DE895475C

DE895475C - Electron tubes

Info

Publication number: DE895475C
Application number: DES23053A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Schmidt-Bruecken
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-05-08
Filing date: 1951-05-08
Publication date: 1953-11-02

Description

Elektronenröhre Es sind Elektronenröhren bekanntgeworden, bei denen Kondensatoren und Widerstände mit der Röhre vereinigt sind. Bei solchen bekannten Anordnungen handelt es sich um Mehrfachröhren, bei denen mehrere Verstärkerstufen in ein und demselben Vakuumgefäß untergebracht sind; die notwendigen Kopplungswiderstände und Kopplungskondensatören befinden sich in der Nähe der verschiedenen Elektrodensysteme.Electron tubes Electron tubes have become known in which Capacitors and resistors are associated with the tube. With such well-known Arrangements are multiple tubes in which several amplifier stages are housed in one and the same vacuum vessel; the necessary coupling resistances and coupling capacitors are located near the various electrode systems.

Weiterhin sind auch schon Röhren bekanntgeworden, bei denen es darauf ankommt, daß die Kapazität zwischen einzelnen Elektroden bei sämtlichen Röhren der gleichen Type einen vorbestimmten Wert besitzt. Dies ist im Interesse einer Austauschbarkeit der Röhren untereinander wesentlich, so daß dementsprechend eine Zusatzkapazität mit der Röhre vereinigt ist, dessen Kapazitätswert nach Fertigung der Röhre so eingestellt wird, daß z. B. .die gewünschte Eingangskapazität oder Gitter-Anoden-Kapazität erreicht wird. Bei diesen Röhren befindet sich ein Zusatzkondensator außerhalb des Vakuumgefäßes, beispielsweise im Röhrensockel, und wird von Fall zu Fall verschieden groß gewählt, um den jeweils erforderlichen Kapazitätswert zu bilden, oder es ist ein veränderbarer Kondensator vorgesehen.Furthermore, tubes have also become known that have it on matters that the capacitance between individual electrodes in all tubes of the same type has a predetermined value. This is in the interests of interchangeability of the tubes to each other essential, so that accordingly an additional capacity is united with the tube, the capacitance value of which is set after the tube has been manufactured is that z. B.. The desired input capacitance or grid-anode capacitance is achieved will. These tubes have an additional capacitor outside the vacuum vessel, for example in the tube base, and is chosen to be different sizes from case to case, to form the capacity value required in each case, or it is a changeable one Capacitor provided.

Die Erfindung betrifft eine Elektronenröhre mit im Innern derselben angebrachtem Widerstand. Im Gegensatz zu den vorgenannten bekannten Röhren dient aber dieser Widerstand erfindungsgemäß als Kathodenwiderstand und ist hinsichtlich seines Widerstandswertes so bemessen, daß unter weitgehender Korrektur der Röhrenstreuwerte eine Angleichung an bestimmte vorgeschriebene Röhrendaten bewirkt wird.The invention relates to an electron tube having the same inside attached resistor. In contrast to the aforementioned known tubes is used but this resistor according to the invention as a cathode resistor and is in terms of its resistance value so dimensioned that with extensive correction of the tube scatter values an adjustment to certain prescribed tube data is effected.

Bei der Erfindung kommt es vor allem darauf an, daß Röhren gleicher Type untereinander austauschbar sind und demzufolge in ihren Kennlinienwerten nur gering streuen dürfen. Gerade bei .den neueren Röhren mit erhöhter Steilheit ist es wichtig, einen nach Maßgabe der Streuung der jeweiligen Röhrenkennlinien individuell ermittelten Kathodenwiderstand zu verwenden, um eine möglichst geradlinige Aussteuerbarkeit zu erreichen. Zu diesem Zweck ist der Widerstand der Röhre fest zugeordnet und, falls im Röhrensockel kein Platz hierfür vorhanden ist, im Innern .des Vakuumgefäßes angebracht und mit gesonderten Leitungen. aus demselben herausgeführt.In the invention, it is particularly important that tubes are the same Types interchangeable with each other are and consequently in their characteristic values may only scatter slightly. Especially with the newer tubes with increased steepness it is important to choose one according to the spread of the respective tube characteristics individually determined cathode resistance to use in order to achieve a straight line To achieve controllability. For this purpose, the resistance of the tube is fixed assigned and, if there is no space for this in the tube base, inside .Attached to the vacuum vessel and with separate lines. led out of the same.

Gemäß weiterer Erfindung wird ein genauer Abgleich dieses Widerstandes nach Fertigung der Röhre vorgenommen, wobei durch Messung festgestellt wird, inwieweit die Röhrendaten von dem vorgeschriebenen Verlauf abweichen, und wonach dann die Größe des Widerstandswertes ermittelt wird, um die gewünschten Röhrendaten zu erreichen.According to a further invention, this resistance is precisely balanced made after manufacture of the tube, whereby it is determined by measurement to what extent the tube data deviate from the prescribed course, and then the Size of the resistance value is determined in order to achieve the desired tube data.

Gemäß weiterer Erfindung ist es auch möglich, den Widerstand als temperaturabhängigen Widerstand auszubilden. Die Temperaturabhängigkeit dieses Widerstandes kann je nach dem Verwendungszweck einen positiven oder negativen Charakter besitzen. So kann z. B. die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes so bemessen bzw. der Widerstand so angeordnet sein, daß Schwankungen der Kathodentemperatur, besonders beim Inbetriebsetzen der Röhre, in ihrer Auswirkung auf entsprechende Änderungen der Röhrenbetriebsdaten weitgehend ausgeglichen werden. Weiterhin ist es auch möglich, den Widerstand so auszubilden und seine Temperaturabhängigkeit so zu bemessen, daß die ihn durchfließenden Ströme selbst ihn erwärmen und eine Stabilisierungswirkung verursachen. Auf diese Weise kann z. B. ein Nachlassen der Emission infolge Alterungserscheinungen oder anderer Umstände weitgehend kompensiert werden.According to a further invention, it is also possible to define the resistance as a temperature-dependent one To train resistance. The temperature dependence of this resistance can depend on the intended use have a positive or negative character. So can z. B. measured the temperature dependence of the resistance or the resistance be arranged so that fluctuations in the cathode temperature, especially when starting up of the tube, in its effect on corresponding changes in the tube operating data be largely balanced. Furthermore it is also possible to adjust the resistance like this to train and to measure its temperature dependence so that the flowing through it Currents themselves heat it up and cause a stabilizing effect. To this Way can z. B. a decrease in emissions due to aging or other circumstances can be largely compensated for.

Der Widerstand kann aus einem mit Nickel oder einer Nickellegierung überzogenen Wolframfaden bestehen. Dabei ist es möglich, den Widerstand hinsichtlich seines Widerstandswertes durch starkes Überheizen nachträglich nach Maßgäbe des dabei entstehenden Legierungsverhältnisses abzugleichen. Es sind auch andere Maßnahmen möglich, um an der fertigen Röhre den Widerstand auf den gewünschten Wert zu bringen. So kann beispielsweise der Widerstand mit einem von Natur aus zu geringen Widerstandswert hergestellt sein und der Abgleich dann so vorgenommen werden, daß so viel Widerstandsmaterial, beispielsweise durch Verdampfen, entfernt wird, bis der Widerstandswert die notwendige Größe besitzt. Umgekehrt kann aber auch durch allmähliches Aufbringen von Widerstandsmasse, wie Niederschlagen od. dgl., der Widerstandswert langsam herabgesetzt werden, wobei dann von einem Widerstandswert ausgegangen wird, der größer als der größte in Frage kommende Widerstandswert ist. So wird dann allmählich der Widerstand bis zum gewünschten Wert verringert. An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. In Fig. i ist der Kennlinienverlauf verschieden streuender Röhren schematisch veranschaulicht. So zeigen die drei ausgezogen gezeichneten Kurven i, 2 und 3 die Abhängigkeit- des Anodenstromes von der Gitterspannung für Röhren, bei denen im Anlaufgebiet eine besonders große Streuung der Emissionswerte vorhanden ist. Die gestrichelt gezeichneten Kennlinien 4, 5 und 6 entsprechen Röhren, bei denen der Kennlinienanlauf gleichartig ist, die Emission aber im Arbeitsbereich stark streut. In beiden Fällen ergeben sich unerwünschte Arbeitspunkte 7 und B. Durch geeignete Wahl des erfindungsgemäß in die Röhre eingebauten Widerstandes gelingt es, die erwünschten Arbeitspunkte 9, 1o, ii und 1.2 zu erreichen.The resistor can be made of a nickel alloy or a nickel alloy coated tungsten filament. It is possible to adjust the resistance its resistance value afterwards due to strong overheating according to the measure of the to adjust the resulting alloy ratio. There are other measures as well possible to bring the resistance to the desired value on the finished tube. For example, the resistance can have a naturally too low resistance value be made and the adjustment then made so that as much resistor material, for example by evaporation, is removed until the resistance value is the necessary Owns size. Conversely, however, by gradually applying resistance mass, like precipitation or the like, the resistance value are slowly reduced, whereby a resistance value greater than the largest in question is then assumed coming resistance value is. This gradually increases the resistance to the desired level Decreased value. The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In Fig. I the characteristic curve of differently scattering tubes is illustrated schematically. The three solid curves i, 2 and 3 show the dependency of the Anode current from the grid voltage for tubes with a there is a particularly large spread of emission values. The dashed lines Characteristic curves 4, 5 and 6 correspond to tubes in which the characteristic curve start-up is similar is, but the emission is widely scattered in the work area. Result in both cases undesired working points 7 and B. By suitable choice of the invention Resistance built into the tube succeeds in reaching the desired operating points 9, 1o, ii and 1.2.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für die Anwendung der Erfindung schematisch veranschaulicht. Im Innern- der Röhre 13 mit der Anode 14, dem Steuergitter 15 und der Kathode 16 ist der Widerstand 17 untergebracht, der durch eine gesonderte Zuleitung 18 an seinem einen Ende herausgeführt ist, während das andere Ende des Widerstandes mit der Kathodenzuleitung i9 verbunden ist. Außerhalb der Röhre kann ein den Widerstand 17 überbrückender.-Kondensator 2o so vorgesehen sein, dessen Größe je -nach dem verwendeten Frequenzbereich oder sonstigen gewünschten Arbeitsbedingungen bemessen ist.In Fig. 2 is an embodiment for the application of the invention illustrated schematically. Inside the tube 13 with the anode 14, the control grid 15 and the cathode 16 is the resistor 17 housed, which is through a separate Lead 18 is led out at one end, while the other end of the Resistance is connected to the cathode lead i9. Outside the tube can a resistor 17 bridging capacitor 2o may be provided, its Size depending on the frequency range used or other desired working conditions is sized.

Wenn man darüber hinaus davon ausgeht, daß in manchen Fällen nicht allein ein fester Wert für den Kathodenwiderstand wünschenswert ist, der z. B. einer Verwendung der Röhre als Leistungsröhre entsprechen würde, kann man den festen Widerstandswert auch durch äußeres Parallelschalten eines veränderbaren Spannungsteiles mit vorzugsweise höherem Widerstandswert der weiteren Verwendungsart der Röhre entsprechend verändern. Zu diesem Zweck liegt die Eingangsspannung .der Röhre, die über den Transformator 21 zugeführt wird, nicht unmittelbar zwischen Gitter und Kathode, sondern ist über den veränderlichen Abgriff 22 eines Potentiometers 23 geführt. Gegebenenfalls kann ein weiterer Kondensator 24 vorgesehen sein, der den jeweils abgegriffenen Teilwiderstand am Potentiorneter 23 überbrückt.If you also assume that in some cases not only a fixed value for the cathode resistance is desirable, the z. B. one Using the tube as a power tube would correspond to the fixed resistance value also by external parallel connection of a variable voltage part with preferably Change the higher resistance value according to the further use of the tube. For this purpose the input voltage of the tube is applied via the transformer 21 is fed, not directly between the grid and cathode, but is over the variable tap 22 of a potentiometer 23 out. If necessary, can a further capacitor 24 may be provided, which each tapped partial resistance bridged at Potentiorneter 23.

An Stelle eines Potentiometers 23 können auch zwei Einzelwiderstände vorgesehen sein, deren jeweiliger Widerstandswert zweckmäßig vorher ermittelt wird. Weiterhin: können auch durch geeignete Wahl der Widerstandsverhältnisse zwischen Potentiometer und Einzelwiderständen einerseits und fest in die Röhre eingebautem Kathodenwiderstand andererseits bestimmte Wirkungen erzielt werden. Um beispielsweise zu erreichen, daß jede Röhre in jeder Betriebsweise entsprechend ihrer Kennlinie mit einem besonders günstig bemessenen Kathodenwiderstand arbeitet, der größer oder kleiner als der jeweilige der Normalausführung ist, kann der eingebaute Kathodenwiderstand um einen vorgegebenen Faktor größer eingestellt werden, als für den Fall .der Verwendung als Leistungsverstärkerröhre richtig wäre. In einzelnen Fällen würde er beispielsweise doppelt so groß bemessen sein. Dem eingebauten Kathodenwiderstand kann dann ein in bezug auf den im Innern liegenden Kathodenwiderstand hochohmiges Potentiometer oder können hochohmige Teilwiderstände parallel geschaltet sein. Die dadurch bedingte geringfügige Verringerung des gesamten Widerstandes läßt sich bei .der Bemessung des eingebauten Widerstandes ohne weiteres vorher berücksichtigen. Je nachdem, ob nun die Röhre als Leistungs- oder Verstärker-oder als Modulationsstufe arbeiten soll, greift man an dem parallel geschalteten hochohmigen Potentiometer den Bezugspunkt für die Gitterspannung an einem geeigneten Teilpunkt ab und schaltet dann den Kondensator 24 zwischen 22 und der Übertragerwicklung ein.Instead of a potentiometer 23, two individual resistors can also be used be provided, the respective resistance value is expediently determined beforehand. Furthermore: can also by suitable choice of the resistance ratios between Potentiometer and individual resistors on the one hand and permanently built into the tube Cathode resistance, on the other hand, certain effects can be achieved. For example to achieve that each tube in each operating mode according to its characteristic works with a particularly favorable cathode resistance that is greater or is smaller than the respective standard version, the built-in cathode resistance be set larger by a specified factor than in the case of use as a power amplifier tube would be correct. In individual cases would for example, it can be made twice as large. The built-in cathode resistor can then be a high-ohmic one in relation to the cathode resistance located inside Potentiometers or high-ohmic partial resistances can be connected in parallel. the the resulting slight reduction in the total resistance can be .The dimensioning of the built-in resistor must be taken into account beforehand. Depending on whether the tube is used as a power or amplifier or as a modulation stage should work, you use the high-resistance potentiometer connected in parallel the reference point for the grid voltage at a suitable partial point and switches then the capacitor 24 between 22 and the transformer winding.

Wie oben bereits ersichtlich ist, wirkt diese Schaltung so, als wäre von dem gesamten Kathodenwiderstand nur der am rechten Teilwiderstand eingestellte Bruchteil wirksam. Man erreicht also, daß durch die entsprechende Teilung des im Gerät fest eingebauten Widerstandes der Arbeitspunkt der Röhre nach der Betriebsart des Gerätes eingestellt werden kann und daß durch die Bemessung desselben der Arbeitspunkt für die Röhre passend gewählt wird. Beide Variationsmöglichkeiten lassen sich völlig unabhängig voneinander beeinflussen, so daß man auf diese Weise nicht etwa den Verstärker nach der Röhre oder umgekehrt einregeln muß.As can already be seen above, this circuit acts as if it were of the total cathode resistance only the one set on the right partial resistance Fraction effective. So one achieves that through the appropriate division of the im Device built-in resistance of the operating point of the tube according to the mode of operation of the device can be set and that by dimensioning the same the operating point is chosen appropriately for the tube. Both variation options can be completely independently influence each other, so that one in this way not about the amplifier after the tube or vice versa.

Es ist noch besonders darauf hinzuweisen, daß auch die Möglichkeit einer beliebig einstellbaren Stromgegenkopplung durch den fest eingebauten Kathodenwiderstand nicht verlorengeht. Wenn man einen weiteren Abgriff am Po.tentiometer 23 auf der linken Seite vorsieht und zwischen diesen Abgriff und den Abgriff 22 einen Kondensator legt, so kann man durch eine solche oder ähnliche zweimalige Aufteilung sowohl den Arbeitspunkt als auch den Gegenkopplungsgrad unabhängig voneinander einstellen.It should be pointed out that there is also the possibility any adjustable current negative feedback through the permanently installed cathode resistor is not lost. If you have another tap on the Po.tentiometer 23 on the provides left side and between this tap and the tap 22 a capacitor so one can divide both the Set the operating point and the degree of negative feedback independently of one another.

Es sei weiterhin noch darauf hingewiesen, daß sowohl die Zuordnung eines Kathodenwiderstandes individueller Größe zur Röhre als auch seine Veränderbarkeit mit bestimmten Röhrendaten, wie sie beispielsweise durch einen temperaturabhängigen., von den Betriebsströmen selbst gesteuerten Widerstand gebildet wird, in bezug auf die Stromgegenkopplung so wesentlich ist wie in bezug auf Einstellung und Erhaltung des richtigen Arbeitspunktes. Hierfür ist die obengenannte Möglichkeit von Bedeutung, die Lage des Arbeitspunktes und die Größe der Gegenkopplung unabhängig voneinander einstellen zu können, obwohl der Kathodenwiderstand selbst nicht unmittelbar zugänglich ist.It should also be noted that both the assignment a cathode resistance of individual size to the tube as well as its changeability with certain tube data, for example, by a temperature-dependent., is formed by the operating currents self-controlled resistance, with respect to current negative feedback is as essential as it is in terms of adjustment and maintenance the right working point. The above option is important for this, the position of the operating point and the size of the negative feedback are independent of each other to be able to adjust, although the cathode resistance itself is not directly accessible is.

Im folgenden soll näher gezeigt werden, worin der Vorteil besteht, den der individuell angepaßte und mit den Röhrendaten veränderliche Kathodenwiderstand bei Anwendung der Gegenkopplung bringt. In vielen Verstärkern wird nämlich die Gegenkopplung nicht nur zur Unterdrückung von Verzerrungen angewendet, sondern besonders zur Erzielung einer möglichst konstanten Verstärkung benutzt. Der Verstärker soll dadurch von den Streuungen der Röhrendaten oder den Änderungen der Röhre während des Alterns unabhängig gemacht werden. Die Gegenkopplung muß hierbei unter Umständen sehr groß gewählt werden, um Abweichungen von den Solldaten der Röhre genügend stark auszugleichen. Starke Gegenkopplung hat aber den Nachteil, die Verstärkung stark zu vermindern. Besitzt aber die Röhre einen Kathodenwiderstand, der z. B. in der oben geschilderten Weise temperaturabhängig ist und dessen Temperaturabhängigkeit durch die Betriebsströme selbst beeinflußt wird, so kann die konstante Verstärkung mit kleiner, aber sich in weiten Grenzen ändernder Gegenkopplung erzielt werden.In the following it will be shown in more detail what the advantage is the individually adapted cathode resistance that can be changed with the tube data when using negative feedback. In many amplifiers there is a negative feedback not only used to suppress distortion, but especially to achieve it a gain that is as constant as possible. The amplifier should thereby be of the variations in the tube data or the changes in the tube during aging be made independent. The negative feedback must be very large under certain circumstances can be selected in order to compensate for deviations from the nominal data of the tube sufficiently. However, strong negative feedback has the disadvantage of greatly reducing the gain. But if the tube has a cathode resistor, the z. B. in the above Way is temperature dependent and its temperature dependence by the operating currents itself is influenced, so the constant gain can be smaller but with itself can be achieved within wide limits changing negative feedback.

Zu diesem Zweck wird bei einem solchen Anwendungsfall der Kathodenwiderstand zweckmäßig zunächst so eingestellt, daß die steileren Röhren durch große Kathodenwiderstände anfangs stärker gegengekoppelt werden, so daß alle Röhren in der vorgesehenen Schaltung die gleiche Verstärkung liefern. Um dann die Änderung der Verstärkung beim Altern der Röhre auszugleichen, wird bei abnehmendem Ruhestrom der Röhre der Widerstand in geringerem Maße erwärmt, und bei entsprechender Wahl der Temperaturabhängigkeit verringert sich dann der Widerstandswert des Widerstandes mit abnehmendem Betriebsstrom immer weiter. Auf die dadurch bedingte Verschiebung des Arbeitspunktes mit seiner bereits weitgehenden Regulierung der Röhre braucht hier nicht eingegangen zu werden. Hier kommt es nur darauf an, -daß durch den kleiner gewordenen Kathodenwiderstand auch die Gegenkopplung kleiner geworden ist, so daß die altersschwache Röhre hinsichtlich ihrer Verstärkung weniger gebremst wird als die fabrikneue. Die Änderung des Kathodenwiderstandes, die vom Ruhestrom gesteuert wird, wirkt also auf die Nutzwechselstromkomponente und kann die Verkleinerung .der Verstärkung vollständig eliminieren.For this purpose, the cathode resistance is used in such an application expediently initially set in such a way that the steeper tubes are affected by large cathode resistances initially stronger negative feedback, so that all tubes in the intended circuit deliver the same gain. Then about the change in gain with aging to balance the tube, the resistance becomes as the quiescent current of the tube decreases heated to a lesser extent, and with an appropriate choice of temperature dependency the resistance value of the resistor then decreases as the operating current decreases always on. On the resulting shift of the working point with his already extensive regulation of the tube need not be discussed here. The only thing that matters here is that the cathode resistance has become smaller the negative feedback has also become smaller, so that the decrepit tube with regard to its reinforcement is slowed down less than the brand new one. The change in cathode resistance, which is controlled by the quiescent current, thus acts on the useful alternating current component and can completely eliminate the reduction in gain.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electron tube with attached inside the same Resistor, characterized in that the resistor serves as a cathode resistor and is dimensioned in its resistance value so that under extensive correction the tube scatter values are adjusted to the desired tube data.

2. Electron tube according to Claim i, characterized in that the resistance is inside the vacuum vessel is arranged and led out separately from the same.

3. Electron tube according to claim i or 2, characterized in that the resistor is designed in this way is that he is after the production of the tube system. on a desired Resistance value is adjustable. d ..

Electron tube according to Claims i to 3, characterized marked that the resistance as temperature-dependent resistance is trained.

5. Electron tube according to claim q., Characterized in that the temperature dependence of the resistance and / or the resistance is arranged so that by fluctuations in the cathode temperature, especially when Commissioning, the tube, conditional changes in the tube operating data to a large extent are compensable.

6. Electron tube according to claim q., Characterized in that that the temperature dependence of the resistance is such that a stabilizing effect can be achieved by means of the operating currents flowing through it.

7. Electron tube according to claim 6, characterized in that the resistor is designed so that a decrease in emissions caused by aging or the like largely is compensable. B. Electron tube according to claim r to 7, characterized in that that the resistor is made of a tungsten filament coated with nickel or a nickel alloy consists. G. Electron tube according to Claim 3, characterized in that the resistor retrospectively with regard to its resistance value due to excessive overheating According to the resulting alloy ratio can be adjusted.