DE682328C

DE682328C - Schaltung mit Frequenzstabilisierung der Schwingungen von Roehren mit Schwingungskreis an der Anode

Info

Publication number: DE682328C
Application number: DEC50146D
Authority: DE
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1934-03-22
Filing date: 1935-01-31
Publication date: 1939-10-12
Also published as: FR783521A; US2101563A; GB431455A

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Kreisen, die dazu dienen, Trioden- und PoIyodenröhren in Schwingungen zu versetzen. Durch die Erfindung wird bewirkt, daß die Schwingungsfrequenz von den Charakteristiken der Röhre oder wenigstens von denjenigen dieser Charakteristiken, die dazu neigen, sich mit der Zeit zu ändern, unabhängig wird. Dieser Vorgang ist nachfolgend mit Frequenzstabilisierung bezeichnet.

Theoretisch ergibt sich, daß, wenn man mit ρ und q_s die Anoden- und Gitterwiderstände der Röhre bezeichnet, die Gleichung, die den Winkelfrequenzwert ω ergibt, allgemein wie folgt lautet:

QQ_g-A{w) + Q-B{_m) + _Sg'C{_a) + D{_m)=o. (1) Hierbei sind A, B, C, D Funktionen von ω und Konstanten der Kreise, von denen einige, beispielsweise B und C, als Faktor Widerstände der Wicklungen haben. Im übrigen sind diese Funktionen nicht unabhängig, und wenn gleichzeitig B = ο und D = ο ist, so folgt 'daraus im allgemeinen, daß C = O ist.

Die Erfindung besteht darin, daß der Schwingungserzeuger mit dem abgestimmten Kreis an der Anode der Röhre liegt, daß in Serie mit ihm zwischen ihm und der Anode eine gewisse Impedanz Z geschaltet ist und daß ferner im Gitterstromkreis zwischen das schwingende Gitter und die auf den Schwingungskreis koppelnden Mittel eine andere Impedanz Z₁ ebenfalls in Serie geschaltet ist. Die Größe von Z₁ wird auf rechnerischem Wege oder durch Messungen so bestimmt,. daß die veränderliche Spannung an dem Gitter während der Schwingung durch das Hinzukommen von Z₁ die gleiche Phase erhält, als wenn der Gitterwiderstand unendlich wäre. Für die Impedanz= Z gibt es einen einzigen Wert Z, der von Z₁ unabhängig und so bestimmt ist, daß in der Gleichung (1) die Glieder B (ω), C (ω), D (ω) zu Null werden, wenn in sie dieser Wert Z und gleichzeitig der nach der obengenannten Regel bestimmte Wert Z₁ eingeführt werden. Die die Frequenz bestimmende Gleichung lautet nunmehr nur noch Α(ω) = ο und ergibt einem Wert für ω, der von ρ und q_s gänzlich unabhängig ist. Dies bedeutet, daß ein so beschaffener Schwingungserzeuger praktisch eine Frequenz besitzt, die von der Heizung des Fadens der Röhre, von den Spannungen der Anode, des Schirmes, der etwaigen Gitterpolarisation usw. und schließlich auch von dem Grad des Röhrenvakuums unabhängig ist.

Es ist eine Schwingungsanordnung mit Schwingungskreis an der Anode bekannt, bei ,der eine Impedanz zwischen dem schwingenden Gitter und der mit dem Anodenkreis koppelnden Spule liegt und eine zweite Impedanz zwischen der Anode und dem Schwingungskreis angeordnet ist. Um die Schwingungen

zu stabilisieren, hat man die Berechnung unter Vernachlässigung der Ohmschen Widerstände durchgeführt und dabei gefunden, daß diese beiden Impedanzen durch eine Gleichung verknüpft sind, die es ermöglicht, das gewünschte Ergebnis mit einem beliebigen Wert einer dieser Impedanzen zu erhalten, wobei die zweite Impedanz auf Grund der erwähnten Beziehung zu bemessen ist.
ίο Im Gegensatz zu dieser bekannten Bemessungsregel liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß, wenn die Ohmschen Widerstände der äußeren Schaltelemente nicht vernachlässigbar sind, die Stabilisierung nur für einen bestimmten Wert einer dieser Impedanzen erreicht werden kann und für einen ebenfalls bestimmten Wert der zweiten Impedanz, wobei der letztere Wert von den Bemessungs- und/oder Kopplungskonstanten des Schwingungskreises, aber nicht von dem für die erste Impedanz gewählten Wert abhängt. Diese beiden unabhängig festgelegten Werte genügen der obenerwähnten bekannten Gleichung. Während aber nach der bisherigen 25. Kenntnis dieses besondere Wertepaar keinen , Ausdruck fand und daher, da eine Lösung mit jedem beliebigen der bekannten Gleichung.genügenden Wertepaar als möglich hingestellt wurde, nur zufällig gefunden werden konnte, wird durch die Erfindung eine eindeutige und bestimmte Bemessungsregel aufgestellt, die die einzige mögliche Lösung des Stabilisierungsproblems darstellt, sofern die Ohmschen Widerstände der äußeren Schaltelemente nicht vernachlässigbar sind.

Nachfolgend ist ein besonderes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, das jedoch keine einschränkende Bedeutung hat. Abb. ι stellt einen Schwingungserzeuger der üblichen Bauweise dar. An der Anode liegt ein abgestimmter Kreis L, C. Das Gitter wird durch eine Selbstinduktionsspule L₁ beaufschlagt, die eine negative Kopplung M aufweist. Der Gitterstromkreis ist über einen großen, durch eine große Kapazität Γ nebengeschlossenen Widerstand geschlossen. Die Selbstinduktion L hat andererseits einen gewissen Widerstandr. Es sei angenommen, daß keine kapazitive Kopplung vorhanden und daß die Gitter-Anoden-Kapazität unbeachtlich ist. Dies wird durch eine Schirmröhre erreicht, deren Schirm bei B dargestellt ist. Abb. 2 stellt einen Schwingungserzeuger derselben Bauart dar, der jedoch gemäß der Erfindung stabilisiert und dessen Frequenz

genau gleich

ist. Der Gitterstromkreis

/LC

besteht einerseits aus dem Widerstand R und der großen Kapazität Γ und ist andererseits durch einen Widerstand p'_g, der zweckmäßigerweise die gleiche Größenordnung wie R aufweist, an die Kathode 7 angeschlossen. In Abzweigung von ρ^- befindet sich die Kopplungsselbstinduktion L₁, die mit der Kapazität C₁ in Reihe liegt, die genau den

Wert C₁ = -j—_r hat. Unter diesen Umständen ist ohne weiteres ersichtlich, daß, da die Kapazität Γ sozusagen einen Kurzschluß für die hohe Frequenz darstellt, die Gitterspannung bei der Resonanz durch die Größe jMoii .geliefert wird, wobei i den Strom in der Selbstinduktion L bezeichnet, ganz so, als ob der Gitterwiderstand, der sich aus Qg und dem inneren Gitterwiderstand ρ_ε der Röhre zusammensetzt, unendlich wäre. Die Kapazität C₁ wirkt also in der gemäß der Erfindung beabsichtigten Weise. Der Anodenstromkreis besteht dann aus dem abgestimmten Stromkreis L, C, der mit einer Selbstinduktion L₂, die genau gleich L ist und beliebigen Widerstand besitzt, in Serie geschaltet ist. Diese Selbstinduktion vollendet gemäß der Erfindung die Regelung der Stabilisierung des Schwingungserzeugers.

Nachfolgend sind einige für die praktische Verwertung der Erfindung in Frage kommende abweichende Ausführungsformen beschrieben. .

Wenn sich beispielsweise in dem Zweig C des abgestimmten Stromkreises L, C auch ein Widerstand r₂ befindet (in Abb. 2 gestrichelt dargestellt), so muß man, ohne den Wert C₁ zu verändern, zur Stabilisierung der Frequenz der in Serie mit dem abgestimmten Stromkreis geschalteten Selbstinduktion L₂ den Wert

.KM \ ' L)

geben. Hierbei ist K der Kopplungskoeffizient der Selbstinduktionen L und L₁.

Wenn ferner zwischen dem Gitter und der Anode der Röhre eine Gitter-Änoden-Kapazität C (in Abb. 2 gestrichelt dargestellt) besteht, so muß man zur Frequenzstabilisierung den Wert C₁ unverändert lassen und der Selbstinduktion L_a den Wert

T₁ C ( 2M M²\ Cl

geben, wobei r_± der Widerstand der Selbstinduktion L₁ ist.

Ferner kann man den Fall ins Auge fassen, daß die Kopplung zwischen L₁ und L teilweise kapazitiv ist. C" (in Abb. 2 gestrichelt wiedergegeben) sei beispielsweise die Kapazität, die zwischen dem Ende veränderlicher Spannung der Selbstinduktion L₁ und

demjenigen der Selbstinduktion L vorhanden ist.

