DE763749C

DE763749C - Broadband amplifier

Info

Publication number: DE763749C
Application number: DEH155706D
Authority: DE
Inventors: Madison Cawein
Original assignee: Hazeltine Corp
Current assignee: BAE Systems Aerospace Inc
Priority date: 1937-05-11
Filing date: 1938-05-04
Publication date: 1953-05-04
Also published as: US2174234A; NL58460C; CH206321A; GB490656A; BE428005A

Description

AUSGEGEBEN AM 4. MAI 1953ISSUED MAY 4, 1953

H 155706 VIII a j 21a,*-H 155706 VIII a j 21a, * -

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

BreitbandverstärkerBroadband amplifier

Es ist ein bisher noch, nicht vollkommen; befriedigend gelöstes Problem, breite Frequenzbänder frequenzunabhängig zu verstärken. Besonders bei einem Röhrenverstärker mit mehreren Stufen ist eine solche Wirkungsweise schwer zu erzielen, weil die Kapazität zwischen, der Anode und Kathode jeder einzelnen Röhre einen Nebenschluß zu ihrem eigenen Anodenkreis bildet, dessen Größe frequenizabhängiig ist und) bei höheren Frequenzen die Verstärkerwirkung .der Röhre wesentlich verringert. Der unerwünschte Einfluß dieser kapazitiven Nebenschlüsse ist entsprechend erhöht, wenn in einer Verstärkerstufe mehrere Röhren einander parallel geschaltet sind, beispielsweise in einem Verstärker, der mehrere getrennt ankommende Eingangsschwingungen-- gemeinsam verstärken soll.It's a so far, not perfect; Satisfactory solution to the problem of amplifying broad frequency bands independent of frequency. Such a mode of operation is particularly evident in a tube amplifier with several stages difficult to achieve because of the capacitance between, the anode and cathode every single tube forms a shunt to its own anode circuit, its Size is frequency-dependent and) at higher Frequencies the amplifying effect of the tube is significantly reduced. The unwanted influence this capacitive shunt is increased accordingly when in an amplifier stage several tubes are connected in parallel, for example in an amplifier, which amplify several separately arriving input vibrations - together target.

Wenn in einem widerstandsgekoppelten Verstärker mit mehreren Stufen die Phase der Ausgangsspannung gegenüber der Eingangsspannung nicht umgekehrt werden soll, kann man bekanntlich eine gerade Anzahl von Stufen verwenden. Dies ist oft unerwünscht, wenn der notwendige Grad der Verstärkung· schon durch eine ungerade Stufenzahl, beispielsweise drei, erreicht werden könnte. Es ist bekannt, in einem widerstandsgekoppelten Verstärker außer solchen Stufen, die eineIf in a resistor coupled amplifier with multiple stages the phase of the Output voltage should not be reversed with respect to the input voltage it is known to use an even number of stages. This is often undesirable if the necessary degree of reinforcement has already been achieved by an odd number of stages, for example three, could be achieved. It is known to be in a resistive manner Amplifiers except those stages that one

Phasenumkehr bewirken, auch eine Stufe anzuordnen, bei der infolge Abnahme der Ausgangsspannung vom Kathodenwiderstand keine Phasenumkehr eintritt. Die Erfindung betrifft einen Breithandverstärker mit einer Verstärkerstufe, zu deren Ausgangskreis Schaltkapazitäten parallel liegen, die die hohen Frequenzen in dieser Stufe benachteiligen.Effect phase reversal, also to arrange a stage in which as a result of a decrease in the output voltage no phase reversal occurs from the cathode resistance. The invention relates to a broad-hand amplifier with an amplifier stage, to whose output circuit switching capacities are parallel, which disadvantage the high frequencies in this level.

ίο Gemäß der Erfindung weist bei einer derartigen Anordnung die nachgeschaltete Verstärkerstufe eine in ihrem Anoden-Kathoden- und Gitter-Kathoden-Kreis liegende Impedanz auf, die im wesentlichen, aus einem Wirkwiderstand besteht und zu der oder zu einem Teil derselben der Ausgangskreis der vorhergehenden Stufe parallel liegt, und es ist dabei das Verhältnis dieser Impedanz zu der Impedanz der Schaltkapazitäten, der vorhergehenden Verstärkerstufe so bemessen, daß die Benachteiligung der hohen Frequenzen der vorhergehenden Stufe im Xutzfrequenzbereich des Verstärkers weitgehend kompensiert ist.ίο According to the invention, in such a The arrangement of the downstream amplifier stage has an impedance in its anode-cathode and grid-cathode circuit on, which consists essentially of an effective resistance and to the or to part of the same the output circuit of the previous stage is parallel, and it is the ratio of this impedance to the impedance of the switching capacitances, the previous one Amplifier stage dimensioned so that the disadvantage of high frequencies of the previous stage largely compensated for in the useful frequency range of the amplifier is.

Bei einer Ausführungsform, die später beschrieben wird, ist eine im Ausgangskreis der einen Verstärkerstufe liegende Impedanz mit der Kathode der Röhre der nachfolgenden Stufe so verbunden, daß für Gleichstrom die Röhren miteinander in Reihe geschaltet sind. Für die zu übertragenden Wechselströme liegen sie jedoch in Kaskade.In one embodiment, which will be described later, one in the starting circuit is the an amplifier stage lying impedance with the cathode of the tube of the following Stage connected so that the tubes are connected in series for direct current. For the alternating currents to be transmitted, however, they are in cascade.

Es ist bereits eine Verstärkerschaltung bekannt, bei der im gemeinsamen Teil des Gitterkathodenkreises und des Anodenkathodenkreises eine Impedanz vorgesehen ist, durch welche eine negative Rückkopplung bewirkt wird. Bei dieser bekannten Schaltung wird durch die Wahl und Bemessung der induktiven, kapazitiven und Ohmschen Komponenten der gemeinsamen Impedanz der Frequenzgang des Verstärkers in vorgegebener Weise beeinflußt. Bei der Anordnung nach der Erfindung ist nun. ein weiterer Schritt zur Vereinfachung und zur Verbesserung dieser Schaltung dadurch er-. reicht, daß die erwähnte gemeinsame Impedanz gleichzeitig auch mindestens teilweise im Ausgangskreis der vorhergehenden Verstärkerstufe so liegt, daß die Schaltkapazitäten der vorhergehenden Röhre, welche den Frequenzgang störend beeinflussen, mit in. diese Impedanz eingehen und daher selbst zum Ausgleich dieses Frequenzganges beitragen. Wenn daher bei wechselnden Betriebszuständen sich. Änderungen dieser störenden Kapazitätswerte ergeben, so- wird die Kompensation des Frequenzganges nicht erheblich gestört.There is already an amplifier circuit known in which in the common part of the Grid cathode circuit and the anode cathode circuit provided an impedance which causes negative feedback. In this known circuit, the choice and dimensioning the inductive, capacitive and ohmic components of the common Impedance affects the frequency response of the amplifier in a predetermined manner. In the arrangement according to the invention is now. a further step to simplify and improve this circuit thereby. is sufficient that the mentioned common impedance at the same time also at least partially in the output circuit of the preceding amplifier stage is so that the switching capacitance of the previous tube, which interferes with the frequency response, with in. enter this impedance and therefore contribute to the compensation of this frequency response. If therefore with changing operating conditions. Changes to this disruptive If capacitance values result, the compensation of the frequency response is not significant disturbed.

Es ist bereits eine weitere Verstärkerschaltung bekannt, bei der eine Impedanz, die ¹ im Gitter-Kathoden- und Anoden-Kathoden-Kreis einer Röhre, deren Steuergitter geerdet ist, liegt, unter Zwischenschaltung eines Übertragers gleichzeitig in den Anodenkreis einer vorhergehenden Verstärkerstufe gelegt ist. Auch bei dieser bekannten Schaltung wird in den einzelnen Verstärkerstufen die Phase nicht umgekehrt. Bei dieser bekannten Schaltung' ist diese Impedanz jedoch nicht so bemessen, daß die Benachteiligung der hohenAnother amplifier circuit is already known in which an impedance ¹ in the grid-cathode and anode-cathode circuit of a tube whose control grid is grounded is simultaneously placed in the anode circuit of a preceding amplifier stage with the interposition of a transformer. In this known circuit, too, the phase is not reversed in the individual amplifier stages. In this known circuit 'this impedance is not dimensioned so that the disadvantage of the high

^: Frequenzen der vorhergehenden Stufe im Xutzfrequenzbereich des Verstärkers weitgehend kompensiert ist. ^: Frequencies of the previous stage in the useful frequency range of the amplifier is largely compensated.

Die Zeichnung zeigt eine AusführungsformThe drawing shows an embodiment

■ der Erfindung an einem Verstärker, der zum Gebrauch in einem Fernsehsender geeignet ist. Es ist ein Mehrstufenbreitbandverstärker zur Vereinigung und Verstärkung von Zeichen dargestellt, die von einem Bildinhaltseingangskreis 10 empfangen werden, ferner ein Zeilenimpulsgenerator 11. ein Bildwechselimpulsgenerator 12 und ein Belastungskreis 13. Der Bildinhaltseingangskreis 10 ist mit dem Eingangskreis einer Verstärkerröhre■ of the invention in an amplifier suitable for use in a television transmitter. A multistage broadband amplifier is shown for combining and amplifying characters which are received by a picture content input circuit 10, furthermore a line pulse generator 11. a picture change pulse generator 12 and a load circuit 13. The picture content input circuit 10 is connected to the input circuit of an amplifier tube

14 gekoppelt, während die Zeilenimpulsgeneratoren 11 und 12 mit den Eingangskreisen der entsprechenden Verstärkerröhren14 coupled while the line pulse generators 11 and 12 with the input circuits of the corresponding amplifier tubes

15 und 16 gekoppelt sind; die Röhren 14, 15 und 16 bilden die erste Stufe des Verstärkers. Die Anoden der Röhren 14, 15 und 16 sind parallel geschaltet, während ihre Kathoden über bekannte Vorspannungskreise 19, 20 und 21 geerdet sind. Die Summe der Anoden-Kathoden-Kapazitäten der Röhren 14, 15 und15 and 16 are coupled; tubes 14, 15 and 16 form the first stage of the amplifier. The anodes of tubes 14, 15 and 16 are connected in parallel, while their cathodes are grounded via known bias circuits 19, 20 and 21. The sum of the anode-cathode capacitances of the tubes 14, 15 and

16 wird durch den gestrichelt gezeichneten Kondensator 26 dargestellt. Spannung wird den Röhren 14, 15 und 16 von einer Spannungsquelle, die mit Λ-Β bezeichnet ist, über die in Reihe liegenden Widerstände 22 und 23 zugeführt; vom Verbindurigspunkt der beiden Widerstände ist ein kapazitiver Nebenschluß 27 zur Erde abgezweigt.16 is represented by the capacitor 26 shown in dashed lines. Voltage is supplied to tubes 14, 15 and 16 from a voltage source designated Λ-Β through series resistors 22 and 23 ; A capacitive shunt 27 is branched off from the connection point of the two resistors to earth.

Die zweite Verstärkerstufe enthält die Röhre 17, deren Gitter für Wechselspannungen über den Kondensator 29 geerdet ist und deren Kathode mit der gemeinsamen Anodenklemme der Röhren 14, 15 und 16 der ersten Verstärkerstufe verbunden ist. Der Ausgangskreis der Röhre 17 ist mit dem Eingangskreis des Belastungskreises 13 gekoppelt. Spannung wird der Röhre 17 von der mit -{-B bezeichneten Spannungsquelle über den Belastungswiderstand 24 zugeführt. Das Steuergitter der Röhre 17 wird mittels eines Spannungsteilers, der die Widerstände 25 und 28 enthält, vorgespannt. Die Abspannung wird der Spannungsquelle +£>. wie in der Zeichnung gezeigt, entnommen.The second amplifier stage contains the tube 17 whose grid for alternating voltages is grounded via the capacitor 29 and whose cathode is connected to the common anode terminal of the tubes 14, 15 and 16 of the first amplifier stage. The output circuit of the tube 17 is coupled to the input circuit of the load circuit 13. Voltage is supplied to the tube 17 from the voltage source labeled - {- B through the load resistor 24. The control grid of the tube 17 is biased by means of a voltage divider which contains the resistors 25 and 28. The tension is the voltage source + £>. as shown in the drawing.

Die von den. Anoden der Röhren 14, 15 und 16 stammende Wechselspannung wird zwischen der Kathode der Röhre 17 und ErdeThe ones from the. Anodes of the tubes 14, 15 and 16 originating alternating voltage is between the cathode of the tube 17 and earth

(über den Kondensator 27) dem Widerstand 23 aufgedrückt, während das Gitter der Röhre 17 für Wechselspannung«! über den Kondensator 29 geerdet ist. Es ist daher die dem Belastungskreis 13 zugeführte Ausgangsspannung im wesentlichen mit derjenigen, die in dem, gemeinsamen Ausgangskreis der Röhren 14, 15 und 16 auftritt, in Phase.(via the capacitor 27) the resistor 23 pressed while the grid of the tube 17 for alternating voltage «! across the capacitor 29 is grounded. It is therefore the output voltage applied to the load circuit 13 essentially with those in the, common output circuit of the tubes 14, 15 and 16 occurs in phase.

Wie oben dargelegt, bildet die Röhrenkapazität, die durch den Kondensator 26 dargestellt wird, einen Nebenschluß-Leitwert, der mit der Frequenz so stark ansteigt, daß bei den höheren Frequenzen des Bandes die Verstärkung der ersten Stufe wesentlich geschwächt ist, woraus sich, eine nicht gleichförmige Verstärkung des breiten Frequenzbandes des Empfängers ergibt. In der zweiten Verstärkerstufe« ist der Widerstand 23 dem Gitter-Kathodeni-Kreis und .dem Anoden-Kathoden-Kreis der Röhre 17 gemeinsam, und erzeugt daher dort eine negative Rückkopplung. Die Röhrenkapazität 26 der ersten Stufe überbrückt den Widerstand 23 in einem Ausmaß, weichest mit der Frequenz so ansteigt, daß die zweite Verstärkerstufe hauptsächlich bei niedrigen Frequenzen gegengekoppelt ist. Daher wird die ungleichförmige Verstärkungscharakteristik der ersten Verstärkerstufe, welche die hohen Frequenzen benachteiligt, teilweise durch die ungleichförmige Verstärkungscharakteristik der zweiten Verstärkerstufe, welche die tiefen Frequenzen benachteiligt, kompensiert. Die Zeitkonstan,-ten beider Verstärkerstufen sind so. bemessen, .daß der gesamte Verstärker ein breites Frequenzband mit einer fast gleichförmigen Verstärkung überträgt.As stated above, forms the tube capacitance represented by the capacitor 26 becomes, a shunt conductance, which increases with the frequency so strongly that at The gain of the first stage is significantly weakened at the higher frequencies of the band is, as a result, a non-uniform amplification of the wide frequency band of the recipient. In the second amplifier stage, the resistor 23 is dem Grid-cathode circuit and the anode-cathode circuit common to tube 17, and therefore creates negative feedback there. The tube capacitance 26 of the first stage bridges the resistor 23 to an extent softest increases with the frequency so that the second amplifier stage mainly is fed back at low frequencies. Therefore, the gain characteristic becomes non-uniform the first amplifier stage, which disadvantages the high frequencies, partly due to the non-uniform amplification characteristics of the second amplifier stage, which penalizes the low frequencies, compensates. The time constants both amplifier stages are like this. sized, .that the entire amplifier has a wide Transmits frequency band with an almost uniform gain.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Broadband amplifier with one amplifier stage to its output circuit Switching capacities are parallel, which disadvantage the high frequencies in this stage, characterized in that the downstream amplifier stage has an in Has their anode-cathode and grid-cathode circuit lying impedance, which consists essentially of one There is effective resistance and to the or to. part of the output circle the previous: stage is parallel, and that the ratio of this impedance to the impedance of the switching capacitance, the previous amplifier stage is dimensioned so that the disadvantage of the high frequencies of the previous Stage is largely compensated in the useful frequency range of the amplifier.

2 ,. Circuit according to Claim 1, characterized in that the output electrode of the preceding tube (16) is connected via a coupling impedance (23) to a current source of positive voltage (+ B) , that the cathode of the following tube (17) at said anode with the Coupling impedance (23) is connected and that the output circuit of the named following tube (17) and its grid-cathode circuit via the coupling impedance (23) are guided in such a way that the discharge paths of the two tubes for direct current in series for the vibrations to be amplified however, the tubes are connected in cascade.

To differentiate the inventive status from the state of the art are in the granting procedure the following publications have been considered:

German patent specification No. 518652,

584782;
British Patent Specification No. 337 830,

349483, 425 553, 465 118;
U.S. Patent No. 2,057,998.

1 sheet of drawings