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Anordnung zur selbsttätigen Einregelung einer konstanten Verstärkerausgangsspannung
Um die :\usgangsspannung eines elektronischen Verstärkers auf konstanter Höhe zu
halten, ist ein Verfahren gebräuchlich, bei dem diese Spannung gleichgericlit.°t
und die so erhaltene Gleichspannungsdifferenz zur Polarisation einer Röhre mit veränderlicher
Steilheit benutzt wird. Außer einer gewissen Umständlichkeit hat dieses Verfahren
den \achteil, daß bei ihm der Wert der so konstant gehaltenen Ausgangsspannung von
den Charakteristiken einer Röhre abhängig gemacht und eine Gittercharakteristik
mit starker Krümmung verwendet wird, wodurch man genötigt ist, diese in den Fällen,
wo die Harmonischen der Eingangsspannung sehr störend sind, sehr klein zu machen.
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Die Erfindung bezweckt, eine einfache, von der Temperatur der Umgebung
im . wesentlichen unabhängige Regelung des Spannungswertes am Ausgang eines Verstärkers
mit Hilfe von Elementen mit großem Temperaturkoeffizient (Heißleiter) zu schaffen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Regelung der Ausgangsspannung
eines Verstärkers. Diese Anordnung kennzeichnet sich dadurch, daß die Eingangsspannung
dem Verstärker über einen aus zwei Heißleiterwiderständen bestehenden Spannungsteiler
zugeführt wird, deren einer, an dem der Verstärkereingang liegt, einen durch einen
Teil der Verstärkerausgangsleistung gespeisten, unabhängigen, d. h. vom Empfangsstrom
nicht durchflossenen Heizkreis aufweist und daß beide Widerstände so angeordnet
sind, daß sie von Änderungen der Umgebungstemperatur gleichartig beeinflußt
werden,
d. h. so, daß sich das Spannungsteilerverhältnis nicht ändert.
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Dadurch wird auch eine Kompensation der Wirkung einer Änderung der
Umgebungstemperatur auf das Verhältnis des Eingangspotentiometers erzielt.
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Schließlich hat die Erfindung Weiterbildungen der oben beschriebenen
Anordnung zum Gegenstand.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung.
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Abb. i zeigt eine Schaltung, welche nur zwei Heißleiterwiderstände
zur Erzielung der angestrebten Wirkung umfaßt; Abb. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung
mit einem zusätzlichen festen Widerstand; Abb. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform
einer Anordnung gemäß der Erfindung.
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In dem Schema der Abb. i speist die Quelle L Tiber Heißleiterwiderstände
i und 2 den Verstärker 3, wobei ein Teil der Ausgangsspannung dieses Verstärkers
über das Netzwerk q. an das Heizelement des Heißleiterwiderstandes 2 zurückgeleitet
wird. Die Widerstandselemente der beiden Heißleiterwiderstände i und 2 bilden ein
Potentiometer, (!essen Jlittelabgriff die eine Eingangsklemme des Verstärkers 3
bildet.
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jeder Änderung der Ausgangsspannung des Verstärkers entspricht eine
ausgleichende Änderung des Widerstandes 2, dessen Wert sich im umgeke'hrtetl Sinne
wie seine Temperatur ändert. Es sei betont, daß die Änderungen der Quelle ebenso
kompensiert werden wie diejenigen des Verstärkers.
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Unter der Annahme, daß die von der Quelle gelieferte Spannung abnimmt,
wird nämlich auch die Ausgangsspannung des Verstärkers abnehmen. Ebenso nimmt der
zu dem Heißleiter 2 zurückgeleitete Bruchteil dieser Spannung ab, so daß die Temperatur
dieses Heißleiters absinkt, während sein Widerstand zunimmt, wodurch das potentionietrische
Verhältnis in dem Sinne geändert wird, claß die Spannung an den Klemmen des Verstärkers
zunimmt.
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In dem Falle, wo die voll der Quelle gelieferte Spannung nicht schwankt,
während die Ausgangsspannung des Verstärkers sich ändert, ist die Wirkungsweise
die gleiche. Wenn die Ausgangsspannung steigt, wird die Heizung des Heißleiters
2 stärker, der Widerstand dieses Heißleiters nimmt ab, und ein geringerer Bruchteil
der Eingangsspannung wird dem Verstärker zugeführt, so daß das potentiometrische
Verhältnis sich umgekehrt wie im vorigen Falle ändert.
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Der Heißleiter i wurde vorgesehen, um eine Kompensation der Wirkung
einer bestimmten Änderung der Umgebungstemperatur auf das potentiometrische Verhältnis
zu ermöglichen. Die folgende Berechnung erläutert die Wirkung dieses Heißleiters.
sind die Ausdrücke, welche die Werte der Widerstände t und 2 in Abhängigkeit von
der absoluten Temperatur wiedergeben, wobei a und b konstante Koeffizienten
sind. Unter Vernachlässigung des inneren Widerstandes der Quelle F_ gegenüber der
Summe der `'Widerstände Rt und R., wird die Spannung L;' am Eingang des Verstiirkers
wiedergegeben durch Gien .Ausdruck
wobei F. den Wert der voll der Quelle E gelieferten Spannung bezeichnet.
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Zur Verminderung der Schwankungen der Ausgangsspannung in _\1!h :ingigkeit
von der Umgebungstemperatur, die einen zusätzlichen Paraineter darstellt, kann inan
anstreben, die Werte, welche das Verhältnis Ri : R, bei vorbestimmten Temperaturgrenzen
Tt tind T., annimmt, gleichzumachen.
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Es sei t der Tetnlierattiranstieg des Heißleiterwiderstandes 2, welcher
lrei dein normalen Arbeitspunkt voll seinem Heizelement hervorge,rttfen wird. Die
Bedingung lautet:
und wird befriedigt für
Das Problem ist demnach theoretisch gelöst, wenn tnan einen lleißleiter t wählt,
der den erforderlichen Temperatitrl;oeffizietit h' besitzt. lies ist nicht immer
möglich, arid es ist ebenso einfach, wenn man zwei Ileißleiter der gleichen Art
(6'=b) nimmt und in Serie einen konstanten Widerstand R,' (Widerstand 5 in Fig.
2) vorsieht.
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Um die Eingangsspannungen hei den Tenil)eraturen T1 und T2 gleichzumachen.
ilitlß
`'Wenn Rot der Wert von Rt bei der Temperatur %' ist, gilt
daraus folgt
Die Bedingung wird
Daraus ergibt sich der Wert des Widerstandes R t' der in Reihe rinzti:chaltcn ist,
nin eine voll-
kommene Kompensation bei der Temperatur T.=
zu erzielen.
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Iss sei hervorgehoben. claß i. der innere Widerstand des Generators
in den Widerstand R; eingeschlossen sein kann, iv:ibrend die Kompensation durch
eitlen 1-Ieißleiter mit (lern Koeffizient h' einen inneren Widerstand der Quelle
zur Voraussetzung hatte, welcher gegen die Quelle Ri + R2 zu verttaclil.-issigeti
ist; 2. ein I-Ieißleiter r beliebiger Art ebenfalls die Erzielung des angestrebten
Ergebnisses gestatten würde. unter der Bedingung, daß sein Temperaturkoeffizient
ausreichend ist.
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Die verwendete Bezeichnung Heißleiter ist in einem sehr weitem Sinne
zu verstehen und umfaßt jeden Widerstand, dessen Wert abnimmt, wenn seine Temperatur
zunimmt.
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Bei den liescliriel>erien Anordnungen ist die Konstanz der Ausgangsspannung
um so vollkommener. je stärker der Heißleiter seinen Widerstand in Abhiiiigigkeit
von der Temperatur ändert. Andererseits liiingt der Änderungskoeffizient des Widerstati(les
des Reißleiter; in ziemlich starkem Maße \-on der Temperatur ab, auf welche der
Heißleiter gebracht wird, cl.li. bei den oben beschriebenen Fällen von dein Strom,
der den Heizkreis des Heißleiters durchfließt, und der Heizkreis muß dementsprechend
bestimmt werden.
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13e1 der Anordnung gemäß der Erfindung kann man den \\'ert der Ausgangsspannung
des Verstärkers verändern, ohne dazu den bei der Konstruktion gewä lilten Arbeitspunkt
des Heißleiters zu verschieben. Auf diese Weise kann der Heißleiter, ivelclier Wert
auch für die Ausgangsspannung geiv:ililt tvird, in seinem optimalen Punkt arbeiten.
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Nach einer Weiterbi ldung der Erfindung wird, Niälirend der innere
Ausgangswiderstand des Verstä rkers groß ist gegen die Widerstände, auf welche er
arbeitet und fast seine ganze Belastung durch den Reizkreis des Heißleiters gebildet
wird, ein regelbarer \\'i(lerstand in Reihe mit diesem Heißleiter geschaltet, um
den Wert der Ausgangsspannung des \'ei-st:irlkers zu verändern.
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Fig. 3 zeigt e111 .\usführungsbeispiel dieser Art. 1r1 dieser Fil;.
ist die Strotncluelle E über den Spannungsteiler, der aus dem Widerstand i, welcher
ein auf die Umgebungstemperatur ansprechendes Element ist, und dein Widerstand 2
besteht, an die h,ingangskleniinen des Verstärkers 3 angeschlossen. 1)1e letzte
Stufe dieses Verstärkers wird durch eine Elektronenröhre, z. 13. eine Pentode, gebildet,
deren innere Impeclanz sehr viel größer ist als ihre l>elasttingsitnl).edatizen.
Der Transformator 7@ besitzt zwei Sekundärwicklungen 5 und 5', von denen die eine.
3'. den Verbraucherkreis und die andere, y. den lleizkreis des lleißleite.rS 2 speist.
Der Transfoirrnator 7@ ist so ausgebildet, claß bei der normalen hingangsspanntuig
und (lern normalen Ausgangsstrom der den Heizkreis des Heißleiters durchfließende
Strom I diesen auf eineTemperatur bringt, wo die Änderung seines Widerstandes, verursacht
durch eine Änderung des Stromes 1, erheblich ist. Ein veränderlicher Widerstand
6 ist in Reihe in den 1 leizkreis des 1 leif.ileitcrs 2 geschaltet.
Unter der Annahme, daß die Belastung des Transformators T hauptsächlich durch den
Heizkreis des Heißleiters gebildet wird, wird dann bei einer gegehenen Spannung
E der Quelle und einem gegebenen Verstärkungskoeffizient des Verstärkers eine Änderung
desWiderstandes6 den diesen durchfließenden Strom und somit die Temperatur des Reißleiters
nicht verändern, jedoch eine Regelung der Ausgangsspannung ermöglichen.
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1)a der Widerstand 6 festgelegt ist, wird eine Änderung der Spannung
F_ oder des Verstärkungskc>eftizletiteti eine Änderung des Stromes in dem Transformator
T in dem Sinne bewirken, daß der Widerstand des Heißleiters 2 sich in der Weise
"indert, daß er dieser Änderung entgegenwirkt und folglich die Ausgangsspannung
konstant hält.