DE704078C - Audionschaltung, insbesondere fuer ein Audion mit zwei komplanaren Gittern - Google Patents

Description

Beim Gittergleichrichter (Audion) stellt die am Gitterableitwiderstand erzeugte negative Spannung die Steuergittervorspannung dar, während die Schwankung dieser negativen Spannung oberhalb und unterhalb des Durchschnittswertes, der durch die zugeführte Trägerspannung festgelegt ist, die niederfrequente Gitterwechselspannung -darstellt. Mit Änderung der Größe der Trägerspannung ändert sich die negative Vorspannung am Steuergitter der Röhre, die als Niederfrequenzverstärker wirkt. Bei kleinen Trägerspannungen verschiebt die geringe Vorspannung den Arbeitspunkt auf hohe Anodenstromwerte; hohe Trägerspannungen bewirken eine hohe negative Vorspannung des Arbeitspunktes bis in die Nähe des Verriegelungsbereiches der Anodencharakteristik mit daraus folgender Anodengleichrichtung und hoher Verzerrung.

Ein Audiongleichrichter wird also überlastet, wenn die Träger spannung gleich Null ist.

Diese Eigenschaften eines Gittergleichrichters sind bekannt.

Um die Änderung des Anodengleichstromes und die dadurch bewirkte schädliche Anodengleichrichtung zu vermeiden, ist es bereits bekannt, die Schirmgitterspannung eines Audions bei höherer Trägerspannung zwangsläufig zu erhöhen, indem das positive Ende des Schirmgitterspannungsteilers an das anodenseitige Ende des im Anodenkreis liegenden Siebwiderstandes gelegt ist. Die Erfindung ermöglicht dagegen eine noch weitgehendere Konstanthaltung des Anodengleichstromes.

Nach der Erfindung wird bei einer Audionschaltung, insbesondere mit zwei komplanaren Gittern, das zusätzliche geregelte Steuergitter zwischen dem zur Gleichrichtung dienenden Steuergitter und der Kathode angeordnet und an das der Kathode abgewendete Ende eines in der Kathodenleitung, aber nicht im Gleichrichterkreis liegenden und für die bei der Gleichrichtung entstandene niederfrequente Schwingung kapazitiv überbrückten Widerstandes über eine die negative Gleichspannung teilweise ausgleichende Gleichspannungsquelle angeschlossen. Auf diese Weise wird eine besonders starke Regelwirkung erzielt, denn am Kathodenwiderstand tritt eine hohe Regelspannung auf. Da die Regelspannung negativ gegenüber der Kathode ist, läßt sich leichter der beim Fehlen des Trägers auftretende hohe Anodengleichstrom unterdrücken.

Zur Erläuterung des Problems, das durch die vorliegende Erfindung gelöst werden soll, sind in Abb. 1 die Anodenspannungs-Anoden-Stromkennlinien einer Röhre dargestellt.

Diese Röhre ist eine Triode, und es zeigen die verschiedenen Kennlinien, wie der Anoden-· strom durch eine Anodenbelastung R_p abnimmt, wenn die am Audiongitter erzeugte negative Spannung E_c zunimmt. Angenom-

men, die Röhre, deren Kennlinien in Abb. ι dargestellt sind, werde in einem Überlagerungsempfänger verwendet, so erkennt man, daß die Röhre eine Zwischenfrequenzgitterspannung von Scheitel zu Scheitel von 40 Volt ohne übermäßige Anodengleichrichtung gestattet, wenn die zwischenfrequente Anodenbelastung, wie in Abb. 1 gezeigt, 100 000 Ohm ist.

Da Gittergleichrichtung nur bei den positiven Halbwellen auftritt, ist die Gleichstromgitterspannung — 20 Volt, wenn man einen 100 0/0 igen Glcichrichtungswirkungsgrad annimmt. Diese Spannung ist die höchste erzielbare negative Gittervorspannung innerhalb des Arbeitsbereiches. Die niederfrequente Gitterschwingung von Scheitel zu Scheitel bei 100 0/0 ig moduliertem Signal kann sich so von ο bis zu — 20 Volt ändern. Dieses ergibt an R_p eine niederfrequente Anodenschwingung von Scheitel zu Scheitel von etwa 260 Volt. Diese letztere Spannung entspricht annähernd einem niederfrequenten Scheitelausgang von 130 Volt und dem niederfrequenten Arbeitspunkt Oaf in Abb. 1. Bei 20 ο Ό Modulation und derselben Trägerspannung würde daher die niederfrequente Ausgangsscheitelspannung etwa 2OVoIt betragen. Durch die bekannte Verwendung von komplanaren Gittern in einer Audionröhre mit ähnlichen Kennlinien wie die in Abb. 1 zugrunde gelegte Röhre, die als Gittergleichrichter verwendet wird, wird die zwischenfrequente Anodenschwingung beseitigt, wodurch eine maximale negative niederfrequente Gitterspannung von — 40 Volt an den komplanaren Gittern auftreten kann, ohne daß eine Verriegelung hervorgerufen wird. Die niederfrequente Ausgangsspannung wird daher annähernd verdoppelt, so daß man annähernd ein Maximum von 52 Volt mit 20 ο Ό Modulation für keine Verriegelung bei 100 0/0 Modulation erhalten kann.

