DE808958C

DE808958C - Circuit for generating two voltages with opposite phase

Info

Publication number: DE808958C
Application number: DEP20534D
Authority: DE
Inventors: Henricus Adrianus Broos
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1946-09-13
Filing date: 1948-11-04
Publication date: 1951-07-23
Also published as: BE478056A; GB651478A; FR955048A; CH265677A

Description

(WlGBl. S. 175)(WlGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 23. JULI 1951ISSUED JULY 23, 1951

p 20534 VIII α/21a² Dp 20534 VIII α / 21a ² D

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

ist in Anspruch genommenis used

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Erzeugen von zwei gleichen Spannungen mit entgegengesetzter Phase, die den Stromkreisen zweier Elektroden einer Entladungsröhre entnommen werden, hei der mindestens einem Steuergitter dieser Röhre eine Eingangsspannung zugeführt wird.The invention relates to a circuit for generating two equal voltages opposite phase taken from the circuits of two electrodes of a discharge tube that means that an input voltage is fed to at least one control grid of this tube.

Mit einer derartigen Schaltung ist es im allgemeinen möglich, aus der Eingangsspannung zwei verstärkte Ausgangsspannungen abzuleiten, die in Gegenphase sind und zwei in Gegentakt geschalteten Verstärker- bzw. Endröhren zugeführt werden können, ohne daß in die Schaltung Niederfrequenztransformatoren eingeschaltet zu werden brauchen.With such a circuit it is generally It is possible to derive two amplified output voltages from the input voltage, which are shown in Are antiphase and are fed to two amplifiers or output tubes connected in push-pull can without the need to be switched into the circuit low-frequency transformers.

In einer bekannten Schaltung zum Erzeugen der beiden in Gegenphase befindlichen Ausgangsspannungen wird die Eingangsspannung dem Gitter einer Triode zugeführt. Diese Eingangsspannung bildet zugleich die eine Ausgangsspannung, während die andere Ausgangsspannung dem Anodenkreis der Triode entnommen wird. Durch geeignete Bemessung ao kann dafür gesorgt werden, daß beide Ausgangsspannungen gleich und in bezug aufeinander in Gegenphase sind. Dieser Schaltung haftet der Nachteil an, daß die Verstärkung, d. h. das Amplitudenverhältnis der Ausgangsspannungen zur Eingangsspannung gleich 1 ist, d. h. daß mit dieser Schaltung keine Verstärkung erzielt werden kann.In a known circuit for generating the two output voltages in antiphase the input voltage is fed to the grid of a triode. This input voltage forms at the same time one output voltage, while the other output voltage is the anode circuit of the Triode is removed. Suitable dimensioning ao can ensure that both output voltages are equal and in antiphase with respect to one another. This circuit has the disadvantage indicates that the gain, i.e. H. the amplitude ratio of the output voltages to the input voltage equals 1, i.e. H. that no gain can be achieved with this circuit.

In weiteren bekannten Schaltungen werden die beiden Ausgangsspannungen dem Anodenkreis und dem Schirmgitter- bzw. RaumladungsgitterkreisIn other known circuits, the two output voltages are the anode circuit and the screen grid or space charge grid circle

einer Entladungsröhre dadurch entnommen, daß sich zwischen diesen beiden Elektroden ein sogenanntes Verteilungsgitter befindet, dem die Eingangsspannung zugeführt wird und das die Eigenschaft besitzt, daß eine Änderung der Spannung an diesem Gitter die Summe der zur Anode und zum Schirm- bzw. Raumladungsgitter fließenden Ströme nicht beeinflußt. Wird die Eingangsspannung diesem Verteilungsgitter zugeführt, so ist die Anodensteilheit ίο einer derartigen Röhre der Schirmgitter- bzw. Raumladungsgittersteilheit gleich. Diese Steilheiten sind jedoch so gering, daß nicht mehr als eine fünffache Verstärkung erzielt werden kann.taken from a discharge tube in that there is a so-called Distribution grid is located to which the input voltage is supplied and which has the property, that a change in the voltage on this grid is the sum of the to the anode and to the screen or Space charge lattice flowing currents not affected. Will the input voltage this distribution grid supplied, the anode slope ίο of such a tube of the screen grid or space charge grid slope same. However, these slopes are so small that no more than five times Reinforcement can be achieved.

Die Erfindung bezweckt, eine Schaltung zu schaffen, mit der unter Anwendung nur einer einzigen Entladungsröhre eine viel höhere, mindestens fünfzigfache Verstärkung erhalten werden kann.The invention aims to provide a circuit with which using only a single Discharge tube a much higher, at least fifty-fold gain can be obtained.

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß bei einer Entladungsröhre, die wenigstens eine Kathode, ein erstes Steuergitter, ein erstes Schirmgitter, ein zweites Steuergitter, ein zweites Schirmgitter und eine Anode aufweist, insbesondere die Eingangsspannung dem zweiten Steuergitter zugeführt, während die Ausgangsspannungen den Stromkreisen der Anode bzw. der elektrisch miteinander verbundenen ersten und zweiten Schirmgitter entnommen werden. Im letztgenannten Kreis liegt eine für die Frequenzen der zu verstärkenden Schwingungen derart hohe Impedanz, daß die Steilheit der Kennlinie, die den Anodenstrom als Funktion der Spannung am ersten Steuergitter darstellt, negativ ist; ferner ist die Anode über einen Rückkopplungskreis mit dem ersten Steuergitter verbunden, wodurch eine positive Rückkopplung bewerkstelligt wird. Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert.For this purpose, according to the invention in a discharge tube, the at least one cathode, a first control grid, a first screen grid, a second control grid, a second screen grid and having an anode, in particular the input voltage supplied to the second control grid, while the output voltages of the circuits of the anode or those electrically connected to one another first and second screen grids can be removed. In the latter circle there is one for the frequencies of the vibrations to be amplified such high impedance that the steepness of the characteristic, the represents the anode current as a function of the voltage on the first control grid, is negative; further is the anode connected to the first control grid via a feedback circuit, creating a positive Feedback is accomplished. The invention is explained in more detail with reference to the drawings.

In den Fig. la und ib sind Kennlinien einer Heptodenröhre dargestellt, die sich zur Anwendung in einer Schaltung gemäß der Erfindung eignet. Die Fig. 2 und 3 betreffen ein vereinfachtes Schaltbild bzw. eine näher ausgearbeitete Schaltung gemäß der Erfindung.In Fig. La and ib are characteristics of a Heptode tube shown suitable for use in a circuit according to the invention. 2 and 3 relate to a simplified circuit diagram and a more detailed circuit according to FIG the invention.

In Fig. ia sind der Anodenstrom i_a und derIn Fig. Ia the anode current i _a and the

Strom i_r_, ₄ zu den beiden durchverbundenen Schirmgittern g₂ und g₄ als Funktion der Spannung V_gl am ersten Steuergitter g_t für verschiedene Werte der Spannung V_g3 am zweiten Steuergitter g₃ einer Heptode dargestellt; diese ist in den Fig. 2 und 3 durch die Bezugsziffer 1 bezeichnet. Dabei liegt im gemeinsamen Schirmgitterkreis g₂-_t ein nicht entkoppelter Widerstand 2.Current i _r _, ₄ to the two through-connected screen grids g ₂ and g _{4 shown} as a function of the voltage V _gl at the first control grid g _t for different values of the voltage V _g3 at the second control grid g _{3 of} a heptode; this is denoted by the reference number 1 in FIGS. 2 and 3. There is a non-decoupled resistor 2 in the common screen grid circuit g ₂ - _t.

Wie sich zeigt, haben die Anodenstromkennlinien für nicht zu große negative Werte der Spannung V_gl eine negative Steilheit, die bei weniger negativen Werten der Spannung V_gs größer ist.As can be seen, the anode current characteristics for negative values of the voltage V _gl that are not too large have a negative slope which is greater for less negative values of the voltage V _gs.

Es ergibt sich außerdem, daß die Schirmgitterstromkennlinien fast alle die gleiche Steilheit besitzen und daß der Wert, den die Gitterspannung V _g3 annimmt, nur in geringem Maße die Lage dieser Kennlinien beeinflußt.It also emerges that the screen grid current characteristics almost all have the same steepness and that the value which the grid voltage V _g3 assumes only has a slight influence on the position of these characteristics.

In Fig. ib sind entsprechende Kennlinien des Anodenstroms i_a bzw. des Schirmgitterstroms i _f3t ₄ als Funktion der Spannung V_n am zweiten Steuergitter bei verschiedenen Parameterwerten der Spannung V_gl am ersten Steuergitter dargestellt.In FIG. 1b, corresponding characteristics of the anode current i _a and the screen grid _{current i f3t} _{4 are shown} as a function of the voltage V _n at the second control grid for different parameter values of the voltage V _gl at the first control grid.

Dem zweiten Steuergitter g₃ der in Fig. 2 dargestellten Heptodenröhre 1 wird die Eingangsspannung V₁ zugeführt, die Ausgangsspannungen V_n' und V_u" werden dem Stromkreis der Anode ο bzw. dem Stromkreis der beiden Schirmgitter g₂ und g₄ entnommen. Diese beiden Schirmgitter sind elektrisch miteinander verbunden. Im Ausgangskreis dieser Schirmgitter liegt ein nicht entkoppelter Widerstand 2 mit einem derart hohen Wert, daß die Röhre 1 die in Fig. 1 dargestellten Kennlinien besitzt. Es wird dabei bemerkt, daß die Spannung an der Anode α die gleiche Phase wie die Spannung am ersten Steuergitter ^₁ hat. Dieses Verhalten der Röhre 1 läßt sich folgendermaßen erklären:The second control grid g ₃ Heptodenröhre 1 shown in Fig. 2, the input voltage V ₁ is applied, the output voltages V _n 'and V _u "are ο the circuit of the anode and the circuit of the screen grid G ₂ and extracted g of _4. These In the output circuit of this screen there is a non-decoupled resistor 2 with such a high value that the tube 1 has the characteristics shown in Fig. 1. It is noted that the voltage at the anode α is the same Phase like the voltage at the first control grid ^ _1. This behavior of tube 1 can be explained as follows:

Der Röhrenteil Kathode-Gitter-gyGitter-g₂ kann als eine Vorverstärkungstriode aufgefaßt werden. Die Spannung am Gitter g₂ und somit auch die Spannung am Gitter g_i ist in Gegenphase mit der Spannung am Gitter ^₁. Zwischen den Gittern g₂ und g₃ entsteht eine Raumladung, die bei nicht übermäßig hohen negativen Werten der Spannung V_gl am ersten Steuergitter als eine virtuelle Kathode mit nahezu gleichbleibender Emission aufgefaßt werden kann. Der Röhrenteil; virtuelle Kathode-Gitter-g₃ und ^₄-Anode bildet eine Pentode, in der die Anodenspannung in Gegenphase mit den Spannungen an den Gittern g₃ und g_i und somit gemäß dem Vorstehenden in Phase mit der Spannung am Gitter g_t ist.The tube part cathode-grid-gy-grid-g ₂ can be regarded as a preamplification triode. The voltage on the grid g ₂ and thus also the voltage on the grid g _i is in phase opposition to the voltage on the grid ^ ₁ . A space charge arises between the grids g ₂ and g ₃ which, if the negative values of the voltage V _gl at the first control grid are not excessively high, can be interpreted as a virtual cathode with an almost constant emission. The tubular part; virtual cathode-grid-g ₃ and ^ ₄ -anode forms a pentode in which the anode voltage is in antiphase with the voltages on the grids g ₃ and g _i and thus in phase with the voltage on the grid g _t according to the above.

Wie aus den Kennlinien der Fig. ia und ib ersichtlich ist, wird durch das Anbringen des Rückkopplungskreises 3-4-5 die Steilheit der Anodenstromkennlinie sowie auch die Steilheit der Schirmgitterstromkennlinie scheinbar vergrößert, und zwar ergibt es sich, daß diese Vergrößerung nahezu in gleichem Maße stattfindet. Dieser Rückkopplungskreis führt also eine positive Rückkopplung herbei, die für den Anodenkreis ebenso groß ist wie für den Schirmgitterkreis. Durch geeignete Wahl des Widerstandes 6 im Anodenkreis im Verhältnis zum Widerstand 2 im gemeinsamen Schirmgitterkreis können stets nahezu gleichbleibende Spannungen V_u' und V₁₁" erzielt werden.As can be seen from the characteristics of Fig. Ia and ib, the steepness of the anode current characteristic curve and the steepness of the screen grid current characteristic curve is apparently increased by the attachment of the feedback circuit 3-4-5, and it results that this increase is almost the same takes place. This feedback circuit thus brings about a positive feedback which is just as great for the anode circuit as it is for the screen grid circuit. By a suitable choice of the resistor 6 in the anode circuit in relation to the resistor 2 in the common screen grid circuit, almost constant voltages V _u ' and V ₁₁ ″ can always be achieved.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltung wird die Eingangsspannung dem zweiten Steuergitter g₃ zugeführt. Es wäre möglich, eine vollkommen ähnliche Vergrößerung der Anoden- und der Schirmgittersteilheit, wie oben beschrieben, mit einer Schaltung zu erzielen, bei der das Gitter g ₃ auf einem gleichbleibenden Potential gehalten wird, während die Summe der Eingangsspannung und einer mit Hilfe eines Rückkopplungskreises 3-4-5 aus dem Anodenkreis abgeleiteten Spannung dem ersten Steuergitter gj zugeführt wurde. Es ist jedoch häufig erwünscht, den Gittern ^₁ und g₃ noch Regelspannungen V_n und V_n zuzuführen, um die Steilheit in Abhängigkeit von der Amplitude der Ausgangsspannungen V₁₁' und V₁₁" regeln zu können, z. B. zwecks Kontrastexpansion oder selbsttätiger Lautstärkeregelung. In the circuit shown in FIG. 2, the input voltage is fed to the second control grid g _3. It would be possible to achieve a completely similar increase in the steepness of the anode and the screen grid, as described above, with a circuit in which the grid g _{3 is kept} at a constant potential while the sum of the input voltage and one with the aid of a feedback circuit 3 -4-5 voltage derived from the anode circuit was supplied to the first control grid gj. However, it is often desirable to supply control voltages V _n and V _n _{to the gratings ^ 1} and g _{3 in order to} be able to control the slope as a function of the amplitude of the output voltages V ₁₁ ' and V ₁₁ " , e.g. for the purpose of contrast expansion or automatic volume control.

Obwohl die Erfindung nicht auf eine SchaltungAlthough the invention does not apply to a circuit

beschränkt ist, bei der die Eingangsspannung dem zweiten Steuergitter g₃ zugeführt wird, sondern auch anwendbar ist, wenn die Eingangsspannung dem ersten Steuergitter g_t zugeführt wird, wird in den Ausführungsbeispielen insbesondere die erstgenannte Schaltung ausgearbeitet. Es ergibt sich ja aus Fig. ιa der Zeichnung, daß in der letztgenannten Schaltung eine Regelung der Spannung V_g% den Nachteil mit sich bringt, daß bei übermäßig kleinen ίο negativen Werten dieser Spannung V_g3 die Anodenstromkennlinien über einen zu schmalen Bereich linear sind, so daß nichtlineare Verzerrung der zu verstärkenden Eingangsspannung F₁- auftreten würde. Durch diese Maßnahme wird außerdem noch der wichtige Vorteil erzielt, daß das Verhältnis zwischen den beiden Ausgangsspannungen V₁₁' und V₁₁", der Gegen takt, nahezu unabhängig von der Regelspannung V_n ist, die dem zweiten Steuergitter zugeführt wird, da die Verstärkung des ersten Röhrenteils, d.h. Kathode-Gitter-gj-Gitter-gg, durch die Regelspannung V_n kaum beeinflußt wird. In der in Fig. 2 dargestellten Schaltung kann eine Regelspannung V_n, wie oben angegeben, im Kreis des zweiten Steuergitters g₃ wirksam gemacht werden. Es ist jedoch vorteilhaft, auch im Stromkreis des ersten Steuergitters ^₁, wenn auch in geringerem Maße, eine entsprechende Regelspannung V_n mit entgegengesetztem Zeichen wirksam zu machen, um die Röhre in den meist linearen Teilen der Kennlinien einzustellen. Als Verhältnis zwischen den Spannungen V_n und V_n wird in der Praxis annähernd ein Wert 1:2 angenommen. Eine derartige Regelschaltung ist in dieser Figur durch die Dioden 7 und 8, den Spannungsteiler 9 und die Abflachfilter 10 und 11 dargestellt, wobei die Dioden eine derartige Durchlaßrichtung besitzen, daß die Regelung Kontrastexpansion der Ausgangsspannungen in bezug auf die Eingangsspannung zur Folge hat.is limited, in which the input voltage is fed to the second control grid g ₃ , but can also be used when the input voltage is fed to the first control grid g _t , the first-mentioned circuit in particular is worked out in the exemplary embodiments. It follows from Fig. Ιa of the drawing that in the last-mentioned circuit, a regulation of the voltage V _{g% has} the disadvantage that with excessively small ίο negative values of this voltage V _g3, the anode current characteristics are linear over a range that is too narrow, so that non-linear distortion of the input voltage to be amplified F ₁ - would occur. This measure also has the important advantage that the ratio between the two output voltages V ₁₁ ' and V ₁₁ ", the counter clock, is almost independent of the control voltage V _{n that} is fed to the second control grid, since the gain of the first tubular member, that the cathode-grid-gj-lattice gg, _n by the control voltage V is hardly affected. in the embodiment shown in Fig. 2 circuit a control voltage V _n can, as indicated above, in the circuit of the second control grid g ₃ made effective However, it is advantageous to use a corresponding control voltage V _n with the opposite symbol in the circuit of the first control grid ^ ₁ , albeit to a lesser extent, in order to adjust the tube in the mostly linear parts of the characteristic curves In practice, voltages V _n and V _n are assumed to have a value of approximately 1: 2. Such a control circuit is provided in this figure by the diodes 7 and 8, the voltage components r 9 and the flat filters 10 and 11 are shown, the diodes having a forward direction such that the regulation results in contrast expansion of the output voltages with respect to the input voltage.

Anstatt Anwendung der angegebenen Regelschaltung kann auch den Dioden 8 und 9 ein Teil der Spannung über den Widerstand 2 im gemeinsamen Schirmgitterkreis zugeführt werden.Instead of using the specified control circuit, the diodes 8 and 9 can also be part of the Voltage can be fed across the resistor 2 in the common screen grid circuit.

In Fig. 3 ist die Schaltung nach Fig. 2 weiter ausgearbeitet. Der Regelkreis 7-8-9-10-11 ist der Deutlichkeit halber weggelassen.In FIG. 3, the circuit according to FIG. 2 is further elaborated. The 7-8-9-10-11 control loop is for clarity omitted for the sake of

Es ergibt sich, daß die gegenseitige Kapazität zwischen den Gittern g₃ und g₂-g₄ eine positive Rückkopplung bewirkt. Es entsteht auch eine positive Rückkopplung infolge einer Elektronenkopplung zwischen dem zweiten Schirmgitter g₄ und der Anode. Da diese Rückkopplungen im allgemeinen unerwünscht sind, wurden zwischen der Anode und dem Gitter g₃ zwei eine negative Rückkopplung herbeiführende Stromkreise vorgesehen, von denen der eine eine neutrodyne Kapazität 12 und der andere einen Spannungsteiler 13-14 aufweist, wobei 14 den Innenwiderstand der Eingangsspannungsquelle bilden kann. Durch diese negativen Rückkopplungen werden die genannten positiven Rückkopplungen ausgeglichen und wird eine frequenzunabhängige Verstärkung erzielt.It turns out that the mutual capacitance between the grids g ₃ and g ₂ -g ₄ causes a positive feedback. There is also positive feedback as a result of electron coupling between the second screen grid g ₄ and the anode. Since this feedback is generally undesirable, two negative feedback generating circuits were provided between the anode and the grid g ₃ , one of which has a neutral capacitance 12 and the other a voltage divider 13-14, with 14 forming the internal resistance of the input voltage source can. By means of these negative feedbacks, the aforementioned positive feedbacks are compensated and a frequency-independent amplification is achieved.

Es kann zwischen den beiden Steuergittern ^₁ und ^₃ noch ein dritter Kreis 15-16 vorgesehen werden, der Gegenkopplung bewerkstelligt. Mit dem letztgenannten Gegenkopplungskreis wird erreicht, daß die nichtlineare Verzerrung sehr gering ist, obwohl der Verstärkungsgrad sehr hoch gesteigert werden kann. Durch diese Maßnahme wird außerdem erreicht, daß die Röhre 1 leicht auswechselbar w^rird, d. h. daß, falls eine bestimmte, in die Schaltung nach Fig. 3 eingeschaltete Verstärkerröhre 1 durch eine andere Verstärkerröhre der gleichen Type ersetzt wird, die gegenseitigen Abweichungen zwischen den beiden Röhren die Größe der Ausgangsspannungen V_u' und V₁₁" im Verhältnis zur Eingangsspannung Vi kaum beeinflußt.A third circle 15-16 can be provided between the two control grids ^ ₁ and ^ ₃ , which creates negative feedback. With the last-mentioned negative feedback loop it is achieved that the non-linear distortion is very low, although the gain can be increased very highly. By this measure it is also achieved that the tube 1 w easily replaceable ^r ird, that is, if a particular, in the circuit of Fig. 3 is switched intensifier tube 1 is replaced by another intensifier tube of the same type, the mutual differences between the two Tubes hardly affect the size of the output voltages V _u ' and V ₁₁ " in relation to the input voltage Vi.

Die Schaltung bietet ferner die Möglichkeit, bestimmte Frequenzen, z. B. die Frequenz 9000 Hz, die durch Intermodulation von zwei Trägerwellen entsteht und beim Rundfunkempfang einen unerwünschten Pfeifton herbeiführt, dadurch zu unterdrücken, daß in den Kreis der Schirmgitter g₂ und g₄ eine Impedanz 2 aufgenommen wird, die eine derartige Frequenzkennlinie hat, daß die Steilheit des Anodenstroms als Funktion der Eingangsspannung für diese unerwünschte Frequenz gerade gleich Null ist.The circuit also offers the possibility of certain frequencies, e.g. B. the frequency 9000 Hz, which is created by intermodulation of two carrier waves and causes an undesirable whistling sound during radio reception, to be suppressed in that an impedance 2 is added to the circle of screen grids g ₂ and g ₄ , which has such a frequency characteristic that the steepness of the anode current as a function of the input voltage for this undesired frequency is just zero.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS:

1. Circuit for generating two voltages (V ₁₁ ' and V ₁₁ ") of opposite phase, which are taken from the circuits of the anode (a) or the electrically interconnected screen grids (g ₂ and g ₄ ) of a discharge tube, the at least one Cathode, a first control grid (^ ₁ ), a first screen grid (g ^), a second control grid (g ₃ ), a second screen grid (g _A ) and an anode (α), characterized in that the screen grid circuit (Jf ₂ "^) an impedance (2) that is so high for the frequency of the vibrations to be amplified that the steepness of the characteristic curve, which represents the anode current as a function of the voltage at the first control grid (^ ₁ ), is negative and that the anode has a feedback circuit (3-4-5) is connected to the first control grid, creating positive feedback.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that the input voltage (F ₁ ) is fed to the second control grid (g _3).

3. A circuit according to claim 1, characterized in that a control voltage (V _r ) is _{effective in the circuit of the first (^ 1} ) and / or second control grid (g ₃ ) , which regulates the gain as a function of the amplitude of the output voltage.

4. Circuit according to claims 1, 2 or 3, characterized in that the anode (a) is connected to the second control grid via an additional negative feedback circuit (12-14) to compensate for undesired positive feedback.

5. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that for

Reduction of the non-linear distortion of the input voltage between the two control grids a feedback circuit (15-16) is provided.

6. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the impedance (2) recorded in the common circuit of the first (g ₂ ) and the second screen grid (g ₄ ) has such a frequency characteristic that the steepness of the anode current as a function of Input voltage for a certain unwanted frequency is zero.

1 sheet of drawings

833 7.833 7.