DE842972C - Schaltungsanordnung fuer Elektronenroehren mit Verstaerkung durch Sekundaerelektronenemission - Google Patents

Description

CiWGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 3. JULI 1952

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sind als Erfinder genannt worden

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft Schaltungsanordnungen mit wenigstens einer thermionischen Röhre, die die Sekundärelektronenemission zur Verstärkung ausnutzt.

Es wurden bisher verschiedene Voi schlage gemacht für die Konstruktion von Verstärkerröhren mit einer thermionischen Kathode, einer Steuerelektrode, welcher die zu verstärkenden Signale zugeführt werden können, um die Emission der primären Elektronen von der thermionischen Kathode zu steuern, einer Sekundäremissionselektrode (hier und in den Patentansprüchen als Dynode bezeichnet), auf welche die Primärelektronen auftreffen und dadurch die Emission einer größeren Zahl von Sekundärelektronen auslösen als dort Primärelektronen auftreffen, und einer Anode, welche die von der Dynode ausgesandten Sekundärelektronen beschleunigt und sammelt.

Thermionische Röhren der beschriebenen Art sind besonders geeignet für die Verstärkung hochfrequenter Signale. Es hat sich jedoch in der Praxis herausgestellt, daß mit derartigen Röhren das Verviel- ao fachungsverhältnis, d. h. das Verhältnis des Sekundärelektronenstromes, der von der Dynode der Vorrichtung ausgeht, zum Primärelektronenstrom, der auf die Dynode auftrifft, in hohem Maß abhängig ist von dem elektrostatischen Feld zwischen Dynode und Anode. So ändert sich z. B. bei einer im Betrieb genommenen Röhre das Vervielfachungsverhältnis von etwa 3,0 auf etwa 1,6, wenn das Beschleunigungs-

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potential zwischen Anode und Dynode von etwa ioo aui ο Volt sinkt, so daß die Röhre mit einer geringeren Anodenimpedanz arbeitet, als es manchmal wünschenswert ist.

Um die Ausgangsanodenimpedanz zu erhöhen, ist vorgeschlagen worden, den Abstand zwischen Dynode und Beschleunigungselektrode zu verringern oder das Potential der Beschleunigungselektrode im Verhältnis zu dem der Dynode zu vergrößern. Aber diese Vorschlage haben andere Nachteile zur Folge und ihre Grenzen.

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Schaltungsanordnung mit einer thermionischen Röhre, welche die sekundäre Elektronenemission zur Verstärkung ausnutzt, mit dem Ziel, die Ausgangsimpedanz der Röhre gegenüber der bisher erhältlichen zu erhöhen.

Erfindungsgemäß ist eine Schaltungsanordnung mit

einer thermionischen Röhre vorgesehen, welche die Sekundärelektronenemission zur Verstärkung aus-

ao nutzt und aus einer Glühkathode, einer Steuerelektrode zum Anlegen elektrischer Signale und zur Steuerung der Elektronenemission aus der Glühkathode, einer Dynode, auf der die aus der Glühkathode kommenden Elektronen auftreffen und Sekundärelektronen auslösen, und einer Anode zum Auffangen der Sekundärelektronen aus der Dynode besteht und die in ihrem äußeren Stromkreis mit einer Ausgangsbelastung versehen ist, wobei zwischen Dynode und Anode, und zwar dicht an der Dynode, eine Schirmelektrode vorgesehen ist und nacheinander positiver werdende Potentiale an Dynode, an Schirmgitter (Schirmelektrode) und Anode angelegt werden und an die Dynode und Schirmelektrode die Potentiale in solcher Weise angelegt werden, daß der Potentialunterschied zwischen den zuletzt erwähnten Elektroden sich nicht bei Änderungen des Röhrenstromes ändert.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist eine Stromkreisanordnung der beschriebenen Art vorgesehen, bei der zwischen Schirmelektrode und Anode eine weitere Elektrode angebracht ist und im wesentlichen auf dem Potential der Dynode gehalten wird.

Die Erfindung wird nun als Beispiel unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlich beschrieben:

Fig. ι zeigt schematisch im Querschnitt ein Beispiel einer thermionischen Röhre für die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist das Schaltschema einer Vei stärkerschaltungsanordnung der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine ideale Anodenspannungs-Anodenstrom-Kennlinie der Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 4 ist eine Abart der Röhre nach Fig. 1.
Nach Fig. 1 besteht die dargestellte Röhre aus einem evakuierten Glaskolben 1, in dem eine thermionische Kathode 2, eine Steuerelektrode 3, eine Beschleunigungselektrode 4, zwei strahlformende Elektroden 5, zwei Beschleunigungs- und Sammelelektroden 6, hier als Anoden bezeichnet, zwei Schirmelektroden 7 und zwei Dynoden 8 angebracht sind. Die Elektroden sind

(Sb in bestimmter Reihenfolge hintereinander, von der Kathode 2 aus gesehen, angeordnet. Ein geradliniger Stromweg führt von jeder Seite der Kathode 2 zu der entsprechenden Dynode 8, die Elektroden 3, 4, 6 und 7 sind für Elektronen durchlässig, so _:cJäß der Stromweg effektiv nicht unterbrochen ist. Die Kathode 2 ist von rechteckigem Querschnitt und enthält eine Heizvorrichtung 9, während die Elektroden 3 und 4 aus aus Draht gewundenen Gittern bestehen, die in bekannter Weise von senkrechten Stäben 10 gehalten werden. Die Elektroden 5 sind, wie ersiehtlieh, im Querschnitt rinnenförmig, auf gegenüberliegenden Seiten des genannten geradlinigen Stromweges angeordnet und bilden mit ihren Seiten rechte Winkel zum Weg. Die Elektroden 6 und 7 sind im wesentlichen flache, von Stäben 11 getragene Netzelektroden, während die Dynoden 8 Metallplatten sind, die an den der Kathode 2 zugewandten Oberflächen mit Sekundärelektronen emittierendem Material überzogen sind. Die Schirmelektroden 7 sind vorzugsweise sehr nahe den Dynoden 8 angebracht; die ίο Entfernung sei z. B. 0,25-—0,5 mm. Es versteht sich, daß die in Fig. 1 im Querschnitt dargestellten Elektroden in der Ebene senkrecht zu der der Zeichnung jede gewünschte Länge haben können.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer Verstärkerschaltungsanordnung. Die verschiedenen Elektroden sind mit denselben Ziffern bezeichnet wie in Fig. i, obwohl sie zur besseren Veranschaulichung in Fig. 2 symbolisch dargestellt sind und nur je eine der Elektroden 6, 7 und 8 gezeichnet ist. Die Kathode 2 ist geerdet, während die Steuerelektrode 3 über einen Zuführungswiderstand 12 mit einer Vorspannungsquelle von etwa — 1,5 bis — 2,0 Volt verbunden ist (durch den Pfeil 13 schematisch dargestellt). Die zu verstärkenden Signale gelangen über die Eingangsklemme 14 zur Steuerelektrode. Die Beschleunigungselektrode 4 und die Dynoden 8 sind mit einer Potentialquelle 15 von -j- 250 Volt verbunden. Die Anoden 6 sind über einen Ausgangswiderstand 16 mit einer Potentialquelle 17 von + 350 bis + 400 Volt und die Schirmelektrode 7 ist mit einer Potentialquelle 18 von -f- 300 Volt verbunden. Bei Betrieb fällt die Spannung durch den Widerstand 16 infolge des Ruhestromes in der Röhre um etwa 20 Volt. Bei Zuführung der Signale zur Steuerelektrode 3 treten verstärkte Signale über den Widerstand 16 auf. Ein Ausgang kann von der Klemme 19 abgenommen werden. Die Elektroden 7 dienen dazu, einen im wesentlichen konstanten Potentialgradienten auf den Sekundärelektronen emittierenden Oberflächen der Elektroden 8 trotz Potentialschwankungen an der Anode 6 zu erhalten. Der Anodenstrom der Röhre ist folglich im wesentlichen unabhängig von dem Anodenpotential innerhalb des Bereiches zwischen den Potentialen der Quellen 17 und 18. Diese Wirkung ist in Fig. 3 veranschaulicht, welche eine idealisierte Anodenstrom-Anodenspannungs-Kennlinie der in Fig.2 dargestellten Anordnung zeigt. Der Anodenstrom ist in Milliampere gemessen. Es ist ersichtlich, daß die Anodenimpedanz im Bereich von 300 bis 350 Volt im wesentlichen unendlich ist. Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Anordnung der Schirmelektrpden 7 ergibt, ist der, daß die Verstärkung des Verstärkers durch Variieren des den Elektroden 7 zugeführten Potentials variiert werden kann. Die genannte Potentialänderung ti$ kann auf irgendeine geeignete Art bewirkt werden,

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ζ. B. durch Anwendung der gebräuchlichen automatischen Verstärkungsregelvorrichtungen. Indem man die VciStärkungsregelung auf diese Weise vornimmt, werden weder die Eingangs- noch die Ausgangsimpedanz der Anordnung noch die Zwischenelektrodenkapazitäten der Röhre beeinflußt. Außerdem kann, wenn thermionische Röhren mit Ausnutzung der Sekundärelektronenemission zur Verstärkung in Verstärkerschaltungen angewandt werden, infolge der

ίο relativ hohen Verstärkung solcher Röhren den Anforderungen der Schaltung im allgemeinen durch Verwendung weniger Röhren genügt werden, als wenn man Röhren des gewöhnlichen Typs verwendet. Die Schwierigkeiten sind zuweilen, eine genügende Verstärkungsregelung von der kleineren Anzahl verfügbarer Röhren zu erhalten. Diese Schwierigkeit kann jedoch durch Anwendung von solchen Röhren verringert werden, die Schirmelektroden 7 besitzen, und nicht nur die Elektroden 7, sondern auch die Steuerelektrode 3 zur Verstärkungsregelung benutzen.

Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführung der in Fig. ι dargestellten Vorrichtung, wo an Stelle der Anordnung jeder Schirmelektrode 7 unmittelbar von der Anode 6, und zwar an der nach der Dynode 8

»5 gerichteten Seite je eine Bremselektrode 20 zwischen den Schirmelektroden 7 und den Anoden 6 angeordnet ist. Im Betrieb würde die in Fig. 4 datgestellte Vorrichtung in einer der Fig. 2 ähnlichen Schaltung enthalten sein, jedoch mit einem Potential für die Bremselektroden 20, das dem der Dynoden 8 gleich oder ungefähr gleich ist. In diesem Fall kann das Potential der Schirmelektrode 7, wenn gewünscht, auf das der Anode 6 erhöht werden, nämlich auf + 350 Volt, da die Bremselektroden 20 die Schirmelektroden 7 hindem werden, die von den Elektroden 6 emittierten Sekundärelektronen aufzufangen. Auf diese Weise kann die Charakteristik der Anordnung gegenüber der in Fig. 3 gezeigten verbessert werden, indem größere Anodenpotentialschwankungen möglich gemacht werden, ohne daß solche Schwankungen wesentliche Schwankungen des Anodenstromes zur Folge haben.

Die Erfindung ist zwar in ihrer Anwendung auf eine

Schaltungsanordnung beschrieben, bei der die Ausgangsimpi'danz in die äußere Zuleitung zur Anode 6 gelegt ist, sie läßt sich jedoch auch auf einige Fälle anwenden, wo die Impedanz in die äußere Zuleitung zu den Dynoden gelegt ist, um einen Ausgang von den Dynoden 8 zu erhalten. Jedoch muß in diesem Fall dafür gesorgt werden, daß das den Schirmelektroden 7 zugeführte Potential wenigstens im wesentlichen den Potentialschwankungen folgt, die sich an der Dynode 8 infolge der Impedanz ergeben, um dem Potentialgradienten an der Sekundärelektronen emittierenden Oberfläche der Dynode 8 weitgehender konstant zu halten, als es ohne Schirmelektroden 7 der Fall wäre.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltungsanordnung mit einer thermionischen Röhre, welche die Sekundärelektronen- emission zur Verstärkung ausnutzt und aus einer Glühkathode, einer Steuerelektrode zum Anlegen elektrischer Signale und zur Steuerung der Elektronenemission aus der Glühkathode, einer Dynode, auf der die aus der Glühkathode kommenden Elektronen auftreffen und Sekundärelektronen auslösen, und einer Anode zum Auffangen der Sekundärelektronen aus der Dynode besteht und die in ihrem äußeren Stromkreis mit einer Ausgangsbelastung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Dynode und Anode, und zwai dicht an der Dynode eine Schirmelektrode vorgesehen ist, daß nacheinander positiver-werdende Potentiale an Dynode, an Schirmelektrode und Anode angelegt werden und daß an die Dynode und Schirmelektrode die Potentiale in solcher Weise angelegt werden, daß der Potentialunterschied zwischen den zuletzt erwähnten Elektroden sich nicht bei Änderungen des Röhrenstromes ändert. '

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dynode, von der Glühkathode aus gesehen, hinter der Anode angebracht ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schirmelektrode und Anode eine weitere Elektrode angebracht ist und im wesentlichen auf dem Potential der Dynode gehalten wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Potentialdifferenz zwischen Dynode und Schirmelektrode zwecks Verstärkungsregelung einzustellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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