DE956135C

DE956135C - Verstaerker-Roehrenschaltung, bei welcher ein Impedanzwandler-Bandfilternetzwerk andie Anode angeschlossen ist

Info

Publication number: DE956135C
Application number: DEW11971A
Authority: DE
Inventors: Charles Turrell Goddard; Norman Carl Wittwer Jun
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1952-10-24
Filing date: 1953-08-25
Publication date: 1957-01-17
Also published as: US2747138A; GB742824A; FR1080961A

Description

AUSGEGEBEN AM 17. JANUAR 1957

W11971 Villa/21a*

sind als Erfinder genannt worden

Die Erfindung betrifft Elektronenentladungseinrichtungen, insbesondere Breitbandverstärker.

Bekanntlich ist das bei einer Elektronenentladungseinrichtung mit Raumladungssteuerung erreichbare Produkt aus Verstärkung und Bandbreite eine Funktion der Steilheit und der gesamten Kapazitäten der Einrichtung und der zugehörigen Schaltung. Dieses Produkt, das gewöhnlich der Verstärkungsband-Gütefaktor genannt wird, kann

ίο in verschiedenen Formen ausgedrückt werden, die durch das Verfahren der Schaltung sowie durch die Art des verbindenden Netzwerks bestimmt sind, welches zwischen aufeinanderfolgenden Stufen zur Anwendung kommt, wenn die Einrichtung in mehrstufigen Verstärkerschaltungen verwendet wird. Wenn die Einrichtung z.-B. mit dem Steuergitter als Bezugspotential für das Signal betrieben wird, nimmt der Ausdruck für den Gütefaktor eine bestimmte Form an. Der Gütefaktor nimmt eine andere Form an, wenn die Einrichtung mit der so Kathode als Bezugserdpotential für das Signal betrieben wird. Für jede dieser Betriebsarten ist der Ausdruck für den Gütefaktor bei Einsatz der Einrichtung in. einem mehrstufigen Verstärker außerdem abhängig von der allgemeinen Form des Netzwerks zwischen den Stufen. So ergibt die Verwendung eines Zweipolnetzwerks und eines Vierpolnetzwerks zwischen den Stufen verschiedene Aus' drücke für den Gütefaktor.

Bekanntlich erhält man ein hohes Produkt aus Verstärkung und Bandbreite vorteilhafterweise bei Betrieb mit der Kathode als Bezugserdpotential

für das Signal und bei Vierpol-Impedanz wandler-Netzwerken zwischen den Stufen. Für diese Betriebsart kann der Gütefaktor ausgedrückt werden in der Form

η F = K

λ/ Γ

^Aus

wobei G_m die Steilheit der Einrichtung, C_Ein die Gesamtkapazität am Eingang der Einrichtung, die

ίο sowohl die Eingangselektrodenkapazität als auch die mit den Eingangssockelanschlüssen und Leitern verbundenen Streukapazitäten umfaßt, und C_Aus die Ausgangskapazität ist, die sowohl die Ausgangselektrodenkapazität zur Anode als auch die Streukapazitäten des Fußes, des Sockels und der Leiter umfaßt. Die Konstante K im obengenannten Ausdruck ist eine Funktion der Kompliziertheit des verwendeten Vierpolnetzwerks zwischen den Stufen, sie ist jedoch allgemein sonst nicht wie ein Parameter beim Entwurf von Elektronenentladungseinrichtungen der willkürlichen Veränderung zugänglich.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf den besonderen Fall beschränkt, für den der oben angegebene Gütefaktor gilt. Dieser besondere Gütefaktor soll jedoch in der folgenden Diskussion benutzt werden, um die Prinzipien und Merkmale der Erfindung zu erläutern, da er besonders brauchbar zur Darlegung der Wirkung der drei Parameter Steilheit, Eingangskapazität und Ausgangskapazität auf das Produkt aus Verstärkung und Bandbreite ist.

Die Bandbreite, bei der eine gegebene Verstärkung erreicht werden kann, d. h. der Gütefaktor einer Einrichtung, kann daher entweder durch Vergrößerung der Steilheit G_m oder durch Verkleinerung der Kapazitäten vergrößert werden. Es ist bekannt, daß man die Steilheit je Flächeneinheit der Kathode durch Verkleinerung des Eingangsabstandes, d. h. des Abstandes zwischen der Kathode und der Steuerelektrode, vergrößern kann. Obschon hierdurch auch die Eingangskapazität C^i_n vergrößert wird, kann gezeigt werden, daß der Gesamtgütefaktor verbessert wird. Dies war das Ver-

.45 fahren der bisherigen Technik. Jedoch bestehen zur Zeit sowohl mechanische Beschränkungen infolge der praktischen Elektrodendrahtgröße usw. als auch elektrische, die der Verbesserung der Gütefaktoren von Verstärkereinrichtungen eine obere Grenze setzen, die durch Verkleinerung des Eingangsabstandes bei derzeitigen Elektrodenentladungseinrichtungen verwirklicht werden können. So wird es, da die Steilheit und die Eingangskapazität vergrößert werden, in steigendem Maße schwierig, eine stabile Arbeitsweise bei hohen Frequenzen zu erhalten und die äußere Schaltung in geeigneter Weise an die Elemente der Elektronenentladungsemrichtung anzuschalten. Da sowohl die Steilheit als auch die Kapazität einer Elektronenentladungseinrichtung der aktiven Fläche der Einrichtung proportional sind, d. h. in einer Hinsicht der Fläche der Kathode, sollte der Gütefaktor unabhängig von der Kathodenfläche und der Röhrengröße sein. Es war daher erwünscht, die aktive Fläche der Kathode und der anderen Elemente zu verkleinern, um die Stabilität der Arbeitsweise der Einrichtung bei hohen Frequenzen zu verbessern und zu erreichen, daß die Außenanschlüsse leichter an die Elektroden der Einrichtung angebracht werden können, während der gewünschte Gütefaktor erhalten bleibt. Jedoch war ein solches Verfahren früher unerwünscht, da eine Verkleinerung der Steilheit und der Eingangskapazität der Einrichtung durch Verkleinerung der Röhