DE893515C - Anordnung zur Rauschpegelsenkung bei Verstaerkerroehren - Google Patents

Description

• Anordnung zur Rauschpegelsenkung bei Verstärkerröhren Neben ;der Steilheit eines Vers.tärkerrohres ist die Höhe,des ihm eigenen Rauschpegels maßgebend für seine Verwendung für Verstärkerzwecke. Es kann ;als eine. der wichtigsten Aufgaben des Elektronenröhrenbaues bezeichnet werden, diesen Rauschpegel. .eines Verst,ärkerrohres so niedrig wie irgend möglich zu halten. So ist z. B. in der Fern, sehbechnik :der Rauschpegel des geraten Verstärkerrohres weitgehend bestimmend für die Empfindlichkeit eines Bildgebers, z. B. Ikonoskops, Moder bei Kabelverstärkern bestimmend für den Verstärkerabstmd.
• Der Ra@uschp;egel einfies Elektronenrohres. setzt sich bekanntlich im wesentlichen aus zwei Effekten zusammen, nämlich dem Funkeleffiekt ,der Glühkathode iund dem .eigentlichen der von

  der Diskontinität der ElementarIad!ungen herrührt.

  Hierzu tritt bei .amigeschl@os@s,enien Schaltungen roch

  das Wärmerauschen der angeschlossenen Wider-

  stände. Während man den Funkeleffekt grund-

  sätAich durch die Wahl der Kathode, das. Wider-

  stgndswä.rmeraluschen grundsätzl;iah duzch die Küh-

  Iung der Schaltorgane beliebig klein machen kann,

  hat man: bisher den Schroteffekt als eine von der

  Natur gezogene, nicht überachreitba,re Grenze an-

  gesehen, die niur durch,den neuerdings untersuchten

  Rauschsichwächuggsfaktor der Raumladung etwas

  verschoben wird.

  Vorliegende Erfindung zeigt nun einem Weg, der

  es @ermöglicht, den Schrotpegel. eines Verst:ärker-

  rohres im Prinzip beliebig klein zu machen. Der

  Grundgedanke hierbei ist der, daß fies möglich ist,

  bei einem Verstärkerrohr bestimmte Maßnahmen

  zu ergreifen, welche die Höhe,der VerstäAung eines

  solchen Rohres mehr steigern a.]s,die Höhe des ihm

  eigenen Schrotpegels. Eine siolohe Maßnahme ist

  die an sich bekannte Monochromiatisierung seines

  Elektromenströ##es mit nachfolgender In!bensitäts-

  steuerung und dahintergesühaltebem Sekund;ärelek-

  tro:n:envervielfac'her. Durch die bekannte Mono-

  chromatisierung eines z. B. von -einer Glühkathode

  herkommenden Elektronenstromes, z. B. mittels eines

  magnetischen oder elektrostatischen Prismas mit an-

  schließender Ausblendung eines bestimmten Ge-

  schwindigkeitsbereiches, wird :erreicht, daß in das

  eigentliche lubensitätssteuersystexn°, das z. B. aus

  einem Steuergitter, Steuerblende (Gegenfeld-

  Steuerung) oder auch aus Ablenkplatten (Querfeld-

  steuerung) bestehen kann, nur Elektronen einest

  engt ggrenzben Geschwindigkeitsbereiches eintreten.

  Demzufolge gelingt .es, diesen Elektronenstrom, der

  natürlich gemäß der Schärfe der Ausblendung ent-

  sprechend kleiner als der ursprüngliche Gesamt:

  Strom ist, mit einer kleineren Steuerspannung völl

  durchzusteuern, als dies bei -dem ursprünglichen von

  der Kathode herkommenden Strom, der noch Elek-

  tronen verschiedenster Geschwindigkeit enthielt,

  möglich ist. Die relative Steilheit eines solchen

  Steuersystems, -d. h. das Verhältnis der St ''#lhei#

  zum Strom im Arbeitspunkt, wird also hierbei

  proportional -der zunehmenden Schärfe der Aus-

  blendung größer. Diese relative Steilheit und nicht

  die absolute Steilheit (im folgenden wie üblich ein-

  fach mit Steilheit bezeichnet)eines . Steuersystems

  ist wesentlich, wenn man hinter das. Siteuersystem

  einen Sekund,ärelektränenvervielfacher schaltet, der

  den zunächst kleinen Ruhestrom rund damit auch

  die zunächst kleine Steilheit proportional der ge-

  wählben, Vervielfachungshöhe bis auf -den. ge-

  wünschten und zulässigen Ausgangsstrom b@zw.

  Ausgangsisteilheit. steigert; denn die Höhe der Ver-

  vielfachung und damit ;auch die Erhöhung der

  ursprünglichem Steilheit des Steuersystems ist nur

  begrenzt durch den paus wirtschaftlichen und elek-

  tronenoptischen Gesichtspunkten zulässigen. Aus-

  gangsstrom des Sekundäremissionsvervielfachers.

  Die Steilheit eines solchen spannungsgesteuerten

  Vervielfiachers, @d. h. die Ausgangsstrom;änderung

  pro Volt eingangsseitige Sbeuerspannungsänderung,

  läßt sich daher durch immer schärfere Mono,-

  chrom)atisierung prinzipiell beliebig weit steigern.

  Wesentlich ist nun die Frage, wie weit der

  Rauschpegel eines solchen Verstärkerrohres bei

  ivadhsendier Schärfe -der Ausblendung erhöht Wird.

  Dekanntlmch ist der Rauschpegel J,eines aus frei

  fliegenden Elektronen bestehenden Stromes nach

  S.ch,ottky (vgl. z. B. M. J. C. Strutt, »Moderne

  Mehrgitter-Elektronenröhren«, Springer i9q.o, S. 2 5 i,

  Formel 78,6)

  J, F.

  Hierin. bedeutet ,e die Elementarladung des Elek-

  trons, J die Stromstärke, d f die .gemessene Fre-

  quenzbandbreite und F den Schoittkyschen: Ratusch-

  schw,ächungsfaktor, der durch das Vorhandensein

  einer Rawmladun,g eintritt und einen Wert etwa

  zwischen: 0,2 und i hat. Hieraus .geht hiervor, -daß

  sich dar relative Rauschpegel einfies Elektronen-

  stromes

  ändert.

  Dies fuhrt uns izu et ver wichtigen Erkenntnüs. Wäh-

  rend sich bei der M,ono^hromatisierung eines Elek-

  tronenstromes mit nachfolgender Sekundäremissions-

  varstärkung auf einen konstanten Ausgangsstrom

  die Steilheit linear mit wachsender Schärfe der Aus-

  blendung, d.h. !umgekehrt proportional zur Größe

  des Eingangsstromes erhöht, erhöht sich der relative

  Rauschpegel nur umgekehrt proportional zur Wur-

  zel des Eingangsstromes. Das bedeutet, daß sich

  das Verhältnis der Steilheit zum relativen Ra;usch-

  pegel einesderartigen Verstärkerrohres mit schärfer

  werdender Ausblendung verbessert.

  Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das Ver-

  häI-tnms Steilheit zum relativen Paus.chstrompegel

  eines Inbensitätssteuersystemsdurch Vorschalten

  eines Elektroneln-Monochromators und N,achschalten,

  eines Sekwnd;äremissionsvervielfachers zu vergrößern

  und sodann die Steilheit durch eine Geglen-

  kopplung wieder auf den oder nahezu auf den

  Bethag zurückzuführen, den dass Steuersystem ohne

  Mon!ochro=bor und Vervelfa.cher ,gehabt hat.

  Durch diese C#egenliopplung wird dann im

  gleichem. Maße, wie die durch Einischalben des Mono-

  chromators und des Vervielfachers erhöhte- Steilheit

  wiedielr verringert wiTd, auch der relative Rausch-

  pegel verkleinert. Auf diese Weise ist es prinzipiell

  möglich, durch eine immer weiter getriebene Elek-

  tnonengeschwinäigkeitsausblendung mit nachfolgen-

  der @entsprechend gesteuerter S,ekundäxemissions-

  vervielfachtng die Steilheit eines Verstärkerrohres

  knmex weiter zu erhöhen, diese Steilheit sodann

  durch eine Gegenkopplung auf dem alten Wert

  konstant zu halten und damit gleichzeitig dem,

  Rauschpegel immer weiter abzusenken. Bei .den

  besten handelsüblichen Röhren sind gitterseitige

  Rgusch-Äquivalentwidarstände von 5oo bis 6oo Ohm

  erreicht worden.. Mit der Anordnung gemäß, der

  Erfindung ist es mögliüh, entsprechend dien Grad

  der Ausblenidung diesen Wert weitgehend, d. h. bis

  auf wenige Ohm abzusenken.

  Für die Gegenkopplung selbst bestehen zahl-

  reiche an, sich bekannte Möglichkeiten, vorn dienen

  einige in Alb. i, z und 3 dargestellt sind. In Abb. i

  erfolgt die Giegankopplung von einer Prallainade I'

  des Vervielfachers über einen Kondensator C und

  zwei Kopplungswiderstände R1 und @R2 auf die Ka-

  thode I( des Verstärkerrohres. In Abb. z erfolgt die

  Gegenkopplung von der Anode A des Verstärker-

  rohres über einen Kondensator C :auf das Steuer-

  gitter G. In Abb. 3 erfolgt die Gegenkopplung ein-

  fach- durch den. Kathodenwiderstand R. Es sei be-

  merkt, daß das beschriebene Prinzip sowohl für

  Gegenfeldsteue.rungen, z. B. mit Steuergittern, als

  auch für Ablenksteuenzngen durch Auslenkeneines

  Elektronenstrahles über eine Intensitätsblende gilt,

  da in allen Fällen die relative Steilheit eines solchen Steuersystems mit wachsender Schärfe der Moniochromatisierung ,gesteigert wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Anordnung zur Rauschp,egelsienkung bei. Ver- stärkerrähren, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Steilheit zum relativen Raus.ch- strompegel einies Intensit,ätssbeuersystems durch Vorschalten einfies Elektronien-Mon@achromators und N,achs,chalten eines Sekundärexnissioms- vervIelfachers vergrößert und sodann die Steil- heit durch eine Gegenkopplung wieder auf den oder nahezu auf den Betrag zurückgeführt wird, ,den das St@eeuersystern ohne Monochromator iund Vervielfacher gehabt hat. Angezogene Druckschriften: Französische Patents,chri,ften Nr. 833 591, 830 185; britische Paten@ts,chrift Nr. 491 773; österreichische Patentschrift Nr. 149 210; Telefunken-Röhre, 1937, Heft I I, S. 248; Telefuniken:-Zt,g., 1937 Nr.77, S.9 bis a3.