DE841608C - Schaltung zur Verstaerkung elektrischer Schwingungen - Google Patents
Schaltung zur Verstaerkung elektrischer SchwingungenInfo
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/26—Push-pull amplifiers; Phase-splitters therefor
- H03F3/28—Push-pull amplifiers; Phase-splitters therefor with tubes only
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Description
Zur Verstärkung elektrischer Schwingungen ist eine Schaltung mit zwei Verstärkerröhren bekannt,
die je eine Impedanz Z im Anodenkreis enthalten und bei der die zu verstärkende Spannung dem Steuergitterkreis
einer der Röhren, der direkt gesteuerten Röhre, zugeführt wird, während die · Steuerspannung
für die andere, die indirekt gesteuerte Röhre der Anodenimpedanz der direkt gesteuerten Röhre entnommen
wird. Die Schaltung wird nun derart eingerichtet, daß die Steuerspannungen in den beiden
Steuergitterkreisen von gleicher Größe und gegenphasig sind und daß der Verstärker als Gegentaktverstärker
wirkt.
Der Frequenzgang der Verstärkung dieser vielfach als Quasigegentaktverstärker bezeichneten Schaltung
wird vorwiegend durch die Anodenimpedanzen bedingt, so daß, wenn letztere frequenzabhängig sind,
auch die Verstärkung frequenzabhängig wird. Ist eine frequenzunabhängige Verstärkung erwünscht, so
ist diese, vorausgesetzt, daß das Frequenzgebiet nicht zu breit ist, dadurch erzierbar, daß als Anodenimpedanzen
Widerstände verwendet werden. Für ein sehr breites Frequenzgebiet wird die Verstärkung aber
doch wieder frequenzabhängig, da sich bei den höheren Frequenzen die parallel zu den Anodenwiderständen
liegenden Röhren- und Schaltungskapazitäten geltend machen. Außerdem sind bei den hohen Frequenzen
die Steuerspannungen der beiden Röhren nicht mehr genau gegenphasig, und die Gegentaktwirkung wird
verlorengehen.
Die Erfindung bezweckt eine solche Einrichtung eines Verstärkers der oben beschriebenen Art, daß
trotz der Frequenzabhängigkeit der Anodenimpedanzen Z die Verstärkung in einem breiten Gebiet
frequenzunabhängig ist und die Gegentaktwirkung beibehalten wird.
Nach der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß in die Leitung, welche den Verbindungspunkt
der Anodenimpedanzen mit den Kathoden der Verstärkerröhren verbindet, eine Impedanz ge-•
schaltet ist, die gleichzeitig in den Steuergitterkreisen der beiden Röhren liegt und einen solchen Wert hat,
daß der Spannungsverlust an dieser Impedanz etwa ίο gleich der Hälfte der zu verstärkenden Spannung ist
und daß die Spannung an der Anodenimpedanz der direkt gesteuerten Röhre über ein solches frequenzabhängiges
Netzwerk dem Steuergitterkreis der anderen Röhre, der indirekt gesteuerten Röhre, zugeführt
wird, daß die Ausgangsspannung des Netzwerkes aus zwei Komponenten zusammengesetzt ist,
von denen eine proportional zur Spannung an der Impedanz Z und die andere proportional zu dem
durch diese Impedanz fließenden Strom ist.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltung dargestellt sind. .
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltung dargestellt sind. .
Die Schaltung nach Fig. 1 enthält zwei gleiche Verstärkerröhren 1 und 2 mit Anodenimpedanzen Z.
Die zu verstärkende Spannung V0 wird dem Steuergitterkreis
der direkt gesteuerten Röhre 1 zugeführt. In der Leitung zwischen dem Verbindungspunkt 3
der Impedanzen Z und dem Verbindungspunkt 4 der Kathoden ist eine Impedanz Z3 eingeschaltet, die
gleichzeitig in den Steuergitterkreisen der beiden Röhren liegt. Ferner ist ein aus den Impedanzen Z1
und Z2 bestehendes Netzwerk angebracht, mittels dessen eine der Spannung an der Impedanz Z im Anodenkreis
der direkt gesteuerten Röhre 1 entnommene Spannung dem Steuergitterkreis der indirekt gesteuerten
Röhre 2 zugeführt wird. Angenommen wird, daß die Impedanz Z1 + Z2 des Netzwerkes so
groß ist, daß sie gegenüber der Impedanz Z vernachlässigt werden kann. Ferner wird angenommen,
daß der innere Widerstand der Verstärkerröhren groß ist gegenüber der Impedanz Z.
Zwischen den Anodenströmen I1 und i2 und den
Steuergitterspannungen V91 und V92 bestehen dann
die Beziehungen
I1=SK11 und H=SVgi, (i)
in denen 5 die Steilheit der Röhre darstellt.
Ferner ist
Ferner ist
V1x =
ß I1Z-(
(2)
WO β= ■■
die Spannungsübertragung des
Netzwerkes darstellt.
Aus (1) und (2) ergeben sich für die Ströme I1 und it
S (1+SZ3)
(+3)
1 ι +SZ3 (2 — SßZ) "'
1 ι +SZ3 (2 — SßZ) "'
2 ι +SZ3~(2 — SßZ) °"
Nach der Erfindung wird nun Z3 so groß gewählt, daß
im ganzen zu verstärkenden Frequenzgebiet' die Bedingungen
SZ>i,
Z3 > β Z (3)
erfüllt sind. Dann wird
2 —~S~~ßZ
V0.
(4)
woraus sich ergibt, daß die Ströme von gleicher Größe und gegenphasig sind, wie es für Gegentaktverstärkung
erforderlich ist. Es wird bemerkt, daß die Ströme von Z3 unabhängig sind, so daß, vorausgesetzt, daß die
Bedingungen (3) erfüllt sind, diese Impedanz in beliebiger Weise zusammengesetzt sein kann. Es ist
aber deutlich, daß die Impedanz für den Anodengleichstrom der Röhren durchlässig sein muß.
Für den Spannungsverlust an der Impedanz Z findet man, wenn die Bedingungen (3) erfüllt sind:
\ 1 1 2/ 3 2 0 *
Die Bedingungen (3) können daher so ausgelegt werden, daß die Impedanz Z3 so groß sein muß, daß
der an ihr auftretende Spannungsverlust ungefähr gleich der Hälfte der zu verstärkenden Spannung V0
wird. Für die Spannungen F1 und F2, die an den
Anodenimpedanzen Z auftreten, gilt
95 V =-F = SZ V= τ V
1 2 2 — SßZ° 2 °'
SZ ~P
woraus für die Verstärkung g folgt:
V1
Vn
Vn
SZ
-ß
(5)
Nach der Erfindung wird das aus Z1 und Z2 bestehende
Netzwerk derart gewählt, daß
--— — β = A = Konstante
(6)
und die Verstärkung g- unabhängig von der Frequenz wird.
Durch die Bedingung (6) ist eine bestimmte Beziehung zwischen das Netzwerk Z1, Z2 und die Anodenimpedanz
Z gelegt. Ist letztere gegeben, so kann die Zusammensetzung des Netzwerkes aus (6) abgeleitet
werden.
Besteht z. B. die Anodenimpedanz Z in der in Fig. 2 dargestellten Weise aus einem Widerstand R,
mit dem ein Kondensator C parallel geschaltet ist, so no·
kann das Netzwerk aus der Reihenschaltung eines Kondensators C2 und eines Widerstandes R2 bestehen,
unter der Voraussetzung, daß im ganzen zu verstärkenden Frequenzgebiet die Impedanz von C1
groß ist gegenüber A2, oder aber anders ausgedrückt,
die vom Netzwerk dem Steuergitterkreis der Röhre 2
zugeführte Spannung muß im ganzen Frequenzgebiet gegenüber der Spannung F1 ungefähr um go° phasenverschoben
sein und im geraden Verhältnis zu der Frequenz zunehmen.
In diesem Falle wird nämlich
In diesem Falle wird nämlich
ß--
R,
R.,
ο) C2
j 0) C2
ίο und da
wird
y
+ j
sz -^- s'r ·Ίω s -i">c*K*·
Wenn, um die Bedingung (6) zu erfüllen, C2 derart
gewählt wird, daß
S-
.S R2 '
so wird
und die Verstärkung
ist von der Frequenz unabhängig.
Mit
wird
ßZ =
j co C R
Wenn, wie in Fig. 2, Z3 aus einem Widerstand R3
besteht, so sind die Bedingungen (3):
S '
<C R
Für S = 5 · 10-3 mA V C = 50 pF R = ίο5 Ω,
und in der Annahme, daß die höchste zu verstärkende
Frequenz f/, = --—- = ; beträgt, sind diese Bedin-
gungen erfüllt, wenn R3 s>
200.
Ein Widerstand Rx von 1000 Ohm wird daher
genügen.
Die Verstärkung beträgt g= S R = 500, und wenn
R2 = 2000 Ohm, so wird C2 — = 5 pF.
Die Verstärkung der Schaltung nach Fig. 2 kann dadurch gesteigert werden, daß parallel zu dem
Kondensator C2 ein Widerstand R1 geschaltet wird,
wie es in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist. Der Kondensator
C2 muß dann derart gewählt werden, daß
i +
in welchem Fall die Verstärkung gegeben ist durch
K =
2
S R
SR R9
SR R9
R1+ R2
der größer ist als in dem Fall, daß A1 abwesend ist,
wenn
S R R2
R1
I.
Bei dieser Ausführung ist die Ausgangsspannung des Netzwerkes für die niedrigen Frequenzen gleichphasig
mit der Spannung V1 und bei den hohen Frequenzen
um etwa 900 in bezug darauf phasenverschoben.
Die physikalische Bedeutung der Bedingung (6) wird deutlich, wenn man die beiden Seiten mit der
Ausgangsspannung V1 multipliziert:
SZ
}.-ß V1 = AV1,
und da F1 = — I1 Z1 β V1 = — {a V1 + J-) .
Nun ist F1 die Ausgangsspannung des Netzwerkes
Z1, Z2, die dem Gitterkreis der indirekt gesteuerten
Röhre zugeführt wird, so daß diese Ausgangsspannung aus zwei Komponenten zusammengesetzt sein muß,
von denen eine proportional zu der an der Anodenimpedanz Z auftretenden Spannung F1 und die
andere proportional zu dem durch diese Anodenimpedanz fließenden Strom ist.
Wie oben bereits erwähnt wurde, kann Z3 eine
beliebige Impedanz sein, wenn nur die Bedingungen (3) erfüllt sind. In der Schaltung nach Fig. 2 darf daher
der Widerstand R3 durch eine andere Impedanz, z. B.
eine Drosselspule, ersetzt werden. An Stelle des Netzwerkes C2, R2 oder C2, R1, R2 in Fig. 2 können
auch andere Netzwerke Verwendung finden, z. B. ein Widerstand Rt in Reihe mit einer Induktivität L1
wie es in Fig. 3 dargestellt ist, wobei die Spannung no an der Induktivität dem Steuergitter der indirekt gesteuerten
Röhre 2 zugeführt wird. Wenn die Impedanz der Induktivität L im ganzen Frequenzgebiet klein
ist gegenüber dem Widerstand Zi4, so verhält sich das
Netzwerk /?4, L wie das Netzwerk C1, R2 in Fig. 2,
und es wird wieder eine in bezug auf F1 um 900
phasenverschobene Spannung dem Steuergitter der Röhre 2 zugeführt. Der Kondensator 5 in Fig. 3
dient dazu, die Anodengleichspannung der Röhre 1 vom Steuergitter der Röhre 2 fernzuhalten und wird
so groß gewählt, daß seine Impedanz gegenüber dem Widerstand Rx vernachlässigt werden kann. In
Fig. 4 ist schließlich eine Schaltung dargestellt, bei der die gegenüber F1 um 900 phasenverschobene
Steuerspannung für die Röhre 2 einer Induktivität L1
entnommen wird, die mit einer Induktivität L% in
Reihe mit dem Anodenwiderstand R der Röhre ι
gekoppelt ist.
Claims (2)
- PATENTANSPRÜCHE:i. Schaltung zur Verstärkung elektrischer Schwingungen, die zwei Verstärkerröhren (i und 2) mit zwei gleichen, im Gegentakt geschalteten Anodenimpedanzen (Z) besitzt, bei der die zu verstärkende Spannung (F0) dem Steuergitterkreis einer der Röhren, der direkt gesteuerten Röhre i, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung, die den Verbindungspunkt (3) der Anodenimpedanzen (Z) mit den Kathoden der Verstärkerröhren (1 und 2) verbindet, eine Impedanz (Z3) liegt, die gleichzeitig in den Steuergitterkreisen der beiden Röhren eingeschaltet ist und einen solchen Wert hat, daß der an ihr auftretende Spannungsverlust ungefähr gleich der Hälfte der zu verstärkenden Spannung ist und daß die Spannung an der Anodenimpedanz (Z) der direkt gesteuerten Röhre (1) über ein solches frequenzabhängiges Netzwerk (Z1, Z2) dem Steuergitter kreis der anderen Röhre, der indirekt gesteuerten Röhre (2), zugeführt wird, daß die Ausgangsspannung des Netzwerkes aus zwei Komponenten »5 zusammengesetzt ist, von denen die eine proportional zur Spannung an der Impedanz (Z) und die andere proportional zu dem durch diese Impedanz fließenden Strom ist, so daß eine praktisch frequenzunabhängige Verstärkung erhalten wird.
- 2. Schaltung nach Anspruch 1, bei der die Anodenimpedanzen (Z) aus der Parallelschaltung eines Widerstandes (R) und einer Kapazität (C) bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (Z1, Z2) derart zusammengesetzt ist, daß wenigstens für die hohen Frequenzen die vom Netzwerk (Z1, Z8) dem Steuergitterkreis der indirekt gesteuerten Röhre (2) zugeführte Spannung um 90° phasenverschoben ist gegenüber der an der Anodenimpedanz (R, C) der direkt gesteuerten Röhre (1) auftretenden verstärkten Spannung.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 50S6 6.52
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1185238B (de) * | 1963-06-07 | 1965-01-14 | Licentia Gmbh | Elektronischer Verstaerker mit einem Differenzverstaerker als Eingangsstufe und mit Spannungsgegenkopplung |
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GB504960A (en) * | 1938-01-12 | 1939-05-03 | Ferranti Ltd | Improvements in or relating to audio frequency thermionic amplifiers |
US2322528A (en) * | 1941-10-02 | 1943-06-22 | Hazeltine Corp | Signal amplifier |
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0
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-
1946
- 1946-07-08 GB GB20340/46A patent/GB623746A/en not_active Expired
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-
1948
- 1948-11-26 DE DEP22643A patent/DE841608C/de not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1185238B (de) * | 1963-06-07 | 1965-01-14 | Licentia Gmbh | Elektronischer Verstaerker mit einem Differenzverstaerker als Eingangsstufe und mit Spannungsgegenkopplung |
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Publication number | Publication date |
---|---|
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GB623746A (en) | 1949-05-23 |
FR930405A (fr) | 1948-01-26 |
US2528484A (en) | 1950-11-07 |
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