Man muß C₁ gemäß der Erfindung bestimmen, indem man dem Vorhandensein des ganzen zusammengesetzten Kreises Rechnung trägt, der durch die Kapazität C" im Nebenschluß zu L₁ liegt. Dieser Kreis beschränkt sich bei der Resonanz auf einen beträchtlichen

Widerstand —^, wozu wiederum infolge der

Selbstinduktion L₂ ein Nebenschluß vorhanden ist. Die Selbstinduktion L₂ liegt dabei über die ganz kleine Kapazität von der Anode zur Kathode an der Kathode, so daß C₁ von

¹S C₁=-

• außerordentlich wenig verschieden

L₁ ω²
sein wird.

Ist C₁ einmal bestimmt, so ist noch L₂ zu bestimmen. Die Rechnung zeigt dann, daß. in diesem Falle

C"

der Wert ist, der zur Stabilisierung gewählt werden muß.

Es bleibt dann noch der ganz allgemeine Fall zu untersuchen, wo alle erwähnten Umstände gleichzeitig verwirklicht sind. In diesem Falle wird der Wert der Selbstinduktion L₂ durch individuelle Bestimmung eines Wertes für jede der einzelnen Konstanten in der oben beschriebenen Weise gewonnen und zu dem Wert von L die Summe der Unterschiede zwischen diesem und jedem der gesondert berechneten Werte hinzugefügt.

Claims

Patentansprüche:
i. Schaltung mit Frequenzstabilisierung der Schwingungen von Röhren mit Schwingungskreis an der Anode und mit nicht vernachlässigbaren Ohmschen Widerständen der Außenschaltelemente, wobei eine Stabilisierungsimpedanz in den Gitterkreis in Reihe zwischen das schwingende Gitter und die auf den Schwingungskreis koppelnden Mittel eingeschaltet ist und eine andere Impedanz zwischen der Anode und dem Schwingungskreis liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Impedanz derart bestimmt ist, daß die veränderliche Spannung am Gitter während der Schwingung die gleiche Phase hat, wie wenn der Gitterwiderstand unendlich wäre, und daß die zweite Impedanz in Abhängigkeit von den Bemessungs- und/oder Kopplungskonstanten des " Schwingungskreises, aber unabhängig von der ersten Impedanz so rechnerisch oder versuchsmäßig bemessen wird, daß die Frequenz der Schwingungen von den Impedanzen der Röhre unabhängig wird.
2. Schaltung nach Anspruch 1, bei der

in dem Anodenkreis ein Schwingungskreis aus zwei Zweigen liegt, von denen der eine, induktive, die Induktanz (L) und den Widerstand (f) und der andere, kapazitive, die Kapazität (C) enthält, wobei die Selbstinduktion (L) mit der mit einem Widerstand (T₁) versehenen Selbstinduktion (L₁) in dem Gitterkreis gekoppelt und der Gitterkreis durch einen Ohmschen Widerstand (q'g) nebengeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Selbstinduktion (L₁) eine Kapazität (C₁) angeordnet ist, die diese Selbstinduktion im wesentlichen auf die Frequenz der Schwingungen abstimmt und zwischen der Anode und dem Schwingungskreis eine zweite Impedanz liegt, die rechnerisch oder versuchsmäßig so bestimmt ist, daß die Frequenz der Schwingungen von der Anoden- und Gitterimpedanz der Röhre unabhängig ist.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Anode und dem Schwingungskreis eine Selbstinduktion (L₂) eingeschaltet ist, deren Induktanz im wesentlichen gleich derjenigen der Selbstinduktion (L) ist.
4. Schaltung nach Anspruch 3, bei der der kapazitive Zweig des Schwingungskreises einen in Reihe geschalteten Widerstand (r₂) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Selbstinduktion (L₂) der Formel

Γ / KM\

genügt, worin M die Gegeninduktion und A^ der Kopplungskoeffizient der Selbst-. Induktionen (L und L₁) ist.
5. Schaltung nach Anspruch 3, bei der zwischen dem Gitter und der Anode der Röhre eine Kapazität (C) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Selbstinduktion (L₂) der Formel

T₁ C ( 2M M*\ C]

genügt, worin M die Gegeninduktion und K der Kopplungskoeffizient der Selbstinduktionen (L und L₁) ist.
6. Schaltung nach Anspruch 3, bei der die Selbstinduktionen (L und L₁) nicht nur induktiv mit der Gegeninduktion (M), sondern auch durch eine Kapazität (C") gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet,-

daß der Wert der Selbstinduktion (L₂) der Formel

entspricht.
7. Schaltung nach Ansprüchen 3 bis 6, die gleichzeitig mehrere der Konstanten (r₂, C, C") enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Selbstinduktion (L₂) durch individuelle Bestimmung eines Wertes für jede dieser Konstanten gemäß Anspruch 4 bis 6 gewonnen und zu dem Wert von (L) die Summe der Unterschiede zwischen diesem und jedem der gesondert berechneten Werte hinzugefügt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen