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Schaltungsanordnung zur Herabsetzung des Klirrfaktors bei A/B-Verstärkern
Die Arbeitsweise der bekannten A/B-Verstärker beruht auf dem Prinzip des gleitenden
Arbeitspunktes in Abhängigkeit vom Aussteuerungsgrad. Der Belastungswiderstand ist
hierbei so gewählt, daß er den Arbeitsbedingungen des. B-Betriebes entspricht. Solange
die Amplituden klein sind, arbeitet der Verstärker als A-Verstärker, d. h. die Röhren
werden symmetrisch ausgesteuert. Sobald die Amplituden jedoch größere Werte annehmen,
verarbeitet jede Röhre nur eine Halbwelle unverzerrt, während von der anderen Halbwelle
Teile unterdrückt werden. Dies kann so weit gehen, daß bei sehr großen Amplituden
die Röhren im B-Betrieb arbeiten, also praktisch jede Röhre der Gegentaktschaltung
nur eine Halbwelle überträgt. Diese Änderung der Arbeitsweise erfolgt dadurch, daß
bei Unsymmetrischwerden der Aussteuerung der mittlere Anodengleichstrom ansteigt,
wodurch an den Kathodenwiderständen der Spannungsabfall erhöht wird, so daß die
Gittervorspannung weiter ins Negative verlagert wird.
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Je nach den verwendeten Röhren kann diese Verschiebung des Arbeitspunktes
mit der Aussteuerung recht erheblich sein, so daß infolge ungünstiger Überlappung
der beiden Halbwellen in der Umgebung des Nulldurchganges erhebliche Verzerrungen
eintreten können, wie dies die Abb. i veranschaulicht. Bei idealem
B-Betrieb
würde jede Röhre eine der gestrichelten Halbwellen der Sinuskurve A übertragen.
Wenn jedoch die Gittervorspannung über den B-Betriebspunkt hinaus ins Negative verschoben
wird, entstehen Unterbrechungen der Stromkurve, wie dies die ausgezogenen Kurventeile
B zeigen.
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Die Erfindung beseitigt solche Verzerrungen bei einem Gegentaktverstärker
im A/B-Betrieb mit Erzeugung der negativen Gittervorspannungen mittels Kathodenwiderständen.
Die Erfindung besteht darin, daß den negativen, bei unsymmetrischer Stromaussteuerung
anwachsenden Gittervorspannungen über ein Siebglied eine positive Gleichspannung
gegengeschaltet wird, die mit zunehmendem, infolge unsymmetrischer Stromaussteuerung
der beiden Röhren auftretenden Wechselstrom in der gemeinsamen Anodenleitung so
stark ansteigt, daß die Arbeitspunktverschiebung vermindert wird und daß die Zeitkonstante
des Siebgliedes so groß bemessen ist, daß die durch den Wechselstrom verursachte
Welligkeit beseitigt ist, jedoch nur so groß, daß die Gleichspannung noch entsprechend
der Dynamik der Wiedergabe schwankt.
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Die positive, gegenzuschaltende Gleichspannung kann nicht durch Gleichrichtung,einer
vom Ausgangstransformator entnommenen Wechselspannung erzeugt werden, weil dann
bereits bei kleinen Stromaussteuerungen, bei denen praktisch noch keine Verschiebung
des Arbeitspunktes auftritt, eine Gegenspannung vorhanden wäre. Ferner würde bei
fortgenommenem Lautsprecher (bei Leerlauf) eine Gegenspannung erzeugt werden können,
obwohl in diesem Falle kein Wechselstrom in der gemeinsamen Anodenleitung der beiden
Röhren vorhanden ist und damit auch keine Verschiebung des Arbeitspunktes auftreten
kann. Um der obengenannten Forderung nach einer Verminderung der Verschiebung des
Arbeitpunktes bei unsymmetrischer Stromaussteuerung zu entsprechen, kann man die
positive Gleichspannung auf folgende Weise gewinnen In den gemeinsamen Weg von beiden
Anoden zum gemeinsamen Kathodenpunkt wird ein-Widerstand gelegt. Dieser Widerstand
führt bei A-Betrieb und unverzerrter Durchsteuerung keinen Wechselstrom. Sobald
jedoch der unsymmetrische Betrieb beginnt, entsteht an diesem Widerstand eine Wechselspannung,
die um so größer ist, je größer die Stromdurchsteuerung ist. Diese Wechselspannung
hat im wesentlichen die doppelte Frequenz der Nutzspannung. Es treten aber auch
alle anderen geradzahligen höheren Harmonischen, jedoch mit wesentlich geringerer
Amplitude auf. Diese Spannung kann entweder über einen Übertrager abgenommen, gleichgerichtet
und der Gittervorspannung der Erdröhren im richtigen Sinn entgegengeschaltet werden.
Sie kann aber auch über eine besondere Röhre verstärkt und z. B. mittels einer Diode
gleichgerichtet werden. Wenn die Spannung mittels eines Übertragers abgenommen wird,
ist zu beachten, daß der Übertrager einwandfrei bis in den Bereich von 2o kHz und
mehr arbeiten muß, da sonst bei den hohen Frequenzen die gewünschte Regelwirkung
verhindert wird. Dieser Nachteil ist bei der Verstärkung der Spannung über eine
besondere Röhre und nachträglicher Gleichrichtung mittels einer Diode nichtvorhanden,
da diese Röhrenschaltungen praktisch als frequenzunabhängig in dem in Betracht kommenden
Frequenzbereich anzusehen sind.
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Es sei noch bemerkt, daß es bereits bekannt ist, die bei B-Betrieb
bei wechselnder Aussteuerung eintretende Änderung des Anodengleichstromes für die
Zwecke der Dynamikregelung in der Weise heranzuziehen, daß der mit zunehmender Gitterwechselspannung
steigende mittlere Anodengleichstrom der Feldwicklung eines dynamischen Lautsprechers
zugeführt wird.
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Die Abb. 2 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes
der Erfindung, die Abb. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel. Inbeiden Abbildungen
sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die vom Eingangskreis 1,
2 kommenden Spannungen werden an die Gitter 14 und 15 der Röhren 3 und 4 gelegt,
verstärkt und über den im Ausgangskreis liegenden Übertrager 5 den Verbraucherklemmen
6, 7 zugeführt. Zwischen Mittenabgriff 8 der Primärwicklung des Transformators 5
und dem Kathodenpunkt 9 ist der Widerstand io eingeschaltet, an dem bei unsymmetrischer
Aussteuerung eine W echselspannung abfällt, die über den Transformator ii dem Gleichrichter
12 zugeführt wird. Die am Widerstand 13 entstehende gleichgerichtete Spannung Eei
wird an die Gitter 14 und 15 der Röhren 3 und 4 gelegt.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 unterscheidet sich von dem nach
Abb. 2 hauptsächlich dadurch, daß statt des Transformators ii in Abb. 2 eine Röhrenschaltung
verwendet ist, und zwar werden die am Widerstand io entstehenden Spannungen an das
Gitter der Röhre 16 gelegt, an deren Ausgangskreis die Diode 17 angekoppelt ist.
Die gleichgerichteten Spannungen werden am Widerstand 18 abgegriffen und wieder
den Gittern 14 und 15 der Röhren 3 und 4 zugeführt. Von der Anode der Röhre 16 zum
Gitter ist noch über die Kapazität i9 und den Widerstand 20 eine Gegenkopplung vorgesehen,
die bewirkt, daß Spannungsschwankungen,' Änderungen der Röhreneigenschaften, z.
B. beim Umwechseln der Röhren, in hohem Maße ausgeglichen werden.
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Statt der in Abb.3 dargestellten Wechselstromverstärkung kann auch
eine Gleichstromverstärkung vorgesehen sein, indem die am Widerstand io entstehenden
Spannungen erst gleichgerichtet und dann über eine Gleichstromverstärkerschaltung
verstärkt werden. Dies @vird im allgemeinen jedoch nicht so günstig sein wie die
Wechselstromverstärkung, da bei Gleistromverstärkung gewisse Stabilisierungsschwierigkeiten
überwunden werden müssen, denen man bei der Wechselstromverstärkung durch eine hohe
Gegenkopplung ohne weiteres begegnen kann. Die Zeitkonstante der Siebglieder im
Regelkreis ist so bemessen, daß die Welligkeit ausreichend unterdrückt ist, andererseits
dürfen dadurch keine Dynamikverzerrungen eintreten. Dies wird z.B. bei einer Zeitkonstante
von etwa 5o Millisekunden erreicht.