Zur Erzielung dieser Ausgangsspannung mit einer Röhrenkennlinie gemäß Abb. 1 wird eine Anodenbatteriespannung von 500 Volt benötigt sowie ein Wert eines Gitterableitwiderstandes an der folgenden Röhre, der hoch ist im Vergleich zu der Anodenbelastung R_p. Die benötigte Anodenspannung verringert sich bei Zuführung über eine Drossel oder einen Transformator auf etwa die Hälfte. Aus Abb. 1 erkennt man, daß bei der in Abb. 1 zugrunde gelegten Röhre ein Transformator normalerweise nicht verwendet werden kann, ausgenommen für Anodenspannungen, -die kleiner sind als 80 Volt, da die Eingangsgittervorspannung ohne ein Hochfrequenzsignal Null ist und die Röhre bei höheren Anodenspannungen schädliche Anodenströme durchlassen würde (bei Eb — 200 Volt und E_c = ο ist der Anodenstrom etwa 38 mA.)

Dieser Nachteil wird durch die Erfindung behoben.

Abb. 2 zeigt die erfindungsgemäße Schaltung des Audions eines Überlagerungsempfängers. Es ist ι eine Röhre mit Kathode, Anode, zwei komplanar angeordneten Steuergittern und einem Regelgitter 2. Die kornplanaren Gitter sind mit den Enden des Eingangskreises 3 verbunden, der bei M₁ mit dem Ausgangskreis 4 des Zwischenfrequenzverstärkers gekoppelt ist. Die Kreise 3 und 4 sind auf die Zwischenfrequenz abgestimmt.

Die Kathode von 1 ist mit dem Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Transformators M₁ über einen Gitterableitwiderstand 5 von etwa 100 000 0hm verbunden, der durch einen Kondensator 5' von etwa 100 pF überbrückt ist. Die Anode von 1 ist mit der positiven Klemme der Anodenbatterie über eine Zwischenfrequenzdrossel 6 und eine Drossel von hoher Induktivität 7 verbunden. Die Anodenseite von 7 ist mit dem Niederfrequenzkopplungskondensator 8 verbunden, an den sich der Niederfrequenzverstärker, Lautsprecher usw. anschließen. Der Widerstand R_p entspricht der Anodenbelastungslinie in Abb. 1. In Abb. 2 ist R_p der Wert eines tatsächlichen Widerstandes und des äquivalenten Kernverlustwiderstandes der Drossel 7.

Die Kathode von 1 ist über einen Widerstand 9 geerdet; zwischen der Erdseite dieses Widerstandes und der positiven Seite der Drossel 7 liegt ein Widerstand 1 o. Das Regelgitter 2 ist durch eine Anzapfung 11 an einen gewünschten Punkt des Widerstandes 10 angeschlossen. Die Gitterseite des Widerstandes s ist mit den Verstärkungsregelelektroden der vorhergehenden Verstärkerstufen verbunden. Diese Verbindung enthält den hohen Widerstand 12 von etwa 1 500000 0hm und ist über einen Kondensator 13 von etwa 0,02 μ F geerdet.

Der Widerstand 9 ist durch einen Kondensator 9' von etwa ι μ F überbrückt; zwischen der Drossel 6 und Erde liegt ein Kondensator 14 von etwa 1000pF; zwischen der Kathode und dem Regelgitter 2 liegt ein *¹⁰ Überbrückungskondensator 15.

Der Anodenstrom wird durch drei Gitter gesteuert. Wenn die Spannungen an allen drei Gittern Null sind, erhält man einen gewissen Anodenstrom. Die komplanaren Gitter "5 sind parallel geschaltet für niederfrequente und Gleichstromspannungen; ihre kombinierte Steuerwirkung auf den Anodenstrom ist in der dynamischen Kennlinie in Abb. 3 dargestellt, wobei das Regelgitter auf der Spannung Null gehalten wird.

Aus Abb. 3 erkennt man, daß die korn-

planaren Gitter bei — 45 Volt den Anodenstrom auf denselben Wert verringern wie das Regelgitter bei — 3 Volt. Wenn daher die komplanaren Gitter eine Vorspannung S haben, die von Null bis ■—· 45 Volt etwa durch eine Zunahme der Träger spannung anwächst und wenn zur gleichen Zeit die Vorspannung des Regelgitters von — 3 Volt auf Null abnimmt, dann hat der Anodenstrom einen konstanten Wert in der Mitte der dynamischen Charakteristik. Eine Änderung der Zwischenfrequenzamplitude an den komplanaren Gittern infolge der Modulation wird daher Anodenstromschwingungen verursachen, die eine feste Mitte auf einer'ausgewählten dynamischen Kennlinie ohne Rücksicht auf die Trägerintensität haben, wenn die Wiedereinstellung der dynamischen Mitte durch das Regelgitter automatisch gemacht ist.

