DE927511C

DE927511C - Broadband direct current amplifier with electron tubes

Info

Publication number: DE927511C
Application number: DEE4970A
Authority: DE
Inventors: Edward Hilary Frost-Smith
Original assignee: Elliott Brothers London Ltd
Current assignee: Allard Way Holdings Ltd
Priority date: 1951-01-30
Filing date: 1952-01-31
Publication date: 1955-05-09

Description

Breitbandgleichstromverstärker mit Elektronenröhren Die Erfindung betrifft einen Verstärker mit Elektronenröhren zur Verstärkung von elektrischen Gleichströmen oder Gleichspannungen mit einem Frequenzverlauf, der sich über einen verhältnismäßig weiten Bereich von o Hz an aufwärts erstreckt. Der Einfachheit halber soll ein derartiger Verstärker im folgenden als Breitbandgleichstromverstärker bezeichnet werden.Broadband DC amplifier with electron tubes The invention relates to an amplifier with electron tubes for amplifying electrical Direct currents or direct voltages with a frequency curve that extends over a relatively wide range from 0 Hz upwards. For the sake of simplicity Such an amplifier shall hereinafter be referred to as a broadband direct current amplifier will.

Es ist außerordentlich schwierig, bei derartigen Verstärkern einen hohen Grad von Nullpunktsstabilität - zu sichern, wie er bei einem Wechselstromverstärker erhalten werden kann. Es sind Versuche gemacht worden, um diesen Nachteil zu überwinden, indem man das Eingangssignal mit Hilfe von mechanischen Zerhackervorrichtungen in ein Wechselstromsignal umsetzt, das Wechselstromsignal verstärkt und gleichrichtet und dann die sich ergebende Ausgangsspannung glättet. Auf diese Weise ist eine verstärkte Ausgangsgleichspannung proportional einer Gleichstromeingangsspannung gesichert, während die Nullpunktsstabilität des Systems im wesentlichen die des Wechselstromverstärkers ist. Indessen haben die mechanischen Zerhackervorrichtungen eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer und benötigen erhebliche Wartung und Aufmerksamkeit.It is extremely difficult to ensure a high degree of zero point stability in such amplifiers - such as can be obtained from an AC amplifier. Attempts have been made to overcome this disadvantage by converting the input signal to an AC signal by means of mechanical chopping devices, amplifying and rectifying the AC signal, and then smoothing the resulting output voltage. In this way, an amplified DC output voltage proportional to a DC input voltage is ensured, while the zero point stability of the system is essentially that of the AC amplifier. However, the mechanical chopping devices have a relatively short life and require considerable maintenance and attention.

Der Grund für die Nullpunktsabweichung bei Breitbandgleichstromverstärkern besteht in erster Linie in der Veränderung des Kontaktpotentials (d. h. in Veränderungen des Gitterkathodenpotentials infolge Schwankungen der Kathodentemperatur oder in Veränderungen der Dimensionen der inneren Teile der Röhre), das in der Röhre der ersten Stufe des Verstärkers vorhanden ist und das sich also hinsichtlich seiner Größe mit der Temperatur der Kathode und mit dem Alter der Röhre ändern kann, Die Nullpunktsänderung und andere zufällige Schwankungen, die gewöhnlich vorkommen, treten im allgemeinen mit einer sehr niedrigen Frequenz, z. B. unterhalb i Hz, auf.The reason for the zero point deviation in broadband DC amplifiers is primarily the change in the contact potential (i.e. changes in the grid cathode potential due to fluctuations in cathode temperature or changes in the dimensions of the inner parts of the tube) that is present in the tube of the first stage of the amplifier is present and which can therefore change in size with the temperature of the cathode and with the age of the tube. B. below i Hz.

Es wurde schon der Vorschlag gemacht, die Nullpunktsänderung, die bei einem Breitbandgleichstrornverstärker mit Rückkopplung leicht auftritt, dadurch zu berücksichtigen, daß man die Potentialänderung, die am Gitter der Röhre der ersten Stufe auftritt, an eine Vorrichtung zur Nullpunktswiederherstellung anlegt, die einen mechanischen Zerhacker, einen Wechselstromverstärker und Schaltungen zur Gleichrichtung und Glättung enthält, und deren Ausgangsspannung zu einer der Verstärkerstufen, allgemein der ersten - Stufe, zurückführt, und zwar in einem solchen Sinne, daß die Nullpunktsänderung vermindert wird. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß sie ebenfalls, um einwandfrei zu arbeiten, von mechanisch vibrierenden Elementen abhängt, die verhältnismäßig kurze Lebensdauer haben oder mindestens beträchtliche Wartung und Aufmerksamkeit erfordern.The proposal has already been made to take into account the zero point change that occurs easily in a broadband DC amplifier with feedback by applying the potential change that occurs on the grid of the tube of the first stage to a device for zero point restoration, which has a mechanical chopper, includes an AC amplifier and circuitry for rectifying and smoothing, and the output voltage of one of the amplifier stages, generally the first - stage returns, in such a sense that the zero point change is reduced. However, this arrangement has the disadvantage that, in order to work properly, it also depends on mechanically vibrating elements which have a relatively short service life or at least require considerable maintenance and attention.

Der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Breitbandgleichstromverstärker mit stabilern Nullpunkt herzustellen, der eine verbesserte Vorrichtung zur Nullpunktswiederherstellung enthält, wobei dieser indessen die Vorteile einer langen Lebensdauer und eines Mindestaufwandes von Wartung deswegen aufweist, weil er keine mechanisch vibrierenden Elemente enthält.The main purpose of the present invention is to provide a broadband DC amplifier with more stable zero point, which is an improved zero point recovery device contains, but this has the advantages of a long service life and a minimum of effort of maintenance because it does not contain any mechanically vibrating elements.

Gemäß der Erfindung wird der ersten Stufe eines Breitbandverstärkers eine Vorrichtung zur Nullpunktswiederherstellung zugeordnet, die ein Korrekturpotential aus dem Nullpunktsänderungspotential an dem Gitter einer Röhre in dieser Stufe entnimmt und es im Sinne einer Nullpunktswiederherstellung an eine ausgewählte Stufe des Verstärkers anlegt; die Vorrichtung zur Nullpunktswiederherstellung enthält einen statischen magnetischen Umrichter (elektromagnetische Brückenanordnung) mit einer hohen Eingangsimpedanz, an dessen Eingang das Nullpunktsänderungspotential angelegt wird, wobei der Ausgang des Umrichters einen Wechselstrom proportional dem Nullpunktsänderungspotential liefert. Auf den magnetischen Umrichter folgt ein Wechselstromverstärker. Seine Ausgangsspannung wird gleichgerichtet, bevor sie an die dazu bestimmte, beispielsweise die erste Stufe des Hauptverstärkers in üblicher Weise angelegt wird. In Verbindung mit dem Umrichter sind Mittel. vorgesehen, die verhindern, daß eine Wechselstromwelligkeit, auf den Hauptverstärker zurückgeführt wird, d. h., der Umrichter ist so ausgebildet, daß ein unzulässig hoher Anteil von unerwünschten Frequenzen in seiner Ausgangsspannung nicht auftritt.According to the invention, a device for zero point restoration is assigned to the first stage of a broadband amplifier, which takes a correction potential from the zero point change potential on the grid of a tube in this stage and applies it to a selected stage of the amplifier in the sense of a zero point restoration; the device for zero point restoration includes a static magnetic converter (electromagnetic bridge arrangement) with a high input impedance, at the input of which the zero point change potential is applied, the output of the converter supplying an alternating current proportional to the zero point change potential. An AC amplifier follows the magnetic converter. Its output voltage is rectified before it is applied in the usual way to the intended, for example, the first stage of the main amplifier. In connection with the converter are means. which prevent AC ripple from being fed back to the main amplifier, i.e. This means that the converter is designed in such a way that an impermissibly high proportion of undesired frequencies does not appear in its output voltage.

Andere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die eine beispielsweise Ausführung darstellt. In den Zeichnungen. ist Fig. i. eine elektrische Schaltung eines Breitbandverstärkers mit einer Vorrichtung zur Nullpunktswiederherstellung gemäß der Erfindung; Fig. 2 und 3 sind Teilansichten, die Abwandlungen eines Teiles der Schaltung von Fig. i darstellen; Fig.,4 und 5 sind ähnliche Ansichten zur Darstellung von Abwandlungen eines anderen Teiles der Schaltung der Fig. i.Other features of the invention will become apparent from the following description, which represents an exemplary embodiment. In the drawings. is Fig. i. an electrical circuit of a broadband amplifier with a device for zero point restoration according to the invention; Figs. 2 and 3 are partial views showing modifications of part of the circuit of Fig. I; Figs. 4 and 5 are similar views showing modifications of another part of the circuit of Fig. I.

- In Fig. i ist der Hauptverstärker in einem geerdeten abschirmenden Gehäuse i untergebracht, er enthält in bekannter Bauweise mehrere Verstärkerstufen, von denen nur die erste und letzte dargestellt ist. Die erste Stufe enthält zwei Trioden 2, 211, die natürlich durch eine Doppeltriode (oder eine gleichwertige Röhre) ersetzt werden können. Die Eingangsklemmen 3, 3" sind mit einem Eingangswiderstand 4 bzw. mit der gemeinsamen Erdleitung 5 des Gerätes verbunden. Das Eingangssignal wird an das Steuergitter der ersten Triode -- der ersten Stufe über den Widerstand 4 gelegt. 6 ist ein Rückkopplungswiderstand, durch welchen das Potential an einer geeigneten Klemme 7 der Ausgangsklemmen 7, 7a des Verstärkers demselben Steuergitter zugeführt wird. Eine Vorrichtung zur Nullpunktswiederherstellung ist (durch eine Eingangsverbindung 8 und eine Ausgangsverbindung 9, beide geeignet abgeschirmt) zwischen das Steuergitter der ersten Triode 2 und das Steuergitter der zweiten Triode 2a der ersten Stufe geschaltet, wodurch ein Korrektionspotential an das zweite Steuergitter geführt wird, welches aus dem Potential der Nullpunktsänderung am ersten Steuergitter über ei - nenVerstärker, der später beschrieben wird, gewonnen wird, und zwar im Sinne der Herabsetzung der Nullpunktsabweichung. Die Kathode der zweiten Triode 2a ist direkt mit der Kathode der ersten Triode 2 und mit ihrem Vorspannungswiderstand io verbunden, und die Ausgangspannung für die zweite Stufe (nicht dargestellt) des Hauptverstärkers wird bei i i von der Anode der ersten Triode 2 abgenommen. Die AusgangsklenlIne 7a iet an die Erd11-eitung 5 angeschlossen, die Ausgangsklemme 7 mit der Anode der Triode 12 verbunden, die in der Zeichnung die letzte Stufe des Hauptverstärkers darstellt. Niatürlich kann diese Stufe auch irgendeine andere Form aus der Vielzahl der gebräuchlichen geeigneten Formen erhalten. - In Fig. I the main amplifier is housed in a grounded shielding housing i, it contains several amplifier stages in a known construction, of which only the first and last is shown. The first stage contains two triodes 2, 211, which of course can be replaced by a double triode (or an equivalent tube). The input terminals 3, 3 " are connected to an input resistor 4 or to the common ground line 5 of the device. The input signal is applied to the control grid of the first triode - the first stage via resistor 4. 6 is a feedback resistor through which the Potential at a suitable terminal 7 of the output terminals 7, 7a of the amplifier is fed to the same control grid. A device for zero point restoration is (by an input connection 8 and an output connection 9, both suitably shielded) between the control grid of the first triode 2 and the control grid of the second triode connected 2a of the first stage, whereby a Korrektionspotential is guided to the second control gate which is composed of the potential of the zero point change at the first control grid over ei - is obtained nenVerstärker which will be described later, in the sense of reducing the zero point deviation the cathode of. second triode 2a is directly connected to the Cathode of the first triode 2 and connected to its bias resistor io, and the output voltage for the second stage (not shown) of the main amplifier is taken from the anode of the first triode 2 at ii. The output cycle line 7a is connected to the earth line 5 , the output terminal 7 connected to the anode of the triode 12, which in the drawing represents the last stage of the main amplifier. Of course, this stage may take any other of a variety of suitable shapes in use.

Gemäß der beispielsweisen Ausführung der Erfindung enthält die Vorrichtung zur Nullpunktswiederherstellung einen statischen magnetischen Umrichter, dem ein Wechselstromverstärker und Mittel zur Gleichrichtung folgen. Der Umrichter ist in einem geerdeten, magnetisch abschirmenden Gehäuse 13 dargestellt und enthält zwei gleichartige geschlossene Eisenkerne 14,14a vom E-Typ, von denen jeder eine Erregerwicklung 15, 15a auf dem Mittelteil. trägt, die dicht nebeneinander angeordnet sind; eine einzelne kombinierte Eingangs-und Ausgangswicklung 16 ist sowohl über die Erregerwicklung 15 als auch 15a gewickelt. Die letzteren enthalten beide dieselbe Anzahl Windungen, sind über die Serienwiderstände 17 bzw. 17a gegeneinandergeschaltet und über einen gemeinsamen Serienwiderstand 18 mit einer Wechselstromquelle verbunden, die hier als die Sekundärwicklung ig eines Transformators 2o dargestellt ist, welcher sich in einem abgeschirmten Gehäuse :21 befindet; dessen Primärwicklung 22 wird an den Klemmen:23 aus einer (nicht dargestellten) Wechselstromquelle, die vorzugsweise eine ziemlich hohe Frequenz von etwa 5oo Hz hat, gespeist. Dadurch, daß die Wicklungen 15, 1511 gegeneinandergeschaltet sind, löschen sich die in der Eingangs- und Ausgangswicklung induzierten Spannungen aus, wenn an die Enden dieser Wicklung keine Spannung angelegt wird. Läßt man indessen einen kräftigen magnetisierenden Strom in der Eingangs-Ausgangs-Wicklung j6 durch Anlegen einer Spannung an ihre Enden fließen, so.tritt eine Wechselspannung in dieser Wicklung auf, die geradzahlige Harmonische des Stromes in den Erregerwicklungen 15, 15a auch in 16 fließen läßt. Die Form des Wellenzuges des Wechselstromes in der Eingangs-Ausgangs-Wicklung 16 zeigt verhältnismäßig hohe Spitzender einenPolarität,abwechseindmitverhältnismäßig niedrigen Spitzen der entgegengesetzten Polarität. Die höheren Spitzen haben eine Amplitude, die ungefähr proportional der vormagnetisierenden Spannung ist, und besitzen dasselbe Vorzeichen wie diese. Die Eingangs-Ausgangs-Wicklung 16 ist mit einer sehr hohen Windungszahl aus sehr feinem Draht gewickelt, so daß sie eine höchstmögliche Empfindlichkeit und einen hohen Eingangswiderstand hat.According to the exemplary embodiment of the invention, the device for zero point restoration includes a static magnetic converter which is followed by an AC amplifier and means for rectifying. The converter is shown in a grounded, magnetically shielding housing 13 and contains two similar closed iron cores 14,14a of the E-type, each of which has an excitation winding 15, 15a on the central part. carries, which are arranged close to each other; a single combined input and output winding 16 is wound across both excitation windings 15 and 15a. The latter both contain the same number of turns, are connected to one another via the series resistors 17 and 17a and connected via a common series resistor 18 to an alternating current source, which is shown here as the secondary winding ig of a transformer 2o, which is located in a shielded housing: 21; its primary winding 22 is fed at terminals: 23 from an alternating current source (not shown), which preferably has a fairly high frequency of about 500 Hz. Because the windings 1 5, 1511 are connected against one another, the voltages induced in the input and output windings cancel each other out if no voltage is applied to the ends of this winding. If, however, a strong magnetizing current is allowed to flow in the input-output winding j6 by applying a voltage to its ends, an alternating voltage occurs in this winding, which allows the even harmonics of the current to flow in the excitation windings 15, 15a also in 16 . The shape of the wave train of the alternating current in the input-output winding 16 shows relatively high peaks of one polarity, alternating with relatively low peaks of the opposite polarity. The higher peaks have an amplitude roughly proportional to and the same sign as the biasing voltage. The input-output winding 1 6 is wound with a very high number of turns of very fine wire, so that it has the highest possible sensitivity and high input resistance.

