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Schaltungsanordnung zur Linearisierung der Steuerspannungs-Nutzstrom-Kennlinie
einer Mehrgitterröhre S chutzgitterröhren haben bekanntlich gegenüber den Eingitterröhren
den Nachteil, daß bei großer Aussteuerung Verzerrungen auftreten, die durch die
Stromübernahme des Schutzgitters auf Grund einer Sättigungserscheinung bedingt sind.
Es sind bereits verschiedene Schaltungen sowie auch Elektrodenanordnungen bekannt,
die diesen Nachteil beseitigen oder verringern. Bei einer bekannten Anordnung, die
allerdings eine zusätzliche Röhre erfordert, ist derSchutzgitterendröhre eine Hilfsröhre
parallel geschaltet, welche dieselben Steuerwechselspannungen erhält und die ihren
Anodenstrom durch denselben Verbraucher schickt. Am Gitter der Hilfsröhre liegt
dabei eine so hohe negative Gittervorspannung, daß ihr Anodenstrom erst einzusetzen
beginnt, sobald die Hauptröhre in den gekrümmten Teil ihrer Charakteristik ausgesteuert
wird. Die Hilfsröhre gleicht dann die durch die Sättigungserscheinung bei der Hauptröhre
eintretende Kennlinienkrümmung aus.
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Es ist ferner bekannt, in die Verbindung des Schutzgitters mit der
Stromquelle einen nicht kapazitiv überbrückten Widerstand zu schalten. Die an diesem
Widerstand auftretende Wechselspannung wirkt als Gegenkopplung und somit linearisierend.
Diese Gegenkopplung ist jedoch wegen der kleinen Steuerwirkung eines Schirmgitters
ziemlich schwach, weshalb auch die Linearisierung wenig ausgeprägt ist. Außerdem
ist diese Art der Entzerrung mit einem dem Grade der Linearisierung entsprechenden
Lautstärkev erlust verbunden.
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Weiterhin ist bekannt, durch Einbau eines zusätzlichen Hilfsgitters
zwischen Schutzgitter und Anode die Stromübernahme des Schutzgitters zu vermeiden.
Man erreichte dies dadurch, daß man diesem Zusatzgitter eine gegenüber der Anodenwechselspannung
um zäo Grad phasenverschobene Spannung erteilte.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Linearisierung
der Steuerspannungs-Nutzstrom-Kennlinie einer Mehrgitterröhre (Schutzgitterendröhre),
deren über eine Impedanz positiv vorgespanntes Schutzgitter im Nutzfrequenzbereich
ein von dem Kathoden- und Anodenpotential verschiedenes Wechselpotential aufweist.
Gemäß der Erfindung ist die an der Schutzgitterimpedanz auftretende Wechselspannung
oder der. diese
Impedanz durchfließende Wechselstrom den Wechselspannungen
oder Wechselströmen des im Anodenkreis liegenden gemeinsamen Verbrauchers gleichphasig
und in solcher Größe zugeführt, daß sich in dem gemeinsamen Verbraucherkreis die
durch die Sättigungserscheinung bewirkten nichtlinearen Verzerrungen der Anoden-
und Schutzgitterströme im wesentlichen kompensieren.
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In der Abb. i ist durch Röhrenkennlinien dargestellt, wie diese Linearisierung
sich au,;-wirkt. Die Kurve Ja -f- J, stellt die Summenkurve des Anodenstroms
J, und des Schutzgitterstroms J5 dar. Der Erfindung zufolge soll nun ein solcher
Anteil des Schutzgitterstroms in seiner Wirkung auf den Verbraucher (Lautsprecher)
zu dem Anodenstrom hinzugefügt werden, daß sich die Röhre so verhält, als hätte
sie ungefähr die linearisierte Kennlinie TI. Zwar tritt auch bei dieser Linearisierungsschaltung
infolge einer Schutzgittergegenkopplung eine Lautstärkeneinbuße auf. Diese ist jedoch
geringer, weil die im Schutzgitterkreis auftretende Energie zur Steuerung des Verbrauchers
herangezogen wird.
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Beispiele für die schaltungsmäßige Verwirklichung des Erfindungsgedankens
sind in den beiliegenden Abbildungen enthalten. Gemäß Abb.2 wird der Schutzgitterwechselstrom
dadurch zur Einwirkung auf den Lautsprecher herangezogen, daß das Schutzgitter mit
einer Anzapfung der Primärwicklung des Ausgangsübertragers verbunden ist. In Abb.
3 liegt das Schutzgitter an einer besonderen Primärwicklung des Ausgangsübertragers.
In ähnlicher Weise kann bei Abschluß des Anodenkreises durch eine Drosselspule das
Schutzgitter an eine Anzapfung dieser Selbstinduktion oder an eine besohdere Teilwicklung
geschaltet werden. ' Bei Ohmscher Beschaffenheit des Anodenkreiswiderstandes wird
das Schutzgitter mit einer Anzapfung des Widerstandes verbunden (Abb. q.). Es kann
auch -zweckmäßig sein, nicht die gesamte dem Schutzgitter entnommene Wechselstromleistung
zur Steuerung des Verbrauches zu verwenden, sondern nur einen Teil davon, wie die
Abb. 5 es zeigt. Der hier vorhandene Schutzgittervorwiderstand RV ist regelbar ausgebildet,
um eine Einstellung des für die Linearisierung günstigsten Verhältnisses des Schutzgitterwechselstroms
und des Anodenwechselstroms zueinander sicherzustellen. Der Widerstand RV braucht
nicht Ohmscher Beschaffenheit zu sein, sondern man kann ihn aus frequenzunabhängigen
und frequenzabhängigenWiderständen zusammensetzen. Eine frequenzabhängige Linearisierung
läßt sich außerdem auch durch Einschaltung frequenzabhängiger Widerstände zwischen
Schutzgitter und Kathode erreichen. Derartige frequenzabhängige Schaltungen erlauben
es, die Linearisierung nur bei bestimmten Frequenzgebieten vorzunehmen. während
bei anderen Frequenzgebieten das Schutzgitter, wie üblich, so arbeitet, daß es der
Röhre volle Verstärkung verleiht.
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In Schaltungsanordnungen, bei denen das Schutzgitter eine von der
Anodenruhespannung abweichende Betriebsspannung erhält, können nach Abb. 6 die Wechselströme
über einen Kondensator dem gemeinsamen Verbraucher zugeführt werden.
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Bei Vorhandensein mehrerer positiver Gitter können die einzelnen Ströme
gleichmäßig oder in verschiedenem Maße mit zur Beeinflussung des gemeinsamen Verbrauchers
herangezogen (vgl. zweites und viertes Gitter in Abb. 7) werden. Ein Teil der positiven
Gitter kann dabei auch an der Stromlieferung in den Verbraucherkreis unbeteiligt
sein.
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Bei Schutzgitterröhren in Hochfrequenzstufen wird durch die Herabsetzung
der Schutzgitterwirkung bei den erfindungsgemäßen Linearisierungssehaltungen die
Neigung zu einer inneren Rückkopplung erhöht. Nachteilige Folgen lassen sich vermeiden,
indem man in der Herabsetzung der Schutzgitterwirkung nur soweit geht, daß das rückkopplungsfreie
Arbeiten der Stufe noch nicht gefährdet ist. Des weiteren ist eine Neutralisation
etwaiger Rückkopplungsneigungen möglich. Ferner kann das Schutzgitter durch ein
Schirmgitter abgeschirmt werden, das auf negativem Potential, auf Kathodenpotential
oder auf einem gering positiven Potential liegt. Hierfür gibt die Abb. S ein Beispiel.
Hier wird das dritte Gitter zur Linearisierung benutzt, während das zweite Gitter
als zusätzliches Schirmgitter dient.
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Bei Reflexschaltungen oder anderen Schaltungen, in denen eine Röhre
zur gleichzeitigen Verstärkung mehrerer Frequenzbänder oder Frequenzen in voneinander
erheblich abweichenden Frequenzbereichen verwendet wird, kann die Linearisierung
sowohl hinsichtlich beider Frequenzgruppen wie auch nur hinsichtlich eines Frequenzbandes
vorgenommen werden. In der Abb. 9 ist der Anodenkreis einer reflexmäßig geschalteten
Endröhre dargestellt. Der Hochfrequenzkreis LC, von dem die in der Röhre verstärkten
Hochfrequenzschwingungen abgeleitet und in an sich bekannter Weise weiterbehandelt
werden, liegt nur im Anodenkreis und ist infolgedessen von der erfindungsgemäßen
Linearisierung nicht erfaßt. Abb. io dagegen zeigt eine Schaltung, bei der sowohl
hochfrequenzmäßig wie niederfrequenzmäßig eine Linearisierung stattfindet. Die Kondensatoren
C dienen hier zur Fernhaltung der Gleichspannung. Die Anode und
das
Schutzgitter sind hier niederfrequenzmäßig und gleichstrommäßig über die Hochfrequenzdrosseln
HD hinweg mit der Primärwicklung des Ausgangsübertragers verbunden, während die
Anode hochfrequenzmäßig an das obere Ende des Schwingungskreises LC und das Schutzgitter
an eine Anzapfung der Schwingungskreisspule geführt sind.
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Für die erfindungsgemäße Linearisierung ist wesentlich, daß die Zuführung
des Schutzgitterwechselstroms in gleicher Phasenlage mit dem Anodenwechselstrom
geschieht. Sofern dies nicht von selbst durch die Art der Schaltung gegeben ist,
können phasenverschiebende Mittel angewendet werden.
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Die Bestimmung des günstigsten Linearisierungsgrades, also derjenigen
Anschaltung des Schutzgitters, bei der die kleinsten Verzerrungen herrschen, kann
rechnerisch oder durch Versuch ermittelt Werden. Im letzteren Fall benutzt man zur
Anschaltung des Schutzgitters zweckmäßig einen regelbaren Widerstand (RV
in Abb. 5). Bei einer Selbstinduktion im Anodenkreis können mehrere Abzapfungen
vorgesehen sein. Außerdem kann man hierbei die induktive Übertragung durch Kopplungsänderung
abgleichen.
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In dem Empfänger oder Verstärker kann ein Schalter vorgesehen sein,
durch den wahlweise eine hohe Verstärkung mit voller Schutzgitterwirkung oder eine
geringere Verstärkung mit großer Klanggüte eingestellt wird. ` Die Erfindung beschränkt
sich nicht darauf, in der Röhre selbst durch die Stromübernahme entstehende Verzerrungen
auszugleichen, sondern es .ist auf diese Weise in gewissem Umfang auch möglich,
Verzerrungen mit auszugleichen, die in einem vorhergehenden oder nachfolgenden Schaltelement
entstehen.
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Im Sinn der Erfindung bezieht sich der Begriff Schutzgitter auf jede
der Anode in Richtung zur Kathode vorgelagerte positiv vorgespannte Elektrode, die
nicht mit der Steuerelektrode identisch ist, ein von dem Anodenpotential abweichendes
Potential aufweist und zu Verzerrungen auf Grund einer durch Sättigungserscheinungen
bedingten Stromübernahme Anlaß gibt. Der Erfindungsgedanke kann auch bei den den
normalen Elektronenröhren ähnlichen Röhren zur Entzerrung Anwendung finden, die
auf Grund einer Sekundäremission eine Verstärkung liefern, soweit die zu beseitigenden
Verzerrungen auf eine Stromübernahme beruhen.