DE917010C - Gegengekoppelter Verstaerker - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 23. AUGUST 1954

Λ^τ 2235 Villa I 2ia*

(Niederlande) sind als Erfinder genannt worden

Gegengekoppelter Verstärker

Patenterteilung bekanntgemacht am 15. Juli 1954

Die Erfindung bezieht sich auf einen gegengekoppelten Verstärker, dessen Verstärkung von der Frequenz abhängig ist. Der gewünschte Verlauf der Verstärkung mit der Frequenz läßt sich in bekannter Weise dadurch erhalten, daß in den Gegenkopplungskreis ein Netzwerk aufgenommen wird, dessen Übertragungsfaktor β einen zur gewünschten Verstärkung reziproken Frequenzgang besitzt.

Für die Verstärkung μ' eines gegengekoppelten Verstärkers gilt ja die Formel

^μ - τ+μβ '
in der μ die Verstärkung ohne Gegenkopplung darstellt, die für μ · β &> ι übergeht in

so daß, wie oben gefordert, die Verstärkung μ reziprok zum Ubertragungsfaktor β des Netzwerkes im Gegenkopplungskreis verläuft. Durch ein geeignetes Netzwerk läßt sich daher jeder gewünschte Verlauf der Verstärkung mit der Frequenz erzielen. Das Netzwerk führt aber gleichzeitig eine frequenzabhängige Phasenverschiebung im Gegenkopplungskreis herbei, was die Stabilität des Verstärkers ungünstig beeinflußt, indem in bestimmten Frequenzgebieten die Gegenkopplung in eine Rückkopplung übergeht, so daß die Gefahr der Selbsterregung des Verstärkers eintritt. Man hat schon Maßnahmen ergriffen, um den nachteiligen Einfluß des Netzwerkes im Gegenkopplungskreis auf die Phasenverschiebung der gegengekoppelten Spannung zu vermeiden. Dazu kann in den Ausgangskreis einer Verstärkerröhre des Verstärkers ein derartig zusammengesetztes Netzwerk aufgenommen

werden, daß das Produkt ß_xß des Verstärkungsgrades /J₁ von Verstärkerröhre und nachgeschaltetem Netzwerk mit dem Übertragungsfaktor β des Gegenkopplungsnetzwerkes nahezu eine reelle Konstante ist Die Erfindung gibt eine besonders einfache und wirksame Lösung für den Aufbau und die Dimensionierung der Impedanzen eines solchen Verstärkers mit phasenstabilisierter Gegenkopplung.

Zum besseren Verständnis wird nachstehend an

ίο Hand von Fig. ι zunächst die bekannte grundsätzliche Anordnung beschrieben und dann an Hand von Fig. 2 die vorteilhafte Lösung gemäß der Erfindung beispielsweise erläutert.
Fig. ι zeigt das Prinzipschema eines Verstärkers, der eine Verstärkerröhre 1 besitzt, welche über ein Netzwerk 2 und einen weiteren Verstärker 3 mit den Ausgangsklemmen 4, 5 gekoppelt ist. Die zu verstärkende Spannung O₁ liegt an den Eingangsklemmen 6, 7. Dem Eingangskreis wird auch eine Gegenkopplungsspan-

ao nung e_k zugeführt, die über ein Netzwerk 8 den Ausgangsklemmen 4, 5 des Verstärkers, zwischen denen die Ausgangsspannung e₃ auftritt, entnommen wird. Der Verstärkungsgrad der Verstärkerröhre 1 zusammen mit dem Netzwerk 2 (aber ohne Gegenkopplung), d. h.

das Verhältnis zwischen der Spannung e₂ ^un(i der Spannung e zwischen dem Gitter und der Kathode der Verstärkerröhre 1, sei /J₁, und der Verstärkungsgrad des Verstärkers 3 ist mit μ angenommen. Also ist der Verstärkungsfaktor der Anordnung ohne Gegenkopplung gleich μ · β_τ und wegen der Eingangsformel ist er mit Gegenkopplung gleich

^μ · ⁼7Γ -

μβ₁

^τ +

Da nun e_k — β · e₃, so ist

μββι

Die Netzwerke 2 und 8 werden sodann derart ausgebildet, daß ßß_x = k, d. h. konstant und reell ist, so daß die obenerwähnte Beziehung übergeht in

woraus folgt, daß die Phasenverschiebung der Gegenkopplungsspannung e_k in bezug auf die Eingangsspannung e_t von den Eigenschaften des Netzwerkes 8

unabhängig ist. Es wird nicht immer möglich sein, ßß_x genau konstant zu machen. Eine sehr kleine Phasenverschiebung wird aber schon erreicht, wenn ßß-i wenigstens annähernd konstant bleibt.

In Fig. 2 ist gemäß der Erfindung das Netzwerk 2 von Fig. ι als Impedanz Z₁ und das Netzwerk 8 als L-Glied (Spannungsteiler) aus einer Impedanz Z₂ und einer Querimpedanz Z₃ ausgebildet. Z₂ und Z₃ bestehen jeweils aus einer jeweils von einem Widerstand R überbrückten Impedanz Z₈' bzw. Z₃'.

Für die Gegenkopplungsspannung e_k gilt wieder

_ μβ_βι

Mit ß₁ = -3 = SZ₁, wobei S die Steilheit der Verstärkerröhre darstellt und angenommen ist, daß der innere Widerstand groß ist gegenüber Z₁, und

ß =

"τ

läßt sich dieser Ausdruck in der Form .c Z₁Z₃

~r

I + μ,

Z₁Z₃

+Z₃

wiedergeben. Zwischen e_k und e_x besteht dann wieder ein vom Netzwerk im Gegenkopplungskreis unabhängiges Phasenverhältnis, wenn das Produkt ßß_x konstant ist. Da

= S

Z₁ · Z₃

wird dies der Fall sein, wenn

Z₁Z₃ = konstant Z₂ + Z₃ = konstant ist.

Z_xZ₃ = konstant bedeutet, daß die Impedanzen Z₁ und Z₃ einander umgekehrt proportional sein müssen. Die zweite Bedingung Z₂ + Z₃ = konstant läßt sich dadurch erfüllen, daß Z₂ und Z₃ auf die in Fig. 2 angegebene Weise zusammengesetzt werden und dabei die Bedingung Z₂' · Z₃' = R² erfüllt wird, da ja

7 ^Z*^R

^Za * Z₂' + R _ 2 Z₂' Z₃' R + (Z₂' + Z₃') R^

Z₃' + R Z₂'Z₃' + (Z₂' + Z₃') R + R*

Z₃' R = R.

Die Bedingung für Z₁Z₃ wird nicht immer genau erfüllt werden können, da Z₃ den Parallelwiderstand R enthält, was mit sich bringt, daß Z₁ einen Reihenwiderstand besitzen muß. Nun enthält Z₁ auch die Kapazität zwischen der Anode und der Kathode der Verstärkerröhre 1, und mit dieser läßt sich kein Widerstand in Reihe anordnen. Die infolge dieser Ungenauigkeit herbeigeführte Phasenverschiebung ist aber gering. Die Bedingung Z₂ -f- Z₃ = konstant läßt sich auch dadurch erfüllen, daß Z₂ durch einen Widerstand R' ersetzt wird, der groß ist gegenüber der

Impedanz Z₃. In diesem Falle kann der Widerstand R parallel zu Z₃' weggelassen werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gegengekoppelter Verstärker, dessen Verstärkung dadurch von der Frequenz abhängig ist, daß in den Gegenkopplungskreis ein Netzwerk mit einem frequenzabhängigen Übertragungsfaktor β aufgenommen ist, und der im Ausgangskreis einer Verstärkerröhre eine Impedanz Z₁ enthält, die

   klein ist gegenüber dem inneren Widerstand der Verstärkerröhre und derart zusammengesetzt ist, daß der Verstärkungsgrad ß_t der Verstärkerröhre mit der nachgeschalteten Impedanz Z₁ nahezu der Beziehung ßß₁ = konstant und reell entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk im Gegenkopplungskreis aus einer Impedanz Z₂ und einer mit ihr in Reihe geschalteten Impedanz Z₃, von der die negative Rückkopplungsspannung abgenommen wird, besteht, und daß die Impedanzen derart zusammengesetzt sind, daß Z₁Z₃ = konstant und Z₂-{- Z_z = konstant ist, wobei die ImpedanzZ_a bzw. Z₃ aus der Parallelschaltung einer ImpedanzZ₈' bzw. Z₃' und jeweils eines Widerstandes R besteht undZ₂' -Z₃' = R² ist.

   Angezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 786308; USA.-Patentschrift Nr. 2 102 671; H. Bartels »Grundlagen der Verstärkertechnik« 1942, S. 217;
   Radio Mentor 1942, S. 8off.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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