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Stabilisierte Röhrenschwingschaltung hoher Frequenzkonstanz Zur Stabilisierung
von Röhrenschwingschaltungen wird häutig der Gitterstrom in einer Gitterkombination
für die Arbeitspunkteinstellung verwendet. Nachteilig ist dabei die von verschiedenen
Einflüssen abhängige Belastung des Gitterkreises, welche die Frequenzkonstanz der
Schwingschaltung ungünstig beeinflußt und außerdem die Sinusform der Schwingung
wesentlich verzerrt. Insbesondere ist diese Schaltung spannungsabhängig, da die
zur Verwendung gelangenden Röhren infolge Heiz- und Anodenspannungsschwankungen
ihren Anodenstrom ändern und damit auch ihre Betriebskapazitäten, wodurch Frequenzsprünge
und Frequenzabweichutigen verursacht werden. Aus diesem Grunde vermeidet man daher
den Gitterstrom und führt vorzugsweise an Stelle der Amplituden- eine Strombegrenzung
durch.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Stromverteilungseigenschaften
von Mehrgitterröhren auszunutzen und den Arbeitspunkt der Steuergitter so zu legen,
daß auch bei voller Aussteuerung der Röhre kein Gitterstrom fließen kann. Mittels
des ersten, vom Schwingvorgang unabhängigen negativen Gitters wird 'hierbei der
Gesamtkathodenstrom eingestellt und durch besondere Regelmittel diesem Gitter eine
Spannung zugeführt, die beispielsweise den Kathodenstrom nach einer gewünschten
Funktion steuert, ohne dadurch die Stromverteilung für die übrigen Elektroden merklich
zu beeinflussen. Durch ein weiteres negatives,
zwischen positiven
Gittern liegendes Steuergitter steuert man die Stromverteilung auf die positiven
Elektroden. Abhängig von der am zweiten Steuergitter liegenden Steuerspannung ergeben
sich, wie in Fig. i dargestellt, für die Teilströme S-förmige Kennlinien, in deren
Wendepunkt der Arbeitspunkt A vorzugsweise gelegt wird. Dann ist die mittlere Steilheit
für kleineAmpljtuden am größten und nimmt mit wachsender Aussteuerung ab, so daß
eine Amplitudenstabi.lisierung eintreten kann. Vom ersten negativen Gitter aus kann
die Steilheit der Stromverteilungskennlinie gesteuert werden. Diese Steuerwirkung
kann zur leistungslosen Ausregelung der Amplitude, der Kathodenemission und des
Einflusses der Stromversorgungsänderungen nutzbar gemacht werden.
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13ei der vorgeschlagenen Schaltung sind jedoch .Mehrgitterröhren notwendig,
die zwei Steuergitter besitzen. Es hat sich nun gezeigt, daß die Steilheit der Stromverteilungskennlinie
des zur Steuerung verwendeten zweiten Steuergitters sehr gering ist und daher hei
Schwingschaltungen, insbesondere bei kurzen Wellen, die Rückkopplungsbedingung nicht
mehr oder nur schwer eingehalten werden kann.
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Vorliegende Erfindung nützt daher die Steilheit der-Kennlinie des
der Kathode am nächsten liegenden Steuergitters mehrfach aus und gebraucht das Steuergitter,
dem die rückgekoppelte Steuerspannung zugeführt wird, gleichzeitig zur leistungslosen
Ausregelung der Schwingamplitude, der Kathodenemission und des Einflusses der Stromversorgungsänderungen
im gitterstromfreien Betrieb. Uin einen günstigen Steilheitsverlauf für die Röhre,
insbesondere eine S-förmige Kennlinie zu erhalten, gibt man der Anode eine gegenüber
dem Schirmgitter verhältnismäßig niedrige Spannung. Weiterhin schaltet man zugleich,
um eine weitgehende Stabilisierung der Betriebsverhältnisse der Röhrenschwingschaltung
und eine große Konstanz der Röhrenkapazitäten zu erzielen, in den Kathodenkreis
einen verhältnismäßig großen Kathodenwider-Stand Rk, der wesentlich dazu beiträgt,
Änderungen der Kathode und Heizspannungseinflüsse auszugleichen. Der Arbeitspunkt
der zur Schwingungserzeugung verwendeten Röhre ist dabei so gelegt, daß die Steuerung
in jedem Fall leistungslos erfolgt. Wesentlich für die Erfindung ist, die Form der
Steilheitskennlinie der Mehrgitterröhre möglichst S-förmig auszubilden. Fig. 2 zeigt
das Ja-U"-Kennlinienfeld einer Pentode, aus dem zu ersehen ist, daß die Lage der
Arbeitsgeraden G so gelegt werden kann, daß die Steilheit auch im Gebiet größten
Stromes wesentlich abnimmt und die Röhre, vorzugsweise eine Pentode, damit vorzüglich
zur automatischen Amplitudenbegrenzung der erzeugten Schwingung verwendet werden
kann.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels nach Fig. 3
