DE709528C

DE709528C - Amplifier with negative feedback for the amplification of a wide frequency range that is impressed on it

Info

Publication number: DE709528C
Application number: DEN30728D
Authority: DE
Inventors: Klaas Posthumus
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1928-09-19
Filing date: 1929-08-02
Publication date: 1941-08-20
Also published as: US1996830A; BE362743A; NL33318C

Description

N30728N30728

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verstärker mit negativer Rückkopplung für die Verstärkung eines ihm aufgedrückten breiten Frequenzbereiches.The invention relates to an amplifier with negative feedback for the Amplification of a broad frequency range imposed on it.

Da die Kennlinien der Entladungsröhren gekrümmt sind, zeigt die Gestalt der Kurve der Spannung im Ausgangskreis einer Verstärkerschaltung gegenüber der Spannung im Eingangskreis Abweichungen, die insbesandere bei der Verstärkung von Schallschwingungen unerwünscht sind. Es entstehen dadurch sog. nichtlineare Verzerrungen.Since the characteristics of the discharge tubes are curved, the shape of the curve shows the voltage in the output circuit of an amplifier circuit versus the voltage in Input circle deviations, especially in the amplification of sound vibrations are undesirable. This creates so-called non-linear distortions.

Die Erfindung bezweckt, eine Anordnung zu schaffen, mittels deren die durch die Krümmungen der Röhrenkennlinien bedingten nichtlinearen Verzerrungen vermindert werden. The invention aims to provide an arrangement by means of which the by Curvatures of the tube characteristics caused non-linear distortion can be reduced.

Gemäß der Erfindung ist zum Zwecke der Verminderung der durch die KrümmungenAccording to the invention is for the purpose of reducing the curvatures

ao der Röhrenkennlinien bedingten nichtlinearen Verzerrungen ein Teil der zwischen den Ausgangsklemmen auftretenden Wechselspannung in Gegenschaltung auf den Eingang des Verstärkers zurückgekoppelt und dieser Teil im Vergleich zu dem reziproken Wert des ohne Rückkopplung erzielbaren Verstärkungsgrades so groß, daß die Verstärkung im wesentlichen über den gesamten zu verstärkenden Frequenzbereich auf einen Wert sinkt, der gegenüber der Verstärkung ohne Rückköpplung klein ist.ao of the tube characteristics caused non-linear distortion a part of the between the output terminals occurring alternating voltage is fed back to the input of the amplifier in the opposite circuit and this part in the Comparison to the reciprocal value of the gain level that can be achieved without feedback so great that the gain is essentially over the whole to be reinforced Frequency range drops to a value that is opposite to the gain without feedback is small.

Es sind an sich Verstärkerschaltungen bekannt, bei denen zur Verhinderung der Selbsterregung eine negative Rückkopplung verwendet wird, und für diesen Zweck genügt eine sehr geringe Rückkopplung. Es sind auch Verstärkerschaltungen bekannt, bei denen mit Hilfe einer negativen Rückkopplung bestimmte Frequenzen oder Frequenzbereiche gegenüber anderen bevorzugt bzw. benachteiligt werden, wie z. B. um unerwünschte Verstärkungsmaxima herabzusetzen. Bei der Anordnung gemäß der Erfindung wird dagegen für im wesentlichen alle Frequenzen des zu verstärkenden Bereichs ein derart großer Teil der Ausgangsspannung in den Eingangskreis zurückgeführt, daß die Verstärkung auf einen Wert sinkt, der vielThere are known amplifier circuits in which to prevent self-excitation negative feedback is used, and very little feedback is sufficient for this purpose. There are also known amplifier circuits in which with the help of a negative feedback certain frequencies or frequency ranges are preferred or disadvantaged over others, e.g. B. to undesirable Reduce gain maxima. In the arrangement according to the invention, however, is for essentially all frequencies of the area to be amplified, such a large part of the output voltage in fed back the input circuit that the gain drops to a value that much

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben vor den:*) From the patent seeker is indicated as the inventor before:

Klaas Posthiwiiis in Eindhoven, Holland.Klaas Posthiwiiis in Eindhoven, Holland.

geringer als der der ohne eine solche Rückkopplung erzielbaren Verstärkung ist. Erst dadurch kann eine Verstärkung erreicht werden, die in hohem Maße frei von nichtlinear· Verzerrungen ist. Der Umstand, daß gesamte Verstärkung stark herabgesetzt wird jedoch weit von dem Vorteil übertroff, daß die verstärkten Signale nicht verzerrt sind' und daß man Röhren mit verhältnismäßigis less than the gain that can be achieved without such feedback. First in this way a gain can be achieved which is to a large extent free from non-linear Distortion is. The fact that overall gain is greatly reduced is far surpassed by the advantage that the amplified signals are not distorted 'and that tubes can be used with proportionally

ίο kleiner Leistung verwenden kann, da diese bis in die Gebiete der Kennlinienkrümmungen ausgesteuert werden können. Bei den bekannten Schaltungen müssen Röhren mit größerer Leistung verwendet werden, weil beiίο smaller power can use as this can be controlled into the areas of the curvature of the characteristic. With the known Circuits must use tubes with greater power because at

«5 diesen immer nur im geradlinigen Gebiet der Kennlinie gearbeitet werden kann.«5 this can only be worked in the straight-line area of the characteristic.

Weiterhin ist es auch bekannt, zur Verbesserung der Eigenschaften eines Röhrenvoltmeters mittels eines in den Gitterkreis eingeschalteten und vom gleichgerichteten Anodenstrom durchflossenen Widerstandes eines Anodengleichrichters eine vom Anodeinstrom abhängige Spannung in den Gitterkreis einzuführen, um einerseits eine von der Amplitude der zu messenden Wechselspannung abhängige negative Gittervorspannung und andererseits einen besseren linearen Zusammenhang zwischen der Amplitude der zu messenden Wechselspannung und dem gleichzurichtenden Anodenstrom zu erzielen. Die bei dieser Schaltung in den Gitterkreis eingeführte und vom Anodenstrom abhängige Spannung arbeitet der zu messenden Wechselspannung nur während der positiven HaIbperioden entgegen. Bei der Anordnung gemäß der Erfindung wird dagegen eine Wechselspannung vom Anodenkreis in den Gitterkreis zurückgeführt, die der zu verstärkenden Wechselspannung sowohl während der positiven als auch während der negativen Halbperioden entgegengesetzt gerichtet ist.Furthermore, it is also known to improve the properties of a tube voltmeter by means of a resistor connected to the grid circuit and traversed by the rectified anode current of an anode rectifier a voltage dependent on the anode current into the grid circuit to introduce, on the one hand, one of the amplitude of the alternating voltage to be measured dependent negative grid bias and on the other hand a better linear relationship between the amplitude of the alternating voltage to be measured and that to be rectified To achieve anode current. The one introduced into the grid circle in this circuit and the voltage dependent on the anode current works with the AC voltage to be measured only during the positive half-periods. With the arrangement according to the invention, however, is an alternating voltage from the anode circuit in the grid circuit returned that of the alternating voltage to be amplified both during the positive as well as during the negative half-periods.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnäher erläutert, in der zwei Aus-The invention is explained on the basis of the drawing, in which two excerpts

nunswell

führungsbeispiele schematisch dargestellt sind.management examples are shown schematically.

In Fig. ι ist eine Einröhrenverstärkerschaltung dargestellt, die eine Verstärkerröhre ι und eine Impedanz 5 enthält. Die zu verstärkende Spannung V₁, z. B. einer Wechselstromquelle 6, wird an das Gitter der Verstärkerröhre 1 angelegt und kann von dieser Röhre 1 derart verstärkt werden, daß die Ausgangsspannvmg V₂ = m · V₁ sein würde, wenn nicht ein Teil der Ausgangsspainnung in den Eingangskreis der Verstärkerröhre zurückgekoppelt wäre. Der in vorstehender Formel angegebene Faktor in stellt eine beliebige, von den Krümmungen der Röhrenkennlinien abhängige Zahl dar und ist deshalb nicht als der bekannte Verstärkungsfaktor aufzufassen. Die Rückkopplung erfolgt nun derart, daß die beiden Spannungen imIn Fig. Ι a single-tube amplifier circuit is shown which contains an amplifier tube ι and an impedance 5. The voltage to be boosted V ₁ , e.g. B. an alternating current source 6, is applied to the grid of the amplifier tube 1 and can be amplified by this tube 1 in such a way that the output voltage V ₂ = m · V ₁ would be if a part of the output voltage were not fed back into the input circuit of the amplifier tube . The factor in given in the formula above represents any number that is dependent on the curvature of the tube characteristics and is therefore not to be understood as the known amplification factor. The feedback is now such that the two voltages im

Eingangskreis einander entgegengerichtet sind, wodurch die zu verstärkende SpannungInput circuit are opposite to each other, creating the voltage to be amplified

Wert V₁ ~- · F₂ hat, worin ^- . V₂ den _fi Has value V ₁ ~ - · F ₂ , where ^ - . V ₂ den _fi

kgekoppelten Teil der Ausgangsspanangibt. . Die Spannung im Ausgangsist alsok-coupled part of the output span. . The voltage in the output is so

F., = m · V, S- F., = m V, S-

oderor

Wenn also die mögliche Verstärkung m der gesamten Verstärkerschaltung im VergleichSo if the possible gain m of the entire amplifier circuit in comparison

zu X groß ist, ist der Faktor ~\r"P i, wodurch : V_n ist. X · V₁ . to X is large, the factor ~ \ r "is P i, whereby: V _n is. X · V ₁ .

Die Verstärkung wird also durch die Konstante X und nicht mehr durch den von den Kennlinienkrümmungan abhängigen Faktor m bestimmt, was bedeutet, daß die durch diese Krümmungen bedingten Verzerrungen stark vermindert sind.The gain is therefore determined by the constant X and no longer by the factor m which is dependent on the curvature of the characteristic curve, which means that the distortions caused by these curvatures are greatly reduced.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Erfindung zwecks Erzielung einer linearen Verstärkung von langsam schwankenden Spannungen, angewendet ist. Wie bekannt, wird eine solche Spannung, die an die Kontakte 7 und 8 angeschlossen wird, mit Hilfe einer hoch- oder mittelfrequenten, z. B. von einem Oszillator 9 erzeugten Trägerschwingung dadurch verstärkt, daß beide Spannungen an den Eingangskreis einer Entladungsröhre 12 angelegt werden. Ein Kondensator 10 im Eingangskreis der Röhre 12 verhütet einen Kurzschluß der rückgekoppelten, langsam schwankenden Spannung zwischen den Kontakten 7 und 8 über die Selbstinduktion 11. Eine Batterie 21 dient zur Beschaffung der erforderlichen Vorspannung für <"5 das Gitter der Röhre 12, so daß letztere im gebogenen Teil ihrer Kennlinie arbeitet.Fig. 2 shows an embodiment in which the invention for the purpose of achieving a linear amplification of slowly fluctuating voltages. As known, is such a voltage, which is connected to the contacts 7 and 8, with the help of a high or medium frequency, z. B. Carrier oscillation generated by an oscillator 9 is amplified in that both voltages are applied to the input circuit of a discharge tube 12 can be created. A capacitor 10 in the input circuit of the tube 12 prevents a short circuit of the fed back, slowly fluctuating voltage between the contacts 7 and 8 via the self-induction 11. A battery 21 is used for procurement the required bias for <"5 the grid of the tube 12, so that the latter in the bent part of their characteristic is working.

Die in der Röhre 12 verstärkten und modulierten Schwingungen werden über die auf die Frequenz der Trägerschwingung abgestimmten Kreise 13 und 14 an das Gitter einer Detektorröhre 15 angelegt. Parallel zu dem Ausgangskreis dieses Detektors liegt ein Kondensator 16, gegebenenfalls mit einer in Reihe geschalteten Selbstinduktion 17, für den Kurz- i»5 schluß der hoch- oder mittelfrequenten Komponente der Ausgangsenergie des Detektors. Zwischen der langsam schwankenden Spannung an den Klemmen eines Widerstandes 18 im Ausgangskreis des Detektors 15 und iao der Spannung zwischen den Kantakten 7 und 8 besteht jedoch kein lineares Verhält-The amplified and modulated vibrations in the tube 12 are transmitted to the Frequency of the carrier oscillation matched circles 13 and 14 to the grid of a detector tube 15 created. A capacitor is located in parallel with the output circuit of this detector 16, possibly with a self-induction 17 connected in series, for the short i »5 conclusion of the high or medium frequency component of the output energy of the detector. Between the slowly fluctuating voltage at the terminals of a resistor 18 in the output circuit of the detector 15 and iao the tension between contact points 7 and 8, however, does not have a linear relationship.

nis. Dies wird erfrndungsgemäß dadurch erzielt, daß ein Teil der Spannung im Ausgangskreise der gesamten Verstärkerschaltung auf die Primärseite der Schaltung zurückgekoppelt wird, wie in Fig. 2 durch Verbindungslinien 19 und 20 angegeben ist.nis. According to the invention, this is achieved in that part of the voltage is in the output circuit the entire amplifier circuit is fed back to the primary side of the circuit as indicated in FIG. 2 by connecting lines 19 and 20.

Obwohl nur zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, ist die Erfindung an. jeder bekannten' Verstärkerschaltung anwendbar, sowohl bei Schaltungen mit mehreren Stufen als bei Hoch- und Niederfrequenzverstärkerschaltungen mit Transformator-, Widerstand- und Drosselspulenverstärkung.Although only two embodiments are shown, the invention is on. everyone known ' Amplifier circuit applicable both to multi-stage circuits than with high and low frequency amplifier circuits with transformer, resistor and inductor gain.

Wenn jedoch die Zurückführung der Energie in den Eingangskreis nicht erfolgen kann, ohne daß spontane Schwingungen auftreten, müssen ηΐ der Verstärkerschaltung Filterkreise vorgesehen werden, die bestimmte Frequenzen beseitigen.However, if the energy cannot be returned to the input circuit, without spontaneous oscillations occurring, ηΐ of the amplifier circuit must have filter circuits be provided that eliminate certain frequencies.

Claims

Claim:

Negative feedback amplifier for amplifying something imposed on it wide frequency range, characterized in that for the purpose of reduction of the non-linear distortion caused by the curvature of the tube characteristics is a part of the between the alternating voltage occurring at the output terminals in reverse connection to the Input of the amplifier is fed back and this part is compared to the reciprocal of the value without feedback achievable degree of amplification is so great that the amplification essentially over the entire frequency range to be amplified decreases to a value that is small compared to the gain without feedback.

1 sheet of drawings

BERLIN. OEDItl-'CKT IN IiKIt