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Schaltungsanordnung zur Brummkompensation für widerstandsgekoppelte
Verstärker Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Verminderung
der Brummstörungen, die sich bei Empfangsgeräten oder Verstärkern bemerkbar machen,
die aus Wechselstrom-oder Gleichstromnetzen oder über Wechselrichter gespeist werden.
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Der Erfindung werden Schaltungen zugrunde gelegt, bei denen eine Widerstandskopplung
für die Niederfrequenzverstärkung angewendet wird, und bei denen die Gittervorspannung
einer oder mehrerer Verstärkerröhren einem in der negativen Zuleitung des Netzanschlußteils
liegenden Widerstand entnommen wird und der Netzteil einen Ladekondensator und Glättungskondensator
enthält.
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"theoretische Überlegungen und Versuche haben gezeigt, dafi eine erhebliche
Verbesserung der 13rummkompensation dadurch erreicht werden kann, daß erfindungsgemäß
in die eine Zuleitung des Glättungskondensators des Netzanschlußteils ein Widerstand
bestimmter Bemessung eingeschaltet wird (Rk in Abb. 3). Die Bemessung dieses
Widerstandes kann sowohl theoretisch wie auch durch Versuche festgestellt werden.
Sie ist abhängig von den übrigen Größen der Schaltung, die den Brumm beeinflussen.
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Die weitestgehende Brummbeseitigung ergibt sich, wenn gleichzeitig
der Koppelkondensator der zu entbrummenden Verstärkerstufe passend bemessen wird,
wiederum in Abhängigkeit der übrigen, den Brumm bestimmenden Schaltglieder. Auch
die Bemessung des Koppelkondensators kann durch Versuche oder durch Rechnung ermittelt
werden.
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Die der Erfindung zugrunde liegenden theoretischen Betrachtungen und
die Bemessung des erwähnten Widerstandes und des Koppelkondensators ergeben sich
aus dem Folgenden: Die bekannte Schaltung, von der die Erfindung ausgeht. ist in
Abb. r dargestellt, und zwar für den
Fall, daß es sich um einen-
am Wechselstromnetz liegenden Empfänger handelt. Vom Netzanschlußteil sind der Gleichrichter
G1, der Ladekondensator Cl, der Glättungskondensator C", die Drossel D und der in
der negativen Zuleitung liegende Widerstand R,, zur Erzeugung der negativen Gittervorspannung
dargestellt. Es kann auch ein Netzanschlußteil aus mehr Gliedern im Rahmen der Erfindung
verwendet werden. Vom Empfänger ist in der Abb. i die Endröhre R2 und die diesem
vorgeschaltete erste Niederfrequenzverstärkerröhre R1 bzw. Audion dargestellt. Die
übrigen Teile des Empfängers interessieren im Rahmen der Erfindung nicht. Die beiden
Röhren R1 und R2 sind durch den Anodenwiderstand Ra der Röhre R1, den Gitterwiderstand
RR der Röhre R2 und den Koppelkondensator Cg miteinander gekoppelt.
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Dieses Schaltbild ist in Abb.2 vereinfacht nochmals dargestellt. Man
erkennt, daß die Quelle der Brummspannung für den Empfänger bzw. Verstärker durch
den Spannungsabfall des Restwechselstromes am Glättungskondensator C" und dem Widerstand
R,, zur Erzeugung der Gittervorspannung zwischen den Punkten A und
B gebildet wird.
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:Angenähert besteht Kompensation, wenn in Abb. 2 das Gitter g der
Endröhre R2 gegen das Chassis die Brummspannung Null besitzt, weil dann nur noch
der verhältnismäßig geringe, aus dem Anodenkreis bzw. Schutzgitterstromkreis der
Endstufe resultierende Brumm vorhanden ist. Letzterer nimmt bei Verwendung einer
Gegentaktendstufe den Wert Null an. Die einzelnen Widerstände und Kondensatoren
bilden eine Brückenschaltung, in welcher die Spannungen an den Widerständen R" und
Rg nach Größe und Phase gleich sein müssen, um diese Forderung zu erfüllen. .
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Versucht man die Gleichgewichtsbedingungen einer solchen Brücke zu
errechnen, so ergibt sich, daß ein reelles Glied fehlt, welches für den Brückenabgleich
notwendig wäre, so daß eine vollständige Kompensation in einer Schaltung nach Abb.
i niemals möglich ist, da der Phasenabgleich nicht zustande kommen kann. Dagegen
lassen sich die Gleichgewichtsbedingungen leicht für eine erfindungsgemäße Schaltung
nach Abb. 3 errechnen.
