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Schwingschaltung Die Erfindung betrifft Schwingschaltungen mit wenigstens
einer Schwingröhre, bei der mit Hilfe eines Übertragers aus dem Anodenkreis eine
Spannung auf das Gitter rückgeführt wird.
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Es sind bereits Schaltungsanordnungen bekanntgeworden, die zur Erzielung
hoher Frequenzkonstanz Differentialübertrager und zur Erhöhung der Güte einen, mit
der Kathode verbundenen Kompensationswiderstand am Fußpunkt der Primär- und Sekundärwicklung
des Differentialübertragers verwenden.
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Die bekannten Schaltungsanordnungen weisen eire größere Güte durch
die durch die Verwendung des Kompensationswiderstandes verursachte Vergrößerung
der Steilheit der Rückkopplungsgeraden auf. Ein weiterer Vorteil besteht darin:,
daß der Klirrfaktor der Anordnung herabgesetzt wird. Der Nachteil der bekannten
Schwingschaltungsanordnung besteht darin, daß bei Verwendung vor Röhren ohne Sättigungsstrom
Schaltmaßnahmen ergriffen werden müssen, um die Schwingungsamplituden zu begrenzen,
da sonst die .Schwingungen zu groß werden könnten und die Röhre zerstört werden
würde. Bei den bekannten Schaltungsanordnungen ist es üblich, Heiß- oder Kaltleiter
zur Amplitudenbegrenzung zu verwenden:.
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Fig. i zeigt eine der bekannten Schwingschaltungsanordnungen. R ist
die Schwingröhre, die der Einfachheit halber ohne ihre Gleichstromspeisung dargestellt
ist. Im Anodenkreis der Röhre befindet sich der Differentialübertrager Ü mit seiner
Primärwicklung I und seiner Sekundärwicklung II. Die Primärwicklung ist durch der
Kondensator C abgestimmt. Die Verbindung der Primär- und Sekundärwicklung am Fußpunkt
des Übertragers mit der Kathode der Röhre R erfolgt über der Kompensationswiderstand
K.
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Die Schwingschaltung gemäß der Erfindung, enthaltend wenigstens eine
Schwingröhre mit mindestens einem Gitter, deren Anodenwechselstrom mit Hilfe
eines
Übertragers eine Spannung auf ein. Gitter rückkoppelt, wobei die Verbindung der
Primär- und der Sekundärwicklung am Fußpunkt des Übertragers über einen die Verluste
der Schaltung verringernden, Kompensationswiderstand mit der Kathode verbunden ist,
ist- dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial und/oder die Wechselstromdurchflutung
- in Form des gewählten, Übersetzungsverhältnisses - des Übertragers so gewählt
sind, daß der Scheinwiderstand der Primärwicklung mit wachsendem Strom stark abfällt,
so daß sich die Schwingamplitude selbsttätig und verzögerungsfrei begrenzt, wobei-
die einfachste Ausführungsform darin besteht, daß als Kompensationswiderstand ein.
ohmscher Widerstand vorgesehen ist, und die Frequenzbestimmung durch einen mit möglichst
hoher Güte ausgestatteten Übertragerkreis,-dessen Primärseite abgestimmt ist, erfolgt.
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Durch die Ausbildung der Erfindung wird es außerdem möglich, den Wechselstrom
in dem über den Kompensationswiderstand geschlossenen Kreis Anode-Kathode auf einen
erwünschten Wert einzustellen, wobei dieser Wert in, weiten Grenzen beliebig. liegen
kann. Ist nämlich der Verlauf .des Resonanzwiderstandes mit dem Strom bekannt, so
braucht der Kompensationswiderstand unter Berücksichtigung - der wählbaren Übersetzung
nur entsprechend bemessen zu werden.
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Die Schwingschaltung gemäß der Erfindung mit einem ohmschen Widerstand
als Kompensationswiderstand ist besonders dafür geeignet, bei- möglichst großer
Verstärkung, evtl. durchVerwendung mehrerer Stufen, wenigstens am Kompensationswiderstand
eine weitgehend konstante Spannung abzugreifen.
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In weiterer Fortbildung. der Schwingschaltung gemäß der Erfindung
wird der Kompensationswiderstand durch einen abgestimmten, für die Frequenzbestimmung
maßgebenden Kreis gebildet, während der Übertragerkreis aperiodisch ist. Für die
Anforderung sehr hoher Frequenzkonstanz ist eine vorzugsweise in Serienresonanz
arbeitende Kristallanordnung als Kompensationswiderstand vorgesehen.
