DE870881C

DE870881C - Circuit to reduce the pipe ringing

Info

Publication number: DE870881C
Application number: DER101A
Authority: DE
Inventors: Gustav Dipl-Ing Renatus
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1949-10-20
Filing date: 1949-10-20
Publication date: 1953-03-16

Description

Schaltung zur Verminderung des Röhrenklingens Die Erfindung befaßt sich mit der Verminderung des Röhrenklingens, das auch als Mikrofoneffekt bezeichnet wird und das insbesondere in Verst:ärkerschaltungen häufig störend wirkt. Diese Erscheinung tritt auf, wenn infolge starker Erschütterungen der Heizfaden und das Steuergitter relativ zueinander Schwingungen ausführen, die eine Modulation des Anodenstromes zur Folge haben.Circuit to Reduce Tube Ringing The invention is concerned with the reduction of the tube ringing, also known as the microphone effect and that often has a disruptive effect, especially in amplifier circuits. These Appearance occurs when the filament and the Control grids carry out vibrations relative to one another, which modulate the Anode current result.

Es sind bereits verschiedene konstruktive Maßnahmen bekanntgeworden, die geeignet sind, den Mikrofoneffekt zu verringern. So hat man beispielsweise der Befestigung des Elektrodensystems, insbesondere der Spannfeder des Heizfadens bei direkt geheizten Röhren, besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Bei indirekt geheizten Röhren tritt der Effekt nicht so leicht auf, und es genügt in vielen Fällen, die Röhre auf ein Polster oder in einen Federsockel zu setzen. Auch hat man die Röhren mit Schwammgummi umhüllt, wenn die Erschütterungen durch Luftschall (Lautsprecher) hervorgerufen werden. In sehr schwierigen Fällen hat man die Masse von Röhre -I- Sockel erhöht und diesem abgefederten System eine tiefe Eigenschwingung gegeben, damit es von den in der Frequenz höher liegenden Erschütterungen nicht angeregt wird. Alle diese Lösungen des Problems laufen auf konstruktive Maßnahmen an Röhre oder Halterung hinaus und erfordern einen zusätzlichen Aufwand an Gewicht, Bauraum und Montagekosten.Various constructive measures have already become known, which are suitable for reducing the microphone effect. For example, you have the Attachment of the electrode system, especially the tension spring of the heating filament special attention paid to directly heated tubes. With indirectly heated The tubular effect does not occur so easily, and in many cases it is sufficient Place the tube on a cushion or in a spring base. You also have the tubes covered with sponge rubber, if the vibrations caused by airborne sound (loudspeakers) be evoked. In very difficult cases one has the mass of tube -I- Raised base and given this cushioned system a deep natural oscillation, so that it is not stimulated by the vibrations which are higher in frequency will. All of these solutions to the problem rely on constructive measures on the tube or bracket and require additional weight and installation space and assembly costs.

Trotz dieser Maßnahmen ist der Erfolg nicht völlig befriedigend. Im Gegensatz zu den vorstehend genannten Mitteln, die ausschließlich konstruktive Maßnahmen zum Gegenstand haben, löst vorliegende Erfindung die Aufgabe erstmalig durch Verwendung einer neuen Schaltung. Bei Anwendung des Erfindungsgedankens können daher die gebräuchlichen Röhren, und zwar sogar auch direkt geheizte Röhren, benutzt werden, deren Fassung in der üblichen Weise auf dem Chassis starr befestigt werden kann.Despite these measures, the success is not entirely satisfactory. in the In contrast to the means mentioned above, the exclusively constructive measures have as their subject, the present invention solves the problem for the first time through use a new circuit. When applying the inventive concept, the customary Tubes, even directly heated tubes, are used, their socket in the can be rigidly attached to the chassis in the usual way.

Die Erfindung geht von der Betrachtung der Verhältnisse aus; die im Innern einer Röhre auftreten, und zwar insbesondere vom Verlauf der Äquipotentiallinien und der Feldlinien. Das wesentliche Merkmal der neuen Schaltung; das auf den bei dieser Betrachtung gewonnenen Erkenntnissen beruht, besteht darin, daß eine Röhre: mit mindestens einem positiv vorgespannten Gitter (Schirmgitter) verwendet wird, und daß das zwischen der Kathode und dem Schirmgitter befindliche Gitter (Steuergitter) eine verhältnismäßig schwache positive Vorspannung erhält, die etwa dem Potential entspricht, das sich an der Stelle des Steuergitters-bei ungestörtem Feldverlauf zwischen Kathode und Schirmgitter von selbst einstellen würde.The invention is based on the consideration of the circumstances; the in Occur inside a tube, in particular from the course of the equipotential lines and the field lines. The main feature of the new circuit; that on the at The knowledge gained from this consideration consists in the fact that a tube: is used with at least one positively biased grid (screen grid), and that the grid (control grid) located between the cathode and the screen grid receives a relatively weak positive bias, which is about the potential corresponds to that at the point of the control grid - with an undisturbed field course between cathode and screen grid would adjust by itself.

Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens bringt die Zeichnung einige Darstellungen des Äquipotentiallinien- und des Feldlinienverlaufs sowie ein Schaltungsbeispiel. Es zeigt Fig. r den Verlauf der Äquipotentiallinien bei einer Röhre mit sehr engen Gittern, Fig. 2 und 3 den Verlauf der Äquipotentiallinien und der Feldlinien bei einer Röhre mit normalem, d.. h. durchlässigem Gitter, Fig. 4 den Verlauf der Feldlinien bei einer solchen Röhre mit weitmaschigem Gitter unter bestimmten Betriebsverhältnissen, während Fig. 5 schließlich eine Schaltung nach vorliegender Erfindung darstellt, bei der eine Hexode benutzt ist.To illustrate the idea of the invention, the drawing brings some representations of the equipotential lines and the course of the field lines as well as a Circuit example. It shows Fig. R the course of the equipotential lines in a Tube with very narrow lattices, Fig. 2 and 3 the course of the equipotential lines and of the field lines in a tube with normal, i.e. permeable grid, Fig. 4 the course of the field lines in such a tube with a wide-meshed grid certain operating conditions, while FIG. 5 finally shows a circuit according to of the present invention using a hexode.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß in der Nähe des Steuergitters einer Röhre die Äquipotentiallinien sich drängen, d. h: daß der Feldgradient hier sehr steil ist. Er nimmt auf beiden Seiten, nach Kathode und Schirmgitter bzw. Anode zu, stark ab. In Richtung auf das Steuergitter stauen sich die Äquipotentiallinien. Fig. z versucht dies in schematischer Weise darzustellen, und zwar bei einer Röhre mit sehr engen Gittern St und Sg bzw. P. Die Äquipotentiallinien AL drängen sich in der Nähe des Steuergitters St mit dem niedrigsten Potential stark, zusammen.. Bei einer Röhre mit normalen, d. h.. durchlässigen. Gittern sieht der Verlauf etwas anders aus; wie Fig. 2 .und 3 zeigen. Es sind hier nur jeweils drei Gitterdrähte -angedeutet, die senkrecht zur Kathode K verlaufen. Die Äquipotentiallinien AL umsäumen bzw. umschließen die Drähte St je nach dem augenblicklichen Wert der Steuergitterspannung. Die Feldlinien FL stehen senkrecht auf den Äquipotentiallinien. Längs dieser Linien FL laufen die [Elektronen von der Kathode K zur Anode P bzw. zum Schirmgitter Sg.The invention is based on the knowledge that in the vicinity of the control grid of a tube, the equipotential lines crowd, i. h: that the field gradient is very steep here. It increases sharply on both sides, after the cathode and screen grid or anode. The equipotential lines accumulate in the direction of the control grid. Fig. Z tries to represent this in a schematic way, namely with a tube with very narrow grids St and Sg or P. The equipotential lines AL crowd together in the vicinity of the control grid St with the lowest potential normal, ie. permeable. The course looks a little different with grids; as FIGS. 2 and 3 show. Only three grid wires are indicated here, which run perpendicular to the cathode K. The equipotential lines AL border or enclose the wires St depending on the instantaneous value of the control grid voltage. The field lines FL are perpendicular to the equipotential lines. The electrons run along these lines FL from the cathode K to the anode P or to the screen grid Sg.

Wenn sich nun das Steuergitter mechanisch gegen die Kathode bzw. das Schirmgitter bewegt, so verändern sich die Bilder der Linien AL und FL :ähnlich, wie wenn sich das Potential des Steuergitters ändern würde. Die Bewegungen auf die Kathode zu sind dabei viel wirksamer als die Bewegungen auf das Schirmgitter zu. Es kommt dabei eine (quantitative) Modulation des Emissionsstromes zustande Solche Bewegungen des Steuergitters und der Kathode können durch die anfangs genannten konstruktiven Maßnahmen wohl verringert, aber nicht völlig ausgeschaltet werden. Man kann das Elektrodensystem mit wirtschaftlich und elektrisch tragbaren Mitteln kaum so starr bauen, daß es klingfest ist:.If the control grid moves mechanically against the cathode or the screen grid, the images of the lines AL and FL change : similar to when the potential of the control grid changes. The movements towards the cathode are much more effective than the movements towards the screen grid. This results in a (quantitative) modulation of the emission current. Such movements of the control grid and the cathode can be reduced by the structural measures mentioned at the beginning, but they cannot be completely eliminated. One can hardly build the electrode system so rigidly that it is soundproof with economical and electrically portable means.

Die Erfindung geht nun nicht darauf aus, die Ursache, sondern vielmehr ihre Auswirkung zu unterdrücken. Geometrisch gedacht, kann man das Steuergitter aus bestehendenRöhrentypen nicht entfernen, aber man kann es neutral machen, indem man dem Steuergitter eine schwach positive Vor-I spannung erteilt, derart, daß'sich zwischen Schirm-Bitter und Kathode ein Linienverlauf ergibt, als wenn das Steuergitter nicht vorhanden wäre. Der unter diesen Voraussetzungen auftretende Verlauf der Feldlinien ist in Fig.4, eine in dieser Weise arbeitende Schaltung in Fig. 5 dargestellt. Wenn sich hier das Steuergitter bzw. die Kathode bewegt, so wird der Linienverlauf und damit der Anodenstrom nur wenig geändert; - jedenfalls minimal im Vergleich zu vorher, so daß praktisch keine Klingmodulation auftritt. Das dazugehörige Potential des Steuergitters ist ziemlich kritisch (im Bereich von 3 bis 6 Volt je nach Röhre und Schirmgitterspannung), aber nicht so kritisch, als daß man ihm nicht noch eine sehr kleine Steuerspannung von, einigen Millivolt überlagern könnte. Man muß dabei allerdings den Nachteil in Kauf nehmen; däß die Steuerung nicht mehr leistungslos erfolgen kann. Legt man aber Wert auf Steuerung im normalen Sinne, insbesondere mit Regelmöglichkeit, so muß man sich als Steuerelektrode eine ändere Elektrode hinter dem ersten Schirmgitter suchen. Sehr geeignet dafür ist das zweite Steuergitter einer Hexode. Mit Rücksicht auf die Strombelastung des nunmehr positiv vorgespannten Steuergitters muß man die Schirmgitterspannung, zumindest die des ersten Schirmgitters, möglichst niedrig wählen, da damit auch die für das Steuergitter erforderliche positive Spannung abnimmt.The invention is not based on the cause, but rather suppress their impact. Thinking geometrically, you can use the control grid not remove from existing tube types, but it can be made neutral by adding the control grid is given a weakly positive bias voltage in such a way that it is between the screen bitter and cathode results in a line course as if the control grid would not exist. The course of the field lines occurring under these conditions 4, a circuit operating in this way is shown in FIG. if if the control grid or the cathode is moving here, the lines become and so that the anode current changed only a little; - at least minimal compared to before, so that practically no ring modulation occurs. The associated potential of the Control grid is quite critical (in the range of 3 to 6 volts depending on the tube and Screen grid voltage), but not so critical as not to give it a very a small control voltage of a few millivolts. You have to do it though accept the disadvantage; that the control no longer takes place without power can. But if you value control in the normal sense, especially with control options, so you have to have another electrode behind the first screen grid as the control electrode Looking for. The second control grid of a hexode is very suitable for this. With consideration on the current load of the now positively biased control grid you have to Screen grid voltage, at least that of the first screen grid, as low as possible as this also reduces the positive voltage required for the control grid.

Es soll also an der Stelle des Steuergitters ein Potential herrschen, wie es sich bei ungestörtem Feldverlauf zwischen. Kathode und Schirmgitter dort von selbst ausbilden würde. Um nun beispielsweise bei Schwankungen der Netzspannung -keine Veränderung der kritischen Spannungen zu bekommen, empfiehlt es sich, die Vorspannung von Schirmgitter und Steuergitter dem gleichen Spannungsteiler zu entnehmen. Befolgt man diese Vorschriften, so erhält man mit einem an sich so empfindlichen Elektrodensystem einer Hexode eine erstaunlich klingfeste Verstärkeranordnung, selbst in einem vierstufigen Meßv erstärker, der den gefürchteten Klingbereich von 2oobis 300ö Hz umfaßt.So there should be a potential at the point of the control grid, as it is with an undisturbed field course between. Cathode and screen grid there would train by itself. To now, for example, in the event of fluctuations in the mains voltage - To get no change in the critical tension, it is recommended that the The bias of the screen grid and control grid can be taken from the same voltage divider. If you follow these rules, you end up with something so sensitive in itself Electrode system of a hexode an astonishingly soundproof amplifier arrangement, itself in a four-stage measuring amplifier that covers the dreaded ringing range of 2oobis 3006 Hz included.

Die vorstehend beschriebene Maßnahme zur Verminderung des Röhrenklingens. ist bei Schaltungen mit mehreren Röhren im allgemeinen nur bei der ersten Röhre urid höchstens noch bei der zweiten Röhre erforderlich, wo die Eingangsspannungen unter Umständen kleiner sein können als die Klingspannungen, wenn nicht uesondereVorkehrungen dagegen getroffen werden. Bei der Erläuterung der Fig. 2 und 3 ist der Einfachheit wegen angenommen worden, daß im wesentlichen sich die Kathode bewegt. Dieses trifft aber nicht immer zu, insbesondere nicht bei indirekt geheizten Kathoden. Hier spielen vielmehr die Bewegungen des Steuergitters die Hauptrolle.The measure described above to reduce the tube ringing. is generally only for the first tube in circuits with multiple tubes urid is only required for the second tube, where the input voltages are may possibly be smaller than the blade voltages, unless special precautions are taken against it are taken. In the explanation of FIGS. 2 and 3 is for simplicity, it has been assumed that essentially the cathode is moving. However, this is not always the case, especially not with indirectly heated cathodes. Rather, the movements of the control grid play the main role here.

Der Erfindungsgedanke darf nicht mit denjenigen Maßnahmen verglichen werden, die bei einer Schirmgitterröhre mit Raumladegitter getroffen werden. Rein formal ist zunächst folgender Unterschied festzustellen: Da's Raumladegitter ist deshalb vorgesehen, damit die Röhre mit verhältnismäßig niedriger Anodenspannung betrieben werden kann. Das kathodennahe erste Gitter dient als Zuggitter. Es wird mit einer positiven Vorspannung betrieben, die etwa in der gleichen Höhe liegt wie die Schirmgitterspannung. Die Anodenspannung ist etwas höher, liegt aber in der gleichen Größenordnung. Abgesehen davon folgt hinter dem Raum= Ladegitter das Steuergitter, das normalerweise eine negative Vorspannung erhält. Das kathodennahe, positiv vorgespannte kaumladegitter ist also auf beiden Seiten von negativ vorgespanntenElektroden eingesäumt. Um das kathodennahe Gitter drängen sich die Potentiallinien, ähnlich wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, um das Steuergitter. Eine Bewegung dieses Gitters bewirkt ebenfalls eine Modulation des Anodenstromes, d. h. in unserem Fall eine Klingmodulation.The idea of the invention must not be compared with those measures that are met with a screen grid tube with space charge grid. Pure In formal terms, the following difference can be observed: Because it is a space loading grille therefore provided so that the tube with relatively low anode voltage can be operated. The first grid near the cathode serves as a tension grid. It will operated with a positive bias, which is about the same level as the screen grid voltage. The anode voltage is slightly higher, but is in the same order of magnitude. Apart from that, the control grid follows behind the space = loading grid, which usually receives a negative bias. The positively biased one close to the cathode The barely charging grid is therefore fringed on both sides by negatively biased electrodes. The potential lines crowd around the grid near the cathode, similar to that in Fig. 2 and 3 shown around the control grid. A movement of this grid also causes a modulation of the anode current, d. H. in our case a ring modulation.

Bei der Schaltung gemäß der Erfindung ist es wichtig, dem kathodennahen Gitter eine solche Vorspannung zu geben, daß zwischen der Kathode und dem zweiten Gitter sich ein Feldverlauf ergibt, der praktisch durch das dazwischenliegende Gitter nicht gestört wird. Will man eine Röhre mit Schirmgitter und Raumladegitter im Sinne des Grundgedankens vorliegender Erfindung betreiben, so muß das erste Gitter eine verhältnismäßig niedrige und das zweite Gitter eine verhältnismäßig hohe positive, und zwar möglichst konstante Vorspannung erhalten. Das dritte Gitter, das an sich als Schirmgitter gedacht ist, könnte dann die Rolle des Steuergitters übernehmen.In the circuit according to the invention, it is important that the cathode Grid to give such a bias that between the cathode and the second Grid results in a field course that is practically through the grid in between is not disturbed. If you want a tube with a screen grid and space loading grid in the sense operate the basic idea of the present invention, the first grid must be a relatively low and the second grid a relatively high positive, and get as constant a bias as possible. The third grid, that in itself is intended as a screen grid, could then take on the role of the control grid.

Wie aus vorstehendem hervorgeht, ist das erste Steuergitter zur !Erzielung einer klingunempfindlichen Schaltung gar nicht erforderlich. Es könnte also fortgelassen werden, wenn es nicht aus anderen Gründen notwendig wäre. Eine im Hinblick auf die Verminderung des Klingens besonders geeignete Röhre ist eine Hexode, bei der das erste Steuergitter fortgelassen ist. Das Schirmgitter jedoch ist erforderlich. Es muß in einem verhältnismäßig großen Abstand von der Kathode angeordnet sein, der dem normalen Schirmgitterabstand entspricht. Man kann also bei Konstruktion der Röhre die Stelle des ersten Gitters unbesetzt lassen und mit einem Gitter in größerem Abstand beginnen. Dieses zuletzt genannte Gitter (das also tatsächlich das erste Gitter ist, wenn es sich auch an derjenigen Stelle befindet, die sonst von dem zweiten Gitter eingenommen wird) wird zweckmäßigerweise mit einer festen positiven Vorspannung betrieben, wenn dieses auch nicht unbedingt erforderlich ist. Der übrige Teil des Röhrensystems kann. in der üblichen Weise beliebig ausgebildet werden.As can be seen from the above, the first control grid is to achieve! a sound-insensitive circuit is not necessary at all. So it could be left out if it were not necessary for other reasons. One in terms of the A particularly suitable tube to reduce the sound is a hexode, in which the first control grid is omitted. The screen grid, however, is required. It must be arranged at a relatively large distance from the cathode, the corresponds to the normal screen grid spacing. So when constructing the Tube leave the place of the first grid vacant and with a grid in a larger one Start spacing. This last-mentioned grid (that is actually the first Grid is if it is also in the place that is otherwise from the second Grid is occupied) is expediently with a fixed positive bias operated when this is not absolutely necessary. The rest of the Tube system can. can be designed as desired in the usual way.

Wenn die Erschütterungen sehr stark sind, z. B. in motorisch angetriebenen Fahrzeugen, empfiehlt es sich, Röhren zu verwenden, bei denen die nach außen wirkende Abschirmung der Anode nicht innerhalb des Röhrenkolbens nahe bei der Anode angeordnet ist, da dann bei sehr starken Erschütterungen ein Kondensatormikrofoneffekt dazukommt. Auch diesen könnte man unter Anwendung des vorliegenden Grundgedankens vermindern, aber es ist einfacher, Röhren mit Außenmetallisierung zu verwenden, bei denen dieser Kondensatoreffekt gering ist.If the shocks are very strong, e.g. B. in motor-driven Vehicles, it is advisable to use tubes that have an outward effect Shielding of the anode not placed inside the tubular envelope close to the anode because a condenser microphone effect is added in the event of very strong vibrations. This could also be reduced by applying the basic idea at hand, but it is easier to use tubes with external metallization where this Condenser effect is low.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Circuit to reduce the tube ringing, especially in amplifier circuits, characterized in that a tube with at least one positively biased grid (screen grid) is used and that the grid (control grid) located between the cathode and the screen grid receives a relatively weak positive bias, which is about the potential corresponds to that at the point of the control grid with an undisturbed field course between cathode and screen grid would adjust by itself.

2nd circuit after Claim z, characterized in that the control voltage has a very low amplitude the positive bias of the grid near the cathode is superimposed.

3. Circuit according to claim r or 2, characterized in that a hexode is used and that the control voltage and possibly the control voltage to the second control grid is fed. q ..

Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that that the positively biased grid near the cathode has a relatively low-resistance capacitive and / or is conductively connected to the associated cathode.

5. Circuit after one of the preceding claims, characterized in that the positive bias of the grid near the cathode and the bias of the following screen grid of the same Voltage source can be taken, in particular both electrodes with the help of one common voltage divider are fed.

6. Circuit according to one of the preceding Claims, characterized in that the tap is fixed for the grid near the cathode and that of the screen grid can be changed.