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Gegengekoppelter Verstärker Gegengekoppelte Verstärker werden bekanntlich
unter anderem zur Verminderung linearer und nichtlinearer Verzerrungen verwendet.
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Bei derartigen Verstärkern ist wegen der frequenzabhängigen Scheinwiderstände
der Schaltelemente des Verstärkers, wie z. B. der Kopplungsglieder oder Röhren,
die Ausgangsspannung nicht in Phase mit der Eingangsspannung, und die Verschiedenheit
in der Phase ist frequenzabhängig. Beim gegeng,ekoppelten n Verstärker tritt bei
den Frequenzen, bei denen der Phasenwinkel dieser frequenzabhängigen Schaltelemente
einschließlich des Phasenwinkels der Gegenkopplung r8o° erreicht, Rückkopplung auf.
Die Dämpfung des gesamten Gegenkopplungskreises, d. h. also des Verstärkungsweges
und des Gegenkopplungs`veges, bestimmt in diesem Punkt die Größe der ohne Selbsterregung
des Verstärkers möglichen Gegenkopplung.
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Die bekannten, bisher bei gegengekoppelten Verstärkern -benutzten
Schaltelemente oder Kettenleiter weisen mit wachsender Frequenz entweder :eine steigende
Dämpfung bei steigendem nacheilendem Phasenwinkel oder eine fallende Dämpfung (Entdämpfung)
bei steigendem voreilendem Phasenwinkel auf.
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Gegenkopplungen mit großen Amplituden ohne Selbsterregung erfordern
Sichaltelemnente, die eine große frequenzabhängige Dämpfung, jedoch möglichst keine
Phasendrehung aufweisen.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß Schaltelemente, deren
Wirkwiderstände infolge der frequenzabhängigen Verluste einen mit der Frequenz '
steigenden Betrag haben, dieser Bedingung recht nahe kommen. Mit solchen Elementen
ist es möglich, frequenzabhängige Dämpfungen mit kleinem Phasenwinkel zu erzeugen.
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Es ist bei Verstärkern bereits bekannt, zur Erzielung einer bestimmten
frequenzabhängigen Dämpfung einen Schwingungskreis einzuschalten und diesem Schwingungskreis
einen Ohmschen Widerstand hinzuzufügen, wobei der Ohmsche Widerstand auch durch
geeignete Wahl der Kupfer- und Eisenverluste
des Schwingungskreises
ersetzt werden kann. Ferner ist bekannt, zur Kopplung zweier Verstärkerstufen eine
Glimmlampe, die einen frequenzabhängigen Widerstand dar-., stellt, zu benutzen.
Bei diesen hekanntie4i Schaltungsanordnungen handelt es sich jedQ4.. nicht um gegengekoppelte
Verstärker, son= dern um Verstärker, bei denen die Phasendrehung zwischen Eingang
und Ausgang ohne Bedeutung ist.
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Des weiteren ist ein gegengekoppelter Verstärker bekanntgeworden,
bei dem zwei aufeinanderfolgende Stufen durch ein Netzwerk mit den Verstärkerelementen
gegenläufiger Phasendrehung gekoppelt werden. Mit diesem Netzwerk ist ein angenähert
konstanter Phasenwinkel nicht zu erreichen.
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Die Nachteile der bekannten Gegenkopplungsschaltungen werden nun durch
die Erfindung vermieden. Gemäß der Erfindung sind zur Verminderung der durch frequenzabhängige
Schaltelemente .auftretenden Phasendrehungen bei negativ rückgekoppelten Verstärkern
im geschlossenen Gegenkopplungskreis frequenzabhängige Schaltelemente angeordnet,
deren Wirkwiderstand innerhalb und oberhalb des Nutzfrequenzbereiches wesentlich
größer ist als ihr Blindwiderstand und in diesen Bereichen mit wachsender Frequenz
in angenähert gleichem oder stärkerem '.Maße ansteigt als ihr Blindwiderstand.
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Solche Schaltelemente, die einen sich mit der Frequenz ändernden Wirkwiderstand
besitzen, sind z. B. Widerstände, bei denen der Skin-Effekt ausgenutzt wird. Ferner
können Drosselspulen so bemessen werden, daß sie in dem für die Rückkopplung in
Betracht kommenden Frequenzbereich beträchtliche Eisenverluste besitzen. Beispielsweise
kann man Drosselspulen verwenden, die im Gegensatz zu den sonst im allgemeinen in
der Verstärkertechnik benutzten Spulen absichtlich mit einem Eisenkern von hoher
Verlustziffer, z. B. einem massiven Eisenkern oder .einem Eisenkern aus verhältnismäßig
dicken Blechen, ausgerüstet sind. Auch können Gasstrecken, deren Wechselstromwiderstand
mit der Frequenz sich ändert, verwendet werden. Man kann solche frequenzabhängigen
Widerstände auch mit frequenzunäbhängigenWiderständen, z. B. nach Art eines Spannungsteilers,
zusammenschalten, um auf diese Weise den gewünschten Gang des Dämpfungsmaßes zu
erhalten. Es lassen sich dadurch Schaltelemente und Kombinationen solcher Elemente
herstellen, deren Dämpfung frequenzabhängig ist, ohne daß sie nennenswerte Phasenwinkel
aufweisen.
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Die Abb. i zeigt den gemessenen Scheinwiderstand einer Drosselspule.
Als Abszisse ist der Wirkwiderstand aufgetragen, als 0rdinate der Blindwiderstand.
Die Widerstandswerte für die Frequenz r oo, i ooo und i o ooo Hz sind mit
A, B, C bezeichnet. Die 'von der Abszissenachse und den Geraden :.durch den
Nullpunkt und diese Punkte A, ':'B, C gebildeten Winkel a, a_ und a.; sind die dazugehörigen
Phasenwinkel. Aus dem Diagramm ist zu ersehen, daß a= praktisch gleich a3 ist. Das
bedeutet, daß zwischen i ooo bis i o ooo Hz keine Änderung der Phasendrehung, insbesondere
keine Zunahme aufgetreten ist. Bei noch höheren Frequenzen wird infolge der mehr
als frequenzproportionalen Zunahme der Wirbelstromverluste der Phasenwinkel noch
etwas kleiner. Der Phasenwinkel ist dementsprechend praktisch über einen großen
Frequenzbereich nahezu konstant und verhältnismäßig klein. Die Dämpfung steigt stark
an, insbesondere für die kritischen Frequenzen, bei denen die Gefahr der positiven
Rückkopplung auftritt.
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Die Abb.2 veranschaulicht beispielsweise ein Schaltbild eines gegengekoppelten
Verstärkers mit einem solchen eine nur geringe Phasendrehung besitzenden Schaltelement,
und zwar ist die Schaltung so getroffen, daß die hohen Frequenzen stärker gedämpft
werden: Im Ausgangskreis der Röhre i des gegengekoppelten Verstärkers liegt im Kopplungsweg
zur nächsten Röhre 2, durch den Kondensator 3 abgeblockt, die mit Eisenkern versehene
Drosselspule q., die eine beträchtliche frequenzabhängige Dämpfung mit sich bringt,
ohne mit wachsender Frequenz ihren Phasenwinkel praktisch zii vergrößern. Damit
ist die Möglichkeit geschahen, große Gegenkopplungen vorzusehen. Für die Dämpfung
der tiefen Rückkopplungsfrequenz müßte ein solches Glied zum C-bertragungszug quer
gelegt werden.
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Um zu erreichen, daß diese Schaltelemente auch für sehr hohe Rückkopplungsfrequenzen
eine ausreichende Dämpfung besitzen, sind diese möglichst kapazitätsarm, z. B. mit
kapazitätsarmer Wicklung auszuführen. Da weiterhin einige der vorerwähnten Schaltelemente
amplitudenabhängig sind, ist zur Vermeidung einer amplitudenabhängigen Verstärkung
zu empfehlen, diese Elemente an die Stellen geringen Übertragungspegels zu legen.
Es sei noch bemerkt, daß es für die Wirkungsweise der Erfindung gleichgültig ist,
ob diese Schaltelemente im Verstärkungsweg oder im Gegenkopplungsweg vom Ausgang
zum Eingang des Verstärkers liegen.