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Schaltung mit Blindwiderstandsröhre Die Erfindung bezieht sich auf
eine Schaltung zur Beeinflussung der Eigenfrequenz eines elektrischen Schwingungskreises
durch eine mit ihm verbundene, als regelbarer Blindwiderstand wirkende Entladungsröhre
(Blindwiderstandsröhre), deren Arbeitssteilheit in bezug auf eine ihr zugeführte
Blindspannung durch eine an einer geeigneten Elektrode zugeführte Regelspannung
geändert wird. Derartige Schaltungen werden besonders für die selbsttätige Nachstimmung
von Schwingungserzeugern auf eine gewünschte Frequenz verwendet. Die erforderliche
Regelspannung für die Blindwiderstandsröhre wird dabei von einem Frequenzdiskrim,i.nator
abgeleitet, der auf diie Abweichung der erzeugten Frequenz von der Sollfrequenz
anspricht und eine der Richtung und Größe nach dieser Abweichung entsprechende Regelspannung
zu erzeugen erlaubt. Die Regelspannung wird im allgemeinen der gleichen Steuerelektrode
der Blindwiderstandsröhre zugeführt, an der auch die von dem Schwingungskreis hergeleitete
Blindspannung liegt. Infolge der Änderung der Arbeitssteilheit mit der Regelspannung
verhält sich die Röhre an ihren Ausgangselektroden bekanntlich wie ein Blindstromverbraucher,
dessen Widerstand bei der Steilheit Null unendlich groß ist und bei dem Maximalwert
der Steilheit seinen Minimalwert annimmt.
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Die Regelwirkung auf die Eigenfrequenz des beeinflußten Schwingungskreises
ist außer von der Frequenzempfindlichkeit des Regelspannungserzeugers in ihrem Ausmaß
besonders von den Eigenschaften der Blindwiderstandsröhre abhängig. Urt große Änderungen
des an den Ausgangselektroden erscheinenden Blindwiderstandes zu erhalten, muß die
Arbeitssteilheit des von der Blindspannung
ausgesteuerten Kennlinienstückes
durch kleine Regelspannungsänderungen gegenüber dem Mittelwert um möglichst große
Beträge geändert werden. Dies bedingt die Wahl von Röhren mit großer maximaler Steilheit
und ausgeprägtem Krümmungscharakter des verwendeten Kennlinienstückes.
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Bei vielen Anwendungsfällen derartiger Frequenzregelungen besteht
die Notwendigkeit, die Breite des Wirkungsbereiches zu begrenzen. Beispielsweise
soll bei allen Empfängerschaltungen, in denen diese Anordnung zur selbsttätigen
Scharfabstimmung dient, der an sich vorhandene Fehler der Hauptabstimmittel durch
die Regelung nur bis zu einem Grenzwert der Verstimmung ausgeglichen werden, der
etwa dem halben Frequenzabstand der Mitten einander benachbarter Nachrichtenkanäle
entspricht. Dies gilt entsprechend auch für den Fall eines Steuersenders, in welchem
die erzeugte Frequenz eines abstimmbaren Oszillators durch die Regelung auf eine
beliebig wählbare von vielen Vergleichsfrequenzen konstanten Abstandes eingestellt
werden soll.
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Es ist bereits bekannt, daß durch die begrenzte Aussteuerbarkeit der
Blindwiderstandsröhre eine entsprechende Begrenzung des Regelbereiches der Frequenzänderung
bewirkt werden kann. Soll die Regelwirkung nach oben und unten gleich groß sein,
so muß nach einer bekannten Regel das Steuergitter der Blindwiderstandsröhre eine
derart gewählte negative Ruhevorspannung erhalten, daß die Arbeitssteilheit des
ausgesteuerten Kennlinienstückes an dieser Stelle halb so groß ist wie ihr beim
Gitterstromeinsatz vorhandener -Größtwert. Die Begrenzung erfolgt dann, auf beiden
Seiten bei gleichen Absolutwerten der Blindwiderstandsänderung, und zwar auf der
einen Seite durch den unteren Kennlinienknick, auf der anderen Seite durch den Gitterstromeinsatz.
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Es hat sich bei den zu der Erfindung führenden Untersuchungen gezeigt,
daß diese bekannte Regel wohl eine zur Mittelfrequenz symmetrisch liegende Begrenzerwirkung
ergibt und daß auch durch passende Bemessung der Aussteuerung und der Ankopplung
an den zu beeinflussenden Schwingungskreis Nachregelungsbereiche von der gewünschten
Breite eingestellt werden können; jedoch ist die Regelwirkung in dem hauptsächlich
interessierenden Bereich, nämlich in der Nähe der Nullstelle der Regelspannung,
unbefriedigend. Dies liegt anscheinend daran, daß bei Anwendung der bekannten Regel
ider gesamte zwischen dem unteren Kennlinienknick und dem Gitterstromeinsatzpunkt
zur Verfügung stehende Bereich der Steilheitsänderung auf die ganze Breite des gewünschten
Frequenzregelbereiches verteilt wird, daß also die Begrenzung eigentlich durch eine
Herabsetzung der Regelwirkung bezogen auf die Frequenz erkauft werden muß, wodurch
die Steilheit der entsprechenden Regelkurve gerade auch in der Umgebung des Regelspannungsnullpunktes
in ganz unvorteilhafter Weise abnimmt. Ferner hat die Einstellung des Arbeitspunktes
auf die Stelle halber maximaler Steilheit gemäß der bekannten Regel zur Folge, daß
es bei vielen sehr geeigneten Röhrentypen nicht möglich ist, den Regelungsnullpunkt
dorthin zu legen, wo die Änderung der Steilheit bzw. die Kennlinienkrümmung maximal
ist. Dies bedeutet, daß trotz symmetrisch zur 'L\Tullstelle liegender Begrenzung
die größte Steilheit der Regelkurve bezogen auf die Blindwiderstands- oder Frequenzänderung
neben der Nullstelle liegen kann. Dies ist ebenfalls sehr unerwünscht.
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Es ist auch eine Anordnung zur Begrenzung der Regelwirkung ähnlicher
Schaltungen bekannt, welche zwei mit der Regelspannungsleitung verbundene, vorgespannte
Diodenstrecken aufweist, von denen die eine für negative, die andere für positive
Regelspannungen bei Überschreitung eines Grenzwertes leitend wird und dadurch weitere
Regelspannungsänderunb n in gleicherRichtungverhindert. Diese bekannte Anordnung
erlaubt zwar grundsätzlich die Auswahl eines geeigneten Kennlinienstückes der Blindwiderstandsröhre;
sie erfordert jedoch einen hohen Aufwand an zusätzlichen Schaltmitteln, besonders
wegen der Not-«#endigkeit, für die beiAen Dioden entgegengesetzt polarisierte Vorspannungen
gegenüber dem Ruhespannungswert am Steuergitter der Blindwiderstandsröhre herzustellen.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltung, welche ebenfalls eine praktisch
genügend symmetrisch zur Mitte wirksame Begrenzung des Regelbereiches ermöglicht,
jedoch wird dies im Gegensatz zum Bekannten ohne besonders ins Gewicht fallenden
Mehraufwand von Schaltmitteln erreicht. Außerdem bietet die Erfindung den Vorteil,
das Ausregelungsmaß in der Umgebung der Nullstelle der Regelspannung praktisch auf
den mit der jeweiligen Röhrentype erreichbaren Maximalwert einstellen zu können.
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Erfindungsgemäß sollen in einer Schaltung mit einer Blindwiderstandsröhre,
deren Arbeitssteilheit durch die Regelspannung geändert wird, die Elektrodenvorspannungen
für die Mitte des Regelbereiches, d. h. die Ruhevorspannungen, insbesondere für
den Fall des Regelspannungswertes Null, derartig bemessen sein, daß für negative
Regelspannungswerte die gewünschte Begrenzung bei einer vorbestimmten Größe der
Frequenzbeeinflussung durch Verminderung der Arbeitssteilheit bis auf ungefähr Null
eintritt, während für positive Regelspannungswerte die Begrenzung bei einem in entgegengesetzter
Richtung liegenden, ungefähr gleich großen Wert der Frequenzbeeinflussüng durch
das Leitendwerden einer in entsprechender Ruhevorspannung betriebenen, einseitig
mit der Regelspannungsleitung verbundenen Diodenstrecke erfolgt. Es hat sich durch
Messungen an derartig ausgebildeten und eingestellten Schaltungen bestätigen lassen,
daß die Elektrodenvorspannungen, insbesondere die Vorspannung _ des von der Regelspannung
beeinflußten Steuergitters, dabei gleichzeitig derartig einstellbar sind, daß der
entsprechende Arbeitspunkt auf der Aussteuerungskennlinie in einem Gebiet maximaler
Krümmung
liegt. Zur Einstellung einer Frequenzregelanordnung nach
der Erfindung hätte man sinngemäß so vorzugehen, daß zunächst das Gebiet größter
Steilheitsänderung der Aussteuerungskennlinie bei den in Betracht kommenden Elektrodenvorspannungen
bestimmt wird, welches dem Gebiet größter Steilheit der auf die Blindwiderstands-
oder Frequenzänderung bezogenen Regelspannungskennlinie entspricht. Durch geeignete
Bemessung der Elemente des zu beeinflussenden Schwingungskreises oder der Blindspannungsaussteuerung
bzw. der eingangs- oder ausgangsseitigen Ankopplung der Blindwiderstandsröhre kann
man dann erreichen, daß für negative Regelspannungen im unteren Kennlinienknick
bei der Steilheit Null die Begrenzung bei dem gewünschten Wert des Frequenzhubes
bzw. der Blindwiderstandsänderung liegt. Durch Wahl der negativen Anodenvorspannung
der mit ihrer Anode an die Regelspannungsleitung angeschlossenen Diode gegenüber
der Diodenkathode kann dann für positive Regelspannungen die Begrenzung symmetrisch
zur anderen Seite eingestellt werden. Man erkennt, daß die Erfindung es mit einem
Minimum von frei wählbaren Bestimmungsstücken und mit einem gegenüber den bekannten
Anordnungen wesentlich herabgesetzten Aufwand erlaubt, sowohl die symmetrisch zum
Regelnullpunkt liegende Begrenzung bei vorbestimmten Werten als auch die geforderte
Übereinstimmung des Regelnullpunktes mit dem Punkte maximaler Regelsteilheit zu
verwirklichen, wobei diese Regelsteilheit zugleich dem mit der verwendeten Röhrentype
erreichbaren Höchstwert entsprechen kann. Besonders vorteilhaft ist es bei der Schaltung
nach der Erfindung, daß die einzige erforderliche Diodenstrecke eine positive Vorspannung
ihrer Kathode gegenüber ihrer Anode benötigt. Eine solche Vorspannung kann nämlich
leicht an der Kathode einer mit Kathodenwiderstand betriebenen Verstärkerröhre über
einen Spannungsteiler od. dgl. abgenommen werden. Auch besteht die Möglichkeit,
eine in an sich bekannter Weise in das Elektrodensystem der Verstärkerröhre mit
eingebaute Diodenstrecke, die mit einem Teil der Kathodenoberfläche zusammenarbeitet,
für diesen Zweck zu verwenden, wenn die Kathodenvorspannung auf den gewünschten
Wert eingestellt wird. Dies dürfte ohne besondere Beeinträchtigung der Wirkung der
Verstärkerstufe im allgemeinen möglich sein.
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In der Zeichnung ist in Abb. i ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung
nach der Erfindung dargestellt. Mit i ist eine Oszillatorröhre bezeichnet, welche
zusammen mit dem aus den Teilen 2, 3, 4 gebildeten Schwingungskreis inDreipunktschaltung
angeordnet ist und eine durch die Bemessung der Schwingkreiselementebestimmte Schwingungsfrequenz
erzeugt. Dem Schwingungskreis ist die Blindwiderstandsröhre 5 mit Ihren Ausgangselektroden
parallel geschaltet. Dem Steuergitter der Röhre 5 wird über den aus dem Kondensator
6 und dem Widerstand 7 gebildeten Spannungsteiler eine gegenüber der Schwingkreisspannung
um nahezu 9o° phasenverschobene Spannung zugeleitet. Außerdem liegt am gleichen
Gitter die an der Klemme 8 zugeführte, von einem nicht dargestellten Regelspannungserzeuger
gelieferte Regelspannung. Die Einstellung des Arbeitspunktes erfolgt für die Röhre
5 mittels des Kathodenwiderstandes g. Die Einstellung der Begrenzung kann für negative
Regelspannungen durch Einstellung derBlindspannungsaussteuerung, beispielsweise
durch eire Änderung des Kondensators 6, erfolgen. Die Einstellung der Begrenzung
auf der positiven Seite erfolgt mittels des Kathodenwiderstandes io der Verstärkerröhre
ii, in deren Elektrodensystem die Begrenzungsdiode mit eingebaut ist.
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In Abb.2 sind einige gemessene Regelkurven für verschiedene Einstellungen
einer Schaltung ähnlich Abb. i aufgezeichnet, aus.denen der Vorteil der Verwendung
und Einstellung einer Schaltung gemäß der Erfindung hervorgeht. In Ordinatenrichtung
ist die Größe der Verstimmung des Oszillatorschwingungskreises durch die Blindwiderstandsröhre,
in der Abszissenrichtung sind die Regelspannungswerte aufgetragen. Die Kurve 1 2
zeigt den Verlauf der Regelkennlinie, wie sie sich mit einer geeigneten Röhre bei
der Befolgung der schon erwähnten bekannten Regel mit Begrenzung durch unteren Kennlinienknick
und Gitterstromeinsatz ergibt. Die Begrenzungen liegen symmetrisch zum Nullpunkt,
jedoch ist die größte Steilheit der Regelkennlinie gegenüber dem Nullpunkt verschoben
und der Regelbereich für den gewünschten Zweck zu breit. Wird dieser durch eine
der erwähnten Maßnahmen auf den geforderten Wert von ± 7,5 kHz verringert, so ergibt
sich die Kennlinie 13, welche in der Umgebung des Nullpunktes eine unbefriedigende
Steilheit besitzt. Bei der Anwendung der Schaltung nach der Erfindung ergibt sich
die Kennlinie 14, welche in der Umgebung des Nullpunktes steiler verläuft und die
gewünschte Begrenzung aufweist.