erforderlichen Phasenbeziehung und andererseits zur gleichstrommäßigen Trennung von Anoden- und Gitterkreis. Die in den Gitterkreis rückgeführte Energie ist bei dieser Schaltung abhängig vom Anodenwechselstrom. Charakteristisch für diese Schaltung ist der Umstand, daß die Rückkopplung bei kurzgeschlossenem Nutzwiderstand Ra am größten und bei unterbrochefiem Anodenkreis Null ist.
  • Den Fall der Spannungsrückkopplung stellt die Abb. 2 dar, in welcher für gleichwertige Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Abb. r verwendet sind. Parallel zum Nutzwiderstand Ra liegt ein aus den Widerständen R, R' zusammengesetzter (hochohmiger) Spannungsteiler, von dem die Rückkopplungsspannung abgegriffen und über den Transformator T dem Gitterkreis zugeführt wird. In diesem Falle ist die rückgeführte Spannung dann am größten, wenn der Nutzwiderstand Ra unendlich groß ist, während die Rückkopplung für einen kurzgeschlossenen Außenwiderstand überhaupt verschwindet.
  • Es ist bei gegengekoppelten Verstärkern bereits bekannt, kombinierte Strom- und Spannungsrückkopplungen zu verwenden. Die hierbei auftretenden Verhältnisse unterscheiden sich aber wesentlich von den bei der positiven Rückkopplung auftretenden Erscheinungen.
  • Des weiteren ist bekanntgeworden, bei positiv rückgekoppelten Verstärkern- eine kombinierte Strom- und Spannungsrücklcopplung zu verwenden. Jedoch ist die Spannungsrückkopplung nicht frequenzunabhängig gemacht. Die Anordnung dient anderen Zwecken als denen, die reit dem Gegenstand' der Erfindung erzielt werden sollen.
  • Gemäß der Erfindung wird bei mit positi= ver frequenzunabhängiger Rückkopplung arbeitenden Verstärkerschaltungen zur Übertragung von Frequenzbändern, bei denen die Rückkopplungsspannungen von Ohmschen Widerständen abgegriffen werden, gleichzeitig eine Stromrückkopplung, d. h. eine vom Anodenstrom abhängige, und eine Spannungsrückkopplung; d. h. eine von der Anödenspannung abhängige Rückkopplung, auf den Gitterkreis derselben oder eine vorhergehende Stufe angewendet.
  • Um die Vorteile dieser Maßnahme erkennen zu können, soll zunächst kurz auch die Wirkung der Strom- bzw. Spannungsrückkopplung und der Verlauf des mit der Röhre aufgenommenen Kennlinienfeldes betrachtet werden. Die Rückkopplung wird zweckmäßig als Bestandteil der Röhre und nicht der Schaltung aufgefaßt. ' Dann kann man das im rückgekoppelten Zustand . aufgenommene Kennlinienfeld als Ergebnis einer Ersatzröhre mit geänderten Kenngrößen betrachten. Als Güte einer Röhre bezeichnet man das Verhältnis wobei die Steilheit S definiert ist durch (Ei, - const) und der Durchgriff D bestimmt ist durch (I" = const). Ferner versteht man unter dem inneren Widerstand Ri eine Größe, welche gegeben ist durch (E9 = conat) . Wenn man zunächst mit der nicht rückgekoppelten Röhre Kennlinien, welche den Zusammenhang zwischen Anodenstrom und Anodenspannung darstellen, unter Einführung der Gitterspannung als Parameter aufnimmt und dann dieselbe Messung mit einer rückgekoppelten Röhre wiederholt, so bemerkt man, daß bei Verwendung einer Stromruck-Dopplung der resultierende Durchgriff gleich dem Durchgriff der nicht rückgekoppelten Röhre ist, während die Steilheit zugenommen und der innere Widerstand im gleichen Verhältnis abgenommen hat. Umgekehrt beobachtet man, daß die Vornahme einer Span-:nungsrückkopplung die Steilheit der Röhre uriverändert läßt, hingegen den Durchgriff Verkleinert und den inneren Widerstand im gleichen Verhältnis heraufsetzt. In beiden Fällen wird die Güte, d. h. die Verstärkungsfähigkeit der Röhre vergrößert, wobei diese Wirkung im Falle der Stromrückkopplung auf eine Erhöhung der Steilheit und im Falle der Spannungsrückkopplung auf eine Verkleinerung des Dürchgriffs zurückzuführen ist. Man erkennt, daß sich in beiden Fällen der innere Widerstand Ri zwangsläufig proportional bzw. umgekehrt proportional zu der erzielten Verstärkungserhöhung ändert. Diese Tatsache kann die Anpassungsverhältnisse und auch die auftretenden Verzerrungen (Klirrfaktor) ändern. Durch Anwendung des Erfindungsgedankens ist es möglich, eine Unabhängigkeit zwischen der Verstärkungserhöhung und den Röhrendaten, insbesondere dem inneren Widerstand, herzustellen. Es gelingt auf diese Weise, den inneren Widerstand Ri entweder konstant auf dem gleichen Wert, den er bei der nicht rückgekoppelten Röhre besitzt, zu halten oder auf einen beliebigen Wert zu bringen. Besonders klar werden diese Verhältnisse durch Verwendung mathematischer Formeln, welche leicht abgeleitet werden können. Der Rückkopplungsfaktor der Stromrückkopplung soll bei Stromrückkopplung mit h2 und bei Spannungsrückkopplung mit k1 bezeichnet werden. Unter dieser Voraussetzung ergibt sich für Spannungsrückkopplung D' -D-k,, S'=S, für Stromrückkopplung RZ-Ri(I-k-,S), D'= D, Wenn man nun erfindungsgemäß beide Rückkopplungsarten gleichzeitig zur Anwendung bringt, so multipliziert sich ihre Witküng, und man erhält in mathematischer Form folgende Beziehungen: Während die bisherigen Betrachtungen lediglich die durch die Rückkopplung erzielte Erhöhung der ,Verstärkung bzw. Vergrößerung der Röhrengüte zum Gegenstand hatten, soll nunmehr auch der Einfluß der gleichzeitigen Anwendung der beiden Rückkopplungsarten auf die nichtlinearen Verzerrungen behandelt werden. Es wurde eingangs darauf hingewiesen, daß man bereits vorgeschlagen hat, die Rückkopplung zum Linearisieren des Kennlinienverlaufs zu verwenden, um die nichtlinearen Verzerrungen herabzusetzen. Man kann, wie sich aus den vorstehenden Ableitungen ergibt, durch die Stromrückkopplung die Steilheit der Röhre beeinflussen, während der Durchgriff davon nicht berührt wird. Insbesondere ist es durch Verwendung einer amplitudenabhängigen Stromrückkopplung möglich, den Verlauf der Kennlinien im benutzten Arbeitsbereich zu linearisieren. Andererseits haben die vorhergehenden Betrachtungen ergeben, daß man mit Hilfe der Spannungsrückkopplung den Durchgriff der Röhre beeinflussen und dadurch mit Bezug auf das I" E"-Kennlinienfeld die für gleiche Gitterspannungsunterschiede gültigen Kennlinien durch nichtlineare Spannungsrückkopplung äquidistant machen kann.
  • Wenn daher in einem Kennlinienfeld die Steilheit der Röhre abhängig vom Anodenstrom und der Durchgriff der Röhre abhängig von der Anodenspannung ist, so wird man durch Anwendung einer gemeinsamen nichtlinearen Strom- und nichtlinearen Spannungsrückkopplung die nichtlinearen Eigenschaften des Kennlinienfeldes kompensieren bzw. veiringern können. - Bei der Berechnung der nichtlinearen Rückkopplungswiderstände geht man folgendermaßen vor: Man bestimmt zuerst für die Stromrückkopplung den amplitudenabhängigen Rückkopplungswiderstand aus dem Kennlinienfeld der Röhre derart, daß die Steilheit, d. i. die Änderung des Anodenstromes mit der Gitterspannung linear, d. h. nicht mehr von dem Absolutbetrag des Anodenstromes abhängig ist. Durch diese nichtlineare Stromrückkopplung erhält man daher eine Röhre mit folgenden Eigenschaften: Die Steilheit ist durch die nichtlineare Stromrückkopplung lineari@iert worden, der Durchgriff ist, wie oben erwähnt, aber erhalten geblieben, d. h. wie früher noch abhängig von der Anodenspannung. Durch weitere Anwendung einer nichtlinearen Spannungsrückkopplung wird auch der Durchgriff des Kennlinienfeldes linearisiert, d. h. mit beiden Rückkopplungen ist sowohl die Steilheit als auch der Durchgriff und somit das ganze Kennlinienfeld der Röhre linearisiert worden.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in der Abb. 3 dargestellt. Es bezeichnet V wieder die rückgekoppelte Röhre, welcher die zu verstärkende Spannung an den Klemmen i und :2 zugeführt wird. Im Anodenkreis liegt der Nutzwiderstand 3i", mit welchem einerseits ein Widerstand Rin" in Reihe geschaltet und andererseits ein aus den Widerständen R und Rk" bestehender (hochohmiger) Spannungsteiler parallel geschaltet ist. Die Größe des Widerstandes RI;., bestimmt den Grad der Stromrückkopplung, während die Spannungsrückkopplung durch das Verhältnis des Widerstandes RI" zum Gesamtwiderstand des Spannungsteilers gegeben ist. Der Anschluß der Primärwicklung des Transformators T ist so gewählt, daß sie gleichzeitig die von beiden Rückkopplungswiderständen abgegriffenen Spannungen in den Gitterkreis überträgt. Durch den Transformator wird die für eine zur Erhöhung der Verstärkung dienende Rückkopplung notwendige Phasendrehung erzielt. Man kann jedoch in an sich bekahnter Weise auf die Verwendung eines Transformators bzw. auf die gegensinnige Wicklung desselben verzichten, wenn man die Rückkopplung auf den Gitterkreis einer vorhergehenden Stufe vornimmt. Die Rückkopplungswiderstände Rkl bzw. RiH" werden als Ohmsche Widerstände ausgebildet, um frequenzabhängige Phasendrehungen zu vermeiden. Falls man außer der Verstärkungserhöhung auch eine -Entzerrung der nichtlinearen Eigenschaften der Röhre erreichen will, verwendet man amplitudenabhängige Rückkopplungswiderstände, wobei deren Stromspannungsbeziehung so zu wählen ist, daß die verschiedenen Verzerrungen bzw. Nichtlinearitäten gerade aufgehoben werden. Geeignete nichtlineare Widerstände besitzt man beispielsweise in Kontaktdetektoren, Sperrschichtgleichrichtern oder auch Entladungsstrecken, z. B. Elektronenröhre mit zwei oder mehr Elektroden. Durch Anlegung geeigneter Hilfsspannungen kann man den Verlauf der Stromspannungscharakteristik der Widerstandselemente in gewünschtem Sinn beeinflussen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCIiE: i. Mit positiver frequenzunabhängiger Rückkopplung arbeitende Verstärkerschaltung zur Übertragung von Frequenzbändern, bei der die Rückkopplungsspannungen von Ohmschen Widerständen abgegriffen werden, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig eine Stromrückkopplung, d. h. eine vom Anodenstrom abhängige, und eine Spannungsrückkopplung, d. h. eine von der Anodenspannung abhängige Rückkopplung, auf den Gitterkreis derselben oder einer vorhergehenden Stufe angewendet wird.
  2. 2. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Verringerung der Verzerrungen mindestens einer der Rückkopplungswiderstände amplitudenabhängig ist.
  3. 3. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Anodenstrom und die von der Anodenspannung abhängigen Rückkopplungsspannungen durch einen gemeinsamen Transformator in den Gitterkreis übertragen werden. q.. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung des Rückkopplungstransformators parallel geschaltet ist zu einer aus dem Spannungsrückkopplungswiderstand und dem Stromrückkopplungswiderstand bestehenden Reihenschaltung.
DET43791D 1934-03-29 1934-03-29 Rueckgekoppelte Verstaerkerschaltung Expired DE652261C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE857646C (de) * 1950-03-15 1952-12-01 Mix & Genest Ag Verstaerkerschaltung mit kombinierter Strom- und Spannungs-gegenkopplung
DE915944C (de) * 1939-10-06 1954-08-02 Int Standard Electric Corp Zeitgrundkreis fuer die elektromagnetische Ablenkung in einer Kathodenstrahlroehre

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DE915944C (de) * 1939-10-06 1954-08-02 Int Standard Electric Corp Zeitgrundkreis fuer die elektromagnetische Ablenkung in einer Kathodenstrahlroehre
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