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Schaltungsanordnung zur Herabsetzung der Verzerrungen bei mehrstufigen
Verstärkern Zur Verringerung der linearen und nichtlinearen Verzerrungen in Verstärkern
werden bekanntlich Gegenkopplungsschaltungen benutzt. Bei diesen Schaltungen wird
ein Teil der Ausgangsspannung auf den Eingangskreis in Gegenphase gekoppelt. In
erster Annäherung 'sinken die Verzerrungen entsprechend idem Gegenkopplungsgrad,
wobei jedoch als Nachteil ein gleich großer Verstärkungsverlust in Kauf genommen
werden muß. Dieser Nachteil verhindert in vielen Fällen die Anwendbarkeit der Gegenkopplung
zwecks Verminderung der Verzerrungen oder Herabsetzung anderer Störungen.
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Es sind bereits Verfahren bekanntgeworden, die darauf aufbauen, nur
die durch die Nichtlinearität des Verstärkers entstehenden Störspannungen gegenzukoppeln.
Diese Verfahren sollen .derart wirken, daß .die Eingangs- und Ausgangsspannungen
des Verstärkers derart gegeneänandergeschaltet werden, daß nur die Störspannungen
übrigbleiben. Diese Störspannungen werden dann gegebenenfalls unter Zwischenschaltung
eines Verstärkers dem zu linearisi.erenden Verstärker wieder aufgedrückt. Der Nachteil
dieser Verfahren besteht in dem wesentlich gröberen Aufwand der Schaltungen und
der Notwendigkeit, einzelne Schaltelemente gegeneinander genau abgleichen zu müssen.
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Des weiteren,-ist bekannt, bei einer einzigen Röhre oder bei einer
Röhrengruppe eine Mit- und eine Gegenkopplung anzuordnen zu dem Zweck, den inneren
Widerstand oder die Röhrengüte zu beeinflussen. Durch Anwendung einer nichtlinearen
Rückkopplung sollte hierbei auch das Kennlinienfeld, das ja bekanntlich bei der
Anwendung einer positiven Rückkopplung stärker nichtlinear ist als ohne diese Rückkopplung,
linearisiert werden. Bei der Benutzung nichtamplitudenabhängiger Rückkopplungselemente
tritt bei dieser
Schaltung keine Verminderung der Verzerrungen ein.
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Weiter ist eine Gegenkopplungsschaltung für einen Verstärker mit nachgeschaltetem
elektrodynamischem Lautsprecher vorgeschlagen worden, bei dem eine neben der Antriebsspule
des Lautsprechers angeordnete mitbewegte Hilfsspule eine Gegenkopplungsspannung
auf den Eingang einer Stufe des Verstärkers liefert und bei dem die von der Antriebsspule
auf die Hilfsspule auch im Ruhezustand des Lautsprechers unmittelbar induzierte
Spannung durch eine mittels eines Transformators, dessen Primärwicklung in Reihe
mit der Antriebsspule und dessen Sekundärwicklung in Reihe mit der Hilfsspule geschaltet
ist, gewonnene entgegeilgesetzt gleiche Spannung in ihrer Wirkung auf .den Eingang
einer Verstärkerstufe aufgehoben ist. Diese Schaltung hat von dem Transformator
aus gesellen ,den Charakter einer Rückkoppl.ting, jedoich ist, bezogen auf die vom
Ausgang zum Eingang führende Gegenkopplungsleitung, :eine Rückkoppl:unig zwischen
Ausgang und Eingang nicht mehr vorhanden.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Herabsetzung der
Verzerrungen bei mehrstufigen Verstärkern, bei der eine Tiber einen Teil des Verstärkers
oder Gien gesamten Verstärker gelegte Gegenkopplung vorgesehen ist und bei -der
zur Verringerung des hierdurch bedingten Verstärkungsv erlustes einzelne einen geringeren
Klirrfaktor als die Endstufen aufweisende Vorstufen des Verstärkers innerhalb des
gegengekoppelten Teiles mitgekoppelt sind. Gemäß der Erfindung ist bei einer derartigen
Anordnung die Größe des 1\litl;opplungsfalitors unabhängig von der Größe des Gegenkopplungsfaktors
einstellbar und so bemessen, daß der gesamte Klirrfaktor herabgesetzt ist. Hierbei
ist mit Mitkopplungsfaktor bzw. Gegenkopplungsfaktor das Verhältnis der mitgekoppelten
bzw. der gegengekoppelten Spannung zur Ausgangsspannung der Stufe, von der die Mitkopplungs-
bzw. Gegenkopplungsspannung abgegriffen wird, bezeichnet. Bei dem unten näher erläuterten
Ausführungsbeispiel ist daher der Mitkopplungsfaktor durch das Verhältnis des abgegriffenen
Teiles des Widerstandes R"., zu der Summe der Widerstände Rki -i- R, gegeben. Dementsprechend
ist der Gegenkopplungsfaktor durch das Verhältnis des an Rk, abgegriffenen. Widerstandes
zur Summe der Widerstände Rk, + R3 festgelegt.
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Zur Verminderung des durch die Gegenkopplung bewirkten Verstärkungsverlustes
sind eine Röhre oder mehrere Röhren, die entsprechend ihrer geringen Aussteuerung
einen sehr kleinen Klirrfaktor besitzen, in sich rückgekoppelt. Die Verstärkung
und die nichtlinearen Verzerrungen steigen bei der Mitkopplung etwa im gleichen
Maße, wie sie bei der Gegenkopplung fallen. Da aber aie Vorröhren gewöhnlich einen
wesentlich geringeren hlirrfaktor besitzen als die Endröhren, so können die Vorröhren
vLrhältnisä) - stark mitgekoppelt und es kann also m '
flill eine verhältnismäßig große Spannungserhöhung herbeigeführt werden, ohne daß
der Gesanltklirrfaktor allzu stark steigt. Durch die Gegenkopplung der Endstufe
bzw. des Gesamtverstärkers läßt sich dann aber eine weitgehende Herabsetzun- des
resultierenden hlirrfaktors herbeiführen. Hat z. B. bei der maximalen Aussteuerung
die Endstufe ;° ,° hlirrfaktor, die Vorröhre dagegen nur 1 °°". so wird bei zehnfacher
Mitkopplung der Vorröhre der Klirrfaktor der Vorröhre auf 1 °/° heraufgellen und
mit den j °/° der Endröhre zusailinlen höchstens 6°/" Klirrfaktor ergeben. Wird
dieser Verstärker jetzt zehnfach gegengel;ophelt, so sinkt der Klirrfaktor der Anordnung
auf den zehnten Teil, d. 1i. auf o.6'/". Während die gesamte Verstärkung infolge
des gleichen Grades der Mitkopplung und der Gegenkopplung sich nicht verändert hat,
ist der Klirrfaktor der gesamten Anordnung von ursprünglich 5°," auf o,6°%" gesunken.
Man erkennt, daß die Gegenkopplung infolge Verwendung einer gleich. großen Mitkopplung
in einer der Vorstufen, deren Ei-cill;lirrfaktor sehr gering ist, eine Reduktion
der Störungen bewirkt hat, ohne daß der sonst auftretende Verstärkungsverlust mit
in Kauf genommen werden muß.
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Die Mitkopplung in der Vorstufe braucht nicht in demselben Maß zu
erfolgen wie die Gegenkopplung des gesamten 17erstärl;ers. Entsprechend den jeweiligen
Verhältnissen kann die Mitkopplung größer oder kleiner als die Gegenkopplung gewählt
werden, je 'nachdem ob mehr Gewicht auf die Verringerung des gesamten Klirrfaktors
oder auf die Höhe der Gesamtverstärkung gelegt wird. Auch kann die Mitkopplung der
Vorstufen zwecks Verhinderung des Ansteigens des finit d:r Mitkopplung steigenden
Klirrfaktor: in bekannter Weise über nichtlineare Widerstände erfolgen.
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Die Abbildung zeigt beispielsweise das Schaltbild eines Dreiröhrenverstärkers.
Der Einfachheit halber sind die Batterieanschlüsse, Kopplungs- und Gitterableitwiderstände
und andere an sich im Verstärkerbau übliche, für das Wesen der Erfindung jedoch
unerhebliche Schaltelemente weggelassen worden. Die Eingangsröhre i hat im Anodenkreis
einen Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R, und Rkl. Die am Widerstand
Rk, auftretende Spannung wird über den Transformator T dein Eingangskreis der Röhre
ini
Sinne einer Mitkopplung zwgeführt. Die Verstärkungs-erhöhung
ist in bekannter Weise gegeben durch das Widerstandsverhältnis an Rhl und R1 und
den Verstärkungsgrad der ersten Röhre. Die Röhre 3 wird auf den Eingangskreis der
Röhre i gegengekoppelt, wobei die Größe der gegengekoppelten Spannung durch das
Spannungs.tei.lerverhältnis an. R3 und Rk3 uild den Verstärkungs:gra,d des gesamten
Verstärkers gegeben ist. Die Mitkoppelspannung der Röhre i und die Gegenkoppelspannung
der Röhre 3 sind irr der Abbild:uug in Reihe geschaltet. Diese Spannungen können
auch parallel geschaltet werden. Durch die Zwischenschaltung eines Transformators
läßt sich. das Verhältnis der Rückkopplungsspannungen zueinander beeinflussen.
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Die Mitkopplung kann sich auch über mehrere Röhren erstrecken; ebenso
kann die Gegenkopplung nur einen Teil der Röhren, vorwiegend die Endröhren; erfassen.
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Die I4litkopplungen oder Gegenkopplungen. können in bekannter Art
entweder als Spannungs- oder Stromkopplungen oder als kombinierte Kopplungen in
Brückenschaltung ausgebildet sein.