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Röhrenverstärkerschaltung mit Rückkopplung und/oder Gegenkopplung
für einen oder mehrere Frequenzbereiche Die Erfindung. befaßt sich. mit einer Verstärkerschaltung,
bei der durch Rückkopplung und/oder Gegenkopplung ein oder mehrere Frequenzbereiche
in: der Verstärkung bevorzugt oder benachteiligt werden. Die. Schaltung - kann:
als Ersatz für Resonanzverstärker mit Schwingkreisen verwendet werden, bei denen
nicht allzu 'hohe Resonanzschärfen erforderlich sind und bei denen man Induktivitäten
vermeiden. will. Besondere Vorteile bietet die Schaltung- für Niederfrequenzverstärker
mit einem Verstärkungsbereich für mehrere Oktaven. Hier stellt die Verstärkung der
Frequenzen an den Bereichenden oftmals besondere Aufgaben. Im allgemeinen werden
die hohen und tiefen Frequenzen in zu geringem Maße verstärkt. Es ist erwünscht,
diese Frequenzen mindestens ebenso gut wie die übrigens zu verstärken, ohne dadurch
die Baukosten des Verstärkers zu vergrößern.
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Bei Verstärkern für Schaflaufzsichnung und -wiedergabe, insbesondere
bei.Schallplattengeräten, bestehen zwei Forderungen, die sich in technischer Hinsicht
bis zu einem gewissen Grade widersprechen. Einerseits sollen bei der Schallaufzeichnung
die tiefen. Frequenzen benachteiligt werden, damit die Platte nicht überschnitten
wird, andererseits möchte man dementsprechend; bei der Wiedergabe den so bei der
Aufzeichnung entstandenen Verlust wieder wettmachen und außerdem auch die Mängel
des Lautsprechers ausgleichen, damit. die Wiedergabe dem Originalspiel möglichst
nahekommt. Für diesen Anwendungsgebiet sind die Eigenschaften der Verstärkerschaltung
gemäß vorliegender
Erfindung besonders vorteilhaft, da diese Schaltung
beide Möglichkeiten, nämlich die Bevorzugung wie auch die Benachteiligung, unter
Verwendung der gleichen Schaltelemente wahlweise zuläßt.
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Bei der Schaltung gemäß vorliegender Erfindung handelt es. sich um
einen, nicht schwingenden Röhrenverstärker mit Rückkopplung und/oder Gegenkopplung
für einen oder mehrere Frequenzbereiche, bei dem mindestens zwischen zwei hintereinander
im Zuge der Schaltung liegenden, gleichphasigen oder gegenphasigen Punkten ein Kopplungsweg
vorgesehen ist. Das erfindungsgemäße Merkmal besteht hierbei in folgendem: Die Schaltelemente
in den Gitter- und( Anodenkreisen sind. so gewählt, daß. eine verhältnismäßig große,
und zwar die bestmögliche Verstärkung erzielt wird. Zur Bildung des zusätzlichem
Kopplungsweges ist eine am sich bekannte viergliedrige C-R Kombination vorgesehen,
die aus, einer Parallelschaltung von C-R in Reihe mit einer Serienschaltung von
C-R besteht. Die C-Glieder und auch die R-Glieder sind jeweils gleich oder annähernd
gleich. Für die Nennfrequenz sind also auch, die Wirk- urnd Scheinwiderstände zahlenmäßig
gleich.
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Die Parallelschaltung liegt zwischen Masse und einem Punkt des Ausgangskreises:,
der nur einen Bruchteil der zur Verfügung stehenden verstärkten Spannung führt.
Der Verbindungspunkt zwischen dem C-R-Parallelkreis und :dem C-R-Serienkreis ist
mit einem dem Eingang, des Verstärkers zugewandten Punkt der Schaltung mittelbar
oder unmittelbar verbunden.
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Verstärkerschaltungen, mit denen entweder eine Rückkopplung (Mitkopplung)
oder eine Gegenkopplung erzielt werden kann, sind, bereits. in. verschiedenen Ausführungsformen
bekannt. Die meisten der bekannten Schaltungen nutzen Resonanzeffekte aus, die sich
mit :einem Eingangstransformator oder mit der Gitterkathodenkäpazität einer Verstärkerröhre
ergeben. Diese Schaltungen bewirken für die zu bevorzugende Frequenz eine Phasendrehung
und für die übrigen Frequenzen eine Benachteiligung in der Verstärkung. Weiterhin
sind Schaltungen bekannt, bei denen Schwingkreise aus Induktivität und Kapazität
verwendet werden. Auch hier tritt eine Herabsetzung der allgemeinen Verstärkung
ein. Nur für die zu bevorzugende Frequenz behält .die Verstärkung ihre alte Höhe
bei. Es sind- ferner Gegenkopplungsschaltungen. mit Kapazität und Widerstand bekannt,
bei denen eine fnequenzproportionale Abschwächung aller Frequenzen, insbesondere
also der hohen Frequenzen, eintritt. Die Bemessung der Einzelelemernte von C und
R ist dabei wesentlich anders.
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Es haben alle Element-, untereinander verschiedene Werte, so daß mit
Hilfe dieser Elemente kein frequenzselektiver Kopplungsweg wie im Fall der vorliegenden.
Erfindung gebildet werden, kann. Bekannt sind schließlich auch sog. R-C-Generatoren,
die als Schwingungserzeuger für Meßzwecke dienen. Sie besitzen einen Rückkopplungsweg,
bestehend aus einer C-R-Kombination. Die Schaltelemente in dem Anodenkreis der zweiten.
Röhre sind relativ niedrigohmig und so :gewählt, daß Schwingungserzeugung nur für
eine einzige Frequenz eintritt. Als Rückkopplungsspannung wird die gesamte in der
zweiten Röhre der Schaltung erzeugte Wechselspannung benutzt. Zur Erzielung einer
hohen Verstärkung in breitem Frequenzbereich ist diese Schaltung nicht geeignet.
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Bei dem Verstärker nach vorliegender Erfindung sind die Gitter- und
Anodenkreise der Schaltung, die im. Prinzip aus zwei Röhren aufgebaut ist, völlig
normal ausgebildet. Die Rückkopplungsspannung wird nur einem verhältnismäßig kleinen
Teil des Anodenkreises der Folgeröhre abgegriffen und der Vorröhre so zugeführt,
daß. die Verstärkung der nicht zu beeinflussenden Frequenzen praktisch nicht beeinträchtigt
wird. Die Eingangs-und Ausgangskreise sind. im übrigen so ausgebildet, daß eine
bestmögliche Verstärkung im gesamten gewünschten Übertragungsbereich erzielt wird.
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Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung
drei Ausführungsbeispiele dargestellt, und zwar zeigt Fig. r eine einfache Grundschaltung
mit zwei Röhren, _ Fig. 2 einen Verstärker, bei dem al's Vorröhre eine Hexode benutzt
ist, und Fig. 3 eine mit einer einzigen Röhre arbeitende Schaltung, bei der ein
umschaltbarer Ausgangstransformator benutzt ist.
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Wie Fig. z, die eine sehr zweckmäßige Ausführungsform darstellt, erkennen,
läßt, liegt bei dieser Schaltung die C-R-Kombination parallel zu einem Schaltelement
P, das in Reihe mit dem Anodenkreis der Folgeröhre geschaltet ist und dessen Größe
vorzugsweise veränderbar ist. Die Rückkopplungsspannung wird einer Hilfselektrode
der Vorröhre zugeführt, und zwar nn d iesem Fall :dem Steuergitter G1. Um zu verhindern,
daß das parallele C-Glied die hohen Frequenzen beeinträchtigt, ist hier zwischen
die C-R-Kombination und den Eingangskreis ein Entkopplungswiderstand E eingeschaltet.
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Eine besonders ansprechende Lösung ergibt sich, wenn man, wie in Fig.
a dargestellt, als Vorröhre eine Hexode wählt und die Rückkopplungsspannung dem.
zweiten, Steuergitter G2 zuführt.
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Der Verstärker gemäß vorliegender Erfindung ist keineswegs auf eine
einzige Rück- oder Gegenkopplungsmöglichkeit beschränkt. Vielmehr kann; man den
Anodenkreis der Folgeröhre in zwei oder mehr parallele Zweige aufteilen und davon
ausgehend zwei oder mehr Kopplungswege bilden. Wird ein, Ausgangstransformator benutzt,
so kann man: diesen mit zwei oder mehr besonderem Sekundärwicklungen versehen und
diese Sekundärwicklungen zu den gewünschten Kopplungen heranziehen.
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Handelt es sich nun also um einen Verstärker für Schallaufnahmen und
Schalwiedergabe, so kann man das Gerät gemäß Fig. a umschaltbar machen, und zwar
in der Weise, d'aß mit Hilfe eines Umschalters die C-R-Kombination wahlweise
mit
einem Punkt GK, der in bezug auf die Eingangsspannung gegenphasig ist, oder
mit einem gleichphasigen Punkt RK verbunden werden kann.
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Werden die Kopplungsspannungen von einer besonderen Wicklung W2 eines
Ausgangstransformators abgenommen, so braucht man nur einen Umschalter vorzusehen,
der die betreffende Sekundärwicklung je nach Bedarf umpolt, wie es in Fig. 3 angedeutet
ist.
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Mit einer Schaltung :gemäß Fig. i sind gute Erfolge sowohl im Bereich
der tiefen Frequenzen (i25 Hz ± ioo Hz) als, auch im Bereich der hohen Frequenzen
(iokHz ± 2 kHz) erzielt worden. Bis zu einer Amplitudenanfiebung auf den Wert 6
bis 7 sind keine Vorkehrungen zur Schwingungsverhütung erforderlich. Normalerweise
sind die C-Glieder und die R-Glieder untereinander gleich. Für die Nennfrequenz
sind außerdem Wirk- und Scheinwiderstand zahlenmäßig gleich. Es liegt aber durchaus
im Bereich des Möglichen, kleine Abweichungen zuzulassen" um die Phasenlage der
zurückgeführten Spannurig im Bedarfsfall geringfügig zu korrigieren. Die Rückkopplungswege
brauchen: nicht schaltungsmäßig parallel zu liegen. Es kann z. B. bei einem dreistufigen
Verstärker eine Trapez-kurve des Frequenzganges erzielt werden, wenn man zwei verschiedene
Frequenzen bevorzugt, und zwar einmal zwischen der ersten und der zweiten Röhre
und das andere Mal zwischen der zweiten und der dritten Röhre.
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Der Erfindungsgedanke ist im Prinzip auch auf Einröhrenverstärker
anwendbar,. wenn im Ausgangskreis ein Transformator liegt, der eine entsprechende
Sekundärwicklung aufweist. Ein solcher Verstärker ist in Fig. 3 dargestellt. Von
der erwähnten besonderen Sekundärwicklung kann hier vermittels einer geeigneten
C-R-Kombination eine Rück- oder Gegenkopplung über eine Hilfselektrode der gleichen
Röhre durchgeführt werden. Durch: die Polung der Sekundärwicklung wird- die gewünschte
Phasenlage bestimmt. Verwendet man als Hilfselektrode .im vorliegenden Sinne das
Schirmgitter einer Röhre, so kann man zu einer etwas abgeänderten Schaltung kommen,
wenn man den, Platz von Serienkreis und Parallelkreis der C-R-Kombination vertauscht
und die Schirmgitterspannung über die Sekundärwicklung des Transformators zuführt,
wie in Fig. 3 zu erkennen.