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Verstärker für ein breites Frequenzband Es ist bereits bekannt, den
Verstärkungsgrad eines Verstärkers dadurch zu regeln, daß man die Ausgangswechselspannung
des Verstärkers in Parallelschaltung auf den Eingang gegenkoppelt und den Grad dieser
Gegenkopplung über einen veränderbaren Längswiderstand regelbar macht.
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Man hat bisher im allgemeinen angenommen, daß durch die Gegenkopplung
je nach dem Grad der Gegenkopplung nur eine stärkere oder schwächere Herabsetzung
des Verstärkungsgrades, - aber nicht ein völliges Unterdrücken der Ausgangswechselspannung
zu erzielen sei. Bei vollständiger Gegenkopplung, d. h. wenn .der in der Gegenkopplungsleitung
vom Ausgang zum Eingang des Empfängers liegende Widerstand, sehr klein ist, ist
die Ausgangswechselspannung .gleich der Eingangswechselspannung, der Verstärkungsgrad
also gleich i. Eine Herabdrückung des Verstärkungsgrades auf den Wert i würde zwar
bei einem mehrstufigen Verstärker in den meisten Fällen ausreichen. Eine hinreichend
starke Gegenkopplung ist aber in solchen Fällen meist nicht möglich,- da infolge
der nicht vermeidbaren Phasendrehungen die Gegenkopplung für manche Frequenzen zu
einer positiven Rückkopplung führen würde und ein Selbstschwingen unvermeidlich
wäre. Die Gefahr des Selbstschwingens besteht zwar in geringerem Maße, wenn man
die Gegenkopplung über nur eine Stufe ausführt. Der Regelbereich des Verstärkungsgrades
dürfte dann aber in vielen Fällen nicht ausreichend sein, da ja ,dann die größtmögliche
Verstärkung zur kleinstmöglichen nur im Verhältnis der größtmöglichen Verstärkung
dieser einen Stufe steht. Außerdem ist es in vielen
Fällen nicht
möglich, den Widerstand des Gegenkopplungskreises auf einen hinreichend kleinen
Wert zu bringen.
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Es ist eine Schaltung mit einer gegengekoppelten Röhre bekannt, bei
welcher die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst ist. Hierbei wird die
Ausgangsleistung nicht von der Anode der gegengekoppelten Röhre, sondern von einem
Schleifkontakt auf einem Gegenkopplungswiderstand abgenommen, der wechselstrommäßig
zwischen der Anode der gegengekoppelten Röhre und der Anode der Vorröhre liegt.
Diese Schaltung, die zur Beseitigung der Trägerfrequenz beim Fernsehempfang bestimmt
ist, eignet sich nicht gut zur Lautstärkeregelung, weil der Gegenkopplungswiderstand
selbst nicht regelbar ist und daher .die größte Lautstärke durch die Gegenkopplung,
welche bekanntlich die Verstärkung herabsetzt, beschränkt. Ferner geht ein Teil
der Leistung in dem einen Teil des Gegenkopplungswiderstandes verloren, weil die
Ausgangsleistung nicht von der Anode der gegengekoppelten Röhre, sondern von dem
Schleifkontakt abgenommen wird.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Verstärker für ein breites Frequenzband,
bei dem die Ausgangswechselspannung der Endröhre in Parallelschaltung auf den Eingang
des Verstärkers über einen zur Verstärkungsregelung regelbaren Widerstand gegengekoppelt
ist. :.zach der Erfindung ist der zur Erzielung der Ausgangswechselspannung Null
erforderliche Kleinstwert des regelbaren Widerstandes für im wesentlichen alle Frequenzen
des Übertragungsbereiches nach Betrag und Phase anzenähert gleich dem reziproken
Produkt au.s der Steilheit der Endröhre .des Verstärkers und dem Verstärkungsgrad
des vor der Endröhre liegenden, von der Gegenkopplung mit erfaßten Verstärkerteiles
für diese Frequenzen bemessen.
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Ein bisher nicht bekanntgewordener Vorschlag macht von einer im wesentlichen
gleichen Bemessung des Gegenkopplungswiderstandes Gebrauch, jedoch ist dort der
Gegenkopplungskreis selektiv ausgebildet, um nichdas ganze Frequenzband, sondern
nur bestimmte Frequenzen, z. B. den Interferenzton von g kHz, zu unterdrücken.
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Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der Erkenntnis,
daß man bei Parallelgegenkopplung .den Widerstand der Gegenkopplungsleitung gar
nicht gleich Null zu machen braucht, sondern daß bei einem von Null wesentlich verschiedenen
Wert des Widerstandes die Verstärkung nicht nur gleich i, sondern vielmehr gleich
Null ist. Gibt man dem Kleinstwert des regelbaren Widerstandes diesen Wert, so kann
man auf einfachste Weise die Ausgangsspannung von ihrem Größtwert stetig auf den
Wert Null bringen, selbst wenn man die Gegenkopplung nur bei einer einzigen Stufe
vornimmt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Abb. i bei einem Empfänger,
der ein Schirmgitteraudion V1 und eine an diesen über den Transformator T angekoppelte
und den Lautsprecher L betreibende Verstärkerstufe h, enthält. Der Anschluß des
Transformators T soll so erfolgen, daß durch ihn keine Phasendrehung (abgesehen
von den sehr hohen und sehr tiefen Frequenzen) stattfindet, daß also für die praktisch
wichtigen Frequenzen die Anodenspannung der Röhre l;'1 und die Gitterspannung der
Röhre I'. gleichphasig sind. Die Anodenspannungen der beiden Röhren sind infolgedessen
gegenphasig. Die beiden Anoden sind über einen regelbaren Ohmschen Widerstand R
miteinander verbunden.
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Wird der Widerstand R von einem sehr großen Wert bis herab zu kleinen
Werten verändert, so nimmt die Ausgangswechselspannung allmählich ab, bleibt aber
zunäcli:,t gegenphasig zur Eingangswechselspannung oder zur Anodenwechselspannung
der Vorröhre 1@1. Bei dem Kleinstwert von R, bei dem erfindungsgemäß R -
also gleich dem reziproken Produkt des Übersetzungsverhältnisses Ü des Transformators
T und der Steilheit S der Röhre h. ist, wird jedoch die Ausgangsspannung
gleich Null. Würde man noch weiter regeln können, so würde die Ausgangsspannung
nunmehr wieder ansteigen, aber gleichphasig zur Eingangsspannung sein, um bei dem
Wert R = O mit der Eingangsspannung, ä. h. mit der Anodenwechselspannung der Vorröhre
vollständig übereinzustimmen. Der durch die Regelvorrichtung einstellbare Kleinstwert
des OhmschenWiderstandes ist durch den obenerwähnten Wert
gegeben. Bei einer Steilheit von z. B. 3 mA pro Volt und einem übersetzungsverhältnis
des Aufwärtstransformators von :2 ergibt sich für den Kleinstwert R, ein Wert von
= 167 Ohm.
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Man
kann diesen Kleinstwert dadurch erhalten, daß man für den Schleifkontakt des Widerstandes
Ran der entsprechenden Stelle einen Anschlag vorsieht oder daß man in Reihe mit
einem festen Widerstand. von 167 Ohm einen bis auf -Null herab regelbaren Widerstand
einschaltet.
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Will man den Gegenkopplungszweig für Gleichstrom sperren, so kann
man nach Abb. z. die ein weiteres Ausführungsbeispiel darstellt, bei einem zweistufigen
widerstandsgekoppelten Verstärker mit Gegenkopplung von der
Anode
der Endröhre auf die'Anode der Vorröhre (also nur über die Endstufe hinweg) in Reihe
mit dem regelbaren Widerstand R einen Blockkondensator C schalten, der so groß bemessen
werden- muß, @daß sein Widerstand für ,die praktisch wichtigsten Frequenzen klein
ist gegenüber dem zur vollständigen Auslöschung der Ausgangsspannung notwendigen
Wert des Widerstandes der Gegenkopplungsleitung. Der erwähnte Kleinstwert des Widerstandes
ist im vorliegenden Falle der Widerstandskopplung (da die Vorverstärkung der Wechselspannung
durch einen Transformator wegfällt) einfach gleich der reziproken Steilheit der
Endröhre.
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In der Stellung auf kleinste Lautstärke würde in diesem Fade die Auslöschung
nur für die ganz tiefen Frequenzen, für die der Kondensator C bereits einen merklichen
Widerstand darstellt, keine ganz vollständige sein, was aber in manchen Fällen erwünscht
ist, da man auf diese Weise eine physiologische Lautstärkeregelung erreichen kann.
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Man kann die Anordnung so abändern, daß in der Stellung auf kleine
Lautstärke nicht nur die sehr tiefen, sondern auch die sehr hohen Frequenzen weniger
geschwächt werden als der Mittelbereich. Eine solche Anordnung zeigt Abb.3. Die
Gegenkopplungsleitung besteht hier aus einer Reihenschaltung eines Ohmschen Widerstandes
R1, der von sehr großem Wert bis auf den Wert Null geregelt werden kann, zweier
fester Ohmscher Widerstände, von denen jeder gleich der halben reziproken Steilheit
der Röhre v@ ist und den Blockkondensator C. Der Verbindungspunkt der beiden Widerstände
R2 und R3 ist über einen kleinen Kondensator C1 für die sehr hohen Frequenzen kapazitiv
geerdet. Die regelbare Gegenkopplung wirkt also vorzugsweise für den breiten mittleren
Frequenzbereich.
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Bei den Anordnungen nach Abib. 2 und 3 kann das der Anode der Endröhre
abgewendete Ende des Ohmschen Widerstandes R bzw. R, statt mit der Anode der Vorröhre
mit dem Steuergitter der eigenen Röhre verbunden sein.
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Ferner kann,die Gegenkopplung auch über mehrere Stufen hinweg erfolgen.
Die Regelung braucht nicht von Hand, sondern kann auch selbsttätig, etwa mittels
einer geregelten Röhre, erfolgen.