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Schaltungsanordnung für elektrische Nachrichtengeräte mit Verstärkerröhren
Auf dem Gebiete der drahtlosen Nachrichtenübermittlung sind in den Empfangsapparaten,
Verstärkern od. dgl. Entladungsröhren gebräuchlich geworden, die sich durch geringen
Stromverbrauch auszeichnen und mit geringen Anodenspannungen betrieben werden können.
Für hochwertige Empfangsgeräte sind naturgemäß mehrere Röhren erforderlich, die
zwar aus einer Batterie gespeist werden können, zweckmäßig jedoch in Gruppen zusammengefaßt
werden, damit sie in Reihe geschaltet auch an das Netz angeschlossen werden können.
In diesem Falle wird der Stromverbrauch der Gruppen in der üblichen Weise gleich
groß bemessen. Die Reihenschaltung der Gruppen hat den Vorzug, daß an dem noch erforderlichen
Vorschaltwiderstand keine zu große Leistung vernichtet zu werden braucht. Wie bei
allen direkt geheizten Röhren ist auch bei den vorgenannten Röhren ein Heizfadenende
als Bezugspunkt für alle an .die sonstigen Elektroden anzulegenden Spannungen zu
betrachten, und zwar ist dies der negative Anschluß. Zur Schaffung gleichartiger
Spannungsverhältnisse an allen Röhren werden die Röhrenheizungen einer Gruppe mit
den Anschlüssen gleicher Polarität zusammengeschaltet. Die Stromzuführung zu derartigen
Gruppen läßt sich dadurch vereinfachen, daß die Gruppen in der bei Batterien üblichen
Weise nebeneinandergeschaltet
_ werden, so daß beispielsweise bei
zwei Gruppen nur drei Anschlüßleitungen vorhanden zu sein brauchen. Die Batterien
werden in der bei Dreileiternetzen üblichen Weise zwischen die Außen-und den Innenleiter
eingeschaltet, während bei Netzbetrieb die Stromzuführung nur über die beiden Außenleiter
erfolgt. Unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte entstehen an den Heizfäden
der Röhren die richtigen Spannungszustände. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch
für die Gitterpotentialverhältnisse der Röhren verschiedener Gruppen. Insbesondere,
wenn gewisse Beziehungen zwischen den Röhren der Gruppen bestehen, ist es nicht
möglich, als Bezugspunkt für den Gitterkreis den negativen Anschluß der Heizfäden
der jeweiligen Gruppe zu benutzen. Dies ist der Fall, wenn beispielsweise so viel
zu regelnde Röhren vorhanden sind, daß nicht alle in einer Gruppe untergebracht
werden können. Im Ruhezustand kann dann bei dem üblichen Anschluß der Gitter von
Röhren aus einer anderen Gruppe als der des Regelgleichrichters an den Gleichrichterstromkreis
nicht riur die Ruhevorspannung zu stark negativ oder sogar positiv werden, sondern
bei einfallender Hochfrequenzspannung weicht folglich auch die Regelspannung dieser
Röhren im ungünstigsten Falle um die Heizspannung vom vorgesehenen Wert ab. Aus
Abb. i sind diese Verhältnisse zu entnehmen.
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Es sind zwei Gruppen I und II der zusammengefaßten Heizleiter mehrerer
Röhren vorgesehen, die an die Batterien A und B angeschlossen sind, wobei
eine Art Dreileitersystem mit den angedeuteten Polaritäten entsteht. Für die Gruppe
I bildet der Mittel-. Leiter M das Bezugspotential, während für die Gruppe II der
Außenleiter C diese Funktion übernimmt. Wenn jedoch die Röhren der Grüppe -II von
einem Regelgleichrichter in Gruppe I (vgl. den Stromkreis a mit der Gitterleitung
b) gesteuert werden sollen, ihr Gitterkreis also im Gegensatz zu den sonstigen Verhältnissen
am positiven Ende der Heizfäden ihrer Gruppe liegt, M, so ist bei fehlender Hochfrequenz,
also im Ruhezustand, die Ruhevorspannung der Röhren von Gruppe II positiv, und zwar
dem Werte nach gleich der Heizspannung einer Röhre. (Bei der Einschaltung des Regelgleichrichters
in Gruppe II und Regelung einer Röhre in Gruppe I wäre hingegen die Ruhevorspannung
negativ und gleich der Heizspannung.) Die bei einfallender Hochfrequenz- an Röhren
der Gruppe II wirksame Regelspannung wird demnach stets um den Betrag der-: Ruhevorspannung
verringert. Abgesehen von der verringerten Regelwirkung ist der durch die positive
Vorspannung entstehende Gitterstrom wegen der dadurch verursachten Dämpfung des
Gitterkreises höchst nachteilig.
