DE860499C

DE860499C - An amplifier arrangement consisting of an electron multiplier and a push-pull amplifier stage

Info

Publication number: DE860499C
Application number: DEB9913D
Authority: DE
Inventors: Georg Dr Rer Nat Maurer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1941-11-14
Filing date: 1941-11-14
Publication date: 1952-12-22

Description

Aus einem Elektronenvervielfacher und einer Gegentaktverstärkerstufe bestehende Verstärkeranordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine aus einem Elektronenvervielfacher und einer Gegöntaktverstärkerstute bestehende Verstärkungsanordnung, bei der die Steuerspannungen für die beiden Gitter der iri Gegentakt geschalteten Verstärkerröhren an Arbeitswiderständen abgegriffen sind, deren einer vom Strom der Endanode und deren. ariderer vom Strom einer, vorzugsweise der hetzten, vervielfachenden Elektrode ganz oder teilweise durchflossen ist. Gemäß der Erfindung sind biei einer derartigen Anordnung die beiden Arbeitswiderstände in ihrer - Größe und in ihrem Größenverhältnis zueinander so bemessen oder so abgeglichen, daß die Nichtlinearität der An.odenstromschwankungen durch die gegensinnige Änderung der Vervielfachung ausgeglichen. wird.From an electron multiplier and a push-pull amplifier stage Existing amplifier arrangement The invention relates to an electron multiplier and a push-pull amplifier rod existing amplification arrangement in which the Control voltages for the two grids of the push-pull amplifier tubes are tapped at load resistors, one of which from the current of the end anode and whose. or more from the current of a, preferably the rushed, multiplying electrode is completely or partially flowed through. According to the invention, there are such Arrangement of the two load resistors in their - size and in their size ratio dimensioned or balanced to one another in such a way that the non-linearity of the an.ode current fluctuations offset by the opposite change in the multiplication. will.

Es ist bei Vervielfa:chern bereits bekannt,- .daß die Widerstände, die in die Ableitung von= der Anode und in die Zuleitung zu einer der verviel, fachenden Elektroden eingeschaltet werden, sich umgekehrt verhalten müssen, wie die durch sie hindurchfließenden Ströme. Damit ist aber nur für das Verhältnis dieser Widerstände eine Regel ge- geben, nicht für *ihre Bemessung der absolufien, Größe nach.It is already known from multipliers that the resistances which are switched on in the lead from the anode and in the lead to one of the multiplying electrodes must behave in reverse to the currents flowing through them. That, however, give only the ratio of these resistors a rule the vehicle do not the absolufien for * their assessment, according to size.

Es ist ferner bereits bekannt bzw. vorgeschlagen worden, nichtlineare Verzerrungen im Endstrom von Elektronenvervielfachern durch die Einschaltung' von Widerständen und Widerstandskombinationen in die Zuleitungen zu Vervielfacherelektroden zu erzeugen bzw. ihnen zu begegnen. Die Erfindung besteht in der Anwendung des letzteren Gedankens bei den für das Abgreifen der Gitterspannungen für Gegentaktverstärker in Vervielfacherzuleitungen angeordneten Widerständen. Nichtlineare Verzerrungen des Vervielfacherstromes werden auf diese Weise ausgeglichen. Dies gilt auch für die Verzerrungen, die durch diejenigen Endstufenspannungsänderungen hervorgerufen werden, die ihrerseits davon herrühren, daß die an den beiden zwecks Ankopplung der Gegentaktstufe eingefügten Arbeitswiderständen auftretenden Spannungsabfälle sogar additiv die Endstufenspannung herabsetzen, wobei sich der Wirkungsgrad der Endstufe verringert. Praktisch sind die ausgleichenden Widerstände lediglich Teile der Arbeitswiderstände, und ihre Bemessung ergibt sich selbsttätig, wenn durch Ausgleichen der Widerstände unter den sonst gegebenen Bedingungen ein Minimum des Klirrfaktors eingestellt wird.It is also already known or has been proposed, non-linear Distortions in the final current of electron multipliers due to switching on ' from Resistors and combinations of resistors in the leads to multiplier electrodes to generate or to encounter them. The invention consists in the use of the latter Thought for the tapping of grid voltages for push-pull amplifiers Resistors arranged in multiplier leads. Nonlinear Distortions of the multiplier current are compensated in this way. This also applies to the distortion caused by those output stage voltage changes which in turn result from the fact that the two for the purpose of coupling voltage drops that occur in the push-pull stage even additively lower the output stage voltage, whereby the efficiency of the Output stage reduced. In practice, the compensating resistances are only parts the work resistances, and their dimensioning results automatically if by compensation of the resistances a minimum of the distortion factor under the otherwise given conditions is set.

In der Abbildung ist ein Schaltschema darge,-stellt, das die gemäß der Erfindung bemessene Ankopplung einer Gegentaktverstärkerstufe an einen Elektronenvervielfacher schematisch zeigt.In the figure is a circuit diagram Darge, - shows that according to the invention dimensioned coupling of a push-pull amplifier stage to an electron multiplier shows schematically.

# Der Elektronenvervielfacher ist mit i und die beiden im Gegentakt geschalteten, als Trioden gezeichneten Verstärkerröhren sind reit 2 und 3 bezeichnet. Die letzte Vervielfacherelektrode im Vervielfacher heißt LVE, die Endanode heißt EA. Wie durch Pfeile angedeutet, fließt durch EA der Strom I, während nach LVe ein primärer Strom i+ im Vervielfachereintritt und durch die Zuleitung 4 noch der Strom i hinzufineßt. Mit 5, 6 und 7 sind die Stufen eines Spannungs-, z. B. eines Glimmspannungsteilers bezeichnet, an dem die Spannungen für die Vervielfacherelektroden abgegriffen sind. In die Zuleitung 4 zur LVe ist der Widerstand r 3 eingeschaltet, an welchem die Steuerspannung für die Verstärkerröhre 3 abgegriffen ist. In die Zuleitung 8 'zur EA ist der Widerstand r 2 eingeschaltet, an dem die Steuerspannung für die Verstärkerröhre 2 abgegriffen ist. Diese Widerstände sind so bemessen, daß die nichtlinearen. Verzerrungen des Vervielfacherstromes ausgeglichen werden.# The electron multiplier is marked with i and the two amplifier tubes connected in push-pull and drawn as triodes are marked 2 and 3. The last multiplier electrode in the multiplier is called LVE, the end anode is called EA. As indicated by arrows, the current I flows through EA, while after LVe a primary current i + in the multiplier inlet and the current i is added through the feed line 4. With 5, 6 and 7 the stages of a voltage, z. B. denotes a glow voltage divider at which the voltages for the multiplier electrodes are tapped. The resistor r 3, at which the control voltage for the amplifier tube 3 is tapped, is switched into the feed line 4 to the LVe. The resistor r 2 , at which the control voltage for the amplifier tube 2 is tapped, is switched into the feed line 8 'to the EA. These resistances are dimensioned so that the non-linear. Distortions of the multiplier current are compensated.

In weiterer Erfindung werden die Arbeits`viderstände für die Gitterspannungen einer im A-B-Betrieb arbeitenden Gegentaktverstärkeranoränung in ihrer Größe und in ihrem Größenverhältnis zueinander so bemessen oder so abgeglichen, daß im Vervielfacherausgang .eine Nichtlinearität entsteht, die der dem A-B-Betrieb eigentümlichen Nichtlinearität entgegengerichtet ist.In a further invention, the working resistances for the grid voltages a push-pull amplifier arrangement working in A-B operation in their size and so dimensioned or balanced in relation to one another in their proportions that in the multiplier output . a non-linearity arises, that of the non-linearity peculiar to A-B operation is opposite.

Es gleichen sich dann Verzerrungen .des Stromes der Endanode EA, die dem Vervielfacher eigentümlich sind und die im Sinne eines Spitzwerdens der Sinuskurve wirken, mit den' Verzerrungen aus, die einer in A-B-Betrieb arbeitenden Gegentaktstufe eigentümlich sind und im Sinne einer Abflachung der Sinuskurve wirken. Bei den erstgenannten, im Vervielfacher entstehenden, die Sinuskurve spitzer machenden Verzerrungen handelt es sich um folgendes Der Arbeitswiderstand r 3 in der Zuleitung zur IVE bewirkt, daß die Spannung an der letzteren. proportional mit zunehmendem Strom ansteigt. Damit ist aber die Vervielfachung der ZVE nicht konstant. Ist z. B. der aus der vorherigen Stube, auf die LVE auftreffende Strom ein Gleichstrom, dem ein sinusförmiger Wechselstrom eingeprägt ist, so bliebe die Sinusform nur bei konstanter, stromunabhängiger Vervielfachung erhalten. Die Änderung der Vervielfachung, die mit steigendem Strom zu-, mit fallendem Strom aberabnimmt, bedingt eine stärkere Anhebung der Scheitelwerte der Sinuskurve gegenüber ihrer Flanken, und zwar sowohl beim Strom! als auch beim Endstrom I.Distortions of the current of the end anode EA, which are peculiar to the multiplier and which act in the sense of making the sinusoidal curve, are balanced out with the distortions which are characteristic of a push-pull stage operating in AB mode and in the sense of flattening the sinusoid works. The first-mentioned distortions that arise in the multiplier and make the sine curve sharper are as follows: The working resistance r 3 in the supply line to the IVE causes the voltage on the latter. increases proportionally with increasing current. However, this means that the multiplication of the ZVE is not constant. Is z. If, for example, the current impinging on the LVE from the previous room is a direct current on which a sinusoidal alternating current is impressed, the sinusoidal shape would only be preserved with constant, current-independent multiplication. The change in the multiplication, which increases with increasing current, but decreases with decreasing current, causes a greater increase in the peak values of the sinusoid compared to its edges, both for the current ! as well as the final current I.

Bei den bekannten, vom A-B-Betrieb herrührenden entgegengesetzt gerichteten Verzerrungen in der Gegentaktverstärkerstufe handelt @es sich um folgendes. A-B-Betriieb heißt ja, daß z. B. die positive Halbwelle seiner Steuerspannung auf dem geradlinigen Zweig der Röhrencharakteristik, die negative Halbwelle aber auf dem gekrümmten Zweig arbeitet. Der Strom, der dem Arbeiten auf dem geradlinigen Teil entspricht, ist sinusförmig, der resultierende Strom, der dem Arbeiten auf dem gekrümmten Teil der Charakteristik entspricht, ist dagegen, stark abgeflacht. Dadurch, daß bei Gegentaktschaltung der Verstärkerröhren sich die Ströme der beiden Röhren derart addieren, daß der eine gegenüber dem anderen um i8o° versetzt ist, ergibt sich eine Verflachung der resultierenden Stromkurve gegenüber dem Fall, bei dem auch der negativen Halbwelle eine sinusförmige Stromkurve entsprechen würde. Durch die in weiterer Erfindung vorgenommene Verkopplung der beiden Erscheinungen, wie sie dadurch erfolgt, daß einerseits ein gemäß der Erfindung bemessener Arbeitswiderstand in die Zuleitung zur IVE eingesetzt und andererseits eine Gegentaktverstärkerstufe in A-B-Schaltung eingeschaltet ist, wird also die vorteilhafte Möglichkeit des Aufhebens der aus den beiden verschiedenen Ursachen herrührenden nichtlinearen Verzerrungen geschaffen, wenn im übrigen die Betriebsbedingungen für den Vervielfacher und den Gegentaktverstärker geeignet ,gewählt werden. Diese Betriebsbedingungen ergeben sich zunächst mit der- gewählten Vervielfacher- und Röhrentype; sie können durch Versuche festgestellt werden. Gitterruhespannung, Größe der Arbeitswiderstände und Endstromstärke des Vervielfachers werden dann derart aufeinander abgestimmt, daß der Klirrfaktor ein Minimum wird.In the known, from A-B operation originating in the opposite direction Distortion in the push-pull amplifier stage is the following. A-B operation means that z. B. the positive half-wave of its control voltage on the straight line Branch of the tube characteristic, but the negative half-wave on the curved branch is working. The current corresponding to working on the rectilinear part is sinusoidal, the resulting current that is working on the curved part of the Characteristic corresponds, however, is strongly flattened. The fact that with push-pull circuit of the amplifier tubes, the currents of the two tubes add up in such a way that the one offset from the other by 180 ° results in a flattening of the resulting current curve compared to the case in which also the negative half-wave would correspond to a sinusoidal current curve. By in further invention made coupling of the two phenomena, as it takes place in that on the one hand, a working resistance measured according to the invention in the supply line used for the IVE and on the other hand a push-pull amplifier stage in A-B circuit is turned on, so becomes the advantageous option of canceling the off created non-linear distortions resulting from the two different causes, if, moreover, the operating conditions for the multiplier and the push-pull amplifier suitable to be chosen. These operating conditions result initially with the selected multiplier and tube type; they can be determined through experimentation will. Grid voltage at rest, size of the load resistances and the final amperage of the Multipliers are then matched to one another in such a way that the distortion factor is a Becomes minimum.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Ruhespannung der Endstufe gleich der Summe der größten Spannungsabfälle aal den beiden Arbeitswiderständen zuzüglich eines für den gewünschten Grad der Stromsättigung der Endstufe nötigen Spannungsbetrages ;gewählt. Die Gegenläufigkeit der Potentialschwankungen der IVE und der EA zufolge der Wirkung der Arbeitswiderstände läßt nämlich die Endstufenspannung von ihrem Ausgangswert, der bei der Strombelastung Null besteht, stark absinken. Welche Höhe der Endstufenruhespannung zweckmäßig ist, hängt also von der Vervielfachertype, von den notwendigen Spannungsabfällen an den Arbeitswiderständen, von der nachfolgenden Gegentaktendstufe und somit auch von den für diese erforderlichen Steuerspannungen ab: Es ist vorteilhaft, als letzte Vervielfacherstufe eine solche mit hoher Vervielfachung bei höherer Betriebsspannung zwischen der letzten' vervielfachenden und der vorangehenden Elektrode, als zwischen 'den vorangehenden Elektrodenpaaren zu wählen.In a further embodiment of the invention, the rest voltage is the Output stage equal to the sum of the largest voltage drops aal the two load resistances plus one necessary for the desired degree of current saturation of the output stage Voltage amount; chosen. The opposite of the potential fluctuations of the IVE and the EA according to the effect of the load resistors namely leaves the output stage voltage from their initial value, which exists at zero current load, strong sink. Which level of the output stage quiescent voltage is appropriate depends on the Multiplier type, of the necessary voltage drops at the load resistors, of the subsequent push-pull output stage and thus also of the ones required for this Control voltages from: It is advantageous to have one as the last multiplier stage with high multiplication at higher operating voltage between the last 'multiplying and the preceding electrode than between the preceding electrode pairs to choose.

Der aus der. Endanode austretende Strom I setzt sich additiv zusammen aus dem in die IVE eintretenden primären Strom i '-, und dem durch die Zuleitung zur IVE in die Röhre himeinießenden Strom i. Also ist I --- i, aber nähert sich dem Wert i um so mehr, je höher die Vervielfachung der LVE ist. Als Vervielfachungsstufe mit guten Vervielfachungseigenschaften und guten elektronenoptischen Verhältnissen mit nur kleinen Elektronenverlusten @empfiehlt sich z. B. eine Prallplatte als LVE in Vervielfachern, denen Elektroden sonst als Netzelektroden ausgebildet sind, wobei gleichzeitig die Stufenspannung möglichst hoch, mindestens i oo Volt, zu wählen ist.The one from the. The current I exiting the end anode is made up of the primary current i '- entering the IVE and the current i flowing into the tube through the supply line to the IVE. So I is --- i, but approaches the value i the closer the higher the multiplication of the LVE is. As a multiplication stage with good multiplication properties and good electron-optical conditions with only small electron losses @ recommends z. B. a baffle plate as LVE in multipliers, which electrodes are otherwise designed as network electrodes, at the same time the step voltage as high as possible, at least 100 volts, is to be selected.

Grundsätzlich hat man bei bestimmter festgelegter Steuerspannung für nachfolgende Verstärkerröhren, die an :einem Arbeitswiderstand in die Zuleitung zur IVE ,erzeugt werden soll, die ;Möglichkeit, Verzerrungen der Vervielfachercharakteristik größer oder kleiner zu wählen, indem man die Ruhespannung der IVE zwischen kleinen Werten und dem Wert für das Emissionsmaximum niedriger oder höher nimmt.Basically you have a certain fixed control voltage for subsequent amplifier tubes connected to: a working resistance in the supply line to the IVE, which is to be generated, the possibility of distortion of the multiplier characteristic Choose larger or smaller by dividing the rest voltage of the IVE between small ones Values and the value for the emission maximum decreases or increases.

Claims

PATENT CLAIMS: i. An amplifier arrangement consisting of an electron multiplier and a push-pull amplifier stage, in which the control voltages for the two grids of the amplifier tubes connected in push-pull are tapped at load resistors, one of which is from the current of the terminal anode and the other of which is wholly or partially from the current of one, preferably the last, multiplying electrode is traversed, characterized in that the size and ratio of the two load resistors to each other are dimensioned or balanced in such a way that the non-linearity of the anode current fluctuations is compensated by the opposite change in the multiplication. will. z. Arrangement according to Claim i, with a push-pull amplifier stage for AB operation, characterized in that the resistors are so dimensioned or balanced in terms of their size and their size ratio to one another; that a non-linearity arises in the multiplier output which is opposed to the non-linearity peculiar to AB operation. 3. Arrangement according to claim i or z, characterized in that. the no-load voltage of the output stage is selected to be equal to the sum of the largest voltage drops across the two load resistors plus the amount of voltage required for the desired degree of current saturation .der output stage. 4. Arrangement according to claim i or one of the following, characterized in that such a time high multiplication is selected as the last multiplier stage and that the operating voltage between the last and the preceding multiplying electrode is higher than between the preceding pairs of electrodes. Attracted publications Funk 1939, p.466; Austrian Patent No. 149210; YOnde 61ectrique 1939, p. 50.