DE886924C

DE886924C - Breitbandverstaerkerschaltung

Info

Publication number: DE886924C
Application number: DEF4448D
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr-Ing Dillenburger
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1945-02-16
Filing date: 1945-02-16
Publication date: 1953-10-05

Description

Breitbandverstärkerschaltung Breitbandverstärker mit Gegenkopplung sind besonders dann vorteilhaft anzuwenden, wenn Signale von einem Generator mit hohem Innenwiderstand, z. B. von einer Bildfängerröhre, geliefert werden und sich nur wenig über das Röhrenrauschen und andere durch Mikrophonie od. dgl. hervorgerufene Störungen erheben. So ist z. B. in der Patentschrift 746 522 eine Schaltung angegeben, bei der der Arbeitswiderstand des Generators im Gegenkopplungskreis liegt und daher einen wesentlich größeren Wert erhalten kann, als er durch die Frequenzunabhängigkeit an sich bedingt ist. Die richtige Dimensionierung derartiger Schaltungen war jedoch bisher sehr schwierig, da der Zusammenhang zwischen den einzelnen Schaltelementen, welche die Abhängigkeit der Amplituden und der Phasenlage von der Frequenz beeinflussen, sehr kompliziert ist und da bereits geringfügige Änderungen im Schaltungsaufbau den Frequenzgang des Verstärkers erheblich beeinflussen.
Auf Grund eingehender Untersuchungen wurde die der Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis gewonnen, daß bei derartigen Verstärkerschaltungen, bei denen die im Ausgangskreis an einem Ohmschen Widerstand mit parallel liegender Kapazität, z. B. der Verlustkapazität, abgenommene Wechselspannung über einen Ohmschen Widerstand mit parallel liegender Kapazität, z. B. der Eigenkapazität, dem Eingang zugeführt wird, die Ausgangszeitkonstante gleich oder annähernd gleich der vom Gegenkopplungswiderstand und seiner Parallelkapazität gebildeten Zeitkonstante gewählt werden muß, um eine möglichst gleichmäßige Verstärkung über das gesamte Frequenzband zu erhalten.
Weitere Einzelheiten und Anwendungsmöglichkeiten gehen aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen hervor.
In der ,Zeichnung ist in Fig. i ein Prinzipschaltbild für einen derartigen Gegenkopplungsverstärker dargestellt und in Fig. 2 die Abhängigkeit der Amplituden von der Frequenz für verschiedene Zeitkonstantenverhältnisse in Form von Kurven wiedergegeben.
Die Schaltung der Fig. i ist als erste Verstärkerstufe in einem Fernsehgerät gedacht, die sich unmittelbar an die Bildfängerröhre anschließt, welche die Bildsignale liefert. An der Eingangsklemme i der Schaltung ist daher die Ausgangselektrode einer Üildfängerröhre z. B. eines Ikonoskops, Orthikons oder Superikonoskops angeschlossen. Die Bildsignale werden dem Steuergitter einer Röhre 2 zugeführt, an deren Anode ein Arbeitswiderstand W angeschlossen ist. Die Verlustkapazität dieses Widerstandes ist durch den gestrichelt gezeichneten Kondensator K angedeutet. Von der Anode führt ein Gegenkopplungskreis über den Kondensator 5 zum Eingangswiderstand R des Gitterkreises zurück. Die Eigenkapazität dieses Widerstandes R ist durch den gestrichelt gezeichneten Kondensator F angedeutet, während die Kapazität des Gegenkreises gegen Erde durch den gestrichelt gezeichneten Kondensator C dargestellt wird. Das über den Widerstand 8 geerdete Ende des Widerstandes R erhält über den Kondensator 5 eine Spannung, die in Gegenphase zu der aufgedrückten Gitterspannung liegt, wobei der Widerstand 8 lediglich die Rolle eines Gitterableitwiderstandes spielt. Wechselstrommäßig liegt er dem Widerstand W parallel.
Die Ausgangsspannung der Röhre 2 wird über einen Koppelkondensator 3 einer Verstärkerröhre q. zugeführt, in deren Ausgangskreis eine Induktivität 6 liegt. Die Ausgangsklemme 7 führt zu weiteren Verstärkerstufen. Erfindungsgemäß wird nun das Verhältnis der

Zeitkonstante x = W, K zur Grundlage für die Be-

messung des Verstärkers gemacht. Für verschiedene Werte von x sind in Fig. 2 die übertragenen Amplituden in Abhängigkeit von der Frequenz angegeben. Diese Kurven zeigen, daß eine annähernd gleichmäßige Verstärkung für x = i und auch für x = 0,97 erhalten wird, während für x = 3,5 und für x = 0,5 so starke Abweichungen auftreten, daß von einer gleichmäßigen Verstärkung nicht mehr gesprochen werden kann.
Die Dimensionierung, die sich bei dem Wert x = i ergibt, erfüllt auch die für die Verstärkung von Fernsehsignalen zu stellende Bedingung, daß über den gesamten Frequenzbereich eine konstante Phasenlaufzeit vorhanden ist. Dies ist der Fall, wenn der Scheinwiderstand des RC-Gliedes für die höchste zu übertragende Frequenz nicht mehr als io °/o abfällt. Die Gesamtschaltung kann dabei als RC-Glied aufgefaßt werden.
Für den Eingangswiderstand der Schaltung ergibt sich auf Grund der Kirchhoffschen Gleichungen: wobei V = W - S die Verstärkung für niedrige Frequenzen bedeutet und S die Steilheit der verwendeten Röhre ist. Wählt man x = i, also WK = RF, so ergibt sich für Der absolute Wert wird:

Dies ist der Ausdruck für ein RC-Glied, dessen

Ohmscher Widerstand R' = I + y ist, wenn man

a0 = o setzt.

Da die Kapazität nur wenig größer wird, wenn F etwa 1/1o von C ist, entspricht der Frequenzgang des Eingangswiderstandes praktisch dem Verlauf eines RC-Gliedes, wobei der Ohmsche Widerstand = R' und die Kapazität = C ist, so als ob die Kapazität K nicht vorhanden wäre.
Die Kurven der Fig. 2 beziehen sich auf eine Schaltung nach Fig. i, bei der die Schaltelemente folgende Werte hatten

R = ios Ohm,

W = io3 Ohm,

C = K = 1,5 - io-11 Farad,

y = 386.

Der Abfall der Amplitude im Anodenkreis der Verstärkerstufe bei hohen Frequenzen kann durch eine Drossel mit Serienwiderstand in einer der nächsten Stufen des Verstärkers, wie z. B. durch die Drossel 6 angedeutet ist, genügend gut ausgeglichen werden, so daß man am Ausgang 7 des Gesamtverstärkers eine genügend konstante Amplitude über den Gesamtfrequenzbereich erhält bei z. B. io °/o Abfall für die höchste zu übertragende Frequenz.
Die Bemessungsregel läßt sich nicht nur für das in Fig. i dargestellte Schaltbeispiel benutzen, sondern sie ist auch z. B. für Meßschaltungen zur Bestimmung sehr kleiner Kapazitätsänderungen gut geeignet. Wird z. B. ein Kondensator, dessen Größe oder Kapazitätsänderung bestimmt werden soll, an die Stelle der Kapazität F eingeschaltet, so ergibt sich bei einer bestimmten, an der Klemme i zugeführten Wechselspannung geeigneter Frequenz bei Veränderung der Größe von F eine 'stark schwankende Ausgangswechselspannung. Aus der Größe dieser Ausgangsspannung kann die Änderung der Kapazität F bestimmt werden. In einem weiteren Anwendungsfall kann z. B. die Kapazität F durch ein Kondensatormikrophon gebildet werden. Dann wird bei Veränderungen der Kapazität die am Ausgang des Verstärkers auftretende Hochfrequenzspannung durch die Kapazitätsänderungen von F moduliert.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ergibt sich, wenn z. B. die Dielektrizitätskonstante eines Probestückes bestimmt werden soll. Der Kondensator F wird dann so ausgebildet, daß sich das Probestück, dessen Dielektrizitätskonstante gemessen werden soll, zwischen die Platten des Kondensators einführen läßt. Die dadurch hervorgerufene Kapazitätsänderung verursacht eine große Änderung der Ausgangswechselspannung, die wiederum als Maß für die Dielektrizitätskonstante des Probestücks benutzt werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Breitbandverstärkerschaltung mit Gegenkopplung, insbesondere für die erste Stufe von Fernseh-Bildsignalverstärkern, bei dem die im Ausgangskreis an einem Ohmschen Widerstand (W) mit parallel liegender Kapazität (K) abgenommene Wechselspannung über einen Ohmschen Widerstand (R) mit parallel liegender Kapazität (F), z. B. Eigenkapazität, dem Eingang zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangszeitkonstante (W -- K) gleich oder annähernd gleich ist der Zeitkonstante, die vom Gegenkopplungswiderstand (R) und seiner Parallelkapazität (F) gebildet wird. z. Breitbandverstärker nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (V) für niedrige Frequenzen, solange der Einfluß der Kapazität K vernachlässigbar ist, die Gleichung erfüllt wobei a das Verhältnis zwischen dem Scheinwiderstand für die tiefste mit dem für die höchste zu übertragende Frequenz ist und x das Verhältnis W . K bezeichnet.

3. Breitbandverstärker nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Ausgangszeitkonstante des Verstärkers zusätzlich hervorgerufene Verstärkungsabfall bei der höchsten Frequenz in einer der nachfolgenden Stufen durch ein entgegengesetzt wirkendes Schaltelement, z. B. eine Selbstinduktion mit Serienwiderstand, ausgeglichen wird. q.. Breitbandverstärker nach Anspruch i zur Messung sehr kleiner Kapazitätsänderungen, dadurch gekennzeichnet, daß der zu messende kleine Kondensator dem Gegenkopplungswiderstand (R) parallel geschaltet wird, so daß sich eine starke Änderung des Eingangsscheinwiderstandes bei einer bestimmten, dem Verstärker von einem Generator hohen Innenwiderstandes zugeführten Frequenz ergibt und damit auch die Ausgangswechselspannung stark verändert wird. 5. Breitbandverstärkerschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensatormikrophon parallel zu dem Eingangswiderstand angeordnet ist. 6. Breitbandverstärkerschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der- parallel zum Eingangswiderstand liegende Kondensator derart ausgebildet ist, daß durch Einführen eines Probestücks zwischen die Kondensatorplatten eine Kapazitätsänderung hervorgerufen werden kann.