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Die Erfindung hilft diese Nachteile zu beseitigen und besteht bei
einer Schaltungsanordnung für elektrische Nachrichtengeräte mit Verstärkerröhren,
die mindestens teilweise fadinggeregelt und deren Heizfäden gruppenweise zusammengefaßt
sowie die Gruppen in Reihe geschaltet sind, darin, daß das Gitter geregelter Röhren
in einer anderen Röhrengruppe als der des Regelgleichrichters entsprechend den durch
die Heizspannung bedingten Abweichungen vom eigentlichen Ruhepotential mittels einer
Kompensationsspannung den vorgesehenen Wert des Ruhepotentials erhält. Als Kompensationsspannung
kann einerseits die Heizspannung der Röhrengruppe dienen, die nicht den Regelgleichrichter,
jedoch geregelte Röhren enthält. Andererseits läßt sich die Kompensationsspannung
auch mittels eines im Gerät ohnedies vorhandenen Gleichstromkreises erzeugen, z.
B. im Anodenstromkreis, und zwar zweckmäßig in dessen negativer Leitung am Anschlüß
an die Heizstromzuführung. In beiden Fällen ist es wesentlich, daß mittels der Kompensationsspannung
und eines Spannungsteilers, der außerdem mit der Regelspannungsquelle, gewöhnlich
einem Widerstand, in Reihe geschaltet ist, ein Anschlußpunkt für den Gitterkreis
von der Gruppe des Regelgleichrichters nicht angehörenden Röhren gebildet wird,
der das gleiche Potential wie ihr negativer Heizfadenanscllluß besitzt. Es ist demnach
zweckmäßig, die Kompensationsspannung in der gleichen Größe wie die Heizspannung
der Röhre zu wählen. In diesem Falle dient als Anschlußpunkt für die Gitterkreise
der Mittelabgriff des Spannungsteilers. Es ist verständlich, daß sich die Erfindung
auch auf Schaltungen mit mehr als zwei Schaltungsgruppen anwenden läßt und dann
nur ein Spannungsteiler mit entsprechend mehr Abgriffen sowie eine höhere Kompensationsspannung
vorzusehen sind.
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Wenn auch bei einer derartigen Schaltungsanordnung durch den Spannungsteiler
eine gewisse Verringerung der Regelspannung gegenüber der wirksamen Regelspannung
für die den Regelgleichrichter nicht enthaltenden Röhrengruppe vorliegt, so bedeutet
dies keinen erheblichen Nachteil, da bei Mehrröhrenverstärkern oder Überlagerungsempfängern
die auf die Eingangsröhren folgenden Röhren, beispielsweise unmittelbar vor dem
Zwischenfrequenzgleichrichter, in einem geringeren Maße als die ersten Hochfrequenz-und
Zwisclienfrequenzverstärkerröhren geregelt zu werden brauchen. Infolgedessen werden
die Eingangsröhren mit dem Regelgleichrichter zu einer Gruppe zusammengefaßt und
erhalten die volle Regelspannung, während die Verstärkerröhren des Zwischenfrequenzteiles
einer oder mehreren benachbarten Röhrengruppen gegebenenfalls zusammen mit den übrigen
Verstärkerröhren angehören können.
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Im Prinzip ist eine Ausführung der Erfindung in der Abb. 2 dargestellt.
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Wie in Abb. i sind zwei Gruppen I und II von Röhrenheizfäden dargestellt,
die mittels einer Art Dreileitersystem aus den Stromquellen A und
B gespeist werden. Während die untere Gruppe II den Regelgleichrichter mit
dem in der üblichen Weise ausgebildeten Stromkreis C und dem zum Abgriff der Regelspannung
dienenden Widerstand d enthält, ist in der oberen Gruppe I mit e das Gitter einer
zu regelnden Röhre angedeutet. Der Gitterkreis ist im Mittelabgriff f des aus den
beiden gleich großen Widerständen g und h bestehenden Spannungsteilers angeschlossen
und erhält somit trotz Zuführung der Regelspannung vom Regelgleichrichter einer
anderen Röhrengruppe II unter Zuhilfenahme der Heizspannung der oberen Gruppe I
als Kompensationsspannung ein dem negativen Anschluß des zugehörigen Heizfadens
entsprechendes
Potential. Der Spannungsteiler bildet an seinem Mittelabgriff infolge seiner Einschaltung
zwischen die beiden Außenleiter der Heizstromzuführung gewissermaßen den :Mittelleiter
nach. Der noch in Reihe liegende Widerstand d stört diese Nachbildung nicht, denn
die Widerstände g und h demgegenüber genügend hochohmig gewählt sind. Die am Widerstand
cl entstehende Regelspannung wird mittels des Spannungsteilers g-la ebenfalls aufgeteilt,
so daß bei einfallender Hochfrequenz am Gitteranschluß f die halbe Regelspannung
wirksam ist.
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Ein weiteres Schaltbild in Abb. 3 zeigt eine Ausführung der Erfindung
mit einer besonders erzeugten Kompensationsspannung.
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In diesem Falle sind von wesentlichem Interesse die Heizstromkreise
der Röhren i bis 6, von denen die Röhre .l den Empfangs- und Regelgleichrichterkreis
7 aufweist. Wie bereits erwähnt, sind die Eingangsröhren i und 2 zusammen mit dem
Regel- und Empfangsgleichrichter q. zu einer gemeinsamen Gruppe zusammengefaßt und
werden entsprechend dem in der Abb. i dargestellten Schaltbild als Gruppe I von
der Batterie A gespeist. In diesem Falle bildet der Mittelleiter 37 für die Heizstromversorgung
das Bezugspotential für die an die Gitter 8 und 9 der Eingangsröhren i und 2 zu
führende Regelspannung, die mittels der Widerstände io und ii im Gleichrichterkreis
7 erzeugt und bei 14 abgegriffen wird. Den beiden Eingangsröhren i und 2 wird demnach
die volle Regelspannung zugeführt, wie dies bei Überlagerungsempfängern der dargestellten
Art üblich ist und was infolge des gleichen Bezugspunktes M mit dem Regelgleichrichter
.4 keinerlei Schwierigkeiten macht. Das Steuergitter 12 des V erstärkersystems der
Röhre enthält hingegen bei gleicher Bemessung der Widerstände io und ii infolge
seines Anschlusses am Punkt 13 die halbe Regelspannung.
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Aus den im Zusammenhang mit der Abb. i bereits geschilderten Gründen
würde die Röhre 3 beim Anschluß ihres Steuergitters ebenfalls am Punkt 14 eine um
ihre Heizspannung verringerte Regelspannung und bei dem Wert Null der Hochfrequenzspamiung
sogar eine positive Gitterspannung erhalten, wenn der Mittelleiter 111 der
Heizstromzuführungen das Bezugspotential für die an die Elektroden anzulegenden
Spannungen bildet. Es wäre also nie eine gewisse positive Ruhevorspannung des Gitters
15 der Zwischenfrequenzverstärkerröhre 3 gegenüber dem Bezugspotential C vermeidbar.
Hier setzt die Erfindung ein, die in der Anwendung einer Kompensationsspannung besteht.
Ein Spannungsteiler aus den Widerständen 16 und 17 stellt das richtige Bezugspotential
her und liegt im Stromkreis der zur Erzeugung der Regelspannung dienenden Widerstände
io, ii, des Heizleiters und damit der Heizspannung der Röhre 3 sowie eines weiteren
Widerstandes 18, an dem die Kompensationsspannung erzeugt wird. Dieser Stromkreis
ist durch die stark ausgezogenen Linien besonders gekennzeichnet. Am Widerstand
i8 wird mittels des nach dem Anschlußpunkt i9 fließenden Anodenstromes oder auch
bei Netzbetrieb durch den vom Anschluß 2o nach i9 fließenden Heizstrom bei eingeschaltetem
Widerstand 21 ein Spannungsabfall erzeugt, der bezüglich der Polarität der Heizstromleitungen
die dort vorhandene Potentialfolge aufweist, also mit seinem positiven Ende am Außenleiter
C liegt, so daß die Heizspannungen mit der Kompensationsspannung gleichsinnig hintereinandergeschaltet
sind. Diese Kompensationsspannung ermöglicht es, unter Zuhilfenahme des Spannungsteilers
aus den Widerständen 16 und 17, die einen erheblich größeren Wert als die Widerstände
io und ii aufweisen, an ihrem Verbindungspunkt 22 das gleiche Potential zu erzeugen,
das der Außenleiter C und damit der Bezugspunkt für Rohr 3 hat. Außerdem wird an
diesem Punkt ein Spannungswert der Regelspannung abgegriffen, der stets in einem
bestimmten Verhältnis zur gesamten Regelspannung steht, andererseits aber in seiner
Höhe nicht von der Heizspannung der von der Batterie B gespeisten Röhrengruppe abhängig
ist. Bei gleicher Bemessung der Widerstände 16 und 17 und einem Wert der Kompensationsspannung
am Widerstand 18 in der Größe der Heizspannung der Röhre 3 beträgt die an deren
Gitter 15 liegende Regelspannung die Hälfte der sonst zur Verfügung stehenden Regelspannung.
Dieser Wert ist, wie bereits erwähnt, für die im Zwischenfrequenzverstärkerteil
arbeitende Röhre 3 völlig ausreichend.
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An dem in Abb. 4. dargestellten Prinzipschema soll zur näheren Erläuterung
eine Rechnung für die für die Röhre 3 verfügbare Regelspannung durchgeführt werden.
Es ist lediglich der aus den Widerständen 16 und 17 bestehende Spannungsteiler dargestellt,
während der die Regelspannung liefernde Widerstand io, 1i mit der durch die Batterie
B angedeuteten Heizung der Röhre 3 sowie der Widerstand z8 für die Erzeugung der
Kompensationsspannung in Reihe im Stromkreis des Spannungsteilers 16, 17 liegen.
Beträgt die Heizspannung 1,25 V, so wird, wie bereits erwähnt, zweckmäßig die Kompensationsspannung
am Widerstand 18 ebenso groß bemessen. Es sei zunächst angenommen, daß am Widerstand
io, ii keine Regelspannung vorliegt. In diesem Falle besteht, wie leicht übersehbar
ist, zwischen dem das Bezugspotential darstellenden Punkt C und dem Gitteranschlußpunkt
22 infolge der gleich großen Bemessung der Widerstände 16 und 17 kein Potentialunterschied,
so daß die Röhre 3 nicht geregelt wird. Ist hingegen am Widerstand io, ii eine Regelspannung
in der Größenordnung von - i V abgreifbar, so ergeben sich folgende Spannungsverhältnisse
im Stromkreis: Die am Spannungsteiler 16, 17 liegende Gesamtspannung beträgt bei
Berücksichtigung der am Widerstand io, ii, der Batterie B und dem Widerstand 18
vermerkten Polaritäten -f- 1,5 V des oberen Endes gegenüber dem unteren. Demgemäß
führt der Anschlußpunkt 22 ein Potential von - 0,75 V. Das Bezugspotential
beträgt hingegen - 0,25 V infolge der gegensinnigen Polarität der Regelspannung
am Widerstand io, ii und der Batterie B, so daß sich letzten Endes zwischen den
Punkten C und 22 ein Spannungsunterschied von - o,5 V ergibt, also genau die Hälfte
der zur Verfügung stehenden Regelspannung. Diese Spannung steht für das Gitter der
Röhre 3 zur Verfügung, stellt naturgemäß nur einen Augenblickswert dar. Bei jeder
anderen Bemessung der Kompensationsspannung
sowie der Widerstände
16, 17 läßt sich je nach Wunsch ein bestimmtes Verhältnis der Regelspannung am Punkt
22 gegenüber der gesamten Regelspannung herstellen, wobei in jedem Falle im Ruhezustand
das Grundpotential erhalten bleibt.
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An den übrigen Anschlüssen 23, 2q. und 25 werden die sonstigen für
den Betrieb der Röhren erforderlichen Spannungen, insbesondere 'die Anoden- und
Schirmgitterspannungen, zugeführt. Sonstige Einzelheiten der Schaltung, die nichts
mit der Erfindung zu tun haben, sind der Übersichtlichkeit halber nicht erläutert
und teilweise nicht dargestellt worden.