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Schaltung zur Verstärkungsregelung mit Schirmgitterröhren Die Erfindung
betrifft Maßnahmen, um eine Verstärkungsregelung bei' möglichst kleiner Hochfreduenzverzerrung
(Modulationsverzerrung und Kreuzmodulation) der zu verstärkenden Schwingungen zu
ermöglichen.
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Es sind Schirmgitterröhren bekannt, deren Steuergitter ungleichmäßig
gewickelt ist, um einen fallenden Kennlinienverlauf herbeizuführen. Es sind ferner
Röhren mit drei Gittern bekannt, in denen sämtliche Gitter in gleicher Weise ungleichmäßig
gewickelt sind. Die Erfindung benceckt durch Verwendung von Röhren, in denen außer
dem Steuergitter # -tue fi noch eine - weitere Elektrode eine ungleichmäßige Stromdurchlässigkeit
besitzt, eine Verbesserung der im Patent 597729
angegebenen, an sich bekannten
Schaltung.
Punkt konstanten positiven Potentials allgeschlossen,
sondern über einen Vorwiderstand bzw. wird es an einen Abgriff eines die Ailodenspannungsquelle
überbrückend 'en Spannungsteilers mit kleinem Eigenstromverbrauch geführt. Eine
solche Schaltung ist in der -1b. i der Zeichnung dargestellt. Die Röhre R enthält
außer einer Kathode k, die mittelbar oder unmittelbar geheizt sein kann, ein Steuergitter
G, ein Schirmgitter S und eine Anode A. Dein Steuergitterkreis wird über die Klemmen
1,:2 die zuverstärkende, insbesondere hochfrequente Wechselspannung zugeführt. Außerdem
erhält das. Steuergitter eine negative Vor,pannung L"e, die zum Zwecke der Verstärkungsänderung
regelbar sein soll. Die Regelung kann von Hand aus erfolgen, etwa durch Abgriff
einer geeigneten Spannung an einem verstellbaren Spannungsteiler, oder selbsttätig
in Abhängigkeit von der Größe der mittleren Eingangsamplitude. Die Anodenspannung
L'" ist mit den in Reihe geschalteten Spannungsteilerwiderständen TV, und
LV., überbrückt, von deren Zusammenschlußpunkt die Schirmgitterspannung abgegriffen
wird. Die verstärkten Ausgangsspaimungen werden von den Klemmen 3, .4 abgenommen
und beispielsweise einer Demodulationsstufe zugeführt. -Wie man leicht nachprüfen
kann, bedingt eine Vergrößerung der negativen Steuergittervorspannung L`, eine Verkleinerung
des vorn Steuergitter durchgelassenen Stromes, der sich auf Schirmgitter und Anode
verteilt. also eine Verkleinerung des Schirmgitterstromes selbst. Dadurch nimmt
aber der am Widerstand IF= @-om Schirmgitterstrom erzeugte Spannungsabfall ab, so
daß am Schirmgitter eine höhere positive Spannung wirksam ist als7 vorher. Durch
Nebensclilußkondensatoren C ist dafür gesorgt, daß die Schiringitterspannung nur
'den Änderungen der Steuergittervorspannung, nicht aber der Eingangswechselspannung
folgt. Im übrigen kann der Widerstand TV, auch fortfallen, so daß das Schirmgitter
S nur über den Vorwiderstand TV_ mit der Spannungsquelle verbunden ist.
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Die Wirksamkeit dieser bekannten Anordnung läßt sich verbessern. wenn
man erfindungsgemäß dafür sorgt, daß die Schirmgitterspannung stärker als linear
mit wachsender negativer Steuergittervorspannung steigt. Dadurch v,-ird es möglich,
den Anodenstrom nicht nur trotz wachsender Steuergittervorspannung völlig konstant
zu halten, sondern sogar mit negativ.werdellder Steuergitte rspannutig zunehmen
zu lassen. L m dies zu erreichen. sind verschiedene bauliche Maßnahmen an der Röhre
geeignet.
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Zunächst kommt eine ungleichmäßige Be-Zvicklung des auf das Steuergitter:
unini.ttelbar folgenden Schirmgitters in Frage. Dadurch wird erreicht, daß das Schirmgitter
an verschiedenen Teilen seiner Fläche eine verschiedene Stromabfangfähigkeitbesitzt.
Wenn das Steuergitter stellenweise dichter gewikkelt ist als an anderen Stellen,
hat man das Schirmgitter in gleicher Weise auszubilden. nämlich Tiber den engmaschigeren
Teilen des Steuergitters enger zu wickeln als über weitinaschigeren Teilen desselben.
Setzt man das Steuergitter aus zwei lialbzvlindriscllen Hälften verschiedenen Durchgriffs
bzw. ungleit,lier Stromdurchlässigkeit (1-Iaschen weite) zusammen, so hat man dasselbe
finit dem Schirmgitter zu tun, und zwar auch hier nieder über der dichter gewickelten
Steuergitterhälfte die dichter gewickelte Schirmgitterhälfte anzuordnen.
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.@bli. a stellt einen Längsschnitt durch ein zylindrisch gewickeltes
Elektrodensystem dar. Das Steuergitter G ist an beiden Enden dichter -ewirl;elt
als in der 'litte, um eine exponentielle Kennlinie zu erhalten. Erfindungs-emäß
ist auch die Betwicklung des Scllirnigitters S in derselben Weise ausgeführt. d.
h. über-den dicht gewickelten Teilen des Steuergitters ebenfalls engmaschiger als
in der' fitte. Damit soll jedoch nicht ge-,agt .ein, daß die Steigungen dieser beider
Gitter übereinstimmen müssen. Es dürfte sich von selbst verstellen, daß man in sinngemäßer
Weise vorgeht, wenn man z. B. die Steuergitter mit von einem Ende zum anderen allmählich
zunehmender Steigung wickelt oder all mehreren Stellen des Steuergitters Windungen
oder Halbwindungen herausschneidet; dann wird man dieselben Maßnahmen auch beim
Schirmgitter anwenden. Ferner brauchen die Gitter durchaus nicht als Dralitw_endel
ausgebildet zu sein, sondern sie können auch aus parallel zur Kathode verlaufenden
Stäben zusammengesetzt sein.
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Die Auswirkung einer solclienForingebung des Schirmgitters erkennt
man aus dem Verlauf der in A11.3 eingezeichneten Kennlinien, «-elche die Abhängigkeit
des Anodenstromes.I" und des Schirmgitterstroines J, von der Steuergittervorspannung
L', zeigen. Während nämlich bei gleichmäßig bewickeltem Schirmgitter der Anodenstroh
und der Schirmgitterstrom im ganzen negativen Steuergitterspannungsbereich in einem
ziemlich konstanten Verhältnis, z. B. 3 : i, stehen, ist das Verhältnis dieser beiden
Ströme nunmehr voll der Steuergitterspannung abhängig. Während z. B. bei der Steuergittervorspannung
-Null das Verhältnis zwischen J" und J, i : i beträgt, nimmt es mit zunehmender
negativer Gittervorspannung ebenfalls zu. Dies ist ohne weiteres einzusehen, wenn
man zwei Umstände in Betracht zieht. Die Verteilung
des vom Steuergitter
durchgelassenen Elektronenstromes auf Schirmgitter und Anode hängt u. a. von der
Maschenweite des Schirmgitters ab; ein dicht gewickeltes Schirmgitter wird mehr
Strom abfangen als ein weitmaschiges-Gitter. Andererseits wird der Stromdurchgang
durch das Steuergitter bei einer gegebenen negativen Steuergittervorspannung um
so eher abgesperrt, je engmaschiger_ das Steuergitter ist. Bei der in Abb. 2 gezeichneten
Gitterform fällt also mit zunehmender negativer- Steuergittervorspannung zuerst
jener Teil des Entladungsstromes aus, der durch den engmaschigen Steuergitterteil
geht und infolge der an dieser Stelle ebenfalls dichteren Bewicklung des Schirmgitters
einen größeren Anteil zum GesamtschirmGitterstrom liefert als die in der Mitte des
Elektrodensystems übergehenden Strombahnen. Dadurch erklärt sich die stärkere Abnahme
des Schirmgitterstromes und der in der Abb. 3 angedeutete Kennlinienverlauf.
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Man braucht nicht unbedingt das Schirmgitter, d. h. die auf das Steuergitter
in der. Iä.ntladungsrichtung unmittelbar folgende Elektrode, ungleichmäßig zu bewickeln,
sondern lmnn_ diese Maßnahme auch bei dem zwischen dem Schirrrigitter und der Anode
angeordneten Bremsgitter anwenden und dieses mit einer stark veränderlichen Steigung
bewickeln. Das Bremsgitter wird gewöhnlich auf Kathodenpotential gehalten oder bekommt
eine schwäch negative Vorspännung. Es verhindert dadurch den Sekundärelektronenübergang
zwischen Schirmgitter und Anode, bewirkt aber in einem gewissen Ausmaß auch eine
Umkehr des zii ihm gelangenden Primärelektronenstromes zum Schirmgitter zurück.
Diese rücktreibende Wirkung ist um so größer, je dichter das Bremsgitter gewikkelt
ist. Die Maschenweite des Bremsgitters beeinflußt also die Stromverteilung zwischen
Schirmgitter und Anode. Wenn man das Bremsgitter über den engmaschigeren Teilen
des Steuergitters ebenfalls dichter wickelt und das Schirmgitter mit gleichmäßiger
Steigung ausführt, so erhält man dasselbe Verhältnis, als wenn man, wie vorhin erwähnt,
das Schirmgitter selbst mit ungleichmäßiger Steigung wickelt.
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In Abb. 4. ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen Röhre schematisch
dargestellt. Das Steuergitter G ist wieder an beiden Enden des Elektrodensystems
enger gewickelt und ebenso auch das Bremsgitter B, während das Schirmgitter.S eine
gleichmäßige Maschenweite besitzt. Man kann selbstverständlich auch eine Kombination
vornehmen und sowohl das Schirmgitter als auch das Bremsgitter mit ungleichmäßiger
Steigung wie das Steuergitter in an sich bekannter Weise wikkeln. Man kommt in diesem
Falle mit einem geringeren Grad von Ungleichmäßigkeit aus, was u. U. von Vorteil
sein kann.
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An Stelle einer gitterförmigen Bremselektrode kann man auch eine Blende
verwenden, wie die Abb. 5a zeigt. Diese stellt einen Ouerschnitt durch ein Elektrodensystem
dar, in dem, statt eines Bremsgitters zwei seitlich der Entladungsbahn angeordnete
Blechstreifen B vorhanden sind, die zwischen ihren der Anode zugekehrten Rändern
einen Spalt für den Durchtritt des Anodenstromes frei lassen. Gewöhnlich wird dieser
Spalt mit zur Systemachse parallelen Kanten ausgeführt. Erfindungsgemäß wird der
Spalt in der Bremselektrode bzw. zwischen den beiden die Bremselektrode ersetzenden
Blechstreifen derart profiliert, daß die Kanten über den dichter gewickelten Teilen
des Steuergitters einen kleineren Abstand besitzen. Dies ist in der Abb. 5b in der
Seitenansicht angedeutet, wobei angenommen wurde, daß das Steuergitter wieder in
der Nähe seiner Enden dichter gewickelt ist als in der Mitte, entsprechend den Abb.
2 und .4. Die übrigen Elektroden mit Ausnahme der Kathode wurden der Übersichtlichkeit
halber weggelassen. Der Abstand der Kanten der Bremselektrodenfläche B nimmt gegen
die Enden des Elektrodensysteins hin ab, wobei diese Abnahme entweder stetig erfolgen
kann, wie die voll ausgezogenen . Kennlinien andeuten, oder stufenweise entsprechend-
den gestrichelten Linien. . Selbstverständlich gilt für alle bisher'besprochenen
Fälle, daß man eine willkürliche Beeinflussung des Gesamtkennlinienverlaufs dadurch
erzielen kann, daß man den Übergang zu einer anderen Maschenweite bzw. Stromdurchlässigkeit
nicht bei allen Gittern in derselben Ouerschnittsebene vorzunehmen braucht; wesentlich
bleibt vielmehr der gleiche Sinn der Stromdurchlässigkeitsänderung.
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Der Bremselektrode kann man entweder wie bisher eine konstante Vorspannung
erteilen oder aber ebenso wie dem Steuergittex eine Regelspannung zuführen. Man
muß jedoch dafür sorgen, daß die Vorspannungsänderung an der Bremselektrode in entgegensetztem
Sinne wie am Steuergitter vor sich geht, also bei negativerem Steuergitter die Bremselektrode
weniger negativ ist. Man erzielt dadurch eine Unterstützung der Wirkung der mitlaufenden
Schirmgitterspannung. Man will ja erreichen, daß die Schirmgitterspannung um so
höher wird, je negativer die Steuergittervorspannung ist. ,Macht man gleichzeitig
die Bremsgitterspannung weniger negativ, so wird die rücktreibende Wirkung des Bremsgitters
für den Primärelektronenstrom geringer, d. h. der vom Schirmgitter
durchgelassene
Primärstrom verteilt sich in stärkerem Maße auf die Anode als auf das Schirmgitter.
Da der Schirmgitterstrom hierdurch abnimmt, tut es auch der Spannungsabfall am Vorwiderstand
des Schirmgitters (TV. in Abb. i), und damit steigt die Schirmgitterspannung
selbst. Besonders wirksam wird die Regelung der Bremselektrodenspannung, wenn man
die Breniselektrodemit tingleicliniäßiger Maschen- oder Spaltweite ausführt. Die
Regelspannung für die Bremselektrode kann derselben Otielle entnommen werden, aus
der auch die Regelspannung für das Steuergitter stammt. Sie muß nur der Vorspannung
des Bremsgitters in umgekehrtem Sinne überlagert «-erden als der Steuer-Irittervorspannung.
Falls die Regelspannungen von Steuer- und Bremselektrode verschieden groll sein
müssen, kann man sie von einem Spannungsteiler abgreifen.