DE888867C

DE888867C - Stabilisierter Gleichstrom-Gegentakt-Verstaerker

Info

Publication number: DE888867C
Application number: DEN4565A
Authority: DE
Inventors: Cornelis Marinus Verhagen
Original assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Current assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Priority date: 1950-10-18
Filing date: 1951-10-18
Publication date: 1953-09-07
Also published as: NL156658B; FR1043948A; GB697064A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung für stabilisierte Verstärker für Niederfrequenzen, einschließlich der Frequenz Null, und die Aufgabe der Erfindung ist es, den Einfluß von Variationen der Speisespannung zu reduzieren.

Bei Verstärkern für höhere Frequenzen kann meistens der Einfluß der Spannungsvariationen der Anodenspannungsquelle außer Betracht gelassen oder durch Anwendung von Abflachvorrichtungen herabgesetzt werden. Für sehr niedrige Frequenzen können derartige Abflachfilter jedoch nicht gebaut werden.

Aufgabe der Erfindung ist es weiter, den Einfluß von Schwankungen der Gleichphaseneingangsspannung zu vermindern.

Die beiden Einflüsse sind geringer, je mehr die angewandten Röhren einander gleich sind. Dies kann angenähert werden mittels einer genauen Auswahl der Röhren, was jedoch zeitraubend und kostspielig ist. Außerdem kann die anfänglich anwesende Gleichheit der Röhren im Betrieb verlorengehen.

Die Erfindung gibt Schaltungen, um diese Mangel zu beheben, so daß sogar bei großer Ungleichheit der Röhren die genannten Mangel nicht auftreten werden.

Der Verstärker nach der Erfindung ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß die über ihre Kopplungswiderstände gespeisten Anoden der beiden Röhren zusätzlich mittels einer Widerstandskombination verbunden sind, deren Verbindungspunkt an ein solches Potential gelegt ist, daß durch diese Widerstände kein Gleichstrom fließt, während die Ausgangsspannung vom Verstärker abgenommen wird zwischen zwei Abzweigepunkten dieser Widerstände, welche

derart eingestellt sind, daß zwischen diesen Punkten von Variationen der Speisespannung unabhängige Spannungen auftreten.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung erläutert.

Fig. ι ist eine Prinzipschaltung zur Erklärung der Grundsätze, auf denen die Erfindung beruht;

Fig. 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele der Verstärkerschaltung nach der Erfindung. In diesen Figuren sind Trioden angegeben. Die Erfindung kann ίο jedoch auch angewandt werden, wenn statt dieser Trioden sonstige nichtlineare Elemente benutzt werden, wie z. B. Pentoden oder Dioden, wie in einem Gleichgewichtsmodulator.

In Fig. ι ist eine Brückenschaltung dargestellt, wobei die Speisespannung F₆ einer aus zwei Zweigen bestehenden Brücke zugeführt wird, die Widerstände 1 und 2 ganz oder teilweise aus nichtlinearen Widerständen bestehen, während 3 und' 4 normale Widerstände mit verstellbaren, zu den Punkten A und B führenden Abzweigungen sind. Es ist klar, daß bei einer Brückenschaltung die zu den Punkten A und B führenden Abzweigungen immer derart eingestellt werden können, daß der Bedingung für ein statisches Gleichgewicht entsprochen wird. Für den Fall, daß die Widerstände 1 und 2 nicht linear sind, wird das statische Gleichgewicht nicht immer mit dem dynamischen Gleichgewicht zusammenfallen; es wird aber immer eine Einstellung möglich sein, wobei dynamisches Gleichgewicht zustande gebracht wird. In diesem vereinfachten Schema jedoch ändert sich der statische Zustand durch Verschiebung von A oder B. Eine Brückenschaltung, wobei dies der Fall nicht ist, ist in der Fig. 2 dargestellt, worin 5 und 6 die Röhren sind, denen die Eingangsspannung an den Gittern zugeführt wird. Die Anoden der Röhren sind über die Widerstände 1 bzw. 2 mit der positiven Klemme der Anodenspannungsquelle 7 verbunden, deren negative Klemme mit den Kathoden verbunden ist. Diese Batterie 7 liefert die Spannung F₆. Die beiden Anoden der Röhren 5, 6 sind miteinander mittels der Widerstandskombination 3, 4 verbunden, deren Verbindungspunkt 8 an die positive Klemme der Batterie F₁ angeschlossen ist. Die negative Klemme der Batterie ist mit den Kathoden verbunden. Wenn über den Kreis Anodenrohr 5, Widerstände 3 und 4, Anodenrohr 6 kein Gleichspannungsunterschied auftritt, d, h. wenn das Anodenpotential der Röhre 5 (F₀₁) immer dem Anodenpotential der Röhre 6 (F_a2) gleich bleibt, ist statisches Gleichgewicht vorhanden. Durch Variation v_b der Spannung F₆ können bei Ungleichheit der Röhren die Änderungen v_al und v_a2 von v_al und v_a2 auftreten, wobei v_al und v_a2 nicht gleich zu sein brauchen. Durch eine richtige Einstellung der Abzweigungen A und B auf dem Potentiometer 3-4 kann man bewirken, daß zwischen den Punkten A und B keine Spannungsvariationen auftreten, was die Folge der Variationen v_b von F₆ sein kann, so daß damit ein dynamisches Gleichgewicht erhalten ist.

Die Ausgangsspannung wird bei den Punkten A und B abgenommen.

Da die Spannung F₁ den (gleichen) Anodenspannungen F_al und F_a2 gleich ist, führen die Widerstände 3 und 4 keinen Strom, und durch die Verschiebung von A und bzw. oder B wird das statische Gleichgewicht nicht gestört.
Die Spannung der Batterie 9 ist

γ ^sl ' ^aZ

Ist F₀₁ = F₀₂, so ist die Spannung der Batterie F₁ = F₀₁ = F₀₂. Wenn F₆ nun um v_b geändert wird, so treten an den Widerständen 3 und 4 Spannungsänderungen v_a —V₁ auf. Mittels Einstellung der Abzweigpunkte A und B kann die Ausgangsspannung unabhängig von F₆ gemacht werden.

Wenn = v_ag mit Gleichphasenstörspan-

nungander Anodebezeichnetwirdund — — = v_at

2

mit der Störspannung der Gegenphase (die unerwünscht ist), so kann der Rückgang der Verstärkung

mit der Zunahme von

Vat

abnehmen. Dies wird durch

Vg g Vat

= OO.

den Fall, daß v_al = v_ai ist, illustriert. Die Spannung zwischen den Anoden infolge der Speisespannungsvariation v_b ist hierbei gleich Null und

Die Abzweigepunkte A und B können nun auf den bei den Anoden gelegenen Endpunkten der Wider- go stände 3 und 4 eingestellt werden, so daß kein Rückgang der Verstärkung auftritt. Dabei kann bemerkt werden, daß es nur nötig ist, einen der beiden Abzweigpunkte A oder B einzustellen; der andere wird an der Anodenseite des Potentiometers 3 oder 4 9,5 gehalten.

Welchen der beiden Punkte man wählt, ist abhängig von den betreffenden Röhren; die Einstellung kann jedoch nur mit einem Potentiometer (bei A) stattfinden, während von B eine feste Abzweigung gewählt ioö wird. Der Meßbereich von A ist dann zweimal so groß wie jener von B, so daß bei der Anwendung von gleichen Röhren das Potentiometer A in der Mittellage übereinstimmend mit der Schwächung jB eingestellt wird.

Bei Einstellung einer Änderung v_b wird die Spannung zwischen den Punkten A und B infolge dieser Änderung für eine bestimmte Lage des Potentiometers A aufgehoben.

Ein gewisser Nachteil dieser Schaltung kann unter Umständen noch in der Anwendung der besonderen Batterie 9 zu sehen sein. Diese Batterie kann vermieden werden, wenn man, wie in der Fig. 3, eine Widerstandskombination 12,13 über die Spannungsquelle 7 schaltet und den Verbindungspunkt 14 dieser Widerstände mit dem Verbindungspunkt 8 zwischen den Widerständen 3 und 4 verbindet.

Der Spannungsabfall an dem Widerstand 13 ist der Spannung F₁ der Batterie 9 in der Fig. 2 gleich.

Wir betrachten nun die Gleichphasenstörspannung in bezug auf Punkt 8, der jetzt nicht mehr ein konstantes Potential hat, sondern sich bei einer Variation v_b im gleichen Sinne ändert wie die Anoden der Röhren. Dadurch ist die Störspannung der Gleichphase geringer als bei Anwendung der Batterie 9 in der Fig. 2, und die Punkte A und B müssen jetzt viel

weiter, mit entsprechendem Verstärkungsrückgang, von den Anoden eingestellt werden.

Um diesen Rückgang der Verstärkung zu beschränken, muß die Gleichphasenstörspannung in bezug auf Punkt 8, also über den Widerständen 3 oder 4 wieder vergrößert werden. Dazu muß entweder die Gleichphasenstörspannung v_ag vergrößert werden in bezug auf den über dem Widerstand 13 stehenden Teil α v_b der Variation v_b (a v_h kann gleichfalls als eine Gleichphasenstörspannung aufgefaßt werden), oder gerade dieser Teil α v_b der Variation v_b muß gegenüber v_ag stark vergrößert werden. In den beiden Fällen wird die Gleichphasenstörspannung über den Widerständen 3 und 4 größer, und ein dynamisches Gleichgewicht kann durch Einstellung von A und S mit einem geringen Rückgang der Verstärkung erzielt werden.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, um dieses Ziel zu

erreichen.

Man kann z. B. die Anodenwiderstände 1 und 2 der Röhren 5 und 6 ziemlich groß wählen und die Röhren in solcher Weise einstellen, daß ihr dynamischer Widerstand viel geringer oder größer ist als ihr statischer Widerstand und als die Anodenwiderstände ι und 2. In diesem Fall wird v

_ag

bzw.

Eine andere Möglichkeit ist, einen dieser Widerstände 12 oder 13 nichtlinear zu machen. Wenn der Widerstand 13 einen dynamischen Widerstand hat, der viel größer ist als sein statischer Widerstand, oder wenn der Widerstand 12 einen dynamischen Widerstand hat, der viel geringer ist als sein statischer Widerstand, ist v_ag <i v_b. Wählt man dahingegen für den Widerstand 13 einen nichtlinearen Widerstand, dessen dynamischer Widerstand viel geringer ist als der statische Widerstand, oder für den Widerstand 12 einen nichtlinearen Widerstand, dessen dynamischer Widerstand viel größer ist als der statische Widerstand, so wird v_ag 3> v_b.

In allen diesen Fällen ist es möglich, ein dynamisches Gleichgewicht mit geringem Rückgang der Verstärkung zu erzielen.

In der Fig. 3 ist noch eine andere Möglichkeit angegeben. Die Speisespannung F₆ ¹ der Spannungsquelle 7 ist höher gewählt, und die Anodenwider- stände 1 und 2 sind an Punkt 15 eines aus den Widerständen 10 und 11 bestehenden Spannungsteilers über der Spannungsquelle 7 angeschlossen. Da die Gleichspannung über dem Widerstand 13 sich nicht ändert, ebenso wie die Spannung zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 1 und 2 und den Kathoden, so tritt keine Änderung im statischen Zustande auf. Die Spannungsteilung a¹ der Widerstände 13 und 12 wird nun größer, jedoch nimmt auch die Variation v,,¹ des F₆ ¹ zu, so daß der über dem Widerstand 13 auftretende Teil a' v_b der Speisespannungsvariation sich nicht ändert. Für den Widerstand 11 ist nun aber ein nichtlinearer Widerstand gewählt, dessen dynamischer Widerstand sehr viel größer ist als der statische Widerstand. Dadurch wird nahezu die ganze Variation v_b der Speisespannung V_b über dem Widerstand 11 auftreten. Diese Variation ist größer als die Variation v_b der Spannung F₆ in der Fig. 2, so daß dadurch v_aff auch größer und dynamisches Ausgleichen mit geringem Verstärkungsrückgang möglich ist. Macht man den dynamischen Widerstand vom Widerstand 11 negativ, so kann v_aQ sogar noch größer als bei der Schaltung der Fig. 2 gemacht werden, so daß der Verstärkungsrückgang noch geringer als in der Fig. 2 sein kann.

Auch kann man den Widerstand 10 nichtlinear wählen; der dynamische Widerstand muß aber viel geringer sein als der statische Widerstand. In diesem Fall wird v_ag gleichfalls S> a' V_b, wobei gleichfalls dynamisches Balancieren mit geringem Verstärkungsrückgang möglich ist. Macht man den dynamischen Widerstand des Widerstandes 10 groß, oder jenen des Widerstandes 11 klein, so wird v_ag <i a' v_b.

Die Anwendung dieser Schaltungen auf Gleichgewichtsverstärker für Niederfrequenzen, besonders für Gleichstromverstärker, ermöglicht es, den Einfluß von Speisespannungsvariationen oder von Eingangsspannungsvariationen der Gleichphase (die den gleichen Effekt haben) auch bei ungleichen Röhren mit einem minimalen Rückgang der Verstärkung nahezu vollständig zu beheben. Es entsteht also eine wesentliehe Verbesserung des dynamischen Ausgleichs in einem Verstärker, der statisch ausgeglichen ist, ohne daß das statische Gleichgewicht gestört wird.

Claims

Patentansprüche.·

1. Stabilisierter Gleichstrom-Gegentakt-Verstärker, dadurch gekennzeichnet, daß die über ihre Kopplungswiderstände gespeisten Anoden der beiden Röhren miteinander mittels einer zusätzlichen Widerstandskombination (3,4) verbunden sind, deren Verbindungspunkt (8) an einem solchen Potential liegt, daß durch diese Widerstände kein Gleichstrom fließt, während die Ausgangsspannung vom Verstärker an zwei Abzweigepunkten dieser Widerstände abgenommen wird, die derartig eingestellt werden, daß zwischen diesen Punkten von Variationen der Speisespannung unabhängige Spannungen auftreten.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential des Verbindungspunktes (8) der Widerstände der Widerstandskombination von einer Batterie geliefert wird, deren Spannung der Anodenspannung der Röhren gleich ist und deren negativer Pol mit den Kathoden der Röhren verbunden ist.

3. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential des Verbindungspunktes (8) der Widerstände der Widerstandskombination (3,4) von einem Spannungsteiler (12, 13) über der Speisespannungsquelle (7) geliefert wird, wobei die Röhren derart eingestellt sind, daß ihr dynamischer Widerstand in bezug auf ihren statischen Widerstand und in bezug auf die Widerstände 1 und 2 gering oder groß ist.

4. Verstärker nach Anspruch 1, bei dem das Potential des Verbindungspunktes (8) der Widerstände der Widerstandskombination (3,4) von einem Spannungsteiler (12, 13) über der Speise-

Spannungsquelle (7) geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Widerstände (12,13) nichtlinear ist.

5. Verstärker nach Anspruch 1, bei dem das Potential des Verbindungspunktes (8) der Widerstände der Widerstandskombination (3,4) von einem Spannungsteiler (12, 13) über der Speise-

spannungsquene (7) geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung dem Verbindungspunkt der Anodenwiderstände (1, 2) der Verstär- kerröhren (5, 6) von einem über die Speisespannungsquelle (7) angebrachten Spannungsteiler (10,11) zugeführt wird, dessen einer Widerstand nichtlinear ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen