DE933274C

DE933274C - Verstaerkerschaltung

Info

Publication number: DE933274C
Application number: DEN5942A
Authority: DE
Inventors: Jan Lourens Bordewijk; Jan Te Winkel
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1951-08-21
Filing date: 1952-08-17
Publication date: 1955-09-22
Also published as: NL85810C; GB711116A; NL163474B; CH305271A; FR1061516A

Description

Die Erfindung betrifft einen Verstärker für breite Frequenzbänder mit Kaskadenschaltung zumindest zweier Verstärkerröhren und Stromgegenkopplung mittels einer in den Kathodenkreis einer Röhre eingefügten Impedanz (Gegenkopplungsimpedanz), der eine Gegenkopplungsspannung entnommen, und zumindest einer dieser Röhre vorangehenden Röhre zugeführt wird.

Bekanntlich kann die Verzerrung bei einer solchen Schaltung nicht ohne weiteres unbegrenzt dadurch verringert werden, daß die Gegenkopplung größer gewählt wird. Sie ist nämlich praktisch ganz durch die Größe des Quotienten aus der Steilheit und der Gitterkathodenstreukapazität der betreffenden Verstärkerröhre bedingt, und zwar deshalb, weil der Strom durch die Gegenkopplungsimpedanz nicht genau dem Strom im Ausgangskreis dieser Röhre entspricht, sondern als zusätzliche Komponente den Strom durch die Gitterkathodenimpedanz, insbesonderedieGitterkathoden-Streukapazität der Röhre, enthält.

Es wurde bereits vorgeschlagen, diese Stromkomponente mittels einerWheatstoneschenBrückenschaltung zu kompensieren, die durch zwei gemeinsam die Gegenkopplungsimpedanz bildende Impedanzen, die Gitterkathodenimpedanz der zweiten Röhre und die Anodenimpedanz der ersten Röhre, dargestellt wird.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Schaltung zu schaffen, bei der diese Kompensation auf eine andere Weise erreicht wird. Sie eröffnet dabei z. B. die Möglichkeit, daß die Kathode der ersten Röhre mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden werden kann. Gemäß der Erfindung ist die Anode der ersten Röhre über die Reihenschaltung einer Induktivität und einer Impedanz mit Erde

verbunden und eine weitere, in den Kathodenkreis der zweiten Röhre eingefügte Induktivität fest mit der ersten Induktivität gekoppelt, wobei die Impedanz derart bemessen ist, daß die von der ersten Röhre erzeugte Stromkomponente, die infolge der Gitterkathodenimpedanz der zweiten Röhre die Gegenkopplungsimpedanz durchfließt, innerhalb des zu verstärkenden Frequenzbereichs im wesentlichen kompensiert wird.

ίο Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Fig. ι ein Ausführungsbeispiel, und Fig. 2 das Ersatzschaltbild der Fig. ι. darstellt. In Fig. ι werden die zu verstärkenden Schwingungen einer Verstärkerröhre 1 und der darauf folgenden Röhre 2 zugeführt, so daß über eine Ausgangsimpedaniz3 die verstärkten Schwingungen abgenommen werden. In den Kathodenkreis der Röhre 2 ist eine Gegenkopplungsimpedanz R mit, zumindest innerhalb des zu verstärkenden Frequenzbereichs, im wesentlichen Widerstandseigenschaft eingefügt, an der eine Spannung e_t auftritt, die nahezu proportional dem die Ausgangsimpedanz 3 durchflieißenden Strom ist. Diese Gegenkopplungsspanniung e_t wird einer der Röhre 2 vorangehenden Röhre, z. B. der Röhre 1 (diese Gegenkopplung ist nicht dargestellt) oder einer davor eingeschalteten Röhre (diese Gegenkopplung ist gestrichelt angedeutet), zugeführt. Gewünschtenfalls enthält der Kathodenkreis der Röhre 2 noch eine Impedanz 10, die eine Gegenkopplung der Röhre 2 selbst bewirkt.

Bekanntlich bewirkt nun der Strom, der die zwischen Gitter und Kathode der Röhre 2 liegende, die Gitterkathodenstreukapazität der Röhre 2 enthaltende Impedanz 5 durchfließt, daß der Strom durch die Gegenkopplungsimpedanz R nicht genau dem Strom durch die Ausgangsimpedanz 3 entspricht, was zur Folge hat, daß die Verzerrung mittels Gegenkopplung nicht weiter vermindert werden kann, als dem Verhältnis der Steilheit zur Gitterstreukapazität der Röhre 2 entspricht.

Zur Kompensation dieser Stromkomponente in der Gegenkopplungsimpedanz R, die also vom Stromanfeil der Röhre 1 durch die Gitterkathodenimpedanz 5 herrührt, wird erfindungsgemäß die Anode der Röhre 1 über die Reihenschaltung einer Induktivität 6 und der Impedanzen 8, 9, 11, die gegebenenfalls zu einem oder zwei Impedanzelementen vereinigt sein können, mit Erde verbunden. Mit dieser Induktivität 6 ist ferner eine zweite, in den Kathodenkreis der Röhre 2 eingefügte Induktivität 7 fest gekoppelt, und die Impedanzen 8, 9, 11 sind derart bemessen, daß das Verhältnis zwischen dem Strom i_r (vgl. Fig. 2), der von der Anode der Röhre 1 über die Gitterkathodenimpedanz 5 der Röhre 2, die gegebenenfalls vorgesehene Impedanz 10 und die Selbstinduktion 7 nach Erde fließt, und dem Strom i_v der von der Anode der Röhre 1 über die Impedanzen 8, 9, 11 und die Selbstinduktion 6 nach der Erde fließt, dem Verhältnis η der Windungszahlen der Induktivitäten 6, 7 entspricht. Auf diese Weise enthält der Strom durch die Gegenkopplungsimpedanz R keine vom Strom durch die Röhre 1 gelieferte Komponente mehr, was die Möglichkeit gibt, die Verzerrung erheblich stärker zu verringern.

Die Impedanz 5 ist im wesentlichen kapazitiv, die Impedanz 8 wird deshalb entsprechend kapazitiv mit dem w-fachen Impedanzwert bemessen. Wird ein einzelner Gegenkopplungswiderstand 10 im Kathodenkreis der Röhre 2 verwendet, so muß auch ein n-iacher Widerstand 9 angewendet werden. Es ist dabei zweckmäßig, das Verhältnis η bedeutend größer als 1 zu bemessen, z. B. 2 bis 4; in diesem Fall kann nämlich die Größe des kapazitiven Teils der Impedanz 8 klein gehalten werden, so daß die Phasendrehung für Frequenzen oberhalb des "zu verstärkenden Frequenzbereichs nicht unnötigerweise vergrößert und damit die Stabilität nicht beeinträchtigt wird.

Im vorstehenden wurde stillschweigend angenommen, daß die Induktivitäten 6 und 7 so fest miteinander gekoppelt sind, daß die Streuinduktion des von den Induktivitäten 6 und 7 gebildeten Transformators'vernachlässigbar ist. In der Praxis bringt das Vorhandensein einer Streuinduktion mit sich, daß eine Selbstinduktion L₅ (Fig. 2) in Reihe mit den Impedanzen 8, 9 auftritt, die samt der sich als eine Kapazität verhaltenden Impedanz 8 eine Reihenresonanz aufweist. Dadurch, daß diese auf einen geeigneten, über dem zu verstärkenden Frequenzbereich liegenden Wert festgelegt und mittels eines Widerstandes 11 (der gegebenenfalls mit dem Widerstand 9 kombiniert sein kann) gedämpft wird, wird die Stabilität der Schaltung verbessert, ohne daß auch für die hohen, zu verstärkenden Frequenzen die Verzerrungsverringerung besonders beeinträchtigt wird. Der Widerstand 11 muß dabei von der gleichen Größenordnung wie die Impedanz 8 bei der erwähnten Reihenresonanz sein.

Gewünschtenfalls kann die Gegenkopplungsimpedanz R auch auf andere Weise, als dies in Fig. 1 angegeben ist, in den Kathodenkreis eingefügt werden. Es kann z. B. diese Impedanz auch parallel zu dem Induktivitäten 6 und 7 oder parallel zur Induktivität 6 allein gelegt werden. Die dargestellte Schaltung ist jedoch vorzuziehen, - weil, wie das Ersatzschaltbild nach Fig. 2 zeigt, in diesem Fall keine Streuimpedanz in Reihe mit der Ersatzimpedanz R (n + 1) auftritt, die die Stabilität für die hohen Frequenzen ungünstig beeinflussen würde. Man kann ferner gewünschtenfalls für den zu verstärkenden Frequenzbereich durchlässige Sperrkondensatoren vorsehen, sowie auch die Elemente in den dargestellten Reihenkreisen, z. B. die Elemente 8, 9, 11 und 6, vertauschen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verstärker für breite Frequenzbänder mit Kaskadenschaltung zumindest zweier Verstärker röhren und Stromgegenkopplung mittels

einer in den Kathodenkreis der zweiten Röhre eingefügten Impedanz (Gegenkopplungsimpedanz), von der eine Gegenkopplungsspannung einer vorangehenden Röhre zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode der ersten Röhre (i) über die Reihenschaltung einer Induktivität (6) und einer Impedanz (8, 9) mit Erde verbunden ist, daß eine in den Kathodenkreis der zweiten Röhre (2) eingefügte Induktivität (7) fest mit der ersten Induktivität (6) gekoppelt ist, und daß die erwähnte Impedanz (8, 9) derart bemessen ist, daß die von der ersten Röhre (1) gelieferte Stromkomponente, die infolge der Gitterkathodenimpedanz (5) der zweiten Röhre (2) die Gegenkopplungsimpedanz (R) durchfließt, innerhalb des zu verstärkenden, Frequenzbereichs im wesentlichen kompensiert ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis η der Windungszahlen der ersten (6) und der zweiten Induktivität (7) erheblich größer als 1 ist und daß die in Reihe mit der ersten Induktivität liegende Impedanz (8,9) das w-fache derjenigen Impedanz (5, 10) beträgt, die zwischen der Anode der ersten Röhre (1) und der zweiten Induktivität (7) gemessen wird.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkopplungsimpedanz (R) mit im wesentlichen Widerstandscharakter zumindest für den Frequenzbereich der zu verstärkenden Schwingungen parallel zur zweiten Induktivität (7) liegt.
4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsteil der in Reihe mit der ersten Induktivität liegenden Impedanz (8, 9) um einen Betrag (11) vergrößert wird, der von der Größenordnung der Impedanz des kapazitiven Teils (8) der erwähnten Impedanz (8, 9) ist, gemessen bei der Resonanzfrequenz des von diesem kapazitiven Teil (8) und der in Reihe mit der ersten Induktivität (6) auftretenden Streuinduktion (L_s) gebildeten Schwingkreises.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 684 330;
britische Patentschrift Nr. 647 464;
französische Patentschriften Nr. 572915,
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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 545 9.55