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Wenn man i$ > ii annimmt, was praktisch immer der Fall ist,
so betragen die Brummspannungen zwischen dem Chassis und den Punkten A bzw.
B:
Dabei bedeutet iB den Restwechselstrom, welcher zwischen den Punkten A und
B fließt.
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Die Strom- und Spannungsverhältnisse werden dann durch folgende Gleichungen
bestimmt:
Stellt man ferner die Forderung, daß der Punktg das gleiche Potential wie das Chassis
haben soll, so gilt ferner: ip R, = iB Ra . (4) Man kann annehmen, daß R,,
durch den Aufbau des betreffenden Gerätes gegeben ist, R" und R, liegen wenigstens
größenordnungsmäßig fest, R; ist durch die verwendete Röhre bestimmt. Man wird also
versuchen, den Kompensationswiderstand Rk und den Koppelkondensator Cg so zu wählen,
daß Kompensation besteht.
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Zu diesem Zwecke werden die Gleichungen nach diesen Größen aufgelöst:
Aus (3) ergibt sich: ii=ig-i". Wenn man diesen Wert in (1) und (2) einsetzt, so
ergibt sich aus diesen beiden Gleichungen die Beziehung
Aus (d) ergibt sich:
Durch Gleichsetzen erhält man
und durch Zusammenziehen und Ordnen:
Durch Gleichsetzen der reellen und imaginären Gleichungsteile ergibt sich schließlich
die Größe des Kompensationswiderstandes zu:
Gleichzeitig müssen für vollständige Kompensation jedoch auch die imaginären Gleichungsteile
gleich sein. Man erhält dann für den günstigsten Wert des Koppelkondensators den
Wert:
Wenn man die errechneten Werte einstellt und die Spannung zwischen dem Punkt g und
dem Chassis bei verschiedenen Frequenzen mißt, so ergibt sich tatsächlich ein frequenzunabhängiger
Brückenabgleich. Durch richtiges Einstellen von Rk und C,
im Verhältnis
zu C", R", R; und R8 läßt sich also frequenzunabhängig ein Brumm-Minimum einstellen.
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Iti der vorstehenden Rechnung wurde, wie erwähnt, zur Vereinfachung
angenommen, daß der Strom iu groß gegen Strom i; ist. Versuche haben ergeben, daß
nach Einführung dieser Vereinfachung gemäß den vorstehenden Formeln errechnete Schaltmittel
tatsächlich die gestellte Forderung erfüllen.
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Bei Eintaktverstärkern kann es zweckmäßig sein, den erfindungsgemäßen
Widerstand bzw. den Koppelkondensator der widerstandsgekoppelten Verstärkerstufe
so zu bemessen, daß die Brummspannung des Gitters der zu entbrummenden Stufe nicht
auf Null geht, sondern daß dort eine Restbrummspannung zur Kompensation des aus
dem Anoden- bzw. Schirmgitterstromkreis resultierenden Brumms verbleibt.
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Für die serienmäßige Anwendung des Erfindungsgedankens kann es erwünscht
sein, statt eines besonderen Vorschaltwiderstandes Rk diesen mit (lern Siebkondensator
C" in einer Einheit zusammenzubauen.
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Sollen mehrere hintereinandergeschaltete Verstärkerstufen nach der
Erfindung entbrummt werden, so sind die einzelnen Koppelkondensatoren und die übrigen
den Brumm beeinflussenden Schaltglieder der einzelnen Stufen an den dem Glättungskondensator
vorgeschaltetenWiderstand anzupassen.
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Allschließend sei noch darauf hingewiesen, daß man die Anodenspannung
für die Hochfrequenzröhren zweckmäßig an dem Punkt zwischen Widerstand Rk und Kondensator
C" in Abb. 3 abgreift, wie durch den Pfeil HF angedeutet ist. In diesem Fall
ist die Anodenspannung über den Kondensator C" verl)lockt, so daß der Widerstand
Rk nicht als Koppelwiderstand wirken kann. Außerdem wird dadurch die Brücke noch
besser abgeglichen; man nähert sich also noch mehr dem Idealzustand der viilligen
Brummfreiheit.