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Eine weitere Fortbildung der Schwingschaltung gemäß der Erfindung
besteht darin, daß der Kompensationswiderstand durch einen festen Blindwiderstand
und durch einen steilheitsgesteuerten - Widerstand gebildet wird. Zweckmäßigerweise
wird als -fester Blindwiderstand eine -Kapazität und als steuerbarer Blindwiderstand
eine entdämpite Induktivität benutzt.
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Die Schwingschaltung gemäß der Erfindung arbeitet auch als hochselektiver
Verstärker, wenn der Kompensationswiderstand durch die Reihenschaltung eines gegenüber
den normalen Bedingungen vergrößerten Scheinwiderstandes mit einer Spannungsquelle
dargestellt wird..
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In der Schwingschaltung gemäß der Erfindung ist der Differentialübertrager
-so dimensioniert, daß eine automatische und verzögerungsfreie Begrenzung der Schwingungsamplitude
erfolgt. Der in der Differentialspule verwendete eisenhaltige Kern bewirkt.eine
Abhängigkeit sowohl der Induktivität als auch der Güte der Differentialspule von
dem die Spule durchfließenden Primärstrom, und -zwar ergibt sieh durch Anstieg der
Permeabilität bei kleinen. Strömen meist ein Anstieg der Induktivität und damit
des Scheinwiderstandes der Differentialspule mit wachsendem Strom, danach ergibt
sich infolge zunehmender Hystereseverluste ein Abfall der Güte der Differentialspule
und damit auch ein Abfall des gesamten Resonanzwiderstandes der Spule. Diese Erscheinung
kann zur Begrenzung der Schwingungsamplitude verwendet werden, denn bei geeigneter
Wahl der Größe von R kann sich die Schwingungsamplitude nur bis zu einem bestimmten
Wert aufschaukeln.
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Wird zur Selbstbegrenzung der Schwingungsamplitude ein Abfall des
Scheinwiderstandes der Differentialspule schon. .von möglichst kleinen Primärströmen
ab erstrebt, so wählt man zu Nutzen einer großen Durchflutung eine große Windungszahl
und muß dann die Spannung zum Gitter hinuntertrausformieren, d. h. ein Übersetzungsverhältnis
ii von Primär- auf Sekundärseite wählen, das größer als z ist. Die Begrenzung der
Schwingungsamplitude kann, zusätzlich oder ausschließlich durch eine Spule, die
zu dem Kompensationswiderstand K gehört, erreicht werden, die sich dann unter Umständen
im ansteigenden, Teil ihrer Induktivität befinden muß.
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Sender von tiefen Frequenzen lassen sich ausgezeichnet mit Blechkemspulen
stabilisieren, für hohe Frequenzen sind Ferritkerne besonders geeignet. Beachtenswert
ist, daß diese Art der Begrenzung nicht nur eine gitterstromfreie, klirrarme Schwingung
ermöglicht, sondern auch verzögerungsfrei einen Schwingstrom regelt, der in erheblichem
Maße von Schwankungen des speisenden Netzes oder einer angehängten Last unabhängig
bleibt, denn der Innenwiderstand des Anodenkreisausgangs erscheint wie durch eine
kräftige Gegenkopplung erniedrigt, und dementsprechend bleibt die Ausgangswechselspannung
konstant.
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Fig.2 zeigt an Hand eines Ausführungsbeispiels eine Fortbildung der
Schwingschaltung gemäß der Erfindung, dergestalt, daß der mittels des Differentialübertragers
Ü an die Schwingröhre R angeschlossene Kreis durch die Parallelschaltung des ohmschen
Widerstandes W aperiodisch ist, wobei der Kompensationswiderstand durch .einen Serienresonanzkreis
L,C1 gebildet ist.- .
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Die in: Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß
die Meßdrehkondensatoren, die handempfindlich sind, Erdpotential besitzen. Es ist
somit aus -dem Kompensationswiderstand ein Schwingkreis gemacht worden" durch den
die Frequen.zbestimmung erfolgt, während die Differentialspule als urabgestimmter
Breitbandübertrager mit Parallelwiderstand betrieben wird. Da die Schaltung aber
bei Kurzschluß des Kompensationswiderstandes als Meissner-Schaltung eigenschwingfähig
ist, ist die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 nur mit einem Reihenschwingkreis an
Stelle des Kompensationswiderstandes stabil.
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. Für Anforderungen von sehr hoher Frequenzkonstanz ist eine aus den
eben dargelegten Gründen vorzugsweise in Serienresonanz arbeitende Kristallanordnung
als Kompensationswiderstand vorgesehen. In der als Ausführungsbeispiel zu wertenden
Schaltungsanordnung nach Fig. 3 ist Q der an, die Stelle des
Kompensationswidetstandes
gesetzte, die Frequent bestimmende, vorzugsweise in Serienresonanz arbeitende Schwingquarz.