Um so weit wie möglich zu vermeiden, äaß irdenwelche ungeraden Harmonischen des Stromes in den Erregerwicklungen auch in der Wicklung 16 auftreten, sind die Erregerwicklungen 15, 5a mit einem hohen Grad von Genauigkeit abgeglichen. Dieses kann auf verschiedene Weise erzielt werden. Das vorzugsweise verwendbare Verfahren ist in den Fig. 1, 4 und 5 dargestellt, zwei andere Verfahren in den Fig. 2 Und 3 (entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet).In order as far as possible to avoid any odd harmonics of the current in the field windings also occurring in the winding 16, the field windings 15, 5a are balanced with a high degree of accuracy. This can be achieved in a number of ways. The method that can preferably be used is shown in FIGS. 1, 4 and 5 , two other methods in FIGS. 2 and 3 (corresponding parts are denoted by the same reference numerals in all figures).

In Fig. i wird der Abgleich der Spulen 15, 5a durch Einstellung der Werte der Widerstände 17, 17a durchgeführt. Wenn dieses erfolgt ist, wird zwischen dem Widerstand 18 und der Verbindung der Widerstände 17, 17a eine Dauerverbindung hergestellt.In FIG. I, the coils 15, 5a are calibrated by setting the values of the resistors 17, 17a. When this has been done, a permanent connection is established between the resistor 18 and the connection of the resistors 17, 17a.

Die Fig. 2 und 3 zeigen andere Verfahren, um die Wirkung der Wicklungen 15, 15,1 abzugleichen. In diesem Fall sind die Wicklungen in Gegenschaltung in Serie über den Reihenwiderstand 18 direkt mit den Klemmen 23 verbunden. In Fig. 2 wird der Abgleich dadurch erzielt, daß man eine der Lamellen (mit 14' bezeichnet) des Eisenkernes 14 hinein- oder herauszieht, bis der Abgleich erreicht ist. In Fig. 3 andererseits ist ein veränderlieher hochohmiger Widerstand 15' quer zu den Enden der Wicklung 15 geschaltet und so eingestellt, bis ein genauer Abgleich gewäihrleistet ist.FIGS. 2 and 3 show other methods of balancing the action of the windings 15, 15, 1. In this case, the coils are connected in series via the series resistor 18 directly to the terminals 23 . In FIG. 2, the adjustment is achieved in that one of the lamellae (denoted by 14 ') of the iron core 14 is pulled in or out until the adjustment is achieved. In FIG. 3, on the other hand, a variable high-ohmic resistor 15 'is connected across the ends of the winding 15 and adjusted in such a way that an exact adjustment is ensured.

Die geraden Harmonischen werden aus der Eingangs-Ausgangs-Wicklung 16 (Fig. i) mit hohem Spannungspegel, ohne daß der Fluß des magnetisierenden Stromes gestört wird und ohne daß eine Wechselstromwelligkeit auf den Hauptverstärker zurückgeleitet wird, dadurch entnommen, daß man die folgende Schaltung verwendet. Das eine Ende der Eingangs-Ausgangs-Wicklung 16 ist mit Erde verbunden und das andere über zwei in Serien geschaltete Widerstände 28, 29 mit der Leitung 8 vom Steuergitter der Triode 2. Zwischen die Verbindung der Wicklung 16 mit dem ersten Widerstand 28 und Erde ist eine Kapazität 30 in Serie mit einem Widerstand 31 geschaltet. Diese Kapazitätswiderstandskombination, durch die die geraden Harmonischen fließen, hat einen niedrigen Scheinwiderstand, so daß die an das Stenergitter rückübertragene wellige Spannung zu vernachlässigen ist. Das Ausgangssignal wird am Widerstand 3 1 durch eine Leitung 32 abgenommen und dem S teuergitter der ersten Röhre 3 3 eines Wechselstromverstärkers zugeführt, der, obgleich er nur mit zwei Stufen dargestellt ist, drei oder mehr derartige Stufen enthalten kann, -wobei die Ausgangsstufe eine kathodengekoppelte Röhre34 ist. Da der Widerstand 31 einen niedrigen Wert #hat, so kann zwischen den Widerstand 31 und das Gitter der Röhre 33 ein Transformator mit hohem Übersetzungsverhältnis geschaltet werden, der die Nerhältnismäßig geringe Spannung am Widerstand auf einen angemessen hohen Spannungspegel bringt. Diese Anordnung ist indessen nicht wesentlich und infolgedessen in der Zeichnung nicht dargestellt.Even harmonics are extracted from the high voltage input-output winding 16 (Fig. I) without disturbing the flow of magnetizing current and without feeding AC ripple back to the main amplifier by using the following circuit . One end of the input-output winding 16 is connected to earth and the other via two series-connected resistors 28, 29 to the line 8 from the control grid of the triode 2. Between the connection of the winding 16 to the first resistor 28 and earth a capacitance 30 connected in series with a resistor 31. This combination of capacitance and resistance, through which the even harmonics flow, has a low impedance, so that the undulating voltage transmitted back to the star grid is negligible. The output signal is taken and the resistor 3 1 through a line 32 to the S fed to an AC amplifier expensive grid of the first tube 3 3 which, although it is only shown with two stages, may contain three or more such stages, the output stage -said a cathode coupled Tube34 is. Since the resistor 31 has a low value, a transformer with a high transformation ratio can be connected between the resistor 31 and the grid of the tube 33, which transformer brings the relatively low voltage across the resistor to an appropriately high voltage level. However, this arrangement is not essential and is consequently not shown in the drawing.

Zwischen die Verbindung der Widerstände :28 Und 29 einerseits und die Erdleitung 5 andererseits kann eine zweite Kapazität 35 geschaltet werden, die in Verbindung mit dem Widerstand 28 ebenfalls dazu dienen soll, die Rückführung der welligen Spannung zu dem Hauptverstärker herabzusetzen.Between the connection of the resistors: 28 and 29 on the one hand and the earth line 5 on the other hand, a second capacitance 35 can be connected which, in conjunction with the resistor 28, is also intended to reduce the return of the ripple voltage to the main amplifier.

Der Wechselstromverstärker enthält den Widerstand 36 in der Kathodenleitung der ' kathodengekoppelten Ausgangsröhre 34, verbunden mit dem negativen Pol einer Gleichstromquelle hoher Spannung, deren positiver Pol an Erde liegt. Die Ausgangsspannung wird dein Kathodenende dieses Widerstandes entnommen. Die Ausgangsspannung liegt über eine Kapazität 37 an der Primärwicklung 38 eines Aufwärtstransformators 39, dessen Sekundärwicklung 40 mit je einer Anode 41 bzw. 41" eines Diodenpaares 42, 42a verbunden ist. Die Sekundärwicklung 4o hat einen Mittelabgriff, der über eine Leitung 43, mit dem Verbindungspunkt der inneren Enden eines Paares von Parallelschaltungen aus Widerstand und Kapazität 44, 45, 44a, 45a, deren äußere Enden mit den Kathoden 46 bzw. 46a des Diodenpaares verbunden sind, zusammengeschaltet ist. Die Kathode 46 ist über einen Serienwiderstand 47 mit der Leitung 9 verbunden, die zu dem Steuergitter der zweiten Triode:2a in der ersten Stufe des Hauptverstärkers führt. Die Kathode 46a liegt an Erde, und eine geeignete überdrückungskapazität 48 ist ebenfalls zwischen die Leitung 9 und Erde geschaltet. Die Werte des Widerstandes 47 und der Kapazität 48 sind so gewählt, daß eine hohe Zeitkonstante erlialten wird, so daß die obere Grenze des Frequenzbereiches der Vorrichtung zur Nullpunktswiederherstellung sehr niedrig liegt, z. B. unter 2 oder 3 Hz, besser aber noch unter i Hz.The alternating current amplifier includes the resistor 36 in the cathode line of the 'cathode coupled output tube 34 connected to the negative pole of a direct current high voltage source, whose positive pole is connected to ground. The output voltage is taken from the cathode end of this resistor. The output voltage is connected via a capacitor 37 to the primary winding 38 of a step-up transformer 39 whose secondary winding 40 each having an anode 41 or 41 'of a pair of diodes 42 is connected to 42a. The secondary winding 4o has a center, via a line 43, with the connection point of the inner ends is interconnected a pair of parallel circuits of resistance and capacitance 44, 45, 44a, 45a, whose outer ends are connected to the cathode 46 and 46a of the diode pair. the cathode 46 is connected via a series resistor 47 to the line 9 which leads to the control grid of the second triode: 2a in the first stage of the main amplifier. The cathode 46a is connected to earth, and a suitable bypass capacitance 48 is also connected between the line 9 and earth are chosen so that a high time constant is achieved, so that the upper limit of the frequency range of the device for Zero point recovery is very low, e.g. B. below 2 or 3 Hz, but better still below i Hz.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Anordnung der Dioden 49-, 42a so getroffen ist, daß das Potential am Widerstand 47 Positiv in bezug auf den Mittelabgriff der Transformatorsekundärwicklung 40 ist, wenn die Ausgangsspannung des Wechselstromverstärkers einen positiven Spitzenwert hat, und das Potential an der Erdverbindung positiv in bezug auf den Mittelabgriff ist, wenn diese Ausgangsspannung einen negativen Spitzenwert hat. Demzufolge ist das Potential am zweiten Steuergitter der ersten Stufe des Hauptverstärkers, d. h. das Gitter der Röhre 2a, positiv oder negativ in bezug auf Erde, je nachdem ob das Potential zwischen dem ersten Steuergitter dieser Stufe, d. h. das Gitter der Röhre 2 und Erde positiv oder negativ ist.It should be noted that the arrangement of the diodes 49-, 42a is such that the potential at the resistor 47 is positive with respect to the center tap of the transformer secondary winding 40 when the output voltage of the AC amplifier has a positive peak value and the potential at the Earth connection is positive with respect to the center tap when that output voltage has a negative peak value. As a result, the potential at the second control grid of the first stage of the main amplifier, i. H. the grid of the tube 2a, positive or negative with respect to earth, depending on whether the potential between the first control grid of this stage, i.e. H. the grid of tube 2 and earth is positive or negative.