Dieses wird erreicht durch Verwendung einer Selbstvorspannung an dem Regelgitter in der Schaltung gemäß Abb. 2. Die Wiedereinstellung des Anodenstromes kann so nahe als erwünscht durch Wahl eines hohen Wertes für den Widerstand 9 und die Gegenspannung an dem Spannungsteilerwiderstand ι ο gemacht werden, an den das Regelgitter angeschlossen ist. Wenn man z. B. eine Röhre mit der Kennlinie gemäß Abb. 3 annimmt, dann kann der Widerstand 9 einen solchen Wert haben, daß die Kathodenseite des Widerstandes 9 auf -{- 30 Volt bei normalem Anodenstrom ist. Der Schieber 11 wird dann auf einen solchen Punkt des Widerstandes 10 eingestellt, daß das Regelgitter eine Spannung von — 3 Volt gegenüber der Kathode hat (s. Abb. 3).

Dieses entspricht einem Zwischenfrequenzsignal Null und infolgedessen einer Vorspannung Null an den komplanaren Gittern. Wenn nun ein zwischenfrequentes Signal zugeführt wird, nimmt die Vorspannung an diesen Gittern auf ■—-30 Volt zu. Ohne Selbstvorspannung an dem Regelgitter 2 würde der Anodenstrom von dem Punkt ο in Abb. 3 auf einen Punkt B abnehmen. Eine Stromabnahme würde jedoch einen kleineren Spannungsabfall am Widerstand 9 zur Folge haben; so wird die Spannung am Gitter 2 weniger negativ in bezug auf die Kathode von 1 werden und den Punkt B in Abb. 3 nach dem Punkt ο zurückverschieben. D. h. es tritt ein automatischer Ausgleich ein, der um so vollkommener ist, je höher die Gleichstromverstärkung infolge des Widerstandes 9 und des Regelgitters 2 ist.

Wegen dieser Anordnung wird eine Transformator- oder Drosselübertragung der Anodenspannung bei hohen Anodenspannungswerten möglich gemacht, da der Anodenstrom eng auf einen gewünschten Wert begrenzt ist, und es können Belastungen wie bei einem normalen ^!-Niederfrequenzverstärker benutzt werden. Der Transformator könnte eine Gegentaktstufe speisen, was man sonst schwer ausführen könnte.

Vom Standpunkt der Transformatorkosten aus ist es erwünscht, den Transformator von einer Röhre von geringem Innenwiderstand (10 000 Ohm oder weniger) zu betreiben. Da ferner mit Rücksicht auf die Erf ordernisse der automatischen Lautstärkeregelung eine hohe Regelspannung erwünscht ist, sollte der Gittergleichrichter mit Regelgitter und transformatorischer Ausgangsbelastung als Komplanartriode ausgebildet sein. Er kann dazu benutzt werden, eine .ß-Stufe mit Gitterstrom anzutreiben, wenn seine Ausgangsspannung für 20 0/0 ige modulierte Signale hoch genug ist. Bei Widerstandskopplung gestattet eine Röhre mit einem Regelgitter gemaß Abb. 2 die Verwendung geringerer Belastungswiderstände ohne die Gefahr, daß der zulässige Emissionsstrom in signallosem Zustand überschritten würde. Bei Verwendung von Tetroden und Penthoden ist die Anwendung der Erfindung von beträchtlichem Vorteil, da die Verzerrung kleiner Signale, herrührend von der Zusammenballung der Kennlinien bei höheren Belastungen, am Knick in der Nähe der Vorspannung Null vermieden werden kann, indem die dynamische Mitte der niederfrequenten Schwingung sich infolge der Wirkung des Regelgitters von dem Knick weg bewegt.

Claims (1)

1. 95 Patentanspruch:

   Audionschaltung, insbesondere für ein Audion mit zwei komplanaren Gittern, mit einem zusätzlichen Steuergitter der Audionröhre zur Verringerung der Anoden-Stromänderungen bei sich ändernder Hochfrequenzamplitude, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Steuergitter (2 in Abb. 2) zwischen dem zur Gleichrichtung dienenden Steuergitter und der Kathode angeordnet ist und an das der Kathode abgewendete Ende eines in der Kathodenleitung, aber nicht im Gleichrichterkreis liegenden und für die bei der Gleichrichtung entstandene niederfrequente Schwin- 1» gung kapazitiv überbrückten-Widerstandes (9) über eine die negative Gleichspannung teilweise ausgleichende Gleichspannungsquelle (10) angeschlossen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen