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Mehrstufiger Verstärker mit Verstärkungsregelung durch Änderung der
Gegenkopplung Bei mehrstufigen Verstärkern, deren Verstärkungsgrad dadurch geregelt
wird, daß die Gegenkopplung über die ganze Kaskade und einen Teil der Kaskade verändert
wird, sind die Verstärkung der einzelnen Röhren und die Gegenkopplungsfaktoren so
gewählt, daß bei höchster Verstärkung der Klirrfaktor der Endstufe den vorgeschriebenen
Wert aufweist. Wird die Verstärkung durch Erhöhen der Gegenkopplung verringert,
so wird der Klirrfaktor kleiner. Diese Verringerung des Klirrfaktors, die mit Rücksicht
auf die an die Linearität der Schaltung zu stellenden Anforderungen nicht notwendig
ist, ist insofern nachteilig, als sich bei verkleinertem Klirrfaktor die Stabilitätsbedingungen
der Schaltung schwieriger gewährleisten lassen.
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Gemäß der Erfindung wird bei einem mehrstufigen Verstärker, bei dem
die Verstärkung durch Änderung des Gegenkopplungsfaktors über die ganze Kaskade
und des Gegenkopplungsfaktors über einen Teil der Kaskade geregelt wird, die Stabilität
dadurch verbessert, daß die beiden Gegenkopplungsfaktoren derart verschieden geändert
werden, daß das für die Endstufe maßgebende Produkt aus dem Verstärkungsfaktor der
gesamten Kaskade ohne Gegenkopplung und dem Gegenkopplungsfaktor über die ganze
Kaskade annähernd konstant bleibt. Hierdurch wird
zwar gegenüber
den bekannten Schaltungen die Linearität bei kleinerer Verstärkung verschlechtert.
Je-, doch ist hierin kein Nachteil zu erblicken, da die vorgeschriebenen Linearitätsbedingungen
bei höchster Verstärkung ohnehin erfüllt sein müssen. Die Erfindung läßt sich in
einer Schaltung, bei der von einem im Anodenkreis der Endröhre liegenden Spannungsteilerwiderstand
die auf die erste Röhre zu übertragende Gegenkopplungsspannung abgenommen wird,
dadurch verwirklichen, daß dieser Spannungsteilerwiderstand nur zu einem Teil vom
Anodenstrom der zweiten Röhre zur Erzielung einer Gegenkopplung auf die erste und
zweite Röhre durchflossen wird.
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Bei der Ausbildung der Schaltung gemäß der Erfindung wird weiter der
Vorteil erzielt, daß der innere Widerstand der Endstufe im wesentlichen von der
eingestellten Verstärkung unabhängig bleibt. Diese Tatsache wirkt sich für die Anpassung
des Verbraucherwiderstandes an die Endstufe günstig aus.
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Es ist eine einstufige Verstärkeranordnung bekannt, bei der durch
geeignete Kombinierung von Spannungs-und Stromrückkopplung der Ausgangswiderstand
des Verstärkers bei Änderung der Gegenkopplung konstant bleibt. Der Gegenstand der
Erfindung unterscheidet sich von dieser Schaltung dadurch, daß bei ihm eine Gegenkopplung
über die ganze Kaskade und eine Gegenkopplung über einen Teil der Kaskade vorgenommen
wird. Es ist ferner bekannt, in einem mehrstufigen Verstärker jede Stufe für sich
gegenzukoppeln. Bei einer solchen Schaltung bleibt selbstverständlich bei Änderung
der Gegenkopplung der Vorstufen die Linearisierung der Endstufe konstant, sofern
deren Gegenkopplung nicht beeinflußt wird. Diese Schaltung unterscheidet sich vom
Gegenstand der Erfindung dadurch, daß eine Gegenkopplung über die gesamte Kaskade
fehlt. Schaltungen, bei denen an Stelle einer Rückkopplung über die gesamte Kaskade
Einzelgegenkopplungen verwendet werden, sind jedoch insofern nachteilig, als insbesondere
bei der Endstufe eine sehr starke Eigengegenkopplung zur Einhaltung der vorgeschriebenen
Linearitätsbedingungen vorgenommen werden muß. Dies hat zur Folge, daß dieser Endstufe
sehr große Steuerspannungen zugeführt werden müssen, wodurch für die vorhergehende
Stufe eine große Leistung bedingt ist.
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In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens
dargestellt, an dem weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert werden. Es handelt
sich um eine dreisbifige Verstärkerkaskade mit den Röhren Vi, Va und V3. Parallel
zur Belastung der Endstufe liegt ein Spannungsteiler aus den Widerständen R3, R4
und R6. Der Gitterkreis der ersten Röhre ist wechselstrommäßig an den Punkt B angeschlossen,
so daß die an den Widerständen R4 und R5 auftretende Wechselspannung im Gitterkreis
der ersten Röhre liegt. Der Gitterkreis der zweiten Röhre ist wechselstrommäßig
über den AnodenwiderstandRai der ersten Röhre an Erde gelegt, während die Kathode
der zweiten Röhre über den Kondensator Cl, der für die zu übertragenden Frequenzen
einen vernachlässigbaren Widerstand aufweist, an den Punkt B1 gelegt ist. Die durch
den Anodenstrom der zweiten Röhre an dem Widerstand R6 erzeugte Spannung liegt daher
sowohl im Gitterkreis der zweiten Röhre als auch im Gitterkreis der ersten Röhre.
Der Widerstand R2 kann als Parallelschaltung zum Widerstand RS aufgefaßt werden
und ist lediglich zur Erzielung der notwendigen Gleichstromverhältnisse vorgesehen.
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Die Verstärkungsregelung erfolgt durch Veränderung des Widerstandes
R4 oder R5 oder beider Widerstände. Da der Widerstand R4 nur vom Anodenwechselstrom
der Endröhre, der Widerstand RS dagegen auch vom Anodenwechselstrom der zweiten
Röhre durchflossen wird, ist es durch geeignete Bemessung der beiden Widerstände
und durch geeignete Wahl des Änderungsverhältnisses dieser Widerstände möglich,
bei Änderung der Gesamtverstärkung der Schaltung den Klirrfaktor der Endstufe annähernd
konstant zu halten. Wäre der Widerstand R4 nicht vorhanden, wie es bei einer bekannten
Schaltung der Fall ist, so würde bei Regelung durch Verändern des `'Widerstandes
R5 sowohl die durch den Anodenstrom der Endstufe als auch die durch den Anodenstrom
der zweiten Röhre herbeigeführte Gegenkopplung in gleichem Maße verändert werden.
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Bei einer ausgeführten Schaltung gemäß der Erfindung wurde die beabsichtigte
Wirkung dadurch erzielt, daß der Widerstand R4 konstant gelassen und lediglich der
Widerstand R5 zwecks Regelung der Verstärkung verändert wurde. Dies hat zur Folge,
daß die durch den Anodenwechselstrom der Endröhre herbeigeführte Gegenkopplungsspannung
in einem anderen Verhältnis geändert wird als die durch den Anodenwechselstrom der
zweiten Röhre herbeigeführte Gegenkopplung.
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Für die folgende rechnerische Betrachtung sollen die folgenden Bezeichnungen
Verwendung finden V1, V2, V3 = Verstärkungsfaktor der einzelnen Stufen ohne Gegenkopplung.
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1703 = reziproker Wert des Durchgriffs der dritten Stufe.
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Die Verstärkungsfaktoren bei Berücksichtigung der Gegenkopplung sind
durch ein hoch gestelltes x gekennzeichnet.
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Rix bedeutet den Innenwiderstand der Endstufe ohne Gegenkopplung.
Ri bedeutet den Innenwiderstand der Endstufe mit Gegenkopplung.
| a2 --. -- R5 -= Spannungsteilerverhältnis |
| R.2 + RS für die Gegenkopplung der |
| zweiten Röhre in sich und |
| über die beiden ersten Stufen. |
| 13 = R4 + R6 = Spannungsteilerverhältnis |
| Ra + R4 + R, für die Gegenkopplung über |
| drei Stufen. |
(Der zu R6 parallel liegende Widerstand R2 ist unberücksichtigt geblieben.) V =
Verstärkungsfaktor der gesamten Kaskade ohne Gegenkopplung. Die Gesamtverstärkung
mit Gegenkopplung ist
Da V # Ä3 ein Maß für den Klirrfaktor darstellt, ist dieses Produkt erfindungsgemäß
konstant zu halten.
Da
V = (V1 # V2)2 # V3 ist und V3 unabhängig
von der Einstellung der Gegenkopplung konstant bleibt, ergibt sich die Bedingung
(V1 # V2)2 # Ä.3 = const. Es ist
Aus dieser Beziehung ist für (V1 # V2)2 # i.3 = const das Änderungsverhältnis von
j.2 : a.3 zu ermitteln.
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Der innere Widerstand mit Gegenkopplung ist
Werden Ä2 und Ä3 derart gewählt, daß der Klirrfaktor der Endstufe konstant bleibt,
so bleibt auch der Wert von Rix konstant.