näher erläutert. Sie verwendet eine kapazitive Dreipunktschaltung, die vorzugsweise
eine Pentode V in Rückkopplungsschaltung zur Schwingungserzeugung sehr hoher Konstanz
enthält. Die Stromversorgung der nicht zur Steuerung benutzten Elektroden ist in
bereits bekannter Weise durchgeführt. Dem Gitter G, werden jedoch zwei voneinander
unabhängige Spannungen über getrennte Wege zugeführt. Über die Kapazität Cl gelangt
die rückgekoppelte Wechselspannung an dieses Gitter der Röhre, die für die Schwingungser7eugun.g
verwendet wird. Die den Arbeitspunk: der Röhre bestimmende Grundgitterspannung wird
bestimmt durch die Spannungsdifferenz der am Kathodenwiderstand Rk abfallenden Spannung
und der über den Gitterwiderstand Ri dem Gitter G, zugeführten Gleichspannung, die
von der steuernden Wechselspannung unabhängig ist. Die Gleichspannung für dieses
Gitter entnimmt man vorzugsweise einer an sich bekannten Brückenschaltung, die spannungsabhängige
Widerstände enthält und auf Grund dieser spannungsabhängigen Eigenscbaften imstande
ist, eine von Anodenspannungsschwankungen derart abhängige Gitterspannung zii liefern,
daß durch die etwa beim Betrieb sich ändernden Anoden- und Hilfsgitterspannungen
keine Änderung der Röhrenkapazitäten erfolgt. Da es wesentlich ist, daß die Anodenspannung
der Röhre niedrig ist, liegt im Anodenkreis ein entsprechend bemessener Anodenwiderstand
Ra.
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Die dem Gitter zugeführte Spannung erhält durch die am Kathodenwiderstand
Rk abfallende Spannung eine Gegenspannung von solcher Größe, daß sich der gewünschte
Arbeitspunkt einstellt. Durch die gemeinsame Anwendung dieser beiden Regelspannungseinriclltungen
erreicht man eine sehr gute Stabilität der elektrischen Eigenschaftem der zur Schwingungserzeugung
verwendeten Röhre. Daher eignet sich die erfindungsgemäße Anordnung 'beispielsweise
nach Fig. 3 vorzüglich für die Schwingungserzeugung außerordentlich hoher Frequenzkonstanz.
Bei sehr kurzen Wellen weisen die zur Verwendung gelangenden Kreise einen ziemlich
kleinen Resonanzwiderstand auf, so daß die Röhre auf einen niedrigen Außenwiderstand
arbeitet. Dadurch nimmt die Kennlinie die Form etwa nach Fig. 4 an, das heißt der
obere Knick der sonst vorhandenen S-förmigen Kennlinie ist wegen des geringen Außenwiderstandes
der Röhre nicht mehr stark ausgeprägt. Entgegen früheren Vorschlägen verschiebt
man daher den Arbeitspunkt A der Röhre gegen den unteren Knick der Kennlinie und
erreicht damit bei kleinerer Gitterspannungsänderung eine größere Steilheitsänderung
bzw. bei kleineren Amplitudenschwankungen eine raschere Stabilisierung. Die Konstanthaltung
der Amplituden der Hochfrequenz geschieht nun dadurch, daß die Generatorröhre ähnlich
wie bei der Anodengleichrichtung einen von der Schwingamplitude abhämgigen Anodenstrom
führt. Vergrößert sich beispielsweise aus irgendeinem Grunde die Amplitude der erzeugten
Schwingung, so wächst der mittlere Anodengleichstrom, der über den verhältnismäßig
großen Kathodenwiderstand Rk schon bei sehr kleinen Kathodenstromänderungen einen
größeren Spannungsabfall bewirkt und damit den normalerweise vorhandenen Arbeitspunkt
A in den Punkt h kleinerer Steilheit verschiebt. Durch diese Arbeitspunktverlagerung
hei
größerer Amplitude entfernt man sich außerdem weiter vom kritischen Punkt, bei dem
der Gitterstromeinsatz beginnt, so daß auf jeden Fall gitterstromfreie Aussteuerung
gewährleistet ist.
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Ileizspannungsschwankungen werden durch den gleichen Kathodenwiderstand
Rk weitgehend dadurch ausgeglichen, daß durch die sich ändernde Kathodenetnissionsfä
higkeit eine solche Gittervorspannung sich einstellt, daß annähernd derselbe Kathodenstrom
fließt. Die. Erfindung erreicht mit sehr einfachen Mitteln bei Verwendung von normalen
Gitterröhren, die nur ein Steuergitter aufweisen müssen, daß die Betriebskapazitäten
der Röhre beispielsweise. in Schwingschaltungen sehr konstant bleiben, unabhängig
von Betriebsspannungsschwaakungen und sonstigen Einflüssen. Da im wesentlichen die
Röhrenkapazitäten in Schwingschaltungen die Frequenzkonstanz beeinflussen, gibt
die Erfindung die Möglichkeit, Schwingschaltungen außerordentlich hoher Frequenzkonstanz
mit verhältnismäßig billigen Mitteln aufzubauen. Insbesondere werden mit großem
Vorteil Pentoden verwendet.