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Anordnung zur Kompensation des Anodenruhestromes Die Erfindung bezieht
sich auf Geräte und Einrichtungen, bei denen eine oder mehrere Elektronenröhren
vorhanden sind und in dem Ausgangskreis einer Elektronenröhre ein Verbraucher liegt,
beispielsweise ein Meßgerät oder ein Relais, von dem der Anodenruhestrom fernzuhalten
ist. Bei mittleren und höheren Frequenzen wird diese Aufgabe sehr einfach durch
Verwendung eines Übertragers gelöst, dessen Primärwicklung im Ausgangskreis der
Röhre liegt und dessen Sekundärwicklung den Verbraucher speist. Soll jedoch das
betreffende Gerät bzw. die Einrichtung auch zur Erfassung sehr tiefer Frequenzen,
z. B. langsamer Gleichspannungsschwankungen, dienen, so ist die Anwendung eines
Übertragers nicht mehr möglich. Man ist gezwungen, den Verbraucher galvanisch in
den Ausgangskreis der betreffenden Elektronenröhre zu schalten.
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In diesem Fall hat man versucht, auf folgende Weise den Anodenruhestrom
vom Verbraucher fernzuhalten: Parallel zu der Elektronenröhre und ihrem Anodenwiderstand
ist ein Spannungsteiler mit veränderbarem Abgriff geschaltet worden. Der Verbraucher
ist einerseits mit der Anode der Elektronenröhre und andererseits mit dem veränderbaren
Abgriff des erwähnten Spannungsteilers verbunden. Dieser Abgriff wird dann so eingestellt,
daß an dem Punkt seiner Einstellung das gleiche Ruhepotential herrscht wie an der
Anode der Röhre. Hierbei ist unter Ruhepotential
dasjenige Potential
verstanden, das vorliegt, wenn der Eingang der Elektronenröhrenschaltung von keiner
fremden. Größe beeinflußt wird.
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Diese Schaltung hat, wie im folgenden noch zu zeigen ist, eine ganze
Reihe von Nachteilen, die gemäß der Erfindung dadurch vermieden werden, daß bei
einer obenerwähnten Anordnung mit parallel geschaltetem Spannungsteiler der mit
Bezug auf den Verbraucherabgriff parallel zur Elektronenröhre liegende Teil des
Spannungsteilers aus einem Zweipolwiderstand besteht, dessen gleichstrommäßiger
Widerstandswert in der Größenordnung desjenigen der Elektronenröhre liegt und dessen
wechselstrommäßiger Widerstandswert sehr gering ist. Für die praktische Ausführung
der Erfindung gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine sehr einfache und wirkungsvolle
Ausführung besteht in der Anwendung einer Gasentladungsröhre oder einer Glimmlampe
für den oben bezeichneten Widerstandsteil.
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Eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung besteht in der Anwendung
eines sogenannten spannungsabbängigen Widerstandes, wie ihn die bekannten Ha,lbleitergrenzschichten,
etwa Kupferoxydulgleichrichter, darstellen. Durch geeignete Ausgestaltung ist es
möglich, derartigen Widerständen einen solchen Schwellenwert zu geben, daß ihr gleichstrommäßiger
Widerstand etwa in der Größenordnung einer Elektronenröhre liegt und ihr wechselstrommäßigerWiderstand
beim Hinzutreten der Wechselstromgröße zu dein Ruhepotential verhältnismäßig gering
wird.
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Nähere Einzelheiten über die Erfindung und ihre Vorteile gegenüber
den bekannten Schaltungen sollen an Hand des Ausführungsbeispieles in der Zeichnung
erläutert werden.
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Der Einfachheit halber ist ein einstufiger Verstärker mit Dreipolröhre
i gewählt. Den Eingang des Verstärkers bilden die Klemmen 2 und 3. Der Gitterwiderstand
der Röhre i ist mit :4 und ihr Anodenwiderstand mit 5 bezeichnet. Der vorzugsweise
regelbare Kathodenwiderstand 6 ist gemeinsam für die Glimmlampe 7, die zusammen
mit dem Widerstand 8 den zu der Röhre z und ihrem Anodenwiderstand 5 parallel geschalteten.
Spannungsteiler bildet. Der Verbraucher, ist als Meßgerät 9 dargestellt. Mit ro
ist die Spannungsquelle bezeichnet.
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Aus der in der Zeichnung gewählten Darstellungsart erkennt man, daß
die Schaltung auch als Brückenschaltung aufgefaßt werden kann, wodurch ihre Wirkungsweise
leichter verständlich wird. Die Röhre i ist hierbei der Wechselstromgenerator, dessen
innerer Widerstand R; sein möge. Die größte Stromverstärkung ist dann zu erreichen,
wenn der Verbraucher g den Kurzschlußstrom des Generators, also der Verstärkerröhre,
erhält. Dieser Fall ist dann möglich, wenn R1 > R,, -f- R3, da nur dann der gesamte
Kurzschlußstrom durch den Verbraucher fließt. Den Kurzschlußstrom eines Generators
erhält man bekanntlich, wenn die äußere Belastung klein gegen den inneren Widerstand
des Generators wird. Im vorliegenden Fall ist es also weiterhin erforderlich, R;
> R,, -i- R3 zu machen. In den obigen Beziehungen bedeutet R1 den Widerstandswert
von 5, R,, den Widerstandswert von 9 und R3 den Widerstandswert von 7. Im allgemeinen
wird R,, gegeben sein. Der Widerstandswert von 8, der mit R2 bezeichnet sein möge,
ergibt sich aus der Abgleichung der Brücke, da R" keinen Ruhestrom führen soll.
Setzt man voraus, daß R,, klein ist, wie es beispielsweise für den Widerstandswert
einer Oszillographenschleife zutrifft, so ergeben sich folgende Verhältnisse: Ri
> R3 und R1 : R2 = R3: Ri. Die vorstehend genannten Bedingungen lassen sich bereits
mit Röhren von sehr kleinem Innenwiderstand Ri gut erfüllen. Für die Stromverstärkung
kommt es dabei lediglich auf die Steilheit der Röhre an. So läßt sich beispielsweise
mit einer bestimmten Schirmgitterröhrentype (AL 4), wenn man Schirmgitter und Anode
zusammenschaltet, eine Verstärkung von 12 mA/V, an dem Meßgerät 9 abgelesen, erreichen.
Die Verstärkung entspricht praktisch der vollen Steilheit der Verstärkerröhre. Der
Wert für R1 braucht nur gering zu sein, beispielsweise i bis 3 # 103 Ohm,
wodurch der Gleichspannungsabfall an 5 in niedrigen Grenzen bleibt und der Spannungsbedarf
der Gesamtanordnung verhältnismäßig gering ist. Ebenfalls kann der Ruhestrom im
Glimmlampenzweig gering gehalten werden, und er braucht zum sicheren Betrieb der
Glimmlampe nur das 43fache des Scheitelwertes des maximalen Wechselstromes im Verbraucher
9 zu betragen. Damit der Widerstand der Glimmlampe nicht unzulässig hoch wird, muß
sie etwa für das 2,3fache des Scheitelwertes bemessen sein.
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Die Bemessungseinzelheiten der Glimmlampe lassen besonders klar den
Vorteil gegenüber der Verwendung des bisherigen Spannungsteilers mit ohmschen Widerständen
erkennen. Um nämlich die obengenannte Ungleichung zu erfüllen, muß R3, wie es bei
einer Glimmlampe der Fall ist, wechselstrommäßig sehr klein gehalten werden. Bei
Verwendung eines obmschen Widerstandes ist dieser Verkleinerung praktisch aber dadurch
eine Grenze gesetzt, daß der Gleichspannungsabfall an R3 gleich der Anodenspannung
der Röhre sein muß und dadurch untragbar große Stromstärken in dem Spannungsteiler
R2 und R3 erforderlich werden würden. Erst durch die Verwendung der Glimmlampe,
deren gleichstrommäßiger Widerstand sehr hoch und deren wechselstrommäßiger Widerstand
andererseits wieder sehr gering ist, läßt sich dieser 'Übelstand beheben.
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Darüber hinaus bietet die Erfindung noch folgende Vorteile: Bei Erfüllung
der Ungleichung fließt Wechselstrom nur in dem Schaltungsdreieck, das gebildet wird
aus der Röhre i, dem Verbraucher 9 und der Glimmlampe 7. Der von der Quelle io gelieferte
Speisestrom wird daher praktisch nicht wellig. Daher ist auch die am gemeinsamen
Kathodenwiderstand 6 erzeugte Gitterv orspannung völlig gegenkopplungsfrei, so daß
die Verstärkung der Röhre auch bei tiefsten
Frequenzen, für die
der Kathodenwiderstand nicht mehr mit Erfolg kapazitiv überbrückt werden kann, nicht
durch Gegenkopplung herabgesetzt wird. Ferner kann auch bei mehrstufigen Verstärkern,
da der Speisestrom der Brücke nicht wellig ist, keine Rückkopplung über den Widerstand
der Gleichstromquelle auf die vorhergehenden Verstärkerstufen auftreten.
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Durch Änderung des gemeinsamen regelbaren Kathodenwiderstandes 6 wird
die Gittervorspannung der Röhre i beeinflußt. Damit ändert man aber auch den. Gleichstromwiderstand
der Röhre i. Man hat so die Möglichkeit, die Brücke lediglich durch Änderung des
regelbaren Kathodenwiderstandes 6 abzugleichen und damit die genaue Kompensation
des Anodenruhestromes im Verbraucher herbeizuführen, ohne daß die anderen Widerstände
regelbar ausgebildet zu sein brauchen.