Wie in der Schaltungsanordnung nach Fig.2 bedeuten R die Schwingröhre, Ü dei Differentialübertrager
und W der auf der Primärseite des Übertragers angeordnete Parallelwiderstand.
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Die Schaltungsanordnung nach Fig.3 weist alle Eigenschaften auf, die
von einer hochwertigen Quarzschwingschaltung gefordert werden müssen, und zwar besitzt
sie gitterstromfreie Amplitudenbegrenzung ohne Klirrfaktor mit Güteverbesserung,
einen optimalen Schwingstrom im Quarz und Serienresonanz des Quarzes.
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Die Güte eines Schwingquarzes kommt nur voll bei seiner Serienresonanz
zur Geltung, während bei einem großen Verlustwinkel in der Zuleitungskapazität die
wirksame Güte eines in Parallelresonanz schwingenden Kristalls unter Umständen geringer
als ein guter, aus Spule und Kondensator bestehender Schwingkreis sein kann. Ferner
spielt bei Serienresonanz des Schwingquarzes die Güte des auf die Schwingfrequenz
abgestimmten Kreises der Differentialspule keine Rolle mehr, vielmehr kann deren
Resonanzwiderstand zusätzlich bedämpft werden, bis der auf der Sekundärseite des
Übertragers Ü wirksame Schwingkreiswiderstand nahezu gleich groß wie der ohmsche
Widerstand des Kristalles ist.
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Eine weitere Fortbildung der Schwingschaltung gemäß der Erfindung
besteht darin, daß der den Kompensationswiderstand ersetzende Schwingkreis aus einem
steilheitsgesteuerten Blindwiderstand und einem festen Blindwiderstand gebildet
ist.
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Ein. diesbezügliches Ausführungsbeispiel zeigt die Schwingschaltung
nach Fig. 4, die mit der Schwingröhre R, dem Differentialübertrager Ü, dem Parallelwiderstand
W ausgestattet ist. Der Kompensationswiderstand besteht aus der Kapazität Cl als
festem Blindwiderstand und einer Röhrenschaltung, die als entdämpfte Induktivität
wirkt. Sie ist gebildet aus der Röhre Rz mit der zwischen Anode und Gitter liegenden
Induktivität Lj und dem zwischen dem Gitter und der Kathode liegenden ohmschen Widerstand
WL. Die steilheitsgesteuerte Induktivität besitzt den Wert
wobei SL die Steilheit der Röhre Ry ist.
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An die Stelle der in diesem Ausführungsbeispiel dargestellten steilheitsgesteuerten
Induktivität können auch andere der bekannten Schaltungsanordnungen, die die gleiche
Wirkungsweise besitzen, treten. Die in Fig.4 gewählte wird vorgezogen, weil über
die Induktivität LL und den Widerstand Wj die für die Röhre Rz erforderlichen Gleichspannungen
zugeführt werden können.
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Ferner ist es auch möglich, als festen Blindwiderstand eine Induktivität
und als steuerbaren Blindwiderstand eine entdämpfte Kapazität zu verwenden. Es ist
aber zweifellos zweckmäßiger, eine verlustfreie gesteuerte Induktivität mit einem
Kondensator zu einem Schwingkreis zu ergänzen, als eine gesteuerte Kapazität mit
einer verlustbehafteten Induktivität.
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Die als Ausführungsbeispiel zu wertende Schaltungsanordnung nach Fig.5
arbeitet als hochselektiver Verstärker. Er besitzt wie in den vorhergehenden Schaltungsanordnungen
die Röhre R und den Differentialübertrager Ü. Der Übertrager ist mittels der auf
seiner Primärseite angeordneten Kapazität C auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt.
Die zu verstärkende Spannung u wird in Reihe zu dem Widerstand Z eingeführt. Z ist
bei einem Verstärker mit ungerader Stufenzahl etwas größer als der
-fache Wert des Resonanzwiderstandes R, des durch den Kondensator C abgestimmten
DifferentialübertragersÜ gewählt, so daß gerade mit Sicherheit keine Sohwingung
angefacht wird.
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Bei der in Fig. 5 dargestellten Verstärkeranordnung ist die Bandbreite
um den Faktor gegenüber dem normalen Resonanzverstärker
verkleinert, und zwar unabhängig von der im Anodenkreis befindlichen Last, wenn
unter S die Steilheit der Röhre R verstanden wird und SRo > z ist.