Infolge der praktisch unvermeidbaren leichten Unsymmetrie bei Trahsformator und Dioden muß eine passende Nullpunktseinstellung vorgenommen werden. Das erfolgt zweckmäßig durch eine zweite Wicklung 24, die nur sehr wenig Windungen enthält, beispielsweise ungefähr nur fünf Windungen, und die über die Eingangs-Ausgangs-Wicklung 16 gewickelt ist. Das eine Ende dieser Wicklung ist mit dem Mittelpunkt eines Widerstandes 25, der über einen Reihenwiderstand 26 positive Spannung aus einer Gleichstromquelle von hohem Potential erhält, verbunden. Das andere Ende der Wicklung ist mit dem Gleitkontakt eines Potentiometers 27 verbunden, das parallel zu dem Widerstand 25 liegt. Demzufolge gestattet die Einstellung des Potentiometerkontaktes eine Feineinstellung des Stromes, der durch die Windung:24 fließt, vom Nullpunkt an bis zum Maximum in beiden Richtungen.Due to the practically unavoidable slight asymmetry in the transformer and diodes, a suitable zero point setting must be made. This is expediently done by means of a second winding 24 which contains only very few turns, for example only approximately five turns, and which is wound over the input-output winding 16. One end of this winding is connected to the center point of a resistor 25 which receives positive voltage from a direct current source of high potential via a series resistor 26. The other end of the winding is connected to the sliding contact of a potentiometer 27 which is parallel to the resistor 25 . As a result, the adjustment of the potentiometer contact allows fine adjustment of the current flowing through the winding: 24 from zero to maximum in both directions.

Die Ein ' stellung durch die Spule2,4, wie sie in Fig. i beschrieben ist, ist natürlich gleichermaßen anwendbar auf die Schaltungen in den Fig. 2 und 3, obwohl im Interesse der Übersichtlichkeit sie dort weggelassen ist.The A 'position by the Spule2,4, as described in Fig. I, is of course equally applicable to the circuits shown in Figs. 2 and 3, although in the interest of clarity, it is omitted here.

In dem Ausführungsbeispiel, das zur Erläuterung der Erfindung ausgesucht ist, sind die Werte der einzelnen Teile so gewählt, daß die obere Grenzfrequenz der Vorrichtung zur Nullpunktswiederherstellung ungefähr 2, oder 3 Hz ist, während ' der Frequenzverlauf des Hauptverstärkers den Bereich von o bis 3kHz umfaßt. DieNullpunktsänderungen und zufälligen Schwankungen, die normalerweise auftreten, entsprechen Frequenzen von beträchtlich unter i Hz und liegen infolgedessen innerhalb des Bereiches der Vorrichtung zur Nullpunktswiederherstellung.In the embodiment, this is chosen to illustrate the invention, the values of the individual parts are selected so that the upper limit frequency of the device for zero recovery about 2 or 3 Hz, while 'the frequency response of the main amplifier covers the range from o to 3kHz . The zero point changes and random fluctuations that normally occur correspond to frequencies well below i Hz and are therefore within the range of the zero point recovery device.

Wechselpotentiale hoher Frequenz, die an dem ersten Steuergitter der ersten Stufe des Hauptverstärkers auftreten, beeinflussen die Vorrichtung zur Nullpunktswiederherstellung nicht und werden imHauptver#stä,rker in der übliehenWeiseverstärkt. Dessen Verstärkung wird außerdem in der üb- lichen Weise durch das Verhältnis zwischen dem Rückkopplungswiderstand 6 und dem Eingangswiderstand 4 bestimmt. Bei sehr niedrigen Frequenzen, die normalerweise eine Nullpunktsänderung hervorrufen würden, legt indessen die Vorrichtung zur Nullpunktswiederherstellung ein verstärktes, nuillpunktkorrigierendes Potential an das zweite Steuergitter der ersten Stufe des Hauptverstärkers. Offensichtlich wird, während dessen Verstärkung dieselbe ist wie vorher, dann das Verhältnis zwischen der Nullpunktsänderung, die jetzt auftritt, und der, die sonst aufgetreten wäre, dasselbe, wie das Verhältnis zwischen der Eingangs- und Ausgangsspannung der Vorrichtung zur Nullpunktskorrektur, d. h., wenn die letztere eine Verstärkung von 5oo hat, so ist die Nullptinktsabweichung auf 1/5oo ihres normalen Wertes herabgesetzt.High frequency alternating potentials appearing at the first control grid of the first stage of the main amplifier do not affect the device for zero point restoration and are amplified in the main amplifier in the usual way. Its gain is also determined in the usual way by the ratio between the feedback resistor 6 and the input resistor 4. At very low frequencies, which would normally cause a zero point change, the device for zero point restoration, however, applies an amplified zero point correcting potential to the second control grid of the first stage of the main amplifier. Obviously, while its gain is the same as before, then the ratio between the zero point change that is occurring now and that which would otherwise have occurred becomes the same as the ratio between the input and output voltages of the zero point correction device, i. i.e., if the latter has a gain of 500, the zero point deviation is reduced to 1/500 of its normal value.

Es wird darauf aufmerksam gemacht, daß der Widerstand 18, der in Serie mit den Erregerwicklungen 15, 15,1 des magnetischen Umrichters liegt, die Vorrichtung zur Nullpunktskorrektur unempfindlich gegen Spannungsänderungen der Wechselspannung macht, die diesen Wicklungen zugeführt wird. Dieser Widerstand setzt außerdem den Einfluß großer Spannungsstöße herab, die bei dem Ein- und Ausschalten auftreten und die Lage des Nullpunktes infolge einer sich daraus ergebenden Dauermagnetisierung der Eisenkerne 14, i4.a beeinflussen. Es wird indessen vorgezogen, eine weitere Schutzvorrichtung vorzusehen, so daß derartige Spannungsstöße vermieden werden. Wie in Fig. i dargestellt, ist'ein normalerweise geschlossen " er Schalter 49 vorgesehen, um die Eingangs-Ausgangs-Wicklung 16 kurzzuschließen, und ein zweiter normalerweise geschlossener Schafter 50, um den Ausgang der Vorrichtung zur Nullpunktswiederherstellung kurzuschließen, indem man die Leitung 9 an Erde legt. Diesen Schaltern ist ein Relais 5 1 zugeordnet (die Schalter «sind ebenfalls durch gestrichelte Linien dicht am Relais dargestellt), dessen Spule 52 über einen Vollweggleichrichter 53 an den Klemmen 23 liegt, über die der Wechselstromanschluß -für die Wicklungen 15 und 15a erfolgt. Dieser Anschluß ist der letzte Schritt beim Einschalten des Gerätes, wenn es gebrauchsfertig gemacht wird, und erfolgt erst, wenn die anderen Anschlüsse sich im Betriebszustand befinden-. Demzufolge -tritt das Relais 51 dann erst zur Öffnung der Schalter 49, 50 in Tätigkeit, so daß der Durchgang eines starken Stromes durch die Windung 16 beim Einschalten des Hauptverstärkers, der sonst auftreten könnte, vollständig vermieden wird. Ein ähnliches Ergebnis kann natürlich dadurch erhalten werden, daß man die Schalter 49, 50 als thermisch betätigte Verzögerungsschalter anordnet, die sich erst öffnen, wenn die Stromzuführungen zu dem Hauptverstärker bereits eine vorbestimmte Zeit eingeschaltet sind.Attention is drawn to the fact that the resistor 18, which is in series with the excitation windings 15, 15, 1 of the magnetic converter, makes the device for zero point correction insensitive to voltage changes in the alternating voltage which is supplied to these windings. This resistance also reduces the influence of large voltage surges that occur when switching on and off and influence the position of the zero point as a result of the permanent magnetization of the iron cores 14, i4.a resulting therefrom. However, it is preferred to provide a further protective device so that such voltage surges are avoided. He "As shown in Fig. I, ist'ein normally closed provided switch 49 to short-circuit the input-output winding 16, and a second normally closed steward 50, to become shorted to the output of the device for zero recovery by the line is 9 creates earth. this switches is associated with a relay 5 1 (the switches "are also by broken lines close to the relay shown), the coil 52 is a full-wave rectifier 53 at terminals 23, through which the alternating current terminal -for the windings 15 and 15a takes place. This port is the last step when the device, when it is made ready for use, and takes place only when the other terminals befinden- in the operating state. Accordingly -occurs the relay 51 then only the opening of the switch 49, 50 in Activity so that the passage of a strong current through the winding 16 when switching on the main amplifier, which would otherwise occur could be avoided entirely. A similar result can of course be obtained by arranging the switches 49, 50 as thermally actuated delay switches which do not open until the power supplies to the main amplifier have already been switched on for a predetermined time.

Andere Verfahren, um die geraden Harmonischen aus dem Umrichter zu entnehmen, sind in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Aus einem Vergleich der Fig. i und 4 ersieht man, daß der Widerstand 31 nicht mehr in Serie mit der Kapazität 30 in Fig. 4 liegt. Außerdem ist die Leitung 3:2 zur Führung der geradzahligen Harmonischen an das Steuergitter der ersten Röhre 33 des Wechselstromverstärkers nunmehr zu dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 17 und der Erregerwicklung 15 geführt. In diesem Fall sind auch die Enden der Wicklungen 15, i,#", die miteinander verbunden sind, nicht geerdet, sondern direkt mit dem Ende der Sekundärwicklung ig des Transformators 2o verbunden. Die Verbindung zwischen der Wicklung 15" und dem Widerstand 17" ist jetzt an die Haupterdleitung 5, wie bei 54 angegeben, gelegt. Die Primärwicklung 22 des Transformators 2o wird mit Wechselstrom aus einer Stromquelle gespeist, die an den Klemmen 23 liegt, von denen eine geerdet ist. Bei dieser Bauart des Gerätes ist der Transformator 2o also notwendig, um die Erdverbindungen in der Wechselstromquelle und der Vorrichtung zur Nullpunktswiederherstellung voneinander zu isolieren.Other methods to remove the even harmonics from the inverter, are shown in Figs. 4 and 5. A comparison of FIGS. 1 and 4 shows that the resistor 31 is no longer in series with the capacitance 30 in FIG. In addition, the line 3: 2 for routing the even harmonics to the control grid of the first tube 33 of the AC amplifier is now led to the connection point between the resistor 17 and the excitation winding 15. In this case, the ends of the windings 15, i, # ", which are connected to one another, are not grounded, but rather directly connected to the end of the secondary winding ig of the transformer 2o. The connection between the winding 15" and the resistor 17 " is now connected to the main earth line 5, as indicated at 54. The primary winding 22 of the transformer 2o is fed with alternating current from a current source which is connected to the terminals 23 , one of which is earthed necessary to isolate the earth connections in the AC power source and the zero point recovery device.

Bei der Abwandlung, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, ist die Verbindung zwischen den Wicklungen, 15 und i5a direkt zu einer der Klemmen 23 geführt und ebenfalls geerdet. Die andere Klemme 23 hat über den Reihenwiderstand 18 eine Verbindung zu dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 17, 7a. In diesem Fall ist der in Fig. i dargestellte Widerstand 31 ebenfalls weggelassen, und die Entnahme der geradzahligen Harmonischen erfolgt mit Hilfe eines Aufwärtstransformators 55, dessen Sekundärwicklung 56 zwischen der Erdleitung 5 und der Leitung 32 liegt, die zu dem Steuergitter der ersten Röhre 33 des Wechselstromverstärkers führt. Die Primärwicklung 57 des Transformators 55 liegt an den äußeren Enden der Widerstände 17, 17a. Der Transformator 55 ist wiederum notwendig, um die Erden voneinander zu isolieren.In the modification, as shown in Fig. 5, the connection between the windings 1 and 5 I5A fed directly to one of the terminals 23 and also grounded. The other terminal 23 has a connection via the series resistor 18 to the connection point between the resistors 17, 7a. In this case, the resistance of i shown in Fig. 31 is also omitted, and the extraction of the even harmonics is performed using a step-up transformer 55 whose secondary winding 56 is positioned between the ground line 5 and the line 32 to the control grid of the first tube 33 of the AC amplifier leads. The primary winding 57 of the transformer 55 is located at the outer ends of the resistors 17, 17a. The transformer 55 is again necessary to isolate the grounds from one another.

Obwohl diese verschiedene Abwandlungen des Verfahrens, die geradzahligen Harmonischen zu entnehmen, bei bestimmten Anwendungen der Erfindung von Wert sind, so ist die vorzugsweise Anordnung die in Fig. i dargestellte.Although these are various variations of the procedure, the even-numbered Inferring harmonics that are of value in certain applications of the invention, so the preferred arrangement is that shown in FIG.

Die Verwendung einer einzigen Wicklung 16 an dem Umrichter, die sowohl die Eingangsgleichspannung als auch die Ausgangswechselspannung der geradzahligen Harmonischen führt, ist ein neues Kennzeichen bei magnetischen Umrichtern, die zur Herabsetzung in der Zahl der benötigten Wicklungen führt und den größtmöglichen Raum für die große Zahl von Windungen, die in der einzelnen Wicklung enthalten sein müssen, gibt.The use of a single winding 16 on the converter that has both the input DC voltage as well as the output AC voltage of the even-numbered Harmonic leads is a new feature of magnetic converters that are used for Reduction in the number of windings required leads to the largest possible Space for the large number of turns contained in the individual winding have to, there.

Claims

PATENT CLAIMS- i. Broadband direct current amplifier, the first stage of which is assigned a device for zero point restoration, which takes a potential corresponding to the zero point deviation from the grid of a tube of this stage and applies the potential correcting the deviation to a selected stage of the amplifier, characterized in that the device for zero point restoration is a static magnetic Contains converter in the form of an electromagnetic bridge circuit which has a high input impedance and is designed so that the deviation potential applied to its input causes an output AC voltage which is proportional to the deviation potential.

2. Amplifier according to claim i, characterized in that the magnetic converter is followed by an AC amplifier, the output voltage of which is rectified before it is fed to the selected stage of the main amplifier. 3. Amplifier according to claim i or .2, characterized in that means are provided in connection with the converter which prevent AC components from being fed back therefrom to the main amplifier. 4. Amplifier according to claim 2, or 2 and 3, characterized in that the converter is built and set so that no inadmissibly high proportion of undesired frequencies is contained in the output voltage which is fed to the AC amplifier. 5. Amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic converter comprises an iron core, two excitation windings with the same number of turns, a combined input and output winding on the core, means to supply alternating current to the excitation windings in such a way that, during there is no voltage at the ends of the input-output winding, the voltages induced by the field windings being oppositely equal to one another and means for balancing the inducing effect of the energized field windings. 6. Amplifier according to claim 5, characterized in that the adjusting means of the magnetic converter contain a part which is displaceable in order to change the effect of one field winding without significantly influencing the effect of the other field winding. 7. Amplifier according to claim 6, characterized. characterized in that the displaceable part changes the magnitude and direction of flow of a direct current which is fed to a compensation winding which is wound on the core of the magnetic converter. 8. Amplifier according to one of claims 5, 6 or 7, characterized in that the core of the converter is made of two parts, each of which carries an excitation winding, and that the input-output winding is wound over both excitation windings. G. Amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that means are provided for taking from the magnetic converter an alternating voltage which consists of even harmonics of the alternating voltage which is used to excite the converter. ok Amplifier as claimed in any one of claims 5 to 8, that a capacitance resistance circuit is provided transversely to the input-output winding of the converter to provide a path for the even harmonics of the exciting alternating current - to provide it, and that the output voltage of the converter on the resistor this circuit is removed. Cited publications: Archive for Technical Measurement Z 634-4, Febr. 1950.