DE665496C - Schaltungsanordnung zur Vermeidung der nichtlinearen Verzerrungen bei eingangs- und ausgangsseitig im Gegentakt geschalteten Verstaerkerschaltungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine eingangs- und ausgangsseitig im Gegentakt geschaltete Verstärkerschaltung, deren Röhren eingangsseitig ständig, d. h. auch bei Auftreten von Gitterstrom, symmetrisch erregt werden und außer einer festen, den Arbeitspunkt im Anodenstrombereich festlegenden negativen Gittervorspannung eine zusätzliche, an einem im Gitterkreis liegenden Widerstand durch den Gitterstrom hervorgerufene Spannung erhalten. Bei einer solchen Schaltungsanordnung wird eine von nichtlinearen Verzerrungen freie Verstärkung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß. der symmetrisch in die Gitterkreise eingeschaltete Widerstand, zu dem ein Kondensator parallel liegt, derart bemessen ist, daß der durch den Gitterstrom an dem Widerstand hervorgerufene Spannungsabfall eine das Auftreten wesentlicher nichtlinearer Verzerrungen praktisch verhindernde Verschiebung der Arbeitspunkte herbeiführt.

Auf diese Weise wird gleichzeitig mit zunehmender Eingangsamplitude der lineare Aussteuerungsbereich des Gegentaktverstärkers erhöht.

Die Aussteuerbarkeit der bekannten Gegentaktschaltungen ist einerseits begrenzt durch Kennlinienteile, deren mathematische Funktion Glieder dritter Potenz enthalten, und anderseits durch das Auftreten von Gitterstrom. Durch die Wahl eines geeigneten Arbeitspunktes kann entweder eine große Steilheit der resultierenden Kennlinie bei geringem linearen Aussteuerungsbereich oder eine verhältnismäßig geringe Steilheit bei großem Aussteuerungsbereich erzielt werden. Bei den bekannten Schaltungen war man bisher gezwungen, in den Fällen, in denen zuweilen große Eingangsamplituden zu erwarten sind, die Schaltung ständig mit geringer Steilheit und großem Aussteuerungsbereich zu betreiben. Die Erfindung gibt ein Mittel an, die beiden Betriebsfälle in einer Schaltung derart zu vereinigen, daß mit zunehmender Eingangsamplitude selbsttätig der Aussteuerungsbereich vergrößert und die Steilheit verringert wird. Der bei dem Auftreten von Gitterstrom entstehende Spannungsabfall an dem im Gitterkreis liegenden Widerstand bewirkt bei zunehmender Eingangsamplitude eine Verschiebung des Arbeitspunktes ins Negative. Die Schaltung gemäß der Erfindung bewirkt eine Amplitudenbegrenzung, ohne daß dabei wesentliche zusätzliche nichtlineare Verzerrungen <* auftreten. Werden dem Verstärker Schwingungen zugeführt, deren Amplituden in einem grauen Bereich schwanken,

so wird diese Schwankung selbsttätig auf ein solches Maß zusammengedrückt, daß die Entstehung nichtlinearer Verzerrungen vermieden,, wird. Für Eingangsamplituden, die das E: stehen von Gitterstrom noch nicht zur haben, arbeitet die Schaltung gemäß der findung mit hohem Verstärkungsgrad, so daß die Verstärkungsfähigkeit der Schaltung gut ausgenutzt wird.

Es ist bei Verstärkersch altungen, deren Röhren nicht im Gegentakt arbeiten, bekannt, den Gittern eine zusätzliche Spannung zuzuführen, wenn die Eingangsamplituden des Verstärkers groß werden. Es ist jedoch, wie später im Zusammenhang mit der Erläuterung der Abb. 3 gezeigt werden wird, bei diesen Verstärkern nicht möglich, auf diese Weise eine Verminderung der nichtlinearen Verzerrungen herbeizuführen.

Es ist ferner bekannt, eine zusätzliche Gitterspannung an einem im Anodenkreis des Verstärkers liegenden Widerstand über einen Gleichrichter abzunehmen. Diese Schaltung, bedingt einen wesentlich höheren Schaltungsaufwand als die Erfindung und ist außerdem nicht imstande, den entstehenden Gitterstrom auf einen zulässigen Wert zu begrenzen.

Bei einer weiteren bekannten Schaltung sollen zwar durch den Spannungsabfall, der an einem im Gitterkreis liegenden Widerstand auftritt, die durch den Gitterstrom erzeugten nichtlinearen Verzerrungen vermindert werden, jedoch treten bei dieser Schaltung zusätzliche Verzerrungen auf, die den zuerst erwähnten Effekt wieder illusorisch machen. Bei dieser Schaltung soll eine Gegentaktwirkung ohne die Anwendung eines Eingangsübertragers mit Mittenabgriff an. der Sekundärwicklung erzielt werden. Dies geschieht durch eine Spannungsteilung zwischen dem Widerstand der Gitterkathodenstrecke und dem im Gitterkreis liegenden zusätzlichen Widerstand. Bei Auftreten von Gitterstrom ändert sieh aber bekanntlich der Widerstand der Gitterkathodenstrecke beträchtlich, so daß für diesen Fall die für den Erfolg der Gegentaktschaltung erforderliche symmetrische Aussteuerung der beiden Röhren nicht mehr vorhanden ist. Es treten infolgedessen zusätzliche Verzerrungen auf, die bei der Erfindung nicht vorhanden sind.

Es ist noch zu bemerken, daß es bekannt ist, bei einer Gegentaktmodulationsschaltung in die Gitterkreise einen Widerstand, zu dem ein Kondensator parallel liegt, zu sehalten. Dieser Widerstand bewirkt wohl auch eine Arbeitspunkt Verlagerung, aber nicht zu dem Zweck, nichtlineare Verzerrungen zu verhüten, sondern um eine Frequenzstabilisierung des Modulators herbeizuführen und die Maximalamplitude der Schwingungserzeugung zu begrenzen.

An Hand der Zeichnungen wird der Er-

findungsgedanke näher erläutert. Abb. 1 zeigt ein Schaltungsbeispiel gemäß der Erfindung. iD,ie Abb. 2 und 3 stellen Kennlinien bisher ■endetsr Verstärkungseinrichtungen dar, "end in xYbb. 4 die Kennlinie einer Schalnordnung gemäß der Erfindung gezeigt isiT

In Abb. ι sind 1 und 2 zwei in Gegentakt geschaltete Verstärkerröhren, denen die Eingangsspannungen über den Transformator 3 zugeführt werden, dargestellt. Der Ausgang ist über den Transformator 4 ^;n der üblichen Weise an die beiden Röhren angeschlossen. Der Kondensator 5 und der Widerstand 6 stellen das gemäß der Erfindung in den Gitterkreis einzuschaltende Netzwerk dar. Die Batterie 8 dient zur Erzeugung einer konstanten Gittervorspannung.

Solange dem Verstärker Spannungen zügeführt werden, deren Amplitude nicht ausreicht, einen Gitterstrom zu erzeugen, arbeitet die Verstärkerschaltung in der üblichen Weise. Da .kein Gitterstrom fließt, entsteht auch an dem Widerstand 6 kein Spannungsabfall. Das Vorhandensein des Netzwerkes 5, 6 wirkt sich also praktisch nicht aus.

Sind jedoch die Eingangsspannungen so hoch, daß ein Gitterstrom zu fließen beginnt, so entsteht an dem Widerstand 6 ein Spannungsabfall, der dem Gitterstrom proportional ist. Dieser Spannungsabfall setzt die Vorspannung der beiden Gitter weiter herab (d. h. vergrößert den absoluten Betrag der negativen Gittervorspannung). Die dadurch herbeigeführte Verlagerung des Arbeitspunktes hat ein Absinken des Gitterstromes zur Folge. Die Schaltung gemäß der Erfindung wirkt sich also so aus, daß ein entstehender Gitterstrom sich selbst begrenzt.

Durch geeignete Bemessung der Größe des Widerstandes 6 im Verhältnis zum Widerstand der Gitterkathodenstrecke kann erreicht werden, daß der Gitterstrom ständig innerhalb zulässiger Grenzen gehalten wird.

Während derjenige Wert des Gitterstromes, bei dem ein Gleichgewichtszustand eintritt, in erster Linie von dem relativen Wert des Widerstandes 6 und des Gitterkathodenwiderstandes abhängt, ist<IieZeit, die die Einrichtung no braucht, um von einem Gleichgewichtszustand in den anderen zu gelangen, von der Zeitkonstante des Netzwerkes 5, 6 abhängig. Änderungen in der Amplitude der zugeführten Schwingungen, die sich über Zeiträume erstrecken, die im Verhältnis zur Zeitkonstanten groß sind, werden in sehr vollkommener Weise die gewünschte Beeinflussung der Gittervorspannung erzeugen. Änderungen, die sich im Verhältnis zur Zeitkonstanten sehr schnell abspielen, werden dagegen die Änderung des Gitterstromes nicht so gut beeinflussen. Für

• if'

Claims (2)

1. die Verstärkung modulierter Trägerwellen haben sich Netzwerke, deren Zeitkonstante einige Hundertstel Sekunden beträgt, gut bewährt. Es empfiehlt sich in jedem Fall, den passenden Wert der Zeitkonstante des Netzwerkes 5, 6 durch Rechnung oder Versuch festzustellen. An Hand der Abb. 2, 3 und 4 sollen die durch das Einschalten des Netzwerkes 5, 6 verursachten Vorgänge näher erläutert werden. Die Kurven 11 bis 15 und 20 stellen die Gitterspannungs-Anodenstrom-Kennlinien dar, und zwar sind die Anodenströme als Ordinanten und die Gitterspannungen als Abszissen aufgetragen. Der zeitliche Verlauf der zugeführten Gitterspannungen ist als sinusförmig angenommen und durch die Kurven A, B, C dargestellt. In diesen Kurven sind die Spannungen als Abszissen und die Zeiten als Ordinanten aufgetragen. Es ist angenommen, daß die Amplituden der Kurven A, B, C in dieser Reihenfolge zunehmen. Zu den Amplituden der Kurven A, B, C gehören die mit den entsprechenden kleinen Buchstaben a, b, c bezeichneten Punkte der Kennlinien in den Abb. 2 bis 4.

   Die Abb. 2 zeigt die Kennlinien eines in Gegentakt geschalteten Verstärkers ohne das Netzwerk 5, 6. Die Kurven 11 und 12 sind die einzelnen Kennlinien der beiden in Gegentakt geschalteten Röhren. Die Kurve 13 stellt die resultierende Kennlinie der Gegentaktanordnung dar. Der Abschnitt a-a der Kurve 13 ist geradlinig. Infolgedessen werden die Amplituden, die innerhalb dieses Abschnittes liegen, ohne Verzerrung übertragen.

   Die Abschnitte b-b und c-c weichen in zunehmendem Maße von einem geradlinigen Kurvenstück ab, da sie an den beiden Enden der Kurve gekrümmte Kurventeile enthalten. Infolgedessen werden die Schwingungen B, C mit zunehmender Verzerrung verstärkt.

   Die Abb. 3 zeigt die Kennlinien einer Verstärkerschaltung, bei der in dem Gitterkreis entsprechend der Abb. 1 das Netzwerk 5, 6 eingeschaltet ist, wo jedoch die beiden Röhren nicht in Gegentakt, sondern parallel geschaltet sind. Die Kurve 11 zeigt wieder die Charakteristik einer Röhre, und die Kurve 20 bezieht sich auf die Kennlinien der beiden parallel geschalteten Röhren. Die Punkte a, b, c geben den Bereich an, der von den betreffenden Amplituden der ^ Steuerspannungen A, B, C bestrichen wird. Man sieht, daß bei dieser Schaltung eine beträchtliche nichtlineare Verzerrung vorhanden ist.

   Die Abb. 4 zeigt die Kennlinien der in Abb. 1 dargestellten Anordnung, bei der also die beiden Röhren in Gegentakt geschaltet und in den Gitterkreis des Netzwerkes 5, 6 eingefügt sind. Infolge der sich ändernden zusätzlichen Gittervorspannung, die durch das Netzwerk 5, 6 hervorgerufen wird, verschieben sich die Einzelkennlinien 11, 12 der beiden Röhren 1, 2 um einen Betrag, der der Zunahme der Eingangsamplituden proportional ist. Die Kurven 13, und 15, die den Eingangsspannungen A, B, C entsprechen, unterscheiden sich durch ihre Steilheit, sind jedoch innerhalb der in Frage kommenden Bereiche a-a, b-b, c-c geradlinig. Die Eingangsspannungen werden infolgedessen ohne nichtlineare Verzerrung verstärkt. Wegen der verschiedenen Steilheiten der Kennlinien werden die Amplituden der zugeführten Wechselspannungen A, B, C begrenzt, und zwar wird der Verstärkungsgrad kleiner, wenn die Wechselspannungen zunehmen.

   Ein Vergleich zwischen den Abb. 2, 3 und 4 zeigt, daß mit Hilfe der gemäß der Erfindung eingeschalteten Mittel eine wesentliche Erweiterung desjenigen Bereiches möglich ist, innerhalb dessen eine nichtlineare Verzerrung der Eingangsschwingungen vermieden werden kann.

   Pa te N ta ν s PR ü c H E:

   ι. Schaltungsanordnung zur Vermeidung der nichtlinearen Verzerrungen bei eingangs- und ausgangsseitig im Gegentakt geschalteten Verstärkerschaltungen, deren Röhren eingangsseitig ständig, d. h. auch bei Auftreten von Gitterstrom, symmetrisch erregt werden und außer einer festen, den Arbeits- go punkt im Anodenstrombereich festlegenden negativen Gittervorspannung eine zusätzliche, an einem im Gitterkreis liegenden Widerstand durch den Gitterstrom hervorgerufene Spannung erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß der symmetrisch in die Gitterkreise eingeschaltete Widerstand, zu dem ein Kondensator parallel liegt, derart bemessen ist, daß der durch den Gitterstrom an dem Widerstand hervorgerufene Spannungsabfall eine das Auftreten wesentlicher nichtlinearer Verzerrungen praktisch verhindernde Verschiebung der Arbeitspunkte herbeiführt.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des in den Gitterkreis eingeschalteten Widerstandes klein gegenüber der Dauer einer Periode ist, während welcher sich die Eingangsamplituden ändern.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen