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Spannungsverstärkerstufe eines Niederfrequenzverstärkers mit Transformator
im Anodenkreis einer. Röhre Bei der Transformatorkopplung in Verstärkern ist die
untere Grenzfrequenz durch die Primärinduktivität des Transformators und den inneren
Widerstand der vorangehenden Röhre gegeben. Bei der unteren Grenzfrequenz ist die
Transformatorspannung auf etwa das o,7fache ihres bei mittleren Frequenzen vorhandenen
Wertes- abgesunken. Die Lautstärke des an den -Verstärker angeschlossenen Lautsprechers
wird bei- tiefen Frequenzen ferner durch die bei diesen Frequenzen geringere Wirkung
der Schallwand des Lautsprechers herabgesetzt.
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Es ist bekannt, eine Anhebung der tiefen Frequenzen durch eine Resonanz
zwischen der Primärinduktivität' des Transformators und einem. zwischen die Anode
und den Transformator geschalteten Kondensator zu erreichen. Ein Nachteil dieser
Schaltung besteht darin, daß sie keine volle Ausnutzung des Verstärkungsgrades der
Röhre ermöglicht, falls nicht die Anodenspannung sehr hoch ist. Man darf nämlich
den Anodenbelastungswiderstand, über welchen man der Anode den Gleichstrom zuführt,
nur so groß bemessen, daß die Anodengleichspannung an der Röhre und der Anodengleichstrom
noch genügend hoch sind, da sonst an der Röhre Übersteuerungen auftreten und ihr
Innenwiderstand so groß wird, daß an dem mit dem Innenwiderstand in Reihe liegenden
Resonanzkreis keine Resonanzüberhöhung stattfindet. Bei Anwendung der Erfindung
wird dagegen eine Resonanzüberhöhung bei tiefen Frequenzen
ohne
Verringerung der Verstärkung erreicht, da bei der erfindungsgemäßen Schaltung die
Anodengleichspannung praktisch ohne Spannungsabfall über die Transformatorprimärw
icklung zugeführt wird.
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Es ist ferner bekannt, einen Abfall der Verstärkung der tiefen Frequenzen
durch Anwendung einer selektiven Rückkopplung zu vermeiden. Zu diesem Zwecke ist
an die Sekundärwicklung des im Anodenkreis der Verstärkerstufe liegenden Transformators
eine aus einer Induktivität und einem Ohmschen Widerstand bestehender Spannungsteiler
gelegt, dessen Verbindungspunkt zum Steuergitter führt. Diese Schaltung wirkt so,
als ob der Innenwiderstand der Röhre eine negativinduktive und eine negativ Ohmsche
Komponente erhalten würde. Die negativinduktive Komponente erhöht die Primärinduktivität
des Transformators und verhindert so einen unerwünschten Verstärkungsabfall der
tiefen Frequenzen. Die negativ Ohmsche Komponente verursacht jedoch eine Schwingneigung.
Die Aufgabe der Erfindung, die tiefen Frequenzen gegenüber den mittleren und hohen
Frequenzen anzuheben, wird hierdurch noch nicht gelöst.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannungsverstärkerstufe eines
\?iederfrequenzverstärkers mit Transformator im Anodenkreis einer Röhre und besteht
darin, daß bei einer derartigen Anordnung von einem an der Wechselspannung der Anode
selbst liegenden, aus wenigstens einem Blindwiderstand und einem Ohmschen Widerstand
-bestehenden Spannungsteiler (Kondensator an der Anode und anschließender Ohmscher
Widerstand oder Ohmscher Widerstand und anschließende Spule) eine ini Bereich der
tiefen Frequenzen um angenähert go° gegenüber der Wechselspannung der Anode phasenverschobene
und so große Wechselspannung an ein vom Eingangssteuergitter getrenntes Gitter der
Röhre, insbesondere das positiv vorgespannte Schutzgitter, gelegt ist, daß bei einer
tiefen Frequenz des zu übertragenden Frequenzbereiches zwischen der Primärinduktiv
ität des Transformators und der durch den Spannungsteiler erzeugten kapazitiven
Komponente des Innenwiderstandes der Röhre eine die tiefen Frequenzen gegenüber
den mittleren und hohen Frequenzen anhebende Resonanz auftritt. Als vom Eingangssteuergitter
getrenntes Gitter kann auch ein Schirmgitter oder ein Verteilungsgitter dienen.
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Die Erfindung wird an Hand der Abbildungen nachstehend näher erklärt.
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In- Abb. i ist eine Schirmgitterröhre (Penthode) mit einem Transformator
T im Anodenkreis einer Spannungsverstärkerröhre dargestellt. Der gemäß der Erfindung
angewendete Spannungsteiler zur Steuerung der Schirmgitterspannung besteht aus einem
Kondensator C und einem Widerstand R1, über den gleichzeitig die Schirrngittergleichspannung
zugeführt wird. Beispielsweise Werte für den Spannungsteiler sind in der Abbildung
angegeben. Sie wurden angewendet bei einer Penthode und einem Transformator mit
einer Primärinduktivität von etwa ioo Hy. Zu beachten ist, daß dem Widerstand Rr
der Innenwiderstand der Strecke Kathode-Schirmgitter der Röhre parallel liegt, der
bei der verwendeten Röhre etwa 5o ooo Ohm beträgt. Dieser Innenwiderstand berechnet
sich aus dein Durchgriff und der Steilheit des Systems Kathode-Steuergitter-Schirmgitter
der verwendeten Röhre. Der Durchgriff der verwendeten Röhre beträgt etwa 3 °jo und
die Steilheit des Steuergitters, bezogen auf den. Schirmgitterstrom, etwa o,5 mA
pro Volt.
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In Abb. 2 ist das Veltordiagramrn, zur Ermittlung des Innenwiderstandes
dargestellt. Aufgetragen ist die Anodenwechselspannung Ud, die Spannung ts, an der
Kapazität C und die Spannung u, an dem Widerstand R1 und der Anodenstrom 1Q. Man
sieht, daß die Anodenwechselspannung U<< mittels des Spannungsteilers in zwei
rechtwinklig zueinander stehende Spannungen geteilt wird. Die Schirmgitterwechselspannung
u., ruft einen phasengleichen Anodenwechselstrom J," hervor, welcher der Anodenwechselspannung
U" um nahezu go° nacheilt. Infolgedessen hat der Innenwiderstand der Röhre neben
der Ohmschen auch eine wesentliche kapazitive Komponente. Dies ist an sich von den
sog. N achstimmröhren bekannt, welche bei Empfängern mit selbsttätiger Scharfabstimmung
verwendet werden.
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Es ergibt sich das Ersatzschaltbild nach Abb.3, in welcher R= den
Ohmschen Anteil des Innenwiderstandes und C1 den kapazitiven Anteil des Innenwiderstandes
darstellt. C ist der bereits in Abb. z dargestellte Kondensator und R die Parallelschaltung
von R, in Abb. i und dein erwähnten Innenwiderstand der Strecke Kathode-Schirmgitter.
Dieses Ersatzschaltbild läßt sich gemäß Abb. q. noch vereinfachen, indem man die
Kapazitäten und Ohmschen Widerstände zusammenfaßt. Die Spannung E' der Spannungsquelle
hat dann einen entsprechenden anderen Wert als E in Abb. 3.
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Die Kapazität C berechnet sich in dem bisher angegebenen Beispiel
zu etwa qo ooo pF und der Widerstand R' zu etwa io ooo Ohm. Der Kondensator
C gerät bei etwa 70 Hz mit der Induktiv ität L1 in Resonanz.
Da der Widerstand R' so groß ist wie bei einer Eingitterröhre,
tritt
hier eine Resonanzüberhöhung auf, obwohl eine Penthode verwendet ist.
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Aus Abb. 5, welche die Abhängigkeit der Lautstärke L von der
Frequenz f darstellt, ist zu erkennen, in welcher Weise die erfindungsgemäße
Schaltung wirkt (ausgezogene Kennlinie).
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Die Berechnung des Ohmschen und kapazitivenAnteils des Innenwiderstandes
der Röhre geschieht folgendermaßen. DerAnodenwechselstrom 1" ist gleich der Schirmgitterwechselspannung
mal der Schirmgittersteilheit SAS, wenn unter der Schirmgittersteilheit die Abhängigkeit
des Anodenwechselstromes von der Schirmgitterwechselspannung verstanden ist:
Der innere Widerstand ist gleich Anodenwechselspannung durch Anodenwechselstrom:
Der Ohmsche Anteil des Innenwiderstandes ist also gleich
und deshalb gleich Schirmgitterwechselspannung dividiert durch den Anodenwechselstrom.
Es ist der Innenwiderstand, welchen die Röhre haben würde, wenn man das Schirmgitter
und die Anode verbindet, was leicht zu verstehen ist, wenn man bedenkt, daß bei
hohen Frequenzen die Kapazität C praktisch als Kurzschlußverbindung zwischen der
Anode und dem Schirmgitter wirkt. Bei hohen Frequenzen tritt ja der kapazitiv e
Anteil des Innenwiderstandes als Widerstand gegenüber dem Ohmschen Anteil zurück,
weil bei hohen Frequenzen der Widerstand einer Kapazität kleiner wird.
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Die erwähnte Schirmgittersteilheit SAS läßt sich berechnen, indem
man davon ausgeht, daß diese Steilheit SAs, die vom Schirmgitter aus gerechnet ist,
um den Durchgriff des Schirmgitters durch -das Steuergitter kleiner ist als die
zum Steuergitter gehörige Steilheit. Die Schirmgittersteilheit SAS ergibt sich deshalb
als das Produkt des Durchgriffes- des Schirmgitters durch das Steuergitter (z. B.
3 °/o) und der zum Steuergitter gehörigen Steilheit (z. B. 1.5 mA pro Volt).
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Die phasenverschobene Spannung kann dem Gitter, z. B. dem Schirmgitter,
statt wie in Abb. i vorn Verbindungspunkt des Kondensators C und des Widerstandes
F21 auch von einer Anzapfung des Widerstandes R1 aus zugeführt werden. Auf diese
Weise ist es möglich, den Ohmschen Anteil des Innenwiderstandes auf einen anderen
Wert zu bringen, als dem Durchgriff des Schirmgitters entspricht.
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Schließlich ist in Abb. 6 noch eine andere Ausführungsmöglichkeit
der Erfindung dargestellt. Der Spannungsteiler besteht hier aus einem Ohmschen Widerstand
W und einer Drossel D und wirkt in derselben Weise wie der Spannungsteiler in Abb.
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