DE654641C - Verfahren zur Verminderung des Anodenstromverbrauches in Verstaerkerstufen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung des Anodenstromverbrauches in Verstärkerstufen.

Bei einem bestimmten Energieverbrauch kann die von einer Verstärkerröhre abgegebene Wechselstromenergie nur vergrößert werden, wenn gleichzeitig die abgegebene Gleichstromenergie verkleinert wird. Eine Verkleinerung der Gleichstromenergie im Ausgangsstromkreis kann bei einer bestimmten Anodenspannung durch Anwendung negativer Gittervorspannung erhalten werden. Die Größe dieser Gittervorspannung wird jedoch wieder durch die Bedingung begrenzt, daß die Röhre stets in einem linearen Teil der Anodenstrom-Gitterspannungs-Charakteristik arbeiten soll, d. h. daß die Summe der negativen Gittervorspannung und der höchsten zu verstärkenden Wechselspannung nicht sogroß sein darf, daß die Röhre in einem gekrümmten Teil· der Charakteristik arbeitet.

Bei den bekannten Schaltanordnungen werden gewöhnlich gleichbleibende Gleichspannungen an die Anode und an das Gitter der Verstärkerröhre angelegt. Die Größe dieser Spannungen ist dadurch gegeben, daß eine bestimmte Anodenspannung nicht überschritten werden darf und daß eine gewisse Höchstspannung noch linear zu verstärken ist. Unabhängig von der Größe der in einem bestimmten Augenblick zu verstärkenden Wechselspannung wird von einer auf diese Weise eingestellten Röhre eine gleichbleibende Gleichstromenergie abgegeben.

Gemäß der Erfindung wird die Gittervor-Spannung einer beide Halbwellen der Signalspannung verstärkenden Röhre oder mehrerer solcher Röhren in Abhängigkeit von der Signalspannung geregelt, und zwar dadurch, daß ein Teil der Ausgangsspannung der Verstärkerstufe gleichgerichtet und einer im Eingangskreis derselben befindlichen Impedanz zugeführt wird. Diese Impedanz muß dabei derart geschaltet und bemessen sein, daß bei abnehmender Signalspannung die Gittervorspannung jeweils so weit ins Negative geschoben wird, daß der Verstärkungsfaktor gerade noch konstant bleibt.

Es ist an sich bekannt, die Gittervorspannung in Abhängigkeit von der Signalamplitude zu ändern. Dies geschah bisher in anderer Weise und zu einem anderen Zwecke. -So ist es bekannt, die Lautstärke eines Rundfunkempfängers konstant zu halten, indem man die Gittervorspannung einer der Hochfrequenzröhren mit zunehmender Signalspannung zunehmen läßt und umgekehrt.

Entsprechend der Erfindung wird demgegenüber die Gittervorspannung derart in Abhängigkeit von der Signalspannung geändert, daß sie bei abnehmenden Signalspannungen negativer wird. Bei schwachen Signalen wird

somit an die Verstärkerröhre eine große und bei stärkeren Signalen eine kleinere negative Gittervorspannung angelegt. Auf jeden Fall wird diese Vorspannung derart gewählt, daß die Summe der Vorspannung und der zu vei^. stärkenden. Spannung kleiner ist als einfei' Spannung, welche die Röhre auf einen ge·^ krümmten Teil der Charakteristik einstellen würde. Zweckmäßig wird die Einstellung ίο derart gewählt, daß die oben angegebene Summe der Gitterspannungen ungefähr gleichbleibend und so groß ist, daß die Röhre daran gehindert wird, in einem gekrümmten Teil der Charakteristik zu arbeiten.

Durch diese Einrichtung wird erreicht, daß bei schwächeren Signalen, die abgegebene Gleichstromenergie kleiner ist als bei starken Signalen. Diese sinkt also, während die abgegebene Wechselstromenergie unverändert bleibt, so daß die insgesamt abgegebene Energie verkleinert und die Röhre nicht völlig belastet wird. Die primär aufgedrückte Signalspannung kann daher vergrößert werden (was eine Verstärkung der Anodengleich- und Wechselstromenergie zur Folge hat), bis die zulässige Belastung der Röhre wieder erreicht ist.

Die gleichzurichtenden Spannungen werden erfindungsgemäß dem Ausgangskreis desVerstärkers entnommen, da man im allgemeinen erst dann mit Sicherheit die für eine gute Regelung hinreichend großen Spannungen erhalten wird. Bei einer Entnahme aus dem Eingangskreis, wie es bereits vorgeschlagen worden ist, würde außerdem der Nachteil bestehen, daß dem Gitterkreis so viel Energie entzogen werden kann, daß die Verstärkung erheblich zurückgeht.

Die erfindungsgemäße Schaltanordnung ist besonders vorteilhaft für Röhren, die eine große Energie abgeben sollen, also z. B. für die letzten Röhren einer Verstärkerschaltung. Die Erfindung ist in der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. ι stellt die letzte Verstärkerstufe eines Batterieempfängers dar, während in

Fig. 2 ein mit Wechselstrom gespeister Kraftverstärker dargestellt ist.

Die Schaltung gemäß Fig. 1 kann z. B. in einem tragbaren Gerät verwendet werden. Ein solches Gerät wird stets ganz mit Gleichstrom gespeist. Es ist dabei wichtig, daß die Kathoden sämtlicher Röhren an die gleiche Spannungsquelle angeschlossen sind. Dies ist bei der dargestellten Schaltanordnung erreicht. Als Gleichrichter wird eine Dreielektrodenröhre 12 verwendet* die als Gittergleichrichter geschaltet ist. Im Anodenstromkreis dieser Röhre liegt ein hoher Wider-/ stand 13.

Wird dem Eingangskreis 2 der Röhre kein Signal aufgedrückt, so ist der Anodenstroni der Röhre 12 maximal. Das Spannungsgefälle über den Widerstand 13 ist in diesem ■Fall groß; die Spannung an der Anöde der R-phre 12 ist somit niedrig. Diese Spannung ',wird mittels eines Spannungsteilers 14, 15 -'lind 16 zu der Spannung einer Batterie 17 addiert und dem Gitter der Röhre r zugeführt. Hierdurch wird die negative Gitterspannung dieser Röhre möglichst groß gemacht. Wird nun dem Eingangskreis der Röhre 1 eine Wechselspannung zugeführt, so hat dies zur Folge, daß die Spannung an dem Eingangskreis des Gleichrichters niedriger wird, der den Widerstand 13 durchfließende Strom sich verringert und die Spannung an der Anode der Röhre χ 2 somit größer wird. Hierdurch wird die Gitterspannung der Röhre 1 weniger negativ.

Die Glättung der Gittervorspannung wird mittels der Kondensatoren 18 und 19 erreicht. Die Kondensatoren 20 und 21 bilden einen kapazitiven Spannungsteiler auf dem Ausgangskreis, von dem der Gleichrichterröhre ein gewünschter Teil der Spannung zugeführt wird. Der Kondensator 21 dient hierbei gleichzeitig als Gitterkondensator für diese Gleichrichterröhre.

Wendet man eine Endröhre für sehr große Leistungen an, so kann zweckmäßig eine Vorrichtung nach Fig. 2 benutzt werden. Hierbei werden netzgespeiste Röhren verwendet. Die Gittervorspannung für die Verstärkerröhre wird von zwei Gleichrichtern geliefert, die zweckmäßig in einem einzigen Glaskolben angebracht sind und eine gemeinsame Kathode besitzen. Der von der Kathode 23 und Anode 24 gebildete Gleichrichter ist an eine Wicklung des Netztransformators angeschlossen und liefert somit eine gleichbleibende, gleichgerichtete Spannung. Der von der Kathode 23 und Anode 25 gebildete Gleichrichter ist an einen Teil der Ausgängsimpedanz 9 der Röhre 1 angeschlossen, so daß dieser Gleichrichter Spannungen liefert, deren Größe von der Signalspannung abhängig ist. Beide gleichgerichteten Spannungen werden in bekannter Weise geglättet und in entgegengesetztem Sinne dem Eingangskreis der Verstärkerröhre zugeführt, so daß die Vorspannung dieser Röhre in der erwünschten Weise mit der Signalstärke wechselt.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Verminderung des_ Anodenstromverbrauches in Verstärkerstufen durch Regelung der Gittervorspannung in Abhängigkeit von der Signalspannung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Ausgangsspannung der Verstärkerstufe gleichgerichtet und einer im

   Eingangskreis derselben befindlichen Impedanz zugeführt wird, welche derart geschaltet und bemessen ist, daß bei abnehmender Signalspannung die Gittervorspannung einer beide Halbwellen der Signalspannung verstärkenden Röhre oder mehrerer solcher Röhren jeweils so weit ins Negative verschoben wird, daß der Verstärkungsfaktor gerade noch konstant bleibt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der verstärkten Signalspannung dem Gitter einer als Audion geschalteten Röhre zugeführt wird, deren Kathode mit der des Verstärkers verbunden ist und deren Anodenkreis mit dem Gitterkreis des Verstärkers durch Widerstände gekoppelt ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker und der Gleichrichter gemeinsame Anoden- und Heizstromquellen haben.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gleichrichter verwendet werden, denen die verstärkte Signalspannung bzw. eine Wechselspannung von gleichbleibender Größe zugeführt werden und deren Ausgangsimpedanzen derart in den Gitterkreis der Verstärkerröhre eingeschaltet sind, daß die über diese Impedanzen auftretenden Spannungen einander schwächen.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gleichrichter eine gemeinsame Kathode besitzen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen