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Netzbetriebener Verstärker oder Empfänger Bei netzbetriebenen Verstärkern
oder Empfängern, die zur Verstärkung sehr kleiner Spannungen tiefer Frequenz, beispielsweise
von der Netzfrequenz oder einer kleineren Frequenz, dienen, muß die Wechselspannung,
die der gleichgerichteten Netzspannung überlagert ist, sehr weitgehend unterdrückt
werden. Soll z. B. eine Wechselspannung von i Mikrovolt und der Frequenz 5o Hz,
wie dies häufig in Meßverstärkern der Fall ist, verstärkt werden und ist die Verstärkung
v der ersten Röhre gleich io, so beträgt die Nutzspannung an der Anode und damit
am Gitter der folgenden Röhre io Mikrovolt. Soll die Meßsicherheit der durch den
Verstärker zu verstärkenden Meßspannung von 5o Hz ± io °/o sein, so darf die der
Anodenspannung überlagerte Störspannung nicht größer als i Mikrovolt sein. Beträgt
die Anodengleichspannung ioo Volt, so ergibt sich aus dieser Bedingung, daß die
überlagerte Störspannung nur io $ der Anodenspannung betragen darf. Bei einer derart
weitgehenden Forderung an Störfreiheit der Anodenspannung wird der Aufwand an Siebmitteln
außerordentlich groß. Werden Frequenzen übertragen, die noch unterhalb der Netzfrequenz
liegen, so müssen die Siebmittel noch sehr tiefe Frequenzen unterdrücken, die als
Folge von Netzspannungsschwankungen beispielsweise durch Schaltstöße auftreten.
Der Siebfaktor eines Siebgliedes, das 'aus Induktivität und Kapazität besteht, nimmt
aber mit dem Quadrat der Frequenz ab. Hieraus folgt, daß Siebglieder notwendig werden,
die nicht mehr als wirtschaftlich bezeichnet werden können.
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Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen und vor allem eine ausreichende
Unterdrückung von Störspannungen ohne den Aufwand übermäßig großer
Siebglieder-
zu ermöglichen, wird bei einem netzbetriebenen mehrstufigen Verstärker, bei dem
mindestens die Gittervorspannung der zweiten oder einer folgenden Röhre an einem
im Kathodenkreis dieser Röhre liegenden Widerstand erzeugt wird, von einer abgeglichenen
Brückenschaltung Gebrauch gemacht, die die Störspannungen zwischen Gitter und Kathode
dieser Röhre unterdrückt. Zu diesem Zwecke wird zwischen Kathode dieser Röhre und
Spannungszuführung zur Anode der vorhergehenden Röhre eine derart bemessene Kompensationsimpedanz
eingeschaltet, daß die aus dieser Impedanz, dem Kathodenwiderstand der zweiten Röhre,
dem Gitterwiderstand dieser Röhre, dem Anodenwiderstand der Vorröhre und der Kopplungsimpedanz
zwischen den beiden Röhren gebildete Brückenschaltung für die zwischen dem negativen
Ende des Kathodenwider-Standes und dem der Spannungsquelle zugekehrten Ende des
Anodenwiderstandes angelegte Speisespannung abgeglichen ist, so daß zwischen Gitter
und Kathode keine oder nur eine durch die Brückenwirkung stark verringerte Spannung
auftritt.
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Brückenschaltungen zur Unterdrückung von Störspannungen in einem netzgespeisten
Verstärker sind an sich bekannt. Bei der bekannten Anordnung erfolgte der Abgleich
der Brücke in einem Verstärker, dessen Gittervorspannung mit Hilfe eines in der
mehreren Röhren gemeinsamen Anodenstromzuführung liegenden Widerstandes erzeugt
wurde, durch geeignete Bemessung des vom Netzanschlußteil aus gesehen letzten Beruhigungskondensators.
Eine Anwendung einer derartigen Schaltung ist jedoch bei Verstärkern, deren Gittervorspannung
durch einen nur im Kathodenkreis dieser Röhre liegenden Kathodenwiderstand erzeugt
wird, nicht möglich.
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In Fig. z ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.
Es handelt sich um einen Verstärker, dessen drei Röhren V1, V2, V3 durch CW-Gheder
gekoppelt sind. Die Gittervorspannung der zweiten Röhre wird, mit Hilfe des Kathodenwiderstandes
Rk erzeugt. Die Anodenspannung für die erste Röhre und auch für die folgenden Röhren
wird dem mit U.A bezeichneten Netza.nschlußgerät entnommen. Die dieser Spannung
überlagerte Wechselstörspannung ist mit U' bezeichnet. RA ist der Anodenwiderstand
der Röhre Vi, Rk, deren Kathodenwiderstand, C9 der Koppelkondensator zur Röhre V2
und R9 der Gitterableitewiderstand dieser Röhre. Gemäß der Erfindung wird zwischen
die Punkte 2 und 5 eine Kompensationsimpedanz, bestehend aus dem Ohmschen Widerstand
R' und dem Kondensator Ci;, eingeschaltet.
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Unter Beibehaltung der in Fig. z angewendeten Bezeichnungen läßt sich
das in Fig. 2 dargestellte Ergatzschaltbild zeichnen. Die Kompensationsimpedanz
R' und Ck bildet zusammen mit dem Kathodenwiderstand Rk, dem Gitterableitewiderstand
R9 und der Reihenschaltung aus dem Anodenwiderstand RA und dem Kopplungskondensator
C9 eine Brückenschaltung. Die Anodenspannungsquelle U. in Reihe mit der überlagerten
Wechselstörspannung U' liegt an der einen Brückendiagonale zwischen den Punkten
z und 2. Der Gitterkreis der Röhre V2 liegt zwischen den beiden anderen Diagonalpunkten
5 und 6. Die Brückenschaltung wird gemäß der Erfindung durch geeignete Bemessung
des zwischen 2 und 5 liegenden. Brückenzweiges A so abgeglichen, daß die zwischen
z und 2 angelegte Störwechselspannung U' an der anderen Diagonale, d. h. am Gitterkreis
der Röhre V2 keine oder nur eine ausreichend kleine Störspannung u' erzeugt. Werden
die einzelnen Brückenzweige mit A, B, C und D bezeichnet, so muß die Beziehung
bestehen. Es ergibt sich dann für die am Gitter wirksame Störspannung die Beziehung
Hierbei ist der zwischen den Punkten 3 und z liegende Innenwiderstand Ri der vorhergehenden
Röhre V, vernachlässigt worden, was bei der Anwendung von Pentodenröhren ohne weiteres
zulässig ist.
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Ist der Widerstand des Brückenzweiges B klein gegen den des 'Zweiges
D und A kleiner als C, was auch für tiefe Frequenzen der Fall ist,
so kann für die vorhergehende Gleichung geschrieben werden
Für u' -- 0 muß
sein. Weicht der Widerstand A um die Größe d - A von seinem vorgeschriebenen Wert
ab, so ist u' nicht mehr Null, sondern
d. h. bei einer Abweichung des Widerstandes von seinem Sollwert ist die Spannung
proportional der Abweichung d und dem Verhältnis der Brückenwiderstände
Ist das Verhältnis
z. B. gleich
und d = o,r, so ist d. h. es er-
gibt sich eine sehr gute Unterdrückung der Wechselspannung bei geringen Anforderungen
an die Genauigkeit der für den Brückenabgleich maßgebenden Elemente. Jede Wechselspannung,
die der Anodenspannung als Störspannung überlagert ist, wird also bei dem oben gewählten
Zahlbeispiel um den Faktor zoo gedämpft.
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In dem Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die Kompensationsimpedanz
aus der Reihenschaltung aus einem Ohmschen Widerstand R' und der Kapazität Ck besteht.
Ist für die zu unterdrückenden Frequenzen der Anodenwiderstand Ra klein gegen den
Widerstand des Kopplungskondensators C9, so kann ein ausreichender Abgleich der
Brücke auch bei Fortlassung des Widerstandes R' erreicht werden.
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Der Einfluß des bei der vorhergehenden Betrachtung vernachlässigten
inneren Widerstandes Ri, der zwischen den Punkten 3 und z wirksam ist und sich
in
einer Änderung der Spannung zwischen den Punkten 2 und 6, jedoch nur im Verhältnis
Rj : Ri auswirkt, kann kompensiert werden, wenn zwischen die Punkte q. und i ein
durch einen Blockkondensator abgeriegelter Widerstand eingeschaltet wird. Es ist
auch möglich, an Stelle dessen den durch den Kondensator Ckl überbrückten Kathodenwiderstand
Rk, der Vorröhre so zu bemessen, daß der störende Einfluß des inneren Widerstandes
Ri aufgehoben wird. Schließlich kann auch durch einen hohen Widerstand zwischen
den Punkten 7 und 2 an dem Kathodenwiderstand der Vorröhre eine Spannung erzeugt
werden, die den Einfluß von Ri kompensiert. Dieser Widerstand ist in Fig. = mit
R bezeichnet. Zu ihm parallel liegt ein Widerstand C. Damit die erwähnte Kompensation
für alle Frequenzen erfüllt ist, wird die Zeitkonstante R - C gleich der Zeitkonstanten
Rkl - Ck, gewählt.