DE874020C - Verstaerkerschaltung mit einer Roehre, deren Steilheit in mA/V um einige Male groesse r als der mittlere Anodenstrom in mA ist - Google Patents

Verstaerkerschaltung mit einer Roehre, deren Steilheit in mA/V um einige Male groesse r als der mittlere Anodenstrom in mA ist

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DE874020C
DE874020C DEN2302D DEN0002302D DE874020C DE 874020 C DE874020 C DE 874020C DE N2302 D DEN2302 D DE N2302D DE N0002302 D DEN0002302 D DE N0002302D DE 874020 C DE874020 C DE 874020C
Authority
DE
Germany
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grid
voltage
cathode
current
tube
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Expired
Application number
DEN2302D
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English (en)
Inventor
Adrianus Johannes Wil Overbeek
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/08Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/42Modifications of amplifiers to extend the bandwidth
    • H03F1/48Modifications of amplifiers to extend the bandwidth of aperiodic amplifiers
    • H03F1/50Modifications of amplifiers to extend the bandwidth of aperiodic amplifiers with tubes only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

  • Verstärkerschaltung mit einer Röhre, deren Steilheit in mA/V um einige Male größer als der mittlere Anodenstrom in mA ist Bei vielen Schaltungen der modernen Radiotechnik werden elektrische Schwingungen mit Hilfe von Entladungsröhren verstärkt, die mit sehr niedrigen Eingangs- und, Ausgangsimpedanzen verbunden sind. Dies ist unter anderem der Fall bei Schaltungen zur Verstärkung von Schwingungen sehr hoher Frequenz (Zentimeter- und Dezimeterwellen) und bei Schaltungen, die ein sehr breites Frequenzband übertragen sollen (Fernsehverstärker).
  • Um bei einer derartigen Schaltung trotz den n ,iedrigen Eingangs- und Ausgangsimpedanzen dennoch eine genügende Verstärkung zu erzielen, werden Röhren angewendet, die eine hohe Steilheit besitzen. Es ist dabei jedoch vorteilhaft. Röhren zu benutzen, deren mittlerer Anodenstrom den bei Verstärkerröhren üblichen Wert möglichst wenig übersteigt.
  • Für :diese Schaltungen eignen sich insbesondere die sogenannten Sekundäremissionsröhren, d. h. die Entl@ad,ung.sröhren, die außer einer durch Erhitzung emittierenden Kathode auch noch eine oder mehrere Hilfskathoden aufweisen, die, wenn sie von Primärelektronen getroffen werden, Sekundärelektronen aussenden. Bei (derartigen Röhren mit einer großen Steilheit, aber einem verhältnismäßig geringen mittleren Anodenstrom, ist es von großer Wichtigkeit, daß .das Potential des Steuergitters in bezug auf diie Kathode - genau konstant gehalten wird, demlinfolge der großen Steilheit führen geringe Änderungen dieses Potentials verhältnismäßig sehr große Änderungen des Wertes des mittleren Anodenstroms herbei. Ungewollte Änderungen des Steuergitterpotentials können unter anderem durch Änderungen -des sogenannten Kontaktpotentials -des Gitters verursacht werden: Es ist bekannt, die bei Verstärkerröhren erforderliche negative Steuergittervorspannung riiit Hilfe eines in -die Kathodenleitung aufgenommenen, gegebenenfalls von einem Kondensator iiberbrückfen Ohmschen Widerstand zu erzeugen, wodurch gewissermaßen ein Ausgleich der durch Änderungen des Steuergitterpotentials verursachten Anodenstromänderungen auftritt. Diese ausgleichende Wirkung ist jedoch bei Verstä.rkerschaItungen, bei denen Röhren angewendet werden, deren Steilheit in mA/V um einige Male größer als der mittlere Anodenstrom in mA ist, durchaus ungenügend.
  • Es ist bekannt, daß das Kontaktpotential die Gittervorspannung einer Röhre mitbestimmt, sowie auch, daß dieses Kontaktpotential nicht konstant bleibt, sondern sich mit der Zeit ändert.
  • Es ist weiterhin bekannt, eine Höchfrequenzverstärkerschaltung mit positiver Gitterspannung . zu betreiben. An sich wird durch diese Maßnahme jedoch keine Stabilisierung des Anodenstroms erreicht.
  • Die Erfindung hat den Zweck; bei Verstärkerschaltungen der genannten Art das Steuergitterpotential und- daher auch den mittleren Anodenstrom in hohem Maße von ungewollten Änderungen der im Steuergitterkreis auftretenden Gleichspannungen unabhängig zu machen. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei Verstärkerschaltungen -reit einer -Röhre, deren Steilheit in mA/V um einige Male größer als der mittlere Anodenstrom in mA ist, ,die ausschließlich als Verstärker arbeitende Röhre derart eingestellt ist, daß ein Gitterstrom von wenigstens o,5 ,uA (beispielsweise von 0,5 bis io ,uA) vom Gitter zur Kathode fließt und daß die diesem Arbeitspunkt entsprechende geringe negative Vorspannung dadurch erhalten wird, daß das Gitter mit der Kathode über. einen beim Betrieb festen Ohmschen Widerstand, welcher groß gegenüber dem dem Arbeitspunkt entsprechenden inneren Gitter-Kathode-Widerstand ist und einen Wert von wenigstens i Megohm hat, und mit einer Quelle positiver Spannung verbunden ist, deren Spannung groß gegenüber dem Kontaktpotential ist, welches im Gitterkreis auftreten kann, derart, daß der Arbeitspunkt sich bei Änderung des Kontaktpotentials praktisch nicht verschiebt.
  • Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der die Fing. i und 2 sich auf eine .bekannte Schaltung beziehen, während -die Fig.3 und 4 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
  • In Fig. i ist der Gitter-Kathode-Kreis einer Verstärkerröhre ,dargestellt, dem auf die übliche Weise mittels zweier Anschlußklemmen i und 2 die zu verstärkende Spannung e, zugeführt werden kann. Die Figur zeigt ferner eine Kathode 3, leinen Querschnitt . ,durch einen Gitterstab 4 und .eine Quelle negativer Gitterspannung 5. Da der Gitterstab meist ungewollt mit einer Schicht eines !anderen Materials bedeckt ist, besteht zwischen dem Kern eines Gitterstabes .und der Außenseite des letzteren eingewisses Kontaktpotential, Dieses Kontaktpotential ist während der Lobensdauer der Röhre verhältnismäßig großen Änderungen unter-' worfen, die -dadurch herbeigeführt werden können, .daß deine .bei der Entlüftung auf die Gitterstäbe niedergeschlagene Schicht aus Fangstoffmaterial während des Betriebes der Röhre verschwindet oder daß infolge einer Zerstäubung der Kathode während des Betriebes der Röhre sich auf den Gitterstäben eine dünne Schlicht des Kathodenmaterials niederschlägt oder aber daß sich zufolge von beiden Erscheinungen zugleich die Zusammensetzung der Schicht der Gitterstäbe während des Betriebes der Röhre ändert.
  • Auch die Kathodenoberfläche weist ein gewisses Kontaktpotential auf. Es wurde jedoch gefunden, daß dieses Potential viel weniger Änderungen unterworfen ist als .das in -den Gitterstäben auftretende Potential. Bei der nachstehenden Betrachtung wird nur das im Gitterkreis insgesamt vorhandene Kontaktpotential konzentriert in - den Gitterstäben berücksichtigt.
  • Es ist einleuchtend, daß die Stärke des Anodenstroms durch das Potential der Außenseite der Gitterstäbe in ,bezug auf die Kathode bestimmt wird. Im Querschnitt des Gitterstabes 4 ist das resultierende Kontaktpotential, das von der Größenordnung von o,5 V sein kann, -dessen Wert sich aber um ± o,5 V ändern kann, schematisch dargestellt als :eine Spannungsquelle 6, die zwischen den Kern 7 des Gitterstabes und die Außenseite 8 geschaltet ist.
  • In F'ig. 2 ist ein Ersatzschema der Schaltung nach Fig. i dargestellt. Beträgt die Steilheit der Röhre z. B. So mA/V, während der mittlere Anodengleichstrom einen Wert von io mA besitzt, so wird, wenn während des Betriebes der Röhre der Potentialunterschied zwischen den Punkten 8 und 3 infolge von Änderungen des Kontaktpotentials um einen Betrag von nur o,2 V zunimmt, der Anodenstrom der Röhre vollkommen unterdrückt.
  • In Fig.3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem, wie näher erörtert wird, eine Änderung der im Gitterkreis auftretenden Gleichspannungen nahezu keine Änderung ödes mittleren Anodenstroms zur Folge hat. Die den verschiedenen Elektroden der Röhre zugeführten Gleichspannungen besitzen dabei einen solchen Wert, daß die Röhre in einem geeigneten Punkt der Ano,denstrom-Gitterspannungs-Charakteristik bei einer derart negativen Gitterspannung eingestellt ist, daß ein geringer Gitterstrom fließt. Gemäß der Erfindung ist ferner das Steuergitter über einen Ohmschen Widerstand i i und eine Quelle von positiver Spannung 1a mit der Kathode verbunden.
  • In Fig. 4 ist -das Ersatzschema dieser Schaltung dargestellt, bei ,dem dem Gitterstrom in --der Weise Rechnung getragen ist, daß in die Schaltung ein Ohmscher Widerstand 9 aufgenommen ist, der den inneren Gitter-Kathode-Widerstand darstellt. Außerdem wurde der Austrittsgeschwindigkeit der Elektronen aus der Kathode Rechnung getragen, wodurch scheinbar eine Spannungsquelle io in Reihe mit dem Widerstand 9 zwischen das Gitter 8 und die Kathode 3 geschaltet ist. Die Austrittsgeschwindigkeit der Elektronen kann z. B. einen Wert ;besitzen, der einer Spannung von etwa 1,5 V entspricht. Diese Spannung ist vom Gitterstrom abhängig, aber darf bei nicht zu großen Änderungen dieses Stroms als gleichbleibend angenommen werden. Die Spannung der Quelle 12 wird in bezug auf das zu erwartende Kontaktpotential 6 vorzugsweise hoch gewählt. Ist letzteres von der Größenordnung von o,5 V, so ist 5 V ein geeigneter Wert für die Spannung der Quelle 12.
  • Der Wert .des Widerstandes 9 äst in hohem Maße vom Gitterstrom abhängig, darf aber gleichfalls annähernd als gleichbleibend angenommen werden, wenn,der Gitterstrom nur geringen Änderungen unterworfen ist. Besitzt der Gitterstrom einen Wert von etwa i ,uA, so kann für den Widerstand 9 ein Wert von ioo ooo Ohm angenommen werden. Um den Gitterstrom auf einen Wert von etwa i yA zu bringen, muß der Widerstand i i einen Widerstand von der Größenordnung von 5 Megohm besitzen.
  • Unter diesen Verhältnissen beträgt der gesamte im Stromkreis vorhandene Widerstand 5,1 Megohm und die gesamte EMK im Stromkreis 5 - o,5 + 1,5 = 6 V. Der Strom im Stromkreis (Gitterstrom) beträgt daher etwa 1,2 ,uA. Der Potentialunterschied zwischen dem Gitter 8 und der Kathode 3 entspricht in diesem Fall der Spannung der Quelle io, vermindert um die am Widerstand 9 auftretende Spannung, also etwa 1,5-0,i2 V = 1,38 V. Dies ist also die beim Vorhandensein eines Kontaktpotentials von o,5 V auftretende negative Gitterspannung, die den mittleren Anodengleichstrom bestimmt.
  • Ändert sich nun der Wert des Kontaktpotentials 6, bleibt letzteres z. B. ganz aus, so wird die wirksame EMK im genannten Stromkreis bis auf 6,5 V erhöht. Der Strom Bim Stromkreis steigt jetzt von etwa i,z ßA bis zu etwa 43 yA an. Bei dieser geringen Änderung des Gitterstroms darf der Wert des Widerstandes 9 sowie die Spannung der Quelle io als konstant angenommen werden, so daß die Gitterspannung unter diesen Verhältnissen einen Wert von 1,37 V annimmt. Die zufolge dieser Gitterspannungsänderung von o,oi V auftretende Anodenstromänderung ist bei einer Steilheit von 5o mA/V nur 0,5 mA, und diese Änderung ist vollkommen zulässig. Durch Aufnahme des Änderungen ausgesetzten Kontaktpotentials in einen Stromkreis, in dem Gitterstrom fließt und in dem außerdem eine wesentlich größere konstante EMK wirksam ist, wird also erzielt, daß der Einfluß, den Änderungen des Kontaktpotentials auf den Gitterstrom ausüben, sehr verringert ist, so ,daß im Gitterkreis nur geringe Änderungen auftreten. Der innere Gitter-Kathode-Widerstand der Röhre bleibt infolgedessen nahezu konstant, so daß die effektive Gitterspannung, die der algebraischen Summe der Austrittsspannung und des Spannungsverlustes über den inneren Gitter-Kathode-Widerstand gleich ist, gleichfalls konstant bleibt. Die resultierenden Gitterspannungsänderungen sind insbesondere dann gering, wenn der Gitterstrom so klein ist, daß der Spannungsverlust im inneren Gitter-Kathode-Widerstand klein in bezug auf die Austrittsspannung ist.
  • Die zu verstärkende Spannung ist in der Regel über einen Sperrkon.d,ensator den Klemmen i und 2 zuzuführen, um eine Überbrückung .des Widerstandes i i durch einen Gleichstromwiderstand niedrigeren Wertes zu vermeiden.
  • Infolge des Gleichstroms tritt naturgemäß eine gewisse Eingangsdämpfung auf, aber da, wie im vorstehenden erörtert wurde, die Schaltung gemäß der Erfindung insbesondere angewendet wird, wenn die Impedanz des Eingangskreises selbst niedrig ist, bringt diese Eingangsdämpfung keine besonderen Nachteile mit sich.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verstärkerschaltung mit einer Röhre, deren Steilheit in mA/V um einige Male größer als der mittlere Anodenstrom in mA ist, dadurch gekennzeichnet, daß .die ausschließlich als Verstärker arbeitende Röhre derart eingestellt äst, da,ß ein Gitterstrom von wenigstens 0,5 ,uA (beispielsweise von o,5 bis io yA) vom Gitter zur Kathode fließt und daß die diesem Arbeitspunkt entsprechende geringe negative Vorspannung dadurch erhalten wird, daß das Gitter mit der Kathode über einen beim Betrieb festen Ohmschen Widerstand, welcher groß gegenüber dem dem Arbeitspunkt entsprechenden inneren Gitter-Kathode-Widerstand ist und einen Wert von wenigstens i Megohm hat, und mit einer Quelle positiver Spannung verbunden ist, deren Spannung groß gegenüber dem Kontaktpotential ist, welches im Gitterkreis auftreten kann, .derart, daß ,der Arbeitspunkt sich bei Änderung des Kontaktpotentials praktisch nicht verschiebt.
DEN2302D 1941-08-05 1942-08-04 Verstaerkerschaltung mit einer Roehre, deren Steilheit in mA/V um einige Male groesse r als der mittlere Anodenstrom in mA ist Expired DE874020C (de)

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DEN2302D Expired DE874020C (de) 1941-08-05 1942-08-04 Verstaerkerschaltung mit einer Roehre, deren Steilheit in mA/V um einige Male groesse r als der mittlere Anodenstrom in mA ist

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