DE704724C - B-Verstaerker fuer groessere Leistungen, insbesondere fuer Modulationszwecke - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
5. APRIL 1941

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVr 704724 KLASSE 21a² GRUPPE 18 oi

R103926 VIIIaj'2ia^s

Samuel Gubin in Erlton, Camden, New Jersey, V. St. A.,

ist als Erfinder genannt worden.

Radio Corporation of America in Neuyork, V. St. A. B-Verstärker für größere Leistungen, insbesondere für Modulationszwecke

Patentiert im Deutschen Reich vom i. Dezember 1938 an Patenterteilung bekanntgemacht am 6. März 1941

Die Priorität der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 30. November 1937

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf Verstärker für die Zwecke der Signalübertragung, insbesondere auf B-Verstärker für Modulationszwecke.

Die Erfindung bezweckt eine bessere Ausnutzung der Ausgangstransformatoren bei B-Verstärkern zu erhalten. Die neue Ausbildung bewirkt weiterhin, daß die Transformatorwicklungen fester miteinander gekoppelt werden und eine geringere Phasenverschiebung besitzen als bei den bisher üblichen Transformatoren. Ein wesentliches Merkmal der neuen Schaltung ist die Benutzung eines Ausgangstransformators, dessen Primärseite in der Mitte nicht angezapft ist.

Die üblichen B-Verstärker besitzen Ausgangstransformatoren, deren Mitte der Primärwicklung angezapft ist. Jede Hälfte führt nur während einer Halbwelle des Signals Strom. Die andere Hälfte wird nicht ausgenutzt.

Gemäß der Erfindung ist die Schaltungsanordnung so getroffen, daß stets die volle Transformatorwicklung ausgenutzt ist. Dies geschieht dadurch, daß vier Röhren des Verstärkers eine Brückenschaltung bilden und jeder Brückenzweig aus einer Röhre besteht und daß die Röhren derart angeordnet sind, daß an einem Eckpunkt der Brücke die Kathoden der Röhren benachbarter Zweige und an dem gegenüberliegenden Eckpunkt die Anoden der Röhren benachbarter Zweige liegen und daß die Anodenspannungsquelle den Diagonalzweig zwischen diesen Eckpunkten,

die Primärwicklung des Ausgangstransformators dagegen den anderen Diagonalzweig bildet und daß jeweils die beiden ineinander gegenüberliegenden Brückenzweigen angeordneten, ein Röhrenpaar bildenden Röhren gleichphasig gesteuert werden und die in nebeneinanderliegenden Brückenzweigen angeordneten Röhren gegenphasig gesteuert werden. Der Mittenabgriff ist also ersetzt durch ίο eine Anordnung der Röhren in Brücke, die derart mit der Primärwicklung verbunden ist, daß die gesamte Wicklung der Primärseite für jede Halbwelle ausgenutzt wird. Dadurch wird bei gegebener Transformatorgröße die abgegebene Leistung gegenüber den üblichen Ausführungen beträchtlich vergrößert. Wenn man hierbei berücksichtigt, daß Hochleistungs-Modulationstransiormatoreii außerordentlich groß sind und mehrere Tonnen wiegen, so ist ersichtlich, welchen Fortschritt eine Anordnung dargestellt, die bei gleicher Leistung eine Herabsetzung des Gewichtes ermöglicht. Qie Abbildungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigt die Abb. 1 die grundsätzliche Schaltungsanordnung, während dieAbb. 2 mehr ins einzelne geht und Abänderungen veranschaulicht. Die Abb. 3 zeigt die Zuführung der Gittervorspannung für die in der Abb. 1 gezeigten Röhren.

Bei der Schaltungsanordnung gemäß der Abb. ι sind vier Elektronenröhren 1, 2, 3 und 4, vorzugsweise die bekannten B-Verstärkerröhren, in Brücke geschaltet, ähnlich wie dies bei der Brückenschaltung von Einphasengleichrichtern bekannt ist. In Brücke geschaltete Verstärkerröhren sind bekannt. Bei der bekannten Schaltung wird aber nur eine einzige Röhre benutzt, die in dem einen Brückenzweig liegt, während die anderen Zweige Widerstände enthalten.

Die Steuergitter G der in entgegengesetzt liegenden Brückenzweigen angeordneten Röhren werden für jede Halbwelle gleichphasig erregt, und zwar werden die Gitter der Röhren ι und 3 gleichphasig und in positiver Richtung während einer Halbwelle des Eingangssignals mittels der Sekundärwicklungen 5 und 7 des Treibertransformators 9 ge-5» steuert. In der gleichen Weise werden die Gitter der Röhren 2 und 4 gleichphasig und in positiver Richtung durch die Sekundärwicklungen 6 und S während der anderen Halbwelle ausgesteuert. Die Primärwicklung 11 des Eingangstransformators ist mit der Signalquelle, z. B. einem Hörfrequenzverstärker, der nicht mit dargestellt ist, verbunden. Die Gitter der einzelnen Röhren werden mittels der Batterien 13 vorzugsweise negativ fiu vorgespannt. In manchen Fällen kann es jedoch wünschenswert sein, eine positive Vorspannung zu benutzen. Der Arbeitspunkt der einzelnen Röhren wird in an sich für B-Verstärker bekannter Weise so eingestellt, daß nur ein geringer oder gar kein Anodenstrom Jließt, wenn kein Signal dem Gitter zugeführt wird. Die ganze Anordnung wird wesentlich vereinfacht (vgl. Fig. 2), wenn die bekannten B-Verslärkerröhrcn benutzt werden, die bereits bei der Gitterspannung Null einen Anoden- 7« ruhestrom von ebenfalls nahezu Null haben. Da die Kathoden der Röhren 3 und 4 auf verhältnismäßig hohem Wechselspannungspotential gegenüber Erde liegen, macht die Zuführung der Gitterspannung aus gleichgerichtetem Wechselstrom Schwierigkeiten. Die Be- ' nutzung von Röhren, die mit der Gitterspannung Null arbeiten können, ist daher vorzuziehen.

Die Anodenspannung wird der als Beispiel angegebenen Batterie 15 entnommen, die selbstverständlich auch durch eine Gleichrichteranordnung in der Diagonale des Brückenzweiges ersetzt werden kann. Die Kathoden der Röhren 3 und 4 führen hohe Wechsel-Potentiale gegenüber Erde, was indirekt geheizte Kathoden erforderlich macht oder direkt geheizte Kathoden, deren Heiztransformator eine geringe Kapazität besitzt.

Die Sekundärwicklungen 5, 6, 7 und 8 des 9" Eingangstransformators müssen so gepolt sein, daß die Röhren in gegenüberliegenden Brükkenzweigcn während der einen Halbwelle in der gleichen Phase betrieben werden.

Die Primärwicklung 19 des Ausgangstransformators 17 ist an die andere Diagonale der Brücke gelegt. Die Sekundärwicklung 21 führt zum Verbraucher.

Um die Wirkungsweise der Anordnung deutlich zu zeigen, soll der Verlauf der Anodenströme betrachtet werden. Wenn die Eingangsspannung an den Gittern der Röhre 1 und 3 in positiver Richtung ansteigt, so fließt Strom von der positiven Klemme der Batterie 15 durch die Röhre 3, durch die Primärwicklung 19, durch die Röhre 1 und zurück zur Stromquelle 15. Wenn die Gitter der Röhren 2 und 4 eine Halbwelle später erregt werden, so fließt der Anodenstrom in der entgegengesetzten Richtung durch die "" Primärwicklung 19. Der Strom geht durch die Röhren 4 und 2, ebenso wie er eine Halbwelle vorher durch die Röhren 3 und 1 ging. Wie aus der Abb. 1 ersichtlich ist, sind die Röhren ι und 4 in Reihe geschaltet. Die '¹S Kathode der Röhre 1 ist mit dem negativen Pol der Batterie 15 verbunden, die Anode der Röhre 1 ist mit der Kathode der Röhre 4 und die Anode der Röhre 4 mit dem positiven Pol der Stromquelle 15 verbunden. Entspre- »ao chend ist die Schaltung bei den Röhren 2 und 3 getroffen.

Claims (3)

1. In der Abb. 2 ist ein praktisch ausgeführter 75Q-Watt-B-Modulator veranschaulicht. Es wurden vier direkt geheizte Röhren, die mit der Gitterspannung Null betrieben werden konnten, benutzt. Die Anodenspannung betrug 3000 Volt.

   Die Heizfäden erhielten ihre Energie durch Leistungstransformatoren, deren lediglich dargestellte Sekundärwicklungen mit 27, 28, 29 und 30 bezeichnet sind. Wenn der negative Pol der Anodenspannungsquelle geerdet ist, kann statt der getrennten Wicklungen 27 und 28 eine einzige Wicklung eines üblichen Transformators zur Lieferung der Energie für die Heizfäden der Röhren 1 undi 2 benutzt werden. Die Wicklungen 29 und 30 für die Röhren 3 und 4 müssen jedoch sehr gut gegen Erde isoliert werden und so ausgebildet sein, daß sie eine geringe Kapazität gegen Erde besitzen.

   Der Eingangstransformator unterscheidet sich von dem in der Abb. 1 dargestellten dadurch, daß zwei getrennte Transformatoren benutzt sind. Elektrisch entspricht diese An-Ordnung der in Abb. 1 gezeigten. Als Treiberstufe ist eine Gegentaktstufe benutzt.

   Bei der gebräuchlichen Ausführungsform von Ausgangstransformatoren mit drei Wicklungen sind Vorsichtsmaßregeln erforderlich,

   3» um sicherzustellen, daß die Kopplung zwischen den Primärteilwicklungen 'und der Primär- und Sekundärwicklung fest genug ist, da sonst störende Verzerrungen in dem Gebiet auftreten, in dem der Anodenstrom nahezu Null ist. Dies macht bei den gebräuchlichen Ausführungen mit drei Wicklungen beträchtliche Schwierigkeiten. Bei der Anordnung gemäß der Erfindung treten diese Schwierigkeiten nicht auf," da nur eine einzige Primärwicklung vorhanden ist und der Anodenstrom die ganze Wicklung durchfließt. Es ist daher verhältnismäßig leicht, eine feste Kopplung zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung zu erhalten. Dies hat zur Folge, daß die sonst für den B-Verstärker charakteristischen Verzerrungen vernachlässigt werden können.

   In vielen Fällen ist es erwünscht, eine Gittervorspannung für die B-Verstärkerröhren vorzusehen. Da die Kathoden und die Eingangskreise der Röhren 3 und 4 auf verhältnismäßig hohem Wechselpotential gegenüber Erde liegen, jedoch die übliche, aus Gleichrichtern bestehende Gittervorspannungsquelle wechselstrommäßig auf Erdpotential liegt, besteht das Problem, die Gittervorspannung für die Röhren 3 und 4 ohne schädliche Nebenwirkungen einer solchen Vorspannungsquelle zu entnehmen. Es ist nämlich

   ho in diesem Fall die Gefahr vorhanden, daß die Signalfrequenzen über den NetzanschluD-teil ganz oder nahezu kurzgeschlossen werden.

   Dies läßt sich dadurch vermeiden, daß man in Reihe mit den vom Netzgleichrichter zum Netz führenden Leitungen große Blindwiderstände legt, die so bemessen sind, daß sie einen hohen Scheinwiderstand für alle Signalfrequenzen, jedoch einen geringen Widerstand für die Netzfrequenz besitzen.

   Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die 7<> neue Anordnung sowohl eine Herabsetzung der Verzerrungen als auch der Größe der Modu- lationstransformatoren oder Drosselspulen im Verstärkerausgang, die man bei B-Verstärkern üblicherweise benutzt, bewirkt. Wenn man annehmen wollte, daß die Vergrößerung der Röhrenzahl bei größeren Leistungen ein Nachteil sei, der die obigen Vorteile aufhebt, so ist dies ein Trugschluß. Bei einer gegebenen Avisgangsleistung von etwa 750 Watt sind an und für sich schon zwei Paar parallel geschaltete Röhren der obenerwähnten Type oder zwei Röhren der die doppelte Leistung aufbringenden Type erforderlich. Es wird also gemäß der neuen Anordnung kein größerer Röhrenaufwand getrieben, sondern die Röhren in einer bisher nicht üblichen Weise zusammengeschaltet, um bestimmte neue und vorteilhafte Wirkungen zu erzielen.

   Die bei einem Verstärker nach der Erfin- 9» dung ermöglichte Verringerung der Größe des Modulationstransformators bei gegebener Ausgangsleistung ist besonders wichtig bei Sendern, bei denen der Transformator von der in Wechselstromkraftstationen üblichen ⁽>5 Type mit gekühlten großen Spulen ist.

   Patent α ν Si¹R ü cn ε :

   ι. B-Verstärker für größere Leistungen (mehr als etwa 750 Watt), insbesondere für Modulationszwecke, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Röhren des Verstärkers eine Brückenschaltung bilden und jeder Brückenzweig aus einer Röhre besteht, und daß die Röhren derart angeordnet sind, daß an einem Eckpunkt der Brücke die Kathoden der Röhren benachbarter Zweige und an dem gegenüberliegenden Eckpunkt die Anoden der Rohren benachbarter Zweige liegen, und daß die Anodenspannungsquelle den Diagonalzweig zwischen diesen Eckpunkten, die Primärwicklung des Ausgangstransformators dagegen den anderen Diagonalzweig bildet, und daß jeweils die beiden in einander gegenüberliegenden Brückenzweigen angeordneten, ein Röhrenpaar bildenden Röhren gleichphasig gesteuert werden und die in nebeneinanderliegenden Brückenzweigen angeordneten Röhren gegenphasig gesteuert werden.
2. 2. B-Verstärker nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren einen kleinen Durchgriff und bei der Gitterspannung Null einen kleinen Anodenruhestrom besitzen.
3. 3. B-Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gittervorspannungsquelle jeder Röhre, deren Kathode nicht geerdet ist, an Kathode und Gitter über Leitungen angeschlossen ist, welche für die Signalfrequenzen einen hohen Widerstand besitzen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen