DE804108C

DE804108C - Circuit for generating a control voltage

Info

Publication number: DE804108C
Application number: DEP20457A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Godfried Amesz
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1945-06-01
Filing date: 1948-11-03
Publication date: 1951-04-16

Description

Schaltung zur Erzeugung einer Regelspannung Es sind Gleich richterschaltungen mit einer Schwellenempfindlichkeit bekannt, um einem Signal, dessen Amplitude Änderungen unterworfen ist, eine Regelspannung zu entnehmen, derart, daß die Regelspannung auftritt, sobald die Signalamplitude einen bestimmten, durch die Schwellenwertempfindlichkeit bedingten Wert überschreitet. Eine solche Gleichrichterschaltung kann z. B. aus einer Diode in Reihe mit einer X'orspannungsquelle bestehen, die der Biodenanode eine feste negative Vorspannung erteilt, so daß diese Gleichspannung als Schwellenspannung wirkt. wobei parallel zu dieser Reihenschaltung ein Kondensator, der Regelkondensator, geschaltet ist. Wenn dieser Schaltung ein Signal zugeführt wird und die Amplitude des Signals während der positiven halben Periode bis über den Wert der festen Vorspannung ansteigt, so läßt der Gleichrichter Strom durch: während der negativen Halbperiode des Signals ist der Gleichrichter undurchlässig. Der Regelkondensator wird in dieser Schaltung bis zu einer Gleichspannung aufgeladen, die vom Unterschied zwischen der Signalamplitude und der Schwellenspannung abhängt. Die Gleichspannung kann als Regelspannung verwendet werden.Circuit for generating a control voltage There are rectifier circuits with a threshold sensitivity known to a signal whose amplitude changes is subject to extract a control voltage such that the control voltage occurs as soon as the signal amplitude has reached a certain level, due to the threshold sensitivity exceeds the conditional value. Such a rectifier circuit can, for. B. off a diode in series with a X'orspannungsquelle exist, that of the bio anode a fixed negative bias is issued so that this DC voltage is used as the threshold voltage works. parallel to this series connection a capacitor, the regulating capacitor, is switched. When a signal is fed to this circuit and the amplitude of the signal during the positive half period to above the value of the fixed bias voltage increases, the rectifier lets current through: during the negative half cycle the rectifier is impermeable to the signal. The regulating capacitor is in this Circuit charged up to a DC voltage that differs between the Signal amplitude and the threshold voltage depends. The DC voltage can be used as a control voltage be used.

Diese Schaltung hat den Nachteil einer verhältnismäßig geringen Regelempfindlichkeit, die nur durch Erhöhung der Signalspannung vergrößert «-erden kann, wobei dann jedoch auch die Schwellenspannung, d. h. die feste Vorspannung gesteigert werden soll. Außerdem hat bei der praktischen Ausbildung dieser Schaltung die Kathode des Gleichrichters ein hohes Potential gegen Anode, was Schwierigkeiten veranlassen kann.This circuit has the disadvantage of a relatively low control sensitivity, which can only be increased by increasing the signal voltage, but then also the threshold voltage, d. H. the fixed preload is to be increased. In addition, in the practical design of this circuit, the cathode of the rectifier a high potential against the anode, which can cause difficulties.

Der Nachteil einer hohen Schwellenspannung wird dadurch vermieden, daß die Diode von einer Röhre mit wenigstens einem Gitter ersetzt und die Schwellenspannung dem Gitterkreis zugeführt wird. In diesem Fall kann die Schwellenspannung g-mal geringer sein, wobei g den Verstärkungsfaktor der Röhre darstellt. Auch die Regelempfindlichkeit dieser Schaltung läßt aber noch zu wünschen übrig. Um diese Regelempfindlichkeit zu vergrößern, wird nach der Erfindung das Signal dem Anoden- und Gitterkreis der Entladungsröhre in Phase zugeführt.The disadvantage of a high threshold voltage is avoided by that the diode is from a Replaced tube with at least one grid and the threshold voltage is applied to the grid circle. In this case the Threshold voltage can be g times less, where g is the gain of the tube represents. The control sensitivity of this circuit also leaves something to be desired left over. In order to increase this control sensitivity, according to the invention Signal fed to the anode and grid circuit of the discharge tube in phase.

Die als Schwellenspannung dienende negative Gitterspannung wird so gewählt, daß bei einem bestimmten maximal zulässigen Wert des Signals noch gerade kein Anodenstrom die Röhre durchfließt. Wenn die Regelspannung z. B. zur selbsttätigen Regelung der Verstärkung eines Niederfrequenzverstärkers verwendet wird, wird der erwähnte maximal zulässige Wert des Signals z. B. von der Signalspannung bedingt, wobei die im Verstärker auftretende Verzerrung noch gerade zulässig ist. Wenn nun das Signal während eines Teiles der positiven halben Periode die gestellte Grenze überschreitet, fängt Anodenstrom zu fließen an und zugleich wächst die Anodenspannung, die mit der Gitterspannung in Phase ist, wodurch der Anodenstrom weiter erhöht wird.The negative grid voltage serving as the threshold voltage becomes like this chosen that at a certain maximum permissible value of the signal still just no anode current flows through the tube. If the control voltage z. B. to automatic Controlling the gain of a low frequency amplifier is used, the mentioned maximum permissible value of the signal z. B. due to the signal voltage, where the distortion occurring in the amplifier is still just permissible. If now the signal during part of the positive half period the limit set exceeds, the anode current begins to flow and at the same time the anode voltage increases, which is in phase with the grid voltage, further increasing the anode current.

Die Schaltung nach der Erfindung kann vorteilhaft zur Verstärkungsregelung von Niederfrequenzverstärkern verwendet werden. Hierbei werden die dem Gitter- bzw. Anodenkreis der Gleichrichterröhre zugeführten Signalspannungen dem Ausgangskreis einer Verstärkerröhre entnommen, während die von der Gleichrichterschaltung erzeugte Regelspannung z. B. dem Eingangskreis dieser Verstärkerröhre zugeführt wird.The circuit according to the invention can be advantageous for gain control used by low frequency amplifiers. Here, the grid or Signal voltages fed to the anode circuit of the rectifier tube to the output circuit taken from an amplifier tube, while the one generated by the rectifier circuit Control voltage z. B. is fed to the input circuit of this amplifier tube.

Wenn der Verstärker zwei in Gegentakt geschaltete Verstärkerröhren enthält, so kann die Signalspannung, die dem Gitterkreis der Gleichrichterröhre zugeführt wird, dem Eingangskreis der einen Röhre und die dem Anodenkreis der Gleichrichterröhre zugeführte Signalspannung dem Ausgangskreis der anderen Röhre der Gegentaktschaltung entnommen werden. Die zwei Spannungen haben dann wieder die gleiche Phase, wobei sie auch in bezug auf ihre Größenordnung bereits mehr oder weniger geeignet sind. Eine solche Schaltung hat besondere Vorteile, wenn bei den in Gegentakt geschalteten Verstärkerröhren Gegenkopplung Arywendung findet. Durch Gegentaktschaltung wird die im Verstärker auftretende nicht lineare Verzerrung sich im wesentlichen durch das Auftreten der dritten Harmonischen des zu verstärkenden Signals äußern. Das im Ausgangskreis verstärkte Signal wird nun in Gegenphase dem Eingangskreis der Gegentaktschaltung zugeführt; infolgedessen wird bei Änderung des Eingangssignals der Scheitelwert der gesamten Eingangsspannung einer größeren Änderung unterliegen, als wenn keine Gegenkopplung angewendet wäre. Wenn diese gesamte Eingangsspannung oder ein proportionaler Teil derselben als Signalspannung dem Gitterkreis der Gleichrichterröhre zugeführt wird, wird die Signalspannung im Gitterkreis der Gleichrichterröhre schneller zunehmen, als wenn keine Gegenkopplung angewendet ist, so daß eine größere Regelempfindlichkeit erzielt wird.If the amplifier has two amplifier tubes connected in push-pull contains, then the signal voltage, which the grid circle of the rectifier tube is fed to the input circuit of a tube and the anode circuit of the rectifier tube applied signal voltage to the output circuit of the other tube of the push-pull circuit can be removed. The two voltages then have the same phase again, whereby they are already more or less suitable with regard to their size. Such a circuit has particular advantages when connected in push-pull mode Amplifier tubes negative feedback ary applies. By push-pull connection the non-linear distortion occurring in the amplifier is essentially reflected express the appearance of the third harmonic of the signal to be amplified. That The signal amplified in the output circuit is now in phase opposition to the input circuit Push-pull circuit supplied; as a result, when the input signal changes the peak value of the total input voltage are subject to a greater change, as if no negative feedback were applied. When this total input voltage or a proportional part thereof as a signal voltage to the grid circle of the rectifier tube is supplied, the signal voltage in the grid circle of the rectifier tube becomes faster increase than if no negative feedback is used, so that a greater control sensitivity is achieved.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing, for example.

Fig. i stellt die Gleichrichterschaltung gemäß der Erfindung dar, während Fig. 2 die Wirkungsweise der Schaltung an Hand der Anodenstroni-Gitterspannungscharakteristik veranschaulicht.Fig. I shows the rectifier circuit according to the invention, while FIG. 2 shows the mode of operation of the circuit on the basis of the Anodenstroni grid voltage characteristic illustrated.

Die. Fig. 3 und ,4 stellen schematisch Ausführungsbeispiele der neuen Schaltung dar.The. Figs. 3 and 4 show schematically embodiments of the new Circuit.

Die Schaltung nach Fig. i enthält eine Gleichrichterröhre i, deren Anode eine von einer Signalquelle 2 herrührende @-,N'ecliselspannulig über einen Kondensator 3 und einen `'Widerstand d zugeführt wird. Dem Gitter wird über einen Spannungsteiler 5 und einen Kondensator E eine gleichfalls von der Quelle 2 herrührende Wechselspannung zugeführt, während ihm zugleich eine von einer Glticlispannungsquelle 7 gelieferte Schwellenspannung über einen Widerstand 8 zugeführt wird. Der Anodenkreis enthält einen Widerstand 9 und einen Regelkondensator io, über den eine gleichgerichtete Spannung, die Regelspannung, auftritt.The circuit of Fig. I contains a rectifier tube i, whose Anode a @ -, N'ecliselspannulig originating from a signal source 2 via a Capacitor 3 and a '' resistor d is fed. The grid is about one Voltage divider 5 and a capacitor E also originating from the source 2 AC voltage is supplied, while at the same time one of a DC voltage source 7 supplied threshold voltage is supplied via a resistor 8. The anode circle contains a resistor 9 and a variable capacitor io through which a rectified Voltage, the control voltage, occurs.

Fig. 2 stellt zwei Ia-hg-Cliarakteristiken (Ia=Anodenstrom, Vg=Gitterspannung) der Röhre i dar, die der Einfachheit halber gerade abgebildet sind. Der Röhre wird von der Signalquelle 2 (Fig. i) eine Gitter- und eineAnodenwechselspannung zugeführt, die in Phase sind. Bei maximal zulässigem Signal ist die negative Gittergleichspannung hg. der Röhre mit Hilfe der Gleichspannungsquelle 7 derart eingestellt, daß beim Scheitelwert der Gitterwechselspannung hgl und der Anodenwechselspannung ha, noch gerade kein Anodenstrom fließt. Beim Auftreten der Scheitelwerte ist der Arbeitspunkt der Röhre in a gelegen. Wenn das Signal das zulässige Maximum überschreitet und sich infolgedessen die Gitterwechselspannung von hgl in h12 und die Anodenwechselspannung von ha, in hat ändert, so fängt der Anodenstrom zu fließen an.Fig. 2 shows two Ia-hg-Cli characteristics (Ia = anode current, Vg = grid voltage) of the tube i, which are shown straight for the sake of simplicity. The tube will from the signal source 2 (Fig. i) a grid and an anode alternating voltage are supplied, who are in phase. The negative grid voltage is the maximum permissible signal ed. the tube with the help of the DC voltage source 7 adjusted so that when Peak value of the alternating grid voltage hgl and the alternating anode voltage ha, still there is currently no anode current flowing. When the peak values occur, the operating point is of the tube located in a. When the signal exceeds the allowable maximum and As a result, the alternating grid voltage changes from hgl to h12 and the alternating anode voltage from ha, in has changed, the anode current begins to flow.

In dem Augenblick, in dem die neuen Scheitelwerte auftreten, liegt der Arbeitspunkt auf der höchsten Charakteristik im Punkte b. Während der gleichrichtenden Wirkung der Gleichrichterröhre wird also vom Arbeitspunkt die Linie a-b durchlaufen. Die Steilheit dieser Linie ist maßgebend für die Regelempfindlichkeit der Schaltung. Es leuchtet ein,, daß diese Steilheit größer als die Steilheit der I"-Vg Charakteristik selbst ist, die maßgebend wäre, wenn die Signalspannung nur dem Gitterkreis oder nur dem Anodenkreis zugeführt würde.The moment the new peaks appear, lies the operating point on the highest characteristic in point b. During the rectifying The effect of the rectifier tube is therefore the line a-b from the operating point. The steepness of this line is decisive for the control sensitivity of the circuit. It is evident that this slope is greater than the slope of the I "-Vg characteristic itself is which would be decisive if the signal voltage were only the grid circle or would only be fed to the anode circuit.

Fig. 3 stellt die Verwendung der Schaltung nach der Erfindung in einem Niederfrequenzverstärker dar. Das zu verstärkende Signal wird einer Verstärkerröhre i zugeführt, hinter die eine oder mehrere Verstärkerröhren, z. B. die Röhre 2, geschaltet sind. Dem Ausgangskreis der Röhre i werden zwei in Phase befindliche Spannungen entnommen, von denen die eine der Anode, die andere dem Gitter der Gleichrichterröhre 3 zugeführt wird. Die negative Gittergleichspannung, die als Schwellen- Spannung für diese röhre dient, @@ ird dein Kathoden- widerstand Ri der Rölire t entnommen. Sobald die Regelröhre 3 betätigt wird, wenn die dein Ver- stärker zugeführte Signalspannung den höchst zu- lässigen Wert überschreitet, beginnt der Anoden- strom in der Gleichrichterrö hre zu fließen und wird der Regelkondensator Ct aufgeladen. Die negative Spannung dieses Kondensators wird einem Kegel- gitter der Röhre t zugeführt, wodurch die Ver- stärkung dieser Röhre herabgesetzt wird. In der Verstä rkerschaltung nach Fig. .I befindet sich hinter der Röhre d. an deren zweites Gitter (las Signal zugeführt wird, eine Gegentaktschaltung von zwei R(*')liren #, und i). Die Steuerspannungen für die IZöliren 5 und 6 werden von den Widerstän- den 8 und o im Anoden- bzw. Schirmgitterkreis der Röhre q abgegriffen. Die Spannungen über diese Widerstände sind in Gegenphase, so daß die Röhren 3 und G in Gegenphase gesteuert werden, wie dies hei einem Gegentaktverstärker üblich ist. Die Gitterwechselspannunn für die Gleiclirichter- röhre 7 wird über einen Kondensator to und einen Widerstand t r dein Eingangskreis der Röhre 5 elit- nommen, während die Anodenwechselspannung für die Gleichrichterrhllre 7 (lern Anodenkreis der Röhre 6 über einett Kondensator 12 und einen Widerstand 13 entnommen wit-(i. so daß die beiden Spannungen in Phase sind. Die Regelspanntmg wird einem Regelkondensator C= entnommen und dem Regelgitter 't der Röhre 1 zugeführt. Der Ausgangstransformator t I des Gegentaktverstärkers ist mit einer dritten Wicklung 1 s versehen, über welche eine Gegenkoppelspannung erzeugt wird, die in Reihe finit dem zu verstärkenden Signal dem Eingangskreis der Röhre d zugeführt wird. \\'ie oben bereits bemerkt, wird die Regelempfindlichkeit der Gleichrichterschaltung finit der Röhre 7 durch Anordnung der Gegenkopplung vergrößert; dies läßt sich wie folgt erklären: Für eine gleiche, vom Verstärker abgegebene Leistung müssen die Stetterspanliungen mit der Grundfrequenz. die z«-isrhen den Steuergittern und der Kathode der 7Ziihren 5 und 6 wirksam sind, mit Gegenkopplung die gleichen sein wie ohne Gegen- kopplung. In Fig. 5 ist die Steuerspannung mit der Grundfrequenz, die zwischen Gitter und Kathode der Röhre ; wirksam ist. durch die Kurve 1', dar- gtstellt. Wenn eitre t@egelikciltl>lun, v@>rg(selt@lt ist, -,wird aber neben dieser Spannung L'1 noch eine Spannung TV 3 mit der dritten Harmonischen der Grundfrcquenz, durch die Kurve V3 in Fig. s dar- gestellt, wirksam sein. Hierbei ist vorausgesetzt. daß erfahrungsgemäß die in der Gegentaktendstufe cic.. Verstärkers bewirkte crzerrung itn wesent- hchen aus der dritten Harmonischen der Grund- scitwi11gtt1tgen bestellt. Die Suminte der Spannungen y'1 und l'.3 ist in hig. durch die Kurve L-'4 dargestellt, aus der er- sichtlich ist. (laß die Scheitelspannung höher als die Spannung 1'1 ist. Wenn also die Spannung 1- statt der Spannung l't dein Gitterkreis der Gleichrich- terröhre ; zugeführt wird, wird die Regelempfind- lichkeit größer werden, da die Scheitelspannung, die auch maßgeltend ist für die flöhe der erzeugten Regelspannung. in dieseln Fall höher ist. Fig. 3 shows the use of the circuit according to the invention in a low frequency amplifier. The signal to be amplified is fed to an amplifier tube i, behind which one or more amplifier tubes, e.g. B. the tube 2 are connected. Two voltages in phase are taken from the output circuit of the tube i, one of which is fed to the anode and the other to the grid of the rectifier tube 3. The negative DC grid voltage, which is used as the threshold Voltage for this tube is used, @@ ird your cathode resistance Ri taken from Rölire t. As soon as the Control tube 3 is operated when your the higher signal voltage supplied the highest exceeds the permissible value, the anode current to flow in the rectifier tube and will the regulating capacitor Ct charged. The negative Voltage of this capacitor is a cone grid of the tube t, whereby the strength of this tube is reduced. In the amplifier circuit according to Fig. .I is located behind the tube d. on their second grid (read Signal is fed to a push-pull circuit of two R (* ') liren #, and i ) . The control voltages for the Izöliren 5 and 6, the resistors the 8 and o in the anode or screen grid circle of Tube q tapped. The tension over this Resistances are in opposite phase, so that the Tubes 3 and G are controlled in antiphase, as is common with a push-pull amplifier. The alternating grid tension for the leveling device tube 7 is via a capacitor to and a Resistance tr your input circuit of the tube 5 elite taken while the anode AC voltage for the rectifier coil 7 (learn the anode circuit of the Tube 6 over a capacitor 12 and a Resistance 13 taken wit- (i. So that the two Tensions are in phase. The control voltage is taken from a regulating capacitor C = and the control grid 't of the tube 1 is supplied. Of the Output transformer t I of the push-pull amplifier is provided with a third winding 1 s, over which a negative feedback voltage is generated, the in series finite with the signal to be amplified Input circuit of the tube d is supplied. \\ 'ie already noted above, the control sensitivity the rectifier circuit finite the tube 7 through Arrangement of the negative feedback enlarged; this can be explained as follows: For an equal output from the amplifier The Stetterpanliungen have to work with the Base frequency. the z «-isrhen the control grilles and of the cathode of the teeth 5 and 6 are effective with Negative feedback must be the same as without negative feedback coupling. In Fig. 5, the control voltage is with the Fundamental frequency between the grid and the cathode the tube; is effective. through curve 1 ', established. If eitre t @ egelikciltl> lun, v @> rg (selt @ lt is, -, but in addition to this tension L'1 becomes another Voltage TV 3 with the third harmonic of the Basic frequency, represented by curve V3 in Fig. put to be effective. This is a prerequisite. that experience has shown that in the push-pull output stage cic .. amplifier caused cristortion itn essential- from the third harmonic of the fundamental scitwi11gtt1tgen ordered. The sum of the voltages y'1 and l'.3 is in hig. represented by the curve L-'4, from which is visible. (let the peak tension be higher than that Voltage is 1'1. So if the tension is 1- instead of the voltage l't your grid circle the rectifying terrotube; is supplied, the control sensitivity increase, as the peak tension, which is also valid for the fleas produced Control voltage. in this case is higher.

Claims

PATE \ TA \ SPRCCIIE:

1. Circuit for generating a control voltage voltage that contains a discharge tube with at least one grid, one in the aliodine control condenser connected to this tube sator and one arranged in your grid circle \ -orsltatniutigs (Iuelle, which as threshold span- serves, characterized in that the Signal to which the occurring control voltage is taken from the Anode and the grid circle in phase to be led. 2. Circuit according to claim t, which at a containing a push-pull amplifier stage is used more often, where the control span voltage regulates the gain of the amplifier, characterized in that your grid circuit of the discharge tube (learn the grid circle of one of the push-pull removed amplifier rings and the The anode circuit of the discharge tube Signal your anode circuit to the other of the in Push-pull switched tubes is removed. 3. Circuit according to claim 2, characterized in that indicates that (learn I? input circle of in Push-pull tubes have a counter-coupling supply voltage is supplied.