DE868617C

DE868617C - Schaltung zum Verstaerken elektrischer Schwingungen mit konstantem Verstaerkungsgrad

Info

Publication number: DE868617C
Application number: DEP26471D
Authority: DE
Inventors: Johannes Jacobus Zaalber Zelst
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1943-03-19
Filing date: 1948-12-24
Publication date: 1953-02-26
Also published as: GB646118A; US2623955A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Verstärken elektrischer Schwingungen unter Zuhilfenahme elektrischer Entladungsrohren, bei der das Verhältnis zwischen der Ausgangs- und der Eingangsspannung des Verstärkers (Verstärkungsgrad) einen gleichbleibenden oder nahezu gleichbleibenden Wert hat.

In dem Patent 860818 wird unter anderem eine Schaltung beschrieben, mit deren Hilfe eine außerhalb des zu verstärkenden Frequenzbereichs liegende Hilfsschwingung erzeugt wird, der durch Demodulation eine Regelspannung entnommen wird, mittels

deren der Verstärkungsgrad des Verstärkers nachgeregelt wird.

Es ergibt sich, daß der Verstärkungsgrad der Schaltung dabei nur noch von der Größe der in den Rückkoppelkreis für die Hilfsfrequenz eingefügten Impedanzen und der Impedanzen im Verstärkerkanal der zu verstärkenden Frequenz abhängig ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung, in welcher der Einfluß der Änderungen oder der Divergenz dieser Impedanzen bei gegebener Verstärkung auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist.

Gemäß der Erfindung wird· der Rückkoppelkreis für die Hilfsfrequenz von einem aus Widerständen und Reaktanzen zusammengebauten phasendrehenden Netzwerk gebildet, das außer dem Anodenwiderstand der Entladungsröhre noch wenigstens einen Widerstand enthält, wobei die Widerstände und Reaktanzen derart bemessen sind, daß der Quotient aus der Übertragungsimpedanz des Netzwerkes in der Umgebung der Hilfsfrequenz durch ίο den Ausgangswiderstand annähernd durch eine ganze, negative Potenz einer linearen Funktion der Frequenz dargestellt werden kann. Eine solche Funktion kann ausgedrückt werden durch die Formel (C₁ + jc₂co)~ⁿ, wobei C₁ und C₂ Konstanten, η eine gleichbleibende, ganze, positive Zahl und ω die Frequenz bezeichnen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. In Fig. 1 der "Zeichnung ist eine an sich bekannte Oszillatorschaltung dargestellt, die eine Entladungsröhre 1 enthält, die der Bequemlichkeit halber als Triode dargestellt ist, deren Anodenkreis über ein phasendrehendes Netzwerk mit dem Gitterkreis verbunden ist. Dieses phasendrehende Netzwerk besteht aus mehreren, z. B. 3 Abschnitten, die den Ausgangswiderstand 11 und eine Kapazität 2, den Widerstand 3 und die Kapazität 4_S den Widerstand 5 und die Kapazität 6 enthalten. Diese Schaltung wird in einer solchen Frequenz schwingen, daß die für diese »Frequenz durch dieses Netzwerk herbeigeführte Gesamtphasendrehung gleich 18o° ist. Um Steilheitsänderungen der Röhre ι zu verhindern, wird die erzeugte Schwingung unter Zuhilfenahme z.B. einer Diode7 mit Ausgangswiderstand8 demoduliert, worauf die über dieses Ausgangsfilter 8 erzeugte Spannung über einen Gitterableitungswiderstand 9 dem Gitter der Entladungsröhre 1 zugeführt wird; 10 bezeichnet einen Trennkondensator für die Anodengleichspännüng. ■

Infolge dieser Maßnahmen ist die Steilheit der Entladungsröhre 1 nur noch von der Größe der im phasendrehenden Netzwerk enthaltenen Impedanzen abhängig, da ja als Schwingungsbedingung gilt, daß die Steilheit 6" der Röhre derart eingestellt wird, daß gilt SZ=X, wobei Z die Übertragungsimpedanz (d. h. das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung und dem Eingangsstrom) des Rückkoppelnetzwerks bezeichnet. Eine Änderung der in den Rückkoppelkreis eingefügten Impedanzen bzw. eine gegenseitige Divergenz der Werte dieser Impedanzen bei mehreren gleichen Verstärkern wird bewirken, daß trotz der Steilheitsnachregelung in Abhängigkeit von der Amplitude der erzeugten Schwingungen der Verstärkungsgrad Sr der Schaltung (wobei r die Größe des Ausgangswiderstands 11 bezeichnet) nicht auf den gleichen Wert eingestellt ist. Gemäß der Erfindung wird das phasendrehende Netzwerk derart zusammengebaut, daß der Quotient

— der Übertragungsimpedanz Z und des Ausgangs-

Widerstands r in der Umgebung der erzeugten Hilf s-

frequenz annäherungsweise durch — = (C₁ + /c₂co)~"

dargestellt werden kann, wobei

und C₂ Konstanten, η eine gleichbleibende, ganze, positive Zahl und ω die Frequenz bezeichnen. 6g

Die Übertragungsimpedanz Z eines elektrischen Vierpols kann im allgemeinen durch den Quotient zweier höherer Potenzfunktionen der Frequenz dargestellt werden, deren Koeffizienten Funktionen der in. den Vierpol eingefügten Impedanzen sind. Enthält ein solcher Vierpol außer dem Ausgangswiderstand r der Entladungsröhre noch wenigstens einen anderen Widerstand, so ergibt die Berechnung, daß, wenn in der Umgebung der erzeugten Hilfs-

frequenz — annäherungsweise durch (C₁ + jc₂co) ~ⁿ

dargestellt werden kann, eine kleine Änderung einer der Impedanzen des phasendrehenden Netzwerks zur Folge hat, daß für diese Hilfsfrequenz (wobei also das Netzwerk eine Phasendrehung gleich einem ganzen Vielfachen von i8o° herbeiführen muß) der Verstärkungsgrad Sr der Schaltung nahezu ungeändert geblieben ist.

Das phasendrehende Netzwerk kann insbesondere aus Abschnitten bestehen, wie sie in der Figur dargestellt sind. Das vorstehend angegebene Merkmal kommt im Fall der Vernachlässigung der gegenseitigen Belastung dadurch zur Geltung, daß jeder Abschnitt in der Umgebung der Hilfsfrequenz eine gleich große Phasendrehung dieser Frequenz herbeiführt; es zeigt sich also in diesem Fall, daß der 'Z

Quotient — des phasendrehenden Netzwerks am

wenigsten von kleinen Änderungen bzw. geringer Divergenz der Größe dieser Impedanzen abhängig ist.

Fig. 2 stellt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß'ausgeführten Schaltung dar. Dabei ■ ist in Reihe mit der Kapazität 6 des phasendrehenden Netzwerks ein Schwingungskreis 12 geschaltet, dem die zu verstärkenden Schwingungen über die Eingangsklemmen 13 zugeführt werden, während in Reihe mit der Kapazität 2> des phasendrehenden Netzwerks ein Kreis 14 geschaltet ist, dem die Ausgangsschwingungen entnommen werden. Da die Kreise 12 und 14, die auf die Frequenz der zu verstärkenden Schwingungen abgestimmt sind, nahezu keine Impedanz für die Hilfsfrequenz aufweisen, wird diese Impedanz die Hilfsfrequenz kaum beeinflussen. -

Bei einer Schaltung mit einer einzigen Entladungsröhre und einem aus drei Abschnitten zusammengebauten, phasendrehenden Netzwerk, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, ist die Phasendrehung je Abschnitt, wenn die Abschnitte sich gegenseitig

wenig belasten, gleich 6o° und—= ¹Z₈. Die mit einer

solchen Schaltung erzielte Verstärkung Sr beträgt somit 8. Wenn die Abschnitte sich gegenseitig belasten, ist, bei passender Bemessung, jeder Wert des Verstärkungsgrades zwischen 4 und ig erzielbar. Mit einer Verstärkerschaltung mit zwei Entladungsröhren und einem aus fünf Abschnitten bestehenden, phasendrehenden Netzwerk zeigt sich, daß die erielbare Verstärkung annähernd 300 ist. Dabei muß durch passende Bemessung der Impedanzen, z. B.

des Widerstands g und der Kapazität ίο, dafür gesorgt werden, daß die Schaltung nicht in einer niedrigeren als der gewünschten Hilfsfrequenz schwingt. Als allgemeine Formel findet man für die

Verstärkung cos ~ⁿ — , wobei k und η ganze Zahlen darstellen.

Claims

Patentansprüche:

i. Schaltung gemäß Patent 86o 8i8 zum Verstärken elektrischer Schwingungen unter Zuhilfenahme elektrischer Entladungsröhren, bei der das Verhältnis zwischen der Ausgangs- und der Eingangsspannung des Verstärkers (Verstärkungsgrad) einen gleichbleibenden oder nahezu gleichbleibenden Wert hat, mit Hilfe welcher Schaltung eine außerhalb des Frequenzbereiches der zu» verstärkenden Schwingungen liegende Hilfsschwingung erzeugt wird, der durch Demodulation eine Regelspannung entnommen wird, mittels deren der Verstärkungsgrad konstant oder nahezu konstant gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkoppelkreis für dieJiilfsfrequenz von einem aus Widerständen und Reaktanzen zusammengebauten, phasendrehenden Netzwerk gebildet wird, das außer dem Ausgangswiderstand der Entladungsröhre noch wenigstens einen Widerstand enthält, wobei die Widerstände und Reaktanzen derart bemessen sind, daß der Quotient aus der Übertragungsimpedanz des Netzwerks in der Umgebung der Hilfsfrequenz durch den Ausgangswiderstand annähernd durch eine ganze, negative Potenz einer linearen Form in der Frequenz dargestellt 'werden kann.
2. Schaltung nach Anspruch 1, bei welcher der Rückkoppelkreis ein aus der Kaskadenschaltung von Abschnitten zusammengebautes, phasendrehendes Netzwerk enthält, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschnitt aus einem Widerstand und einer Reaktanz besteht und diese Abschnitte derart bemessen sind, daß die Phasendrehung, die sie für die Hilfsfrequenz herbeiführen, für alle Abschnitte nahezu gleich groß ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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