DE863216C

DE863216C - Multi-stage amplifier with negative voltage feedback

Info

Publication number: DE863216C
Application number: DES10681D
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl-Ing Arnous
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1942-08-24
Filing date: 1942-08-25
Publication date: 1953-01-15

Description

Mehrstufiger Verstärker mit Spanliungsgegenkopplung Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Verstärker mit einer derart ausgebildeten Spannungsgegenkopplung zwischen einer Endröhre hohen inneren Widerstandes, z. B. einer Pentode, und einer Vorröhre, dwß der die Gegenkopplungsspannung erzeugende Spannungsteilerwiderstand gleichzeitig eine Eigengegenkopplung dieser Vorröhre bewirkt. In Fig. i ist eine derartige bekannte Verstärkerschaltung unter Fortlassung der für die Erläuterung des Erfindungsgedankens unwesentlichen Elemente dargestellt. Die Endröhre E ist über den Übertrager T mit dem äußeren Belastungswiderstand Re belastet. Der auf die Primärseite des Übertragers T übersetzte Widerstand Re ist mit Ra bezeichnet. Der aus den beiden Widerständen R und y gebildete Spannungsteiler dient zur Erzeugung der Gegenkopplungsspannung. Cx und C2 bedeuten unvermeidbare Schaltkapazitäten. Der Widerstand y, von dem die Gegenkopplungsspannung abgegriffen und dem Gitterkreis der Vorröhre V zugeführt wird, ist im gewählten Beispiel gleichzeitig Kathodenwiderstand dieser Röhre und bewirkt, cta er vom Anodenwechselstrom dieser Röhre durchflossen wird, eine Eigengegenkopplung der Vorröhre.Multistage amplifier with negative voltage feedback The invention relates to a multi-stage amplifier with voltage negative feedback designed in this way between an end tube of high internal resistance, e.g. B. a pentode, and one Vorröhre, dwß the negative feedback voltage generating voltage divider resistor at the same time causes a self-negative feedback of this pre-tube. In Fig. I is a such known amplifier circuit omitting the for the explanation of the inventive concept insignificant elements shown. The end tube E is loaded via the transformer T with the external load resistance Re. The on the primary side of the transformer T translated resistor Re is denoted by Ra. The voltage divider formed from the two resistors R and y is used for generation the negative feedback voltage. Cx and C2 mean unavoidable switching capacities. The resistor y, from which the negative feedback voltage is tapped, and the grid circle is fed to the pre-tube V, is in the selected example at the same time cathode resistance of this tube and causes the anode alternating current of this tube to flow through it becomes, a self-negative feedback of the pre-tube.

Bei dem voraussetzungsgemäß hohen inneren Widerstand der Endröhre wird der Widerstand Ra, der aus Gründen der Reflexionsvermeidung etwa gleich y -f- R gewählt ist, so groß gemacht, wie es mit Rücksicht auf die Kapazitäten C, und C2 zur Erzielung eines ausreichend frequenzunabhängigen Verstärkungsverlaufes möglich ist.Given the high internal resistance of the end tube, as required the resistance Ra, which is approximately equal to y -f- for reasons of avoiding reflections R is chosen, made as large as it is with regard to the capacities C, and C2 possible to achieve a sufficiently frequency-independent gain curve is.

Soll bei einer derartigen Schaltung durch Wahl eines hohen Wertes des Widerstandes r die Spannungsgegenkopplung möglichst groß gemacht werden, so tritt eine entsprechend große Eigengegenkopplung der Vorröhre V auf; die die Gesamtverstärkung in unnötiger Weise herabsetzt, da eine so hohe Eigenlinearisierung der Vorröhre nicht nötig ist mit Rücksicht auf die verhältnismäßig geringen nichtlinearen Verzerrungen dieser schwach ausgesteuerten Röhre. -Da derVerstärkungsgrad der Vorröhre als Faktor in die Gesamtverstärkung eingEht, verringert sich diese bei Erhöhen des Widerstandes y mit dem Quadrat des Faktors, um den sich der Gesamtgegenkopplungsgrad über die erfaßten Stufen erhöht. Hierin ist zweifellos ein Nachteil zu erblicken, da bei dieser Schaltung die Gesamtverstärkung in wesentlich stärkerem Maße zurückgeht, als dies der Linearisierung der Endröhre, die den Hauptanteil der nichtlinearen Verzerrungen liefert, entspricht.Should in such a circuit by choosing a high value of the resistance r the voltage negative feedback can be made as large as possible, so occurs a correspondingly large negative feedback of the pre-tube V; which is the overall gain unnecessarily, since such a high inherent linearization of the pre-tube is not necessary considering the relatively low non-linear distortion this weakly controlled tube. -Because the gain of the pre-tube as a factor incorporated into the overall gain, this decreases as the resistance increases y with the square of the factor by which the total degree of negative feedback over the detected levels increased. This is undoubtedly a disadvantage, since this circuit reduces the overall gain to a much greater extent, than this the linearization of the output tube, which is the main part of the non-linear Distortion delivers, corresponds.

Ein weiterer Nachteil dieser Schaltung besteht darin, daß die unmittelbare- Parallelschaltung des Gegenkopplungsspannungsteilers und des Ausgangsübertragers an den Grenzen und außerhalb des zu übertragenden Frequenzbereiches zu unerwünschten Phasendrehungen führt, die die Stabilität des Verstärkers gefährden.Another disadvantage of this circuit is that the immediate Parallel connection of the negative feedback voltage divider and the output transformer too undesirable at the limits and outside the frequency range to be transmitted Leads to phase rotations which endanger the stability of the amplifier.

Bekanntlich geht durch die Gegenkopplung die Verstärkung auf den Wert zurück, worin v die Verstärkung der Kaskade ohne Gegenkopplung und k den Gegenkopplungsfaktor ^ Verstärkung einer Pentode ist bekanntlich bedeuten. Die v =S-R', wenn S die Steilheit und R' den Gesamtbelastungs=-widerstand bedeuten. Im vorliegenden Fall ergibt sich für die Verstärkung der Wert Mithin wird der für die Linearisierung über die Kaskade maßgebende Faktor (d. h. der Gesamtgegenkopplungsgrad) . Im Anpassungsfall y -f- R ^ Ra ergibt sich hieraus Die Verstärkung bis zum Ausgangswiderstand Re ist unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses im Anpassungsfall .ohne Gegenkopplung Der oben angegebene Wert für (k - v)' stellt ein Maß für die Verstärkungsverminderung durch Gegenkopplung, jedoch nur für den Fall .dar, daß der Widerstand y nicht gleichzeitig eine Verstärkungsverminderung durch Eigenlinearisierung der Vörröhre bedingt. In Wirklichkeit ist infolge dieser Eigenlinearisierung, wie schon erwähnt, der Verstärkungsverlust höher.It is known that the negative feedback increases the gain to the value back, where v is the gain of the cascade without negative feedback and k is the negative feedback factor ^ gain of a pentode is known mean. The v = S-R 'if S is the steepness and R' is the total load = resistance. In the present case, the value results for the gain The factor that is decisive for the linearization over the cascade (ie the total degree of negative feedback) is therefore used. In the adaptation case y -f- R ^ Ra results from this The gain up to the output resistance Re is taking into account the transmission ratio in the case of adjustment .without negative feedback The above value for (k - v) 'represents a measure of the gain reduction due to negative feedback, but only in the event that the resistance y does not at the same time cause a gain reduction due to inherent linearization of the pre-tube. In reality, as already mentioned, the gain loss is higher as a result of this intrinsic linearization.

Um diesen-Nachteil zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung zwischen den Gegenkopplungsspannungsteiler der Endröhre und den Belastungswiderstand ein Reihenwiderstand eingeschaltet und der die Gegenkopplung erzeugende Spannungsteilerwiderstand y kleiner bemessen, als dies zur Erzielung desselben Linearisierungsfaktors (k - v) ohne den Reihenwiderstand erforderlich wäre. Ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Schaltung ist in Fig. 2 dargestellt. Sie unterscheidet sich von der Schaltung nach Fig. i lediglich dadurch, daß zwischen dem Spannungsteiler R, y und der Primärseite des Ausgangsübertragers T ein Vorwiderstand Rv eingeschaltet ist.To avoid this disadvantage, according to the invention, a series resistor is connected between the negative feedback voltage divider of the end tube and the load resistor, and the voltage divider resistor y generating the negative feedback is made smaller than would be required to achieve the same linearization factor (k - v) without the series resistor. An exemplary embodiment for such a circuit is shown in FIG. It differs from the circuit according to FIG. I only in that a series resistor Rv is connected between the voltage divider R, y and the primary side of the output transformer T.

Bei dieser Schaltung errechnet sich für den Anpassungsfall für Ra = y + R + Rv die Verstärkung bis zur Anode der letzten Röhre ohne Berücksichtigung der Gegenkopplung zu Mit ist dann der Gegenkopplungsgrad über die Kaskade Die Verstärkung ohne Gegenkopplung, bezogen auf die Sekundärseite des U bertragers, wird bei_Anpassung Hierin bedeutet das Übersetzungsverhältnis ü des Übertragers T. Daraus ergibt sich - Die Gleichung für den Linearisierungsfaktor (k - v)' zeigt, daß dieser Wert im Gegensatz zu der Schaltung nach Fig. i nicht nur von der Steilheit und dem Gegenkopplungswiderstand y abhängt, sondern auch von dem Verhältnis Man erhält also durch die Schaltung gemäß der Erfindung die Möglichkeit, ein und denselben Gegenkopplungsfaktor_ wie bei der Schaltung nach Fig. i zu erhalten, jedoch mit einem kleineren Wert von y, indem der Quotieni entsprechend gewählt wird. Da durch Verkleinern des Spannungsteilerwiderstandes r auch der unnötige Verstärkungsverlust durch Eigengegenkopplung der Vorröhre Zurückgeht, ist bei gleichem Linearisierungsfaktor (k - v)' über Kaskade der Gesamtverstärkungsverlust geringer. Es tritt zwar, wie die Formel für v' zeigt, eine Verringerung des Gesamtverstärkungsfaktors im Verhältnis auf, jedoch läßt sich diese Verstärkungsverminderung niedriger halten als die im Falle der Schaltung nach Fig i durch die größere Eigengegenkopplung der Vorröhre bedingte Verstärkungsverminderung. Es besteht auch die Möglichkeit, mit steigendem Wert von Rv den Abschluß Ra größer zu machen, da durch das Einschalten von Rv zwischen den beiden Kapazitäten Cl und C2 auch die Gesamtparallelkapazität zu Ra herabgesetzt wird.With this circuit, for the adaptation case for Ra = y + R + Rv, the gain up to the anode of the last tube is calculated without taking the negative feedback into account With is then the degree of negative feedback over the cascade The gain without feedback, based on the secondary side of the U bert ragers is bei_Anpassung Herein means the transmission ratio ü of the transformer T. This results The equation for the linearization factor (k - v) 'shows that this value, in contrast to the circuit according to FIG. I, depends not only on the slope and the negative feedback resistance y, but also on the ratio The circuit according to the invention thus gives the possibility of obtaining one and the same negative feedback factor as in the circuit according to FIG is chosen accordingly. Since reducing the voltage divider resistance r also reduces the unnecessary gain loss due to intrinsic negative feedback of the pre-tube, the total gain loss is lower for the same linearization factor (k - v) ' over the cascade. As the formula for v 'shows, there is a reduction in the overall gain factor in the ratio on, but this gain reduction can be kept lower than the gain reduction caused in the case of the circuit according to FIG. There is also the possibility of making the termination Ra larger as the value of Rv increases, since switching on Rv between the two capacitors C1 and C2 also reduces the total parallel capacitance to Ra.

Auch bezüglich der Stabilität wirkt sich die Einschaltung des Widerstandes Rv günstig@aus, da es gelingt, den phasendrehenden Einfluß des Ausgangsübertragers mehr und mehr auszuschalten.Switching on the resistor also has an effect on stability Rv favorable @ because it succeeds in the phase-changing influence of the output transformer turn off more and more.

Bezeichnet man mit Ra. den Anpassungswiderstand für den Fall Rv = o, so ist der Verstärkungsgewinn, der sich bei gleichem Linearisierungsfaktor mit der Schaltung gemäß Fig. 2 gegenüber der Schaltung gemäß Fig. = ergibt, durch das Verhältnis der zuvor abgeleiteten Verstärkungen v' auszudrücken, es ist also und damit Der Reihenßhderstand Rv kann grundsätzlich auch in die kathodenseitige Anschlußleitung der Primärwicklung des Übertragers T eingeschaltet werden.Is denoted by Ra. the matching resistance for the case Rv = o, the gain in gain, which results with the same linearization factor with the circuit according to FIG. 2 compared to the circuit according to FIG and thus The series resistor Rv can in principle also be switched into the connection line of the primary winding of the transformer T on the cathode side.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Multi-stage amplifier with an output tube with high internal resistance (e.g. a pentode) which is loaded in such a way that its distortion factor decreases with increasing load resistance, and with voltage negative feedback between the output tube and a pre-tube so that the voltage divider resistor (y ) at the same time causes an intrinsic negative feedback of this pre-tube, characterized in that a series resistor (Rv) is switched on between the negative feedback voltage divider (R, r) of the end tube and the load resistor (Ra or Re) and the voltage divider resistor (r) generating the negative feedback is smaller, than would be required to achieve the same linearization factor (k - v) without the series resistance (Rv).

2. Amplifier after Claim x, characterized in that the series resistance between the cathode Output tube and load impedance is switched on.