DE830360C - Schaltung zur Verstaerkung von Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenzsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Verstärkung elektrischer Schwingungen, insbesondere von modulierten Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenzschvvingurigen und deren niederfrequenten Demodulationsschwingungen mittels ein und derselben Entladungsröhre in sogenannter Reflexschaltung, bei der die Niederfrequenzschwingungen in einem von dieser Röhre getrennten Gleichrichter, aus dem Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenzschwingungen abgeleitet werden und bei der eine zweite Entladungsröhre vorgesehen ist, in der die Niederfrequenzschwingungen zum zweiten Male verstärkt werden.

Eine solche Schaltung (Reflexschaltung) wird häufig bei Radioempfängern verwendet. Reflexschaltungen haben jedoch im allgemeinen verschiedene nachteilige Eigenschaften, die in der Regel einer nicht linearen Charakteristik der verwendeten Entladungsröhre zuzuschreiben sind.

Es ensteht z. B. eine bedeutende Verzerrung da- ao durch, daß das.Hochfrequenz- bzw. das Zwischenfrequenzsignal mit den Niederfrequenzschwingungen moduliert wird. Weiter wird das der Entladungsröhre zugeführte Hochfrequenz- bzw. Zwisdhenfrequenzsignal demoduliert, wodurch be- as sonders bei großen Empfangsspannungen ein Niederfrequenzsignal (Restsignal) entsteht, das, auch wenn das Niederfrequenzeingangssignal der Reflexstufe bis auf Null herabgesetzt wird, an den Ausgangsklemmen der Schaltung auftritt. Das Vor-

handensein eines Restsignals wird im allgemeinen als unerwünscht betrachtet, um so^mehr, da dieses Signal in der Regel stark verzerrt ist.

Die geschilderten Nachteile würden in noch größerem Maße auftreten, wenn man die Verstärkung der Reflexstufe regeln wollte, wozu in dieser Stufe eine Entladungsröhre verwendet werden müßte, deren Charakteristik stark gekrümmt ist. Aus diesem Grunde hat man bisher in einer Reflexstufe

ίο noch keine selbsttätige Lautstärkeregelung verwendet.

Um die Verzerrung durch Modulation möglichst niedrig zu halten, soll der Entladungsröhre ein Niederfrequenzsignal möglichst kleiner Amplitude zugeführt und zugleich eine möglichst große Niederfrequenzverstärkung, also ein möglichst hoher Widerstand im Anodenkreis der Röhre, verwendet werden. Durch diese Maßnahmen tritt jedoch die Verzerrung infolge des Restsignals in verstärktem

ao Maße auf, da dieses Signal infolge der stark gesteigerten Niederfrequenzverstärkung gleichfalls bedeutend verstärkt wird. Wenn jedoch das Restsignal durch Verringerung der Verstärkung der Reflexstufe unterdrückt wird, so muß das Niederfrequenzeingangssignal vergrößert werden, weswegen die erstgenannte Verzerrung zu groß wird. Die Erfindung schafft nun ein Mittel, mit dem das. Restsignal bedeutend abgeschwächt oder praktisch völlig unterdrückt werden kann und trotzdem die Verzerrung infolge der Modulation des Hochfrequenz- bzw. Zwischenfrequenzsignals durch die Niederfrequenzschwingungen gering bleibt. Zudem ermöglicht die Erfindung die Verwendung von Lautstärkeregelung, insbesondere selbsttätiger Lautstärkeregelung bei der in Reflexschaltung verwendeten Röhre.

Gemäß der Erfindung wird bei der erwähnten Schaltung zwischen dem Ausgangskreis und dem Eingangskreis der ersterwähnten Röhre (Reflexröhre) eine negative Rückkopplung der Niederfrequenzschwingungen von einem solchen Ausmaß vorgesehen, daß wenigstens die infolge einer nicht linearen Charakteristik der Entladungsröhre (Reflexröhre) durch Gleichrichtung der Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenzsignale in dieser Röhre erzeugten Niederfrequenzschwingungen unterdrückt werden.

