DE755841C - Rueckkopplungsschaltung fuer eine Roehre mit strahlfoermiger Entladung - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 21. AUGUST 1952

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21a⁴ GRUPPE 2902

M 137108 Villa/21 al·

ist als Erfinder genannt worden

Patentiert im Deutschen Reich vom 7. Februar 1937 an Patenterteilung bekanntgemacht am 28. September 1Θ44

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungen;, bei denen Glühkathodenröhren;, die unter dem Namen Elektronenstrahlröhren bekannt sind, verwandt werden. Die Entladung findet bei diesen Röhren mehr in Form eines Strahles nach Art der Kathodenstrahlröhren statt, während bei normalen Glühkathodenröhren eine allseitige diffuse Entladung stattfindet.

Das Hauptziel der Erfindung besteht darin, eine Schaltung für solche Elektronenstrahlröhren zu schaffen, in der eine regelbare Rück- oder Gegenkopplung möglich ist. Eine derartige regelbare Rückkopplung wird sehr oft verlangt, z. B. in, Radioempfängern, um die Selektivität und/oder die Verstärkung zu erhöhen.

Die Erfindung wird nun an Hand der schematischen Zeichnungen näher erläutert werden.

Wenn eine Elektronenstrahlröhre in der üblichen Weise in einer Rückkopplungsschaltung benutzt wird, treten gewisse Schwierigkeiten auf, die weiter unten beschrieben werden. Betrachten wir zunächst die Schaltung in Fig. 1, die nur zur Veranschaulichung

dient und keine erfindungsgetnäJße Schaltung darstellt. In Fig. ι ist die Auf fang- oder Endelektrode ι einer Elektronenstrahlröhre 2 über einen üblichen abgestimmten Schwungradkreis 3, der in Reihe mit einer Anodenspannungsquelle 4 liegt, mit der Kathode 5 verbunden, während die Steuerelektrode 6 über eine Rückkopplungsispule 7, die mit der Spule im Ausgangskreis 3 gekoppelt ist, mit der Kathode 5 verbunden ist. Im Gitterkreis liegt außerdem eine Vorspannungsbatterie 8. Die Schirmelektrode 9 der Röhre 2 ist mit der Kathode direkt verbunden; diese Schirmelektrode 9 ist vorgesehen, um die Sekundäremission zu verringern und um eine Schirmwirkung hervorzurufen. Die Beschleunigungselektrode 10 ist mit einem geeigneten Punkt 11 der Anodenspannungsquelle 4 verbunden. Diese Schaltung stellt eine normale, allgemein bekannte Schaltung mit induktiver Rückkopplung dar, angewandt auf eine Elektronenstrahlröhre. Will man bei dieser Schaltung die Kopplung zwischen der Rückkopplungsspule 7 und der Spule des Ausgangskreises 3 variieren, dann stellt man fest, daß eine weiche und allmähliche Regelung der Rückkopplung, wie sie in Schaltungen mit normalen Röhren erreichbar ist, bis zum Schwingungseinsatzpunkt nicht erreichbar ist, vielmehr ist die Einstellung der Kopplung außerordentlich kritisch, besonders in der Nähe des Schwingungseinsatzes, so daß es in praxi. fast unmöglich ist, den Kreis bis in die Nähe des Schwingungseinsatzes zu bringen, ohne Gefahr zu laufen, daß der Kreis plötzlich selbst ins Schwingen gerät. Der Grund für diese Schwierigkeit liegt in der von normalen Röhren verschiedenen Charakteristik der Elektronenstrahlröhren. In erster Linie ist die Impedanz des Anodenkreises einer Elektronenstrahlröhre sehr hoch. Im allgemeinen beträgt sie mehrere Megohm, und außerdem stellt die Strecke Elektronenspritze-Anode in der Röhre keine nennenswerte Dämpfung für den abgestimmten Anodenkreis dar. W^rird infolgedessen die Kopplung zwischen der Rückkopplungsspule und der Spule im Ausgangskreis· enger gemacht, dann erreicht man einen Punkt, an dem die ganze Schaltung plötzlich ins Sch\vin- j gen gerät mit derartigen Amplituden, daß j die Steuerelektrode in den Amplitudenspitzen j positiv gegenüber der Kathode wird. Infolge- . dessen fließt im Steuerkreis Strom, und dieser Strom dämpft die sich aufschaukelnden Schwingungen im Ausgangskreis über die ■ Kopplung zwischen diesem abgestimmten j Kreis und der Rückkopplungsspule, so daß . schließlich ein stabiler Gleichgewichtszustand ^: hergestellt wird, bei dem ein praktisch konstanter Wechselstrom im Ausgangskreis fließt.

Nun ist es aber allgemein bekannt, daß der wichtigste Gebrauch, den man von der Rückkopplung in einer Empfängerschaltung macht, in der Verminderung der effektiven Dämpfung eines Schwingkreises auf sehr kleine Werte besteht. Will man in einer Rückkopplungsschaltung nach Fig. 1 mit einer Elektronenstrahlröhre eine derartige Verminderung der effektiven Dämpfung erreichen, indem man die Kopplung zwischen der Rückkopplungsspu.le und der Spule im Ausgangskreis vergrößert, dann erreicht man sehr bald einen Punkt, an dem bereits kleine zufällige Unregelmäßigkeiten genügen, um die ganze Schaltung in selbsterregte Schwingungen zu versetzen. Diese Schwingungen bauen sich mit sehr großer Schnelligkeit bis zu dem oben beschriebenen Grenzwert auf.

Verwendet man in der Rückkopplungsschaltung nach Fig. 1 eine normak Triode, dann genügt normalerweise die Krümmung· der Charakteristik dieser Röhre, um diesen kritischen oder unstabilen Zustand nicht auftreten zu lassen. Die Krümmung der Anodencharakteristik einer normalen Triode verläuft nämlich so, daß das Auftreten von Schwingungen die Geisamtverstärkung der Röhre um ein geringes herabsetzt. Infolgedessen ist es bei Verwendung einer normalen Röhre in der bekannten Rückkoppltingsschaltung nach Fig. r möglich, die Kopplung zwischen der Rückkopplungsspule und der Ausgangsspule sehr genau einzustellen, so daß sowohl schwache Schwingungen von beliebiger Amplitude im Ausgangskreis aufrechterhalten werden können oder auch die ganze Schaltung in einen Zustand versetzt werden kann, l>ei dem durch eine geeignete kritische Einstellung der Kopplung und der angelegten Spannungen ein effektiver Widerstand von nahezu Null erreicht werden kann. Verwendet man aber eine Elektronenstrahlröhre in der gleichen Schaltung, dann ist eine derartig geringe Dämpfung nur sehr schwierig, wenn nicht überhaupt unmöglich sicherzustellen. Die Anodencharakteristik dieser Röhre ist nämlich eine praktisch gerade Linie, die parallel zur Anodenspannungsachse verläuft.

Die Erfindung umgeht die obengenannten Schwierigkeiten und ermöglicht es, eine Elektronenstrahlröhre in empfindlichen regelbaren Rückkopplungskreisen zu verwenden und dabei die Rückkopplung bis zum Schwingungseinsatzpunkt zu regeln. Desgleichen lassen sich Schwingungen von regelbarer Stärke bis hinunter zu sehr geringen Amplituden erzeugen.

Es sind Elektronenröhren bekannt, deren ungebündelter Entladungsstrom durch ein von den Steuersignalen erzeugtes Magnetfeld abgelenkt und zwischen zwei Elektroden verteilt

wird; gleichzeitig wird eine Rückkopplung vom Anodenkreis oder dem Stromkreis der anderen Auffangelektrode auf den Stromkreis einer Gitterelektrode vorgenommen. Irgendwelche Schwierigkeiten bezüglich des Schwingungseinsatzes bestehen hierbei nicht, und deshalb genügt auch ein einziger Rückkopplungsweg. Daß die Rückkopplungsspannung einem besonderen Steuerorgan aufgedrückt wird, entspringt lediglich dem Bestraben, eine Rückwirkung auf den Signaleingangskreis mit Sicherheit zu vermeiden. Die Eigenheiten einer Elektronenstrahlröhre sind dieser Anordnung fremd. Die erfindungsgemäße Rückkopplungsschaltung einer Elektronenstrahlröhre ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskreis sowohl auf die Steuerelektrode als auch auf die Beschleunigungselektrode rückgekoppelt ist und die positive Vorspannung der Beschleunigungselektrode so gewählt ist, daß der Anodenstrom in Abhängigkeit von der Beschleunigungselektrodenspannung einen Scheitelwert besitzt.,

Fig. 2 stellt die Abhängigkeit des Ausgangsstromes (Ordinate) einer ohne Rückkopplung betriebenen Elektronenstrahlröhre von der Beschleunigungsspannung (Abszisse) dar. Man erkennt, daß die Kurve ein. ziemlieh wohl definiertes, wenn auch nicht gerade scharfes Maximum bei P besitzt. Die Erfindung macht von dieser Eigenschaft der Elektronenstrahlröhre Gebrauch, um eine weiche Regelung der Rückkopplung zu erhalten. ■ 35 Fig. 3 zeigt einen Weg, wie die Erfindung ausgeführt werden kann; In Fig. 3 besitzt die Elektronenstrahlröhre 2 einen abgestimmten Ausgangskreiis 3, dessen eines Ende mit der Anode 1 und dessen andereis Ende übeir einen geeigneten Kopplungskondensator 12 mit der Beschleunigungselektrode 10 verbunden ist. Eine Anzapfung· 13 auf der Spule im abgestimmten Ausgangskreis 3 ist über eine Spannungsquelle 4 mit der Kathode 5 und eine Anzapfung 11 dieser Spannungsquelle über eine Hochfrequenzdrossel 14 mit der Beschleunigungselektrode 10 verbunden. Die Schirmelektrode 9 ist direkt mit der Kathode 5 und die Steuerelektrode 6 über eine Rückkopplungsspule 7 in Reihe mit einer Vorspannungsbatterie 8 mit der Kathode 5 verbunden. Die Kopplung zwischen der Rückkopplungsspule und der Spule im Ausgangskreis' läßt sich, in üblicher Weise einstellen. Es sei vorläufig einmal angenommen, daß die Anzapfung 13 auf der Ausgangsspule zentral gelegen sei. Diese Anzapfung wird durch die Anodeospannungsbatterie 4 auf festem Potential gehalten, und da die Beschleunigungselektrode 10 kapazitiv über den Kondensator 12 mit dem einen Ende der j Ausgangsspule gekoppelt ist, führt die Beschleunigungselektrode 10 Spannungsschwankungen gleich der halben Höhe der Spannungsschwankungen am abgestimmten Ausgangskreis'3 aus. Wenn als Spannung für die Beschleunigungselektrode 10 die des Optimums, wie es durch die Kurve in Fig. 2 gegeben ist, gewählt wird, dann pendelt die Verstärkung der Röhre um dieses Maximum herum. Der Mittelwert der Verstärkung wird kleiner sein, als wenn das Potential der Anode 10 fest auf dem optimalen Wert gehalten würde. Der genaue Betrag der Verstärkungsherabsetzung hängt von der Amplitude der Schwingungen und der Form der oben beschriebenen Kurve ab. Daraus geht offenbar hervor, daß sich eine stabile und weiche Rückkopplung unmittelbar für irgendeine Schwingung ini Ausgangskreis einstellen läßt. Das Aufschaukeln der Schwingungen wird durch die wirksame Herabsetzung der Verstärkung der Röhre geregelt. Die Stärke dieser Regelung läßt sich durch Verändern der Lage der Anzapfung 13 auf der Ausgangsspule einstellen. Je näher diese Anzapfung der Ausgangsspule der Beschleunigungselektrode liegt, desto geringer ist die Regelung.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Rückkopplungsschaltung für eine Röhre mit strahlförmiger Entladung, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskreis sowohl auf die Steuerelektrode als auch auf die BeschleunigungselektiOde rückgekoppelt ist und die positive Vorspannung der Beschleunigungselektrode so gewählt ist, daß der Anodenstrom in Abhängigkeit von der Beschleunigungselektrodenspannung einen Scheitelwert besitz't.

2. Schaltung nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungs- i°5 elektrode mit einem Punkt des Ausgangskreises verbunden, daß ein anderer Punkt ' dieses Kreises mit der Anode verbunden und daß der Kreis zwischen Anode und Kathode durch eine Verbindung mit einem dritten Punkt des Ausgangskreises, der zwischen den beiden erstgenannten liegt, vervollständigt ist.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Ausgangskreises mit der Anode, das andere Ende über einen Kondensator mit der Beschleunigungselektrode verbunden ist und daß von der Kathode eine Verbindung über eine Anodenspannungsbatterie zu einem mittleren Punkt des Ausgangskreises und eine andere über

eine Vorspannungsbatterie und eine mit dem Ausgangskreis gekoppelte Rückkopplungsspule zur Steuerelektrode führt und daß die Bescbleunigungselektro de über eine Drossel mit einem Zwischenpunkt der Anodenbatterie verbunden ist. 4. Schaltung nach Anspruch. 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Anzapfung des Ausgangskreises verschiebbar ist.

5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplung einstellbar ist.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstand» vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden:

Britische Patentschrift Nr. 419 137.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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