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Röhrenverstärker mit selbsttätiger Verstärkungsregelung Die Erfindung
befaßt sich mit einem Röhrenverstärker, bei dem eine selbsttätige Regelung des Verstärkungsgrades
in Abhängigkeit von der Amplitude der verstärkten Spannungen erfolgt.
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Derartige Verstärker werden benutzt, um bei Schwankungen der Eingangsamplitude
eine möglichst konstante Ausgangsamplitude zu erhalten. Ein Teil der Energie wird
hierbei einem Gleichrichter zugeführt und dessen Ausgangsspannung z. B. zur Veränderung
der Vorspannung der Verstärkerröhren benutzt. Der Regelungsbereich bei derartigen
Geräten ist dadurch begrenzt, daß die Nutzamplitude stets größer als die Amplitude
der Störspannungen sein muß, die z. B. durch das sogenannte Röhrenrauschen oder
durch atmosphärische Störungen gegeben sind. Liegen die Störspannungen in der gleichen
Größenordnung wie die Nutzspannung, so schwankt die Amplitude der gleichgerichteten
Spannung nicht mehr entsprechend der Nutzamplitude, so daß eine Verstärkungsregelung
nicht möglich ist.
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Die Erfindung schlägt nun vor, diesen Nachteil dadurch zu beseitigen,
daß die Regelgleichspannung von einem mit multiplikativer Mischung arbeitenden selektiven
Gleichrichter, z. B. einer Elektronenröhre, abgeleitet wird, der einerseits von
einem Hilfsoszillator gespeist wird, während ihm andererseits eine Spannung zugeführt
wird, die nach Modulation der zu verstärkenden Spannung durch die Hilfsoszillatorspannung
und anschließender Demodulation entsteht. Führt man z. B. zwei Gittern einer zur
multiplikativen Mischung
geeigneten: .Elektronenröhre Spannungen
.gleicher Frequenz und gleicher Phase zu, -so schwankt die mittlere Amplitude der
Anodenspannung in Abhängigkeit von der Amplitude der zugeführten Spannungen. Störspannungen
andererFrequenz und Phase ergeben ausgangsseitig keine Spannungsschwankungen.
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Eine ähnliche Wirkung läßt sich dadurch erreichen, daß den zwei Spulen
eines Dynamometers eine entsprechende Spannung zugeführt wird. Der Ausschlag des
beweglichen Systems entspriclft hier= bei auch dem Mittelwert der zugeführten Wechselspannung.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführung der Erfindung
dargestellt.
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Die Abb. i zeigt ein Hochfrequenzempfangsgerät, das drei Hochfrequenzverstärkerstufen
a, 3 und 4, eine Audiongleichrichterstüfe 5 und eine Niederfrequenzverstärkerstufe
6 besitzt. Die Hochfrequenzstufen sind über abgestimmte Schwingungskreise miteinander
gekoppelt. Die Erzeugung der zur Verstärkungsregelung dienenden Gleichspannung erfolgt
in einer Röhre 7, die als selektiver Gleichrichter mit multiplikativer Mischung
arbeitet. Die Hilfsschwingung wird einem Oszillator 8 -entnommen, der über einen
Transformator 9 mit der Gleichrichterröhre 7 und der Verstärkerröhre 4 gekoppelt
ist. Die zu verstärkende Hochfrequenzschwingung wird in der Röhre 4 mit der Hilfsschwingung
moduliert und diese Hilfsschwingung nach der Gleichrichtung in der Röhre 6 gleichfalls
einem Gitter der Röhre 7 zugeführt. Diese Gleichrichterröhre ist nur,wirksäm für
die Schwingung des Hilfsoszillators 8, während bei Spannungen anderer Frequenz;
z. B. bei Rauschspannungen oder atmosphärischen Störungen, keine Gleichrichtungswirkung
auftritt und so auch keine Regelung des Verstärkers erfolgt. Die am Anodenwiderstand
io des Gleichrichters auftretende Spannung wird den Gittern der Röhrenstufen zugeführt,
- wobei auch eine Regelung schaltungsmäßig hinter dem Entnahmepunkt der gleichzurichtenden
Spannung er-? folgen kann. Das Ruhepotential kann durch Veränderung der Spannung
der Gitterbatterie 1z eingestellt werden.
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Eine wesentliche Erhöhung der Regelsteilheit kann durch Kompensation
der Niederfrequenzausgangsspannung mit einer. vom Oszillator herrührenden Spannung
erzielt werden, wobei gleichzeitig eine Vorwärts- und Rückwärtsregelung der Verstärkung
möglich ist. Eine solche Schaltung, bei der von der Regelröhre sowohl positive als
auch negative Spannungen abgeleitet werden können, zeigt Abb. z. Bei einer derartigen
Schaltungsausführung wird die vom Empfänger 13 herrührende Ausgangsspannung einer
Eingangswicklung eines Transformators 14 zugeführt. Gleichzeitig erhält dieser Transformator
eine zweite Eingangswicklung, die unmittelbar mit dem Hilfsoszillator 8 verbunden
ist. Die Hilfsspannung ist in ihrer Größe so gewählt, daß sie gleich der Ausgangsspannung
des Gerätes im Ruhezustand ist. Die Differenz beider Eingangsspannungen wird der
Sekundärwicklung dieses Transformators 14 entnommen und - dein ersten "Gitter der
Röhre 7 '-zugeführt. Im Ruhezustand ist diese Gitterwechselspannung gleich Null.
Dem dritten Gitter der Röhre 7 . wird eine weitere Wechselspannung unmittelbar vom
Oszillator zugeführt. Im normalen Arbeitszustand entsteht im Anodenkreis nur eine
Anodenwechselspannung, die Anodengleichspannung bleibt in ihrer Größe konstant,
so daß keine Regelspannung gebildet wird. -Tritt aus irgendwelchen Gründen eine
Vergrößerung der Empfängerausgangsspannung auf, so wird die Kompensation der Spannung
aufgehoben, und an das Gitter der Wattmeterröhre gelangt eine Wechselspannung solcher
Phase, daß z. B. eine Anodenstromzunahme und damit ein Spannungsabfall am Punkt
i i hervorgerufen wird. Bei Abnahme der Empfängerausgängsspännung überwiegt die
Oszillatorspannung am Transformator 14, und die Ausgangsspannung kehrt sich in ihrer
Phase um, so daß sie an der Röhre 7 mit entgegengesetzter Phase zur Spannung am
dritten Gitter auftritt. Sie ruft eine Anodenstromabnahme und damit eine Spannungszunahme
im Punkt i i hervor, die einer positiven Regelspannung entspricht. Auf diese Weise
ist eine Regelung nach beiden Richtungen möglich, die je nach der Größe der Kompensation
außerordentlich steil gemacht werden kann.
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Die für die Verschiebung des Ruhepotentials des Punktes i i notwendige
Batterie kann durch eine Gleichspannung ersetzt werden, die durch Gleichrichtung
der am Oszillator 8 vorhandenen konstanten Wechselspannung abzuleiten ist. Hierbei
werden, wenn Oszillator 8 und Röhre 7 von demselben Spannungserzeuger betrieben
werden, Schwankungen der Anodenspannung der Röhre 7 automatisch durch eine entsprechende
Verminderung der Kompensationsspannung ausgeglichen. Ein nach diesem Verfahren aufgebauter
Verstärker kann bei richtiger Wahl der Regelzeitkonstante langsame Schwankungen
äußerst ,genau ausgleichen.
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Eine wesentliche Empfindlichkeitssteigerung bei der Erfindung ergibt
sich, wenn die Modulation vor der ersten Elektronenröhre vorgenommen wird. Wenn
nämlich die Rauschspannung größer als die Signalspannung ist, wird bei einer Modulation
in einer Verstärkerröhre das Rauschen mitmoduliert, so daß sich die Modulationsspannung
im Ausgang zeigt, gleichgültig ob eine Trägerspannung vorhanden ist oder nicht.
Moduliert man dagegen vor der ersten Röhre, d. h. an einer Stelle der Schaltung,
an der noch kein Röhrenrauschen vorhanden ist, so tritt dieser Nachteil nicht ein.
Ausgeführt werden kann diese Modulation z. B. mit Glimmlampen im Strahlungsfeld
oder in Hohlleitern, wobei sich ein io- bis 5ofacher Empfindlichkeitsgewinn ergibt.
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