Außerdem wird vorzugsweise zusätzlich vom Ausgangskreis der zweiten Entladungsröhre (Endröhre) eine Spannung angenommen, welche eine zweite negative Rückkopplung bewirkt. Es ist häufig möglich, die beiden Gegenkopplungen zu vereinigen.

Die besten Ergebnisse werden bei Verwendung einer Mehrgitterentladungsröhre erzielt, bei der die Niederfrequenzschwingungen zur Vorverstärkung dem ersten Steuergitter und die z. B. in einem Schirmgitterkreis auftretenden vorverstärkten Schwingungen, vorzugsweise gemeinsam mit den Hochfrequenz- bzw. Zwischenfrequenzsignalen, einem zweiten Steuergitter zugeführt werden. Durch eine solche Kaskadenschaltung läßt sich die Niederfrequenzverstärkung sehr hoch steigern, so daß bei Anwendung der Erfindung die Niederfrequerugegenkopplung gleichfalls einen hohen Wert annehmen kann, weswegen die erwähnten Verzerrungen sehr niedrig gehalten werden können.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

In der Zeichnung sind die Zwischenfrequenz- und Niederfrequenzverstärkungsstufen eines Radioempfängers dargestellt, bei dem die Erfindung Anwendung findet. Das Zwischenfrequenzsignal wird auf induktivem Wege einem auf die Frequenz des Zwischenfrequenzsignals abgestimmten Schwingungskreis 1 zugeführt und zur Verstärkung zum dritten Gitter einer Entladungsröhre 2 geführt.

Der Anodenkreis dieser Röhre enthält in Reihe einen auf das Zwischenfrequenzsignal abgestimmten Schwingungskreis 3 und einen Widerstand 4. Die verstärkten Zwischenfrequenzschwingungen werden dem Kreis 3 entnommen, der zu diesem Zweck magnetisch mit einem zweiten Zwischenfrequenzkreis 5 gekoppelt ist; dieser ist in Reihe mit einem Widerstand 6, einem Spannungsteiler 7 und einer der Dioden einer Duodiode-Endpentode 8 verbunden. Die zweite Diode dieser Entladungsröhre wird in der Schaltung nicht verwendet.

Die durch Gleichrichtung im Diodenkreis entstandenen Niederfrequenzschwingungen werden über die Reihenschaltung eines Kondensators 9 und eines Widerstands 10 dem Spannungsteiler 7 entnommen und über eine abgeschirmte Leitung und einen Widerstand 11 dem ersten Gitter der in der Reflexschaltung verwendeten Entladungsröhre 2 zugeführt. Die Niederfrequenzschwingungen werden von der Röhre 2 in zwei Stufen verstärkt; zu diesem Zweck enthält der Schirmgitterkreis dieser Röhre einen für Niederfrequenzen nicht überbrückten Widerstand 12, an dem die vorverstärkten Niederfrequenzschwingungen auftreten. Diese Schwingungen werden mittels eines Kondensators 13 auf das dritte Gitter der Heptode 2 übertragen. Die in Kaskade verstärkten Niederfrequenzschwingungen werden dem bereits erwähnten Widerstand 4 entnommen und über ein aus zwei Kondensatoren 14 und 16 und einem Widerstand 15 bestehendes Filter, einen Trennungskondensator 17 und einen Widerstand 18 dem Steuergitter der Pentode 8 zugeführt.

Der Anodenkreis der Pentode 8 enthält einen Niederfrequenztransformator 19. Dieser Transformator hat zwei Sekundärwicklungen; die eine Wicklung ist mit einem Lautsprecher 20 verbunden, und die andere Wicklung liefert eine im folgenden noch zu erörternde, für Gegenkopplung geeignete Spannung.

Das Schirmgitter der Röhre 2 ist für Zwischenfrequenzschwingungen mittels eines Kondensators geerdet. Zwischen dem dritten Gitter dieser Entladungsröhre und dem unteren Ende der zum Zwischenfrequenzkreis 3 gehörigen Spule ist ein Neutralisationskondensator 21 angeordnet, während der zum Kreis 3 gehörige Kondensator an eine Anzapfung der erwähnten Spule angeschlossen ist. Um den Kondensator 21 leicht einstellen zu können,

wird die Röhrenkapazität Cag₃ durch einen kleinen Kondensator 22 künstlich erhöht. Die Verwendung dieses Kondensators hat noch einen zusätzlichen Vorteil: die Toleranz der Röhrenkapazität Cag₃ wird auf diese Weise vergrößert. Die erörterte Neutralisation ist mit Rücksicht auf die gewählte Zwisch-enfrequenz (468 kHz) erwünscht, um Selbsterregung der Schaltung zu verhüten.

Infolge der Krümmung der Charakteristik der Röhre 2 treten nun zwei Arten von Verzerrungen auf. Das Zwischenfrequenzsignal wird mit den Niederfrequenzschwingungen moduliert, und das Signal wird zudem demoduliert, wodurch am Widerstand 4, insbesondere bei großen Empfangsspannungen, eine verzerrte Niederfrequenzspannung auftritt. Diese verzerrte Niederfrequenzspannung (Restsignal) ist auch vorhanden, wenn dem ersten Gitter der Röhre 2 keine Niederfrequenzschwingungen zugeführt werden; diese Zufuhr wird durch Einstellung des Spannungsteilers 7 geregelt.

Um die erstgenannte Verzerrung möglichst klein zu machen, ist es erforderlich, die Amplitude der dem ersten Gitter der Röhre 2 zugeführten Niederfrequenzschwingungen möglichst klein zu halten, was darauf hinausläuft, daß die Niederfrequenzverstärkung der Reflexstufe hoch gesteigert und dem Widerstand 4 ein hoher Wert gegeben werden muß. Infolgedessen nimmt das Restsignal und die diesem Signal anhaftende Verzerrung jedoch einen unzulässig hohen Wert an. Wollte man diese Verzerrung durch Verringerung der Verstärkung der Reflexstufe unterdrücken, so müßte das Niederfrequenzeingangssignal vergrößert werden, wodurch aber wieder die erstgenannte Verzerrung zu groß würde.

Gemäß der Erfindung wird nun das Restsignal und die infolgedessen auftretende Verzerrung unterdrückt, ohne daß das Zwischenfrequenzsignal in störendem Maße von den Niederfrequenzschwingungen moduliert wird, indem eine Gegenkopplung der durch Demodulation des Niederfrequenzsignals in der Reflexstufe erzeugten Niederfrequenzschwingungen angewendet wird.

Zu diesem Zweck wird in der Schaltung der Verbindungspunkt des Schwingungskreises 3 und des Widerstandes 4, über die Reihenschaltung eines Widerstandes 23 und eines Kondensators 24, mit der unteren Seite des Zwischenfrequenzschwingungskreises 1 verbunden. Die Verwendung dieser Gegenkopplung gestattet eine hohe Verstärkung in der Reflexstufe, so daß ein verhältnismäßig kleines Niederfrequenzeingangssignal genügt, ohne daß die vom Restsignal herbeigeführte Verzerrung einen störenden Wert annimmt.

Die bereits erörterte Kaskadenverstärkung der Niederfrequenzschwingungen ermöglicht sogar eine sehr hohe Niederfrequenzverstärkung, so daß es möglich wird, die Röhre für die Niederfrequenzverstärkung gegenzukoppeln. Die dazu erforderliche Spannung wird der zweiten Sekundärwick-

6b lung des Transformators 19 entnommen. Sie wird mittels zweier Widerstände 25 und 26 und eines Kopplungskondensators 27 der Kathode und außerdem über einen Kopplungskondensator 28 dem dritten Gitter der Röhre 2 zugeführt. Durch diese Gegenkopplung werden nicht nur die von der Röhre 2 hervorgerufene Verzerrung, sondern auch die in der Röhre 8 und dem Niederfrequenztransformator 19 entstehenden Verzerrungen gegengekoppelt. Eine passende Wahl der Kapazität des Kopplungskondensators 28 im beschriebenen Gegenkoppelkreis ermöglicht eine stärkere Gegenkopplung der hohen Frequenzen der Niederfrequenzschwingungen als die der niedrigen Frequenzen. Dies ist zur Erzielung einer getreuen Schallwiedergabe erwünscht.

Bei einer praktischen Ausbildung der dargestellten Schaltung betrug die erstgenannte Gegenkopplung einen Faktor 20 und die letztgenannte Gegenkopplung- einen Faktor 6,5. Insgesamt wurde also die Niederfrequenzverstärkung mit dem Faktor 130 gegengekoppelt. Da die Gesamtniederfrequenzverstärkung infolge der Kaskadenschaltung ohne Gegenkopplung das I3oofache war, verblieb noch eine iofache Niederfrequenzverstärkung. Die Verteilung der Gegenkopplung über zwei verschiedene Wege dient im wesentlichen zur Vermeidung von Unstabilität des Verstärkers, die häufig auftritt, wenn die ganze Gegenkopplung auf einmal vom Ausgang zum Eingang des Verstärkers verwendet wird.

Die vorliegende Schaltung bietet noch den Vorteil, daß bei der in der Reflexschaltung verwendeten Röhre 2 eine selbsttätige Lautstärkeregelung angewendet werden kann. Dazu wird dem Widerstand 6 eine Regelspannung entnommen, die nach Abflachung mittels eines aus Widerständen und Kondensatoren bestehenden Filters dem ersten und dem dritten Gitter der Röhre 2 zugeführt wird. Bei den bekannten Reflexschaltungen ist eine solche Lautstärkeregelung nicht möglich, da die Reflexröhre dort eine lineare Charakteristik haben muß. Bei der geschilderten Ausführungsform war es möglich, sowohl das Zwischenfrequenzsignal als auch die Niederfrequenzschwingüngen um einen Faktor 3 zu regeln; vorzugsweise wird diese Regelung in Vereinigung mit einer selbsttätigen Lautstärkeregelung der Mischröhre verwendet. Die zu diesem Zweck erforderliche Regelspannung kann z. B. dem Scheitel des Spannungsteilers 7 entnommen werden.

Die Schaltung kann auch etwas geändert zur Verwendung kommen, wobei die Niederfrequenzspannung für die Pentode 8 nicht von dem Widerstand 4, sondern von dem Widerstand 12 abgegriffen wird. In diesem Fall kann die Niederfrequenzgegenkopplung über die zweite Sekundärwicklung des Transformators 19 zum dritten Gitter der Röhre 2 weggelassen werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltung zur Verstärkung elektrischer Schwingungen, insbesondere von modulierten iao Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenzschwingungen und deren niederfrequenten Demodulationsschwingungen mittels einer und derselben Entladungsröhre in sogenannter Reflexschaltung, bei der die Niederfrequenzschwin- i»5 gungen in einem von dieser Röhre getrennten

   Gleichrichter aus den Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenzschwingungen abgeleitet werden und bei der eine zweite Entladungsröhre vorgesehen ist, in der die Niederfrequenzschwingungen zum zweitenmal verstärkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgangskreis und dem Eingangskreis der ersterwähnten Röhre eine negative Rückkopplung der Niederfrequenzschwingungen von einem

   ίο solchen Ausmaß vorgesehen ist, daß wenigstens die infolge einer nicht linearen Charakteristik der Entladungsröhre durch Gleichrichtung der Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenzsignale in dieser Röhre erzeugten Niederfrequenzschwingungen unterdrückt werden.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich vom Ausgangskreis der zweiten Entladungsröhre eine Spannung abgenommen wird, welche eine zweite

   ao negative Rückkopplung bewirkt.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrgitterentladungsröhre verwendet wird, bei der die Niederfrequenzschwingungen zur Vorverstärkung einem ersten Steuergitter und die z. B. in einem Schirmgitterkreis auftretenden vorverstärkten Schwingungen \Orzugsweise gemeinsam mit den Hochfrequenz- bzw. Zwischenfrequenzsignalen einem zweiten Steuergitter zugeführt werden.
4. 4. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Entladungsröhre eine selbsttätige Lautstärkeregelung angewendet wird.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 738 775, 681056; Britische Patentschrift Nr. 467430;
   Funk 1937, S. 167;
   Telefunken-Röhre 1942, H. 24/25.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   O 2996 1.