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Schaltungsanordnung zum Ausgleich von durch Schwankungen der Betriebsspannungen
hervorgerufenen Änderungen des Übertragungsmaßes in Verstärkern o. dgl. Es ist bekannt,
daß die elektrischen Eigenschaften eines Verstärkers, in erster Linie dessen Verstärkungsgrad,
in starkem Maße von den Betriebsspannungen abhängig sind. Insbesondere bewirken
Sch-,vankungen der Anodenspannung und der Gittervorspannung eine Änderung des Verstärkungsgrades.
Ähnlich liegen die Verhältnisse bei Gleichrichterschaltung @en, beispielsweise Trockengleichrichtern,
und allen übrigen übertragungsschaltungen, deren übertragungsmaß von den Betriebsspannungen
,abhängig ist. Werden die Betriebsspannungen Netzanschlußeinrichtungen entnommen,
so können die Spannungsschwankungen so groß werden, daß erhebliche Verzerrungen
die Folge sind. Besonders empfindlich gegen Änderungen der Betriebsspannungen sind
Verstärkerschaltungen, die mit selbsttätiger Regelung ,arbeiten, da die Regelcharakteristik
in hohem Maße von den vorhandenen Betriebsspannungen abhängig ist. Bei Verstärkern,
die in großer Anzahl in Fernsprechleitungen eingeschaltet werden müssen, ist es
zur Aufrechterhaltung der Stabilität erforderlich, den vorgeschriebenen Verstärkungsgrad
in sehr engen Grenzen einzuhalten. Es würden sich hier also Spannungsschwankungen
sehr unangenehm auswirken.
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Es sind bereits zahlreiche Schaltungen be-
kannt, deren Zweck
es ist, eine Stabilisierung der Spannungsquellen herbeizuführen. Es werden dabei
zwischen Spannungsquelle und Verbraucher Schaltelemente gelegt, die die Spannungsschwankungenverringern.
Diese Einrichtungen erfordern im allgemeinen noch einen erheblichen Aufwand, ohne
in der Lage zu sein, die Spannungsschwankungen vollkommen zu beseitigen.
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Gemäß der Erfindung wird ein grundsätzlich anderer Weg beschritten,
und zwar werden nicht die dem Verbraucher, beispielsweise deinem Verstärker, zugeführten
Betriebsspannungen stabilisiert, sondern es werden mit dem Verbraucher zweipolige
spannun,gs-bzw. stromabhängige Widerstände, die unter dem Einfluß der Betriebsspannungen
stehen, derart kombiniert, daß sie die Änderungen des Übertragungsmaßes ausgleichen.
Durch dieses Kompensationsverfahren ist es möglich, Änderungen des Übertragungsmaßes
infolge
von Betriebsspamiungsschwankungen praktisch vollkommen zu
beseitigen. -Gegenüber den bekannten Schaltungen, die sämtlich auf eine Konstanthaltung
der Röhrenbetriebsspanntmgen hinzielen, hat die Schaltung gemäß der Erfindung den
wesentlichen Vorteil, daß die Kompensationswiderstände an 'Stellen geringer Leistung
eingeschaltet werden können. Sollten mit den bekannten Mitteln die Betriebsspannungen,
beispielsweise Anodenspannungen, konstant gehalten werden, so war es erforderlich,
diese Widerstände in die Zuleitungen zu den Anoden einzuschalten, so daß sie für
den Durchgang der vollen Leistung bemessen werden mußten. Waren. Widerstände, die
in der Lage waren, die volle Leistung ieines Gerätes zu bewältigen, nicht vorhanden,
so mußten Einzehwiderstände kleinerer Leistungsfähigkeit in jede Anodenstromzuführungeingeschaltet
werden. Da gemäß der Erfindung die Spannungen selbst nicht konstant gehalten werden,
ist es auch nicht erforderlich, die Widerstände in die Spannungszuführungen einzuschalten.
Sofern dies aber aus anderen schaltungstechnischen Gründen doch erfolgt, können
hierzu Stellen kleiner Leistung ausgewählt werden, -da das Kompensationsverfahren
die Möglichkeit gibt, an irgendeiner Stelle der Schaltung Änderungen hervorzurufen,
die in der Lage sind, die unerwünschten Änderungen an den übrigen Stellen auszugleichen.
Es ist also lediglich erforderlich, daß der betreffende Widerstand eine ausreichende
Regelempfindlichkeit aufweist, um auch an Stellen geringer Leistungsübertragung
die gewünschte Kompensation herbeiführen zu können.
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Als spainnungs.abhängige Widerstände, die für den vorliegenden Zweck
geeignet sind, kommen in erster Linie Widerstände in Frage, deren Spannungsabhängigkeit
auf thermischen Eigenschaften beruht, beispielsweise die bekannten Heißleiter, wie
Urandioxyd. Diese Widerstände haben außerdem die vorteilhafte Eigenschaft, daß sie
für die zu übertragenden Nutzfrequenzen linear sind, so daßeine Erhöhung des Klirrfaktors
durch die Einschaltung dieser Widerstände nicht herbeigeführt wird.
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Trägheitsbehaftete Widerstände sind bereits ,als Kopplungswiderstände
von Verstärkerröhren bekanntgeworden. Bei den bekamiten Schaltungen kam ies jedoch
darauf an, dem Verstärker eine gewisse Selektivität zu geben, um zu bewirken, daß
die hohen Frequenzen besser übertragen -,verden als die tiefen. Eine Beeinflussung
des übertragungsmaß@es im Sinne eines Ausgleiches der durch Betriebsspannungsschwankungenhervorger
ufenen Änderungen des Verstärkungsgrades fand bei den bekannten Schaltungen nicht
statt. Die Speisung der Röhren erfolgte vielmehr aus Batterien, die konstante Betriebsspannungen
liefern.
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Für die Einschaltung der spannungsabhängigen Widerstände in die Schaltung,
deren Übertragungsmaß von den B,etriebsspanmungsschwankungen unabhängig zu machen
ist, bestehen die verschiedensten Möglichkeiten. So können beispielsweise in Verstärkerschaltungen
die spannungsabhängigen Widerstände als Anodenwiderstände geschaltet werden. Auch
die Kombination dieser Widerstände mit anderen konstanten Widerständen zu Spannungsteilern
ist zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens geeignet. Es kann auch zweckmäßig
sein, die Widerstände in den Stromkreis von Hilfsgittern @einzuschalten, denen Spannung
auf diese Weise derart in Abhängigkeit von den Betriebsschwankungen verlagert wird,
daß seine Änderung des übertragungsmaßes nicht stattfindet. Schließlich können die
Widerstände auch als veränderliche Dämpfungsglieder zwischen zwei Verstärkerstufen
Anwendung finden.
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Es ist im Rahmen der Erfindung nicht unbedingt erforderlich, Widerstände
zu verwenden, die für die Nutzfrequenzen linear sind. Werden die Widerstände an
Stellen geringer Aussteuerung eingeschaltet, so sind die entstehenden nichtlinearen
Verzerrungen klein genug. Mit derart trägheitslosen Widerständen können dann schnell
verlaufende Schwankungen der Betriebsschwankungenausgeglichen werden, beispielsweise
die der Netzspannung überlagerten Wechselströme.
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In den Abb. i bis ¢ sind verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgedankens
dargestellt. Abb. 5 zeigt die Kennlinie eines Heißleiters.
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In Abb. i wird der VerstärkerröhreV die Anodenspannung über den Anod@enwiderstandRQ
zugeführt. Die Kopplung zur nächsten Stufe erfolgt über die beiden Kondensatoren
Cl und C.. Um die durch Schwankungen der Anod@enspannungsquelle hervorgerufene Änderung
des. Verstärkungsgrades auszugleichen, ist parallel zum inneren Widerstand der Röhre
.der Heißleiter H geschaltet, dem die Anodenspannung über den Vorwiderstand W zugeführt
wird. Die in Abb. 5 dargestellten Kurven, die die Abhängigkeit der Spannung E vom
Strom J für verschiedene Heißleiter zeigen, lassen erkennen, daß der Widerstand
eines Heißleiters oberhalb einer bestimmten Spannung außerordentlich kleine Werte
(unter Umständen sogar negative Werte) annehmen kann. Bei Wähl eines geeignet bemessenen
Vorwiderstandes W kann der Widerstand des Heißleiters derart von den Änderungen
der Anodenspannungsquelle
abhängig gemacht werden, daß das übertragungsmaß
zwischen dem Eingang E und dem Ausgang ,4 konstant bleibt. Der Widerstand des Heißleiters
wirkt hier als veränderliche Dämpfung den Schwankungen des Verstärkungsgrades entgegen.
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Abb. a zeigt grundsätzlich denselben Aufbau. Jedoch ist der Heißleiter
H hier so bemessen, daß er an dieselbe Spannung angelegt werden kann wie die Anode
der Verstärkerröhre V. Der Vorwiderstand W und der Blockierungskondensator Cl kommen
daher in Fortfall, was zweifellos als vorteilhafte Vereinfachung der in Abb. i dargestellten
Schaltung anzusprechen ist. Da zwischen Anode und Kathode der- Verstärkerröhne V
dieselbe Spannung liegt wie zwischen den Eiiden des Heißleiters H, kommen für die
Verwirklichung des Erfindungsgedankens in dieser Schaltung nur solche Heißleiter
in Frage, deren Spannungsstromkennlinie im Arbeitsbereich keinen horizontalen Verlauf
zeigt. Ein Heißleiter mit einer durch die mittlere Kurve der Abb. 5 dargestellten
Kennlinie kann also in dem waagerechten Teil der Kennlinie nicht in dieser Schaltung
verwendet werden. Es kommen vielmehr nur solche Heißleiter in Frage, deren Kein,
üinien gemäß den beiden übrigen Kurven in Abb.. 5 Beinen steigenden oder fallenden
Verlauf aufweisen.
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In der Schaltung nach Abb. 3 ist eine weitere Vereinfachung herbeigeführt,
und zwar ist hier der Anodenwiderstand durch den-Heißleiter H ersetzt worden. Bei
der Wahl der Kennlinie des Heißleiters ist darauf zu achten, daß die durch die Widerstandsänderungen
des Heißleiters hbrvorgerufenen Änderungen des Übertragungsmaßes gerade so groß
sind, daß sie die Änderungen des Verstärkungsgrades Hausgleichen. Welche Art der
Kennlinien für diesen Fall in Frage kommt, hängt davon ab, in welchem Maße sich
die Verstärkung in Abhängigkeit von den Schwankungen..derBetriiebssp.ailnunge,nändert.
Jedenfalls besteht ,auch hier der Grundgedanke darin, die Schwankungen der Anodenspannungen
nicht an sich auszugleichen, sondern lediglich eine Änderung des gesamten übertragungsmaßes
durch entsprechende Änderungen an den nichtlinearen Widerständen auszu- ,gleichen.
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Während in den Schaltungen entsprechend den Abb. r bis 3 der nichtlineare
Widerstand das Übertragungsmaß der Schaltung unmittelbar beeinflußte, wird bei der
Schaltung gemäß Abb. q. der ,nichtlineare Widerstand zur Erzeugung einer von den
Schwankungen der Anodenspannungsquellle abhängigen Spannung an einem Hilfsgitter
der Verstärkerröhre verwendet. Es ist hier eine Verstärkerröhre V mit zwei Gittern
G und G1 dargestellt. Die Vorspannung für das normale Steuergitter G wird mit Hilfe
des im Anodenkreis liegenden Widerstandes R, der durch einen Kondensator C überbrückt
ist, erzeugt. Das Hilfsgitter G1 erhält seine Vorspannung von dem aus dem Vorwiderstand
W und dem HeißleiterH gebildeten Spannungsteiler, der parallel zur Anodenstromquelle
geschaltet ist. Wird beispielsweise durch Aalsteigen der Anodenspannung ider Verstärkungsgrad
der Röhre erhöht, so findet eine Verlagerung des Potentials am Hilfsgitter G in
negativer Richtung infolge Abnah'rne des Heißleiterwiderstandes statt. Auf diese
Weise kann das Cbertragungsmaß zwischen dem Eingang E und dem Ausgang A unabhängig
von den Schwankungen der Anodenspannung konstant gehalten werden. Brei dieser Schaltung
wäre @es auch möglich, an Stellte des Heißleiters feinen trägheitslosen nichtliniearen
Widerstand zu verwenden, da dieser Widerstand nicht im Stromkreis der Nutzfrequenz
liegt.
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Die vorstehenden Schaltungen zeigen die Anwendung der nichtlinearen
Widerstände im Anodenkreis von Verstärkerröhren. Die Widerstände können jedoch mit
gleichem Erfolg auch an beliebiger anderer Stelle der Schaltung verwendet werden,
deren Übertragungsmaß konstant gehalten werden soll. Erforderlich ist bei den Schaltungen,
daß die nichtlinearen Widerstände unter dem Einfluß der Betriebsspannungen stehen,
deren schädlicher Eiinfluß auf das Übertragungsmaß ausgeglichen werden soll.