DE730774C - Schaltung zur Verstaerkung, Gleichrichtung oder Schwingungserzeugung - Google Patents
Schaltung zur Verstaerkung, Gleichrichtung oder SchwingungserzeugungInfo
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/02—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with tubes only
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- H03B7/00—Generation of oscillations using active element having a negative resistance between two of its electrodes
- H03B7/02—Generation of oscillations using active element having a negative resistance between two of its electrodes with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
- H03B7/04—Generation of oscillations using active element having a negative resistance between two of its electrodes with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element being vacuum tube
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Description
DEUTSCHES REICH
AUSGEGEBEN AM 18. JANUAR 1943
REICHSPATENTAMT
PATENTSCHRIFT
JA 730774 KLASSE 21 g GRUPPE 1313
T 40234 VIII φι g
Zusatz zum Patent 71 ο
Patentiert im Deutschen Reich vom 14. Februar 1932 an
Das Hauptpatent hat angefangen am 12. Februar 1032 Patenterteilung bekanntgemacht am 17. Dezember 1942
In dem Hauptpatent 710 077 wird eine Elektronenröhrenschaltung für Röhren mit
einer Kathode, einer Anode und mindestens zwei dazwischen angeordneten Gitterelektroden
und einem die Entladungsbahn zwischen der Anode und dem äußeren der beiden Gitter
beeinflussenden Steuerorgan angegeben, bei der durch Regelung des Elektronenstromes
hinsichtlich der Elektronendichte und· -gesehwindiigkeit
die den Entladungsstrom bildenden Elektronen im Wirkungsbereich des
Steuerorgans abgebremst werden und eine virtuelle Kathode bilden.
Die Erfindung 'betrifft eine Weiterbildung dieser Anordnung und besteht in einer besonderen
Betriebsweise einer solchen Röhre, die eine hohe Steuerempfindlichkeit zu erzielen
gestattet. Eine nähere Erläuterung der gemäß der Erfindung ausgenutzten Entladungsvorgänge
soll an Hand der Abb. la und ib gegeben
werden.
Die Schaltung gemäß Abb. 1 a enthält eine Dreielektrodenröhre, deren Glühkathode aus
der Spannungsquelle Eh geheizt und deren Gitter und Anode durch die Spannungs- «5
quellen Eg und Ea auf positivem Potential gehalten
werden. Der von der Kathode ausgehende Emissionsstrom Jk kann durch Änderung des
Heizstromes bzw. der variabel gezeichneten Heizspannung Bh geregelt werden und verteilt
sich auf das Gitter und die Anode. Wenn man die Spannung Eg und Bh festhält und den Gesaimtstrom
Jj1 von Null anfangend allmählich
vergrößert, indem man die Heizung erhöht, so findet man, daß der Anodenstrom Ja zu-
nächst mit wachsendem Emissionsstrom Jk
ansteigt, ein Maximum erreicht und anschließend wieder absinkt.
Dieser Zusammenhang ist in der Abb. 1 b zeichnerisch dargestellt. Als Abszisse ist der
Gesamtstrom Jk und als Ordinate der Anodenstrom Ta aufgetragen. Falls die Gitterelektrode
nicht vorhanden wäre oder ein negatives Potential besäße, würde der ganze Emissionsstrom
Jk zur Anode übergehen und in dem Diagramm (gleiche Maßstäbe für beide
Koordinaten vorausgesetzt) durch die unter 45° ansteigende Gerade Jk dargestellt sein.
") Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden;
Drvphil. Günther lobst in Berlin.
Mit Rücksicht auf den von dem- positiven
Gitter aufgenommenen Strom verläuft die /„-Kurve stets unterhalb dieser Geraden.
Zur Erklärung des Zustandekommens de-*
abfallenden Teiles der Anodenstromkurve" wird darauf hingewiesen, daß sich beim Überschreiten
eines kritischen Verhältnisses zwischen der Elektronendichte (welche durch dei
Gesamtstrom J1. gegeben ist bzw. durch die ι ο Heizspannung Eh geregelt werden kann) und
der durch die Spannung Eg bestimmten Elektronengeschwindigkeit
in dem Raum zwischen Gitter und Anode Raumladungen ausbilden, welche die Stromverteilung auf Gitter und
Anode in der festgestellten Weise beeinflussen. Es soll gleich vorweggenommen
werden, daß eine Sekundäremission von Gitter und Anode nicht für diese Erscheinungen verantwortlich
gemacht werden kann, denn der in Abb. 1 b dargestellte Stromverlauf läßt
sj&hVäliEh'.Maiin nachweisen, wenn die Spannungen
dieser beiden Elektroden gleich sind (also Es = J£ir]k;Sö-iläß.:-keiae Elektronen, vom
Gitter auf die Anode oder umgekehrt übergehen können, oder wenn diese Spannungen
an sich so klein sind, daß gar keine Sekundäremission auftreten kann. Andererseits können
aber auch Übernahmeerscheinungen, d. h. die bei annähernd gleichen Gitter- und Anoden-.
30 potentialen auftretenden Stromverteilungsvorgänge, nicht die Ursache bilden, da man
den charakteristischen Anodenstromverlauf selbst dann beobachtet, wenn die Anodenspannung
E11 wesentlich höher als die Gitterspannung
Eg ist.- Ebensowenig hängt das Absinken
des Anodenstromes bei steigendem Gesauitstrom
mit Sättigungserscheinungen an der Kathode zusaminen,;-wie später nachgewiesen-werden
soll. '
':1m abfallenden Teil der Anodenstromkurve,
d.h.: indem Abschnitt A-R in Abb. 1 b, können, wie eingehende Untersuchungen gezeigt haben,
durch-- magnetische oder - elektrische Felder viel größere Anodenstromänderungen hervor 4-5
gebracht werden als außerhalb dieses Gebietes. Dies ist auch aus den in Abb. 2 a dargestellten
Kurven deutlich erkennbar. In Abb. 2 a soll die Abhängigkeit des Anodenstromes
von Änderungen der Anodenspaunitng gezeigt. werden. Zu diesem Zwecke
wurden Anodenstromkurven für zwei verschiedene,
jeweils konstant gehaltene Anodenspannungen- E11 bzw. E11 + Λ E11 bei sonst
unveränderten Arbeitsverhältnissen auf genonimen.-Als
Abszisse wurde wieder der Gesamtstrom /Λ aufgetragen. Man erkennt, daß
die auf- den Anodenspannungsunterschied J E11
zurückzuführende. Stromdifferenz, über dem fallenden Teil der Kennlinie am größten ist.
In Abb. 2 b sind zwei Anodenstromkurven
dargestellt, welche mit gleichen Anodenspannungen, aber unter dem Einfluß von verschieden
starken äußeren Magnetfeldern H bzw. H + .J H aufgenommen wurden; die Kraftlinien
des Alagnetfeldes waren hierbei annähernd
senkrecht auf die Ebenen der Elektronenbahnen gerichtet. Auch hier ist die
durch die Feldänderung um Δ Η bewirkte Anodenstromdifferenz am größten über dem
fallenden Teil der Kennlinie /„' = /' (E0,
"if+JH). _
Wichtiger als die Beeinflussung des Anodenstromes durch ein Magnetfeld oder eine
.Änderung der Anodenspannung ist für die Praxis die elektrostatische Steuerung mittels
einer weiteren Hilfselektrode, welche zwecks leistungsloser Steuerung vorzugsweise auf
einem negativen Potential gehalten wird. Eine derartige Schaltung ist in der Abb. 3 a
schematisch dargestellt. Die Röhre enthält zwei Gitterelektroden, von denen die der
Kathode benachbarte durch die Spannungsijuelle
Eg auf einem positiven und die zweite durch die Batterie P auf einem negativen
Potential gehalten wird.
Die Abb. 3 b zeigt zwei Anodenstromkurven, welche bei sonst unveränderten Arbeitsbedingungen
für verschiedene Hilfspotentiale P und P + AP aufgenommen wurden.
Man erkennt wiederum, daß über dem fallen- gu den Teil der Anodenstromkurve // die durch
die Potentialänderung um AP hervorgerufene Anodenstromdifferenz am größten ist.
Eine für die praktische Auswirkung des Ernndungsgedankens besonders zweckmäßige
Anordnung ist der Abb. 4a zugrunde gelegt. Diese zeigt eine Röhre mit drei Gitterelektroden,
von denen die beiden der Kathode benachbarten ein positives und das dritte Gitter ein negatives Potential erhalten. Das
erste Gitter wirkt als Raumladegitter, und sein Potential Ea bestimmt die Größe des zu den
beiden anderen positiven Elektroden übergehenden Gesamtstromes (/ g + Ja). Dieser
hängt demnach von der Spannung Ed in gleieher
Weise ab, wie der Gesamtstrom /^ von der Heizspannung E11 im Falle der Abb. 1 a
und 3 a. Wenn man daher die Abhängigkeit des Anodenstromes J11 von der Spannung E11
des ersten Gitters auf dem Wege einer Mes- no
sung bestimmt, erhält man grundsätzlich dasselbe Kurvenbild wie in Abb. 3 mit dem
Unterschied, daß auf der Abszissenachse die Werte von Ed statt von Jh aufgetragen sind.
In den Abb. 4b, c und 5 bis 7 sind verschiedene Funktionen des Entladungsstromes,
welche mit einer Anordnung gemäß Abb. 4 a gewonnen wurden, dargestellt.
Die Abb. 4b zeigt zunächst den bereits erwähnten Zusammenhang zwischen dem Anodenstrom
Ja und der Spannung E11 des ersten
itters bei konstant gehaltenen Spannungen E11
780774
und Eg. Hierbei wurde die Spannung P de?
Hilfsgitters als Parameter gewählt und dementsprechend zwei Kurven für zwei verschiedene
Werte dieser Spannung P und P — AP
eingetragen.
Die Kurvenschar in Abb. 6 entspricht der, gewöhnlichen Röhrenkennlinien, wobei der
Anodenstrom Ja als Funktion der Steuergitterspannung
betrachtet wird; in diesem ίο Falle geht die Anodenspannung E11 als Parameter
ein.
Von großem Interesse ist die Darstellung der Abb." 4 c, welche den Zusammenhang
zwischen der Steuersteilheit S = -v-75- und
dP der Spannung Ed des Raumladegitters, bezogen
auf die untere Kurve der Abb. 4b, erkennen läßt. Man sieht daraus unmittelbar, daß die Steuerempfindlichkeit an der steilsten
Stelle der /„-.E^Kurve, nämlich im Wendepunkt
W, am größten ist. Die zu diesem Punkt gehörige Raumladegitterspannung wird
mit Edw bezeichnet.
Die Größe der dem Wendepunkt W der Anodenstromkurve zugeordneten Raumladegitterspannung
Edw hängt ebenso wie der Absolutwert
der maximalen Steilheit Smas von
der Wahl der Spannungen Ea und Eg ab. Die
maximale Steilheit Smax nimmt, wie Abb. 5
erkennen läßt, bei konstant gehaltener Anodenspannung Ea etwa linear mit der positiven
Gitterspannung Eg zu und ist demnach keine durch die Röhrenabmessungen gegebene Größe.
Die Abb. 5 zeigt ferner die Abhängigkeit der optimalen Raumgitterspannung Edw von
der Gitterspannung Eg. Der Steigerung von Smax durch Erhöhung der Spannungen Ed und
Eg ist lediglich durch die Belastbarkeit der positiv vorgespannten Hilfselektroden eine
Grenze ■ gesetzt. Die Abhängigkeit von der Anodenspannung Ea soll möglichst gering
sein, um eine Rückwirkung der am Anodenwiderstand auftretenden Wechselspannungen
auf den Steuervorgang zu vermeiden. Dies kann in an sich bekannter Weise durch eine
geeignete Dimensionierung bzw. durch Einführung eines Schirmgitters zwischen Anode
und Steuerelektrode leicht erreicht werden. Die Abb. 7 zeigt den Verlauf zwischen den
mit positiver Vorspannung betriebenen Elektroden fließenden Ströme Ja, Jg und Jd in
Abhängigkeit von der Raumladegitterspannung Ed. Der von der Kathode ausgehende
Gesamtstrom, welcher früher mit Ik bezeichnet wurde, beträgt somit die Summe dieser
drei Ströme. Wie man aus der Betrachtung der Abb. 7.ohne weiteres erkennt, beginnt der
Anodenstrom Ja abzufallen, obgleich der Gesamtstrom J11 = Ja -f Jg -f- Jd noch stetig
.60 weiter ansteigt. Dieses Verhalten kann als Beweis dafür angesehen werden, -daß die
fallende Anodenstromcharakteristik nicht auf Sättigungserscheinungen an der Kathode zuj
rückzuführen ist.
! Um einen Anhaltspunkt für die durch den ; Erfindungsgegenstand gegenüber normalen
Elektronenröhren erzielte Steigerung der Steuerempfindlichkeit zu gewinnen, sei nochmals
auf das in Abb. 6 dargestellte Zahlenbeispiel hingewiesen. Aus den dort gezeichneten
Kennlinien kann man entnehmen, daß die Steilheit S = -j?ß- etwa 2omA/V beträgt,
während die sog. primäre Steilheit s = -rJr- nur etwa 3 mA/V ausmacht.
Die sich auf Grund der vorangegangenen Ausführungen ergebende Anweisung zur Erzielung
einer hohen Steuerempfindlichkeit in einer Elektronenröhre mit mindestens zwei Gitterelektroden, die nicht Steuerungszwecken
.dienen, kann in Kürze folgendermaßen wiedergegeben werden: Bei vorgegebenen positiven Spannungen an der Anode (Ea) und
an dem einen Gitter (-E^) wird der Arbeitspunkt
durch. Regelung der Stromdichte mittels der Heizspannung E/, oder Raumladegitterspannung
Ed an die steilste Stellung des abfallenden Teiles der Anodenstromkurve J11
verlegt. Dabei steigt die Steuerempfindlichkeit .5* mit zunehmender positiver Gitterspannung
Eg, während der Einfluß der Anodenspannung durch geeignete Dimensionierung
der Röhre auszuschalten ist. Diese Regel gilt ebensowohl für eine magnetische als auch für
eine elektrostatische Steuerung.
Unter Umständen kann es von Vorteil sein, die Elektronenröhre mit einem Gas oder
Dampf unter niedrigem Druck zu füllen. Da eine ionisierte Atmosphäre bekanntlich raumladungsvernichtend
wirkt, kann dies im vorliegenden Falle dazu benutzt werden, um die
zwischen der Kathode und dem Raumlade gitter befindliche Raumladung aufzulösen, so
daß an das Raumladegitter zur Erzielung der gleichen Stromdichte eine bedeutend kleinere
Spannung angelegt zu werden braucht. Allerdings muß dann (und zwar gelingt dies durch
geeignete Bemessung der Elektrodenabstände) dafür Vorsorge getroffen werden, daß in dem
Raum zwischen der zweiten positiven Gitterelektrode und der Anode keine Ionisation entsteht,
da diese auch die vor der Anode angestaute Raumladung, auf deren Anwesenheit die Wirkung des Erfindungsgegenstandes beruht,
vernichtet würde.
Claims (5)
- Patentansprüche:i. Schaltung zur Verstärkung, Gleichrichtung oder Schwingungserzeugung unter Anwendung von gesteuerten Elektronenröhren nach Patent 710077, dadurch ge-kennzeichnet, daß die Spannungen der beiden ersten die Kathode umgebenden und hintereinanderliegenden, während des Betriebes auf konstantem Potential gehaltenen Gitter und die Anodenspannung, die wesentlich höher als die Spannung der übrigen Elektroden ist, gegeneinander so abgeglichen werden, daß der Arbeitspunkt auf dem fallenden Teil der auf die Spannung des ersten Gitters bezogenen Anodenstromkurve liegt.
- 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan aus einem vor der Anode befindlichen, vorzugsweise auf negativem Potential gehaltenen Gitter besteht, dem die zu verstärkende Spannung zugeführt wird.
- 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung durch ein Magnetfeld, dessen Feldlinien senkrecht zur Bahnebene der Elektronen stehen, erfolgt.
- 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutzwiderstand im Anodenkreis liegt. *5
- 5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor der Anode ein weiteres auf konstantem positivem Potential gehaltenes Schirmgitter angeordnet ist.Hierzu 1 Blatt ZeichnungenBERLIN'. GEOBVCKr IN' DEl'
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DET40234D DE730774C (de) | 1932-02-14 | 1932-02-14 | Schaltung zur Verstaerkung, Gleichrichtung oder Schwingungserzeugung |
FR750633D FR750633A (fr) | 1932-02-14 | 1933-02-13 | Perfectionnements aux montages de lampes amplificatrices, détectrices ou génératrices d'oscillations, comportant plusieurs grilles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DET40234D DE730774C (de) | 1932-02-14 | 1932-02-14 | Schaltung zur Verstaerkung, Gleichrichtung oder Schwingungserzeugung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE730774C true DE730774C (de) | 1943-01-18 |
Family
ID=7560705
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DET40234D Expired DE730774C (de) | 1932-02-14 | 1932-02-14 | Schaltung zur Verstaerkung, Gleichrichtung oder Schwingungserzeugung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE730774C (de) |
FR (1) | FR750633A (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE748234C (de) * | 1936-10-25 | 1944-10-30 | Verfahren zur Erzeugung negativer Widerstaende zwecks Erzeugung oder Verstaerkung hochfrequenter Schwingungen |
-
1932
- 1932-02-14 DE DET40234D patent/DE730774C/de not_active Expired
-
1933
- 1933-02-13 FR FR750633D patent/FR750633A/fr not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR750633A (fr) | 1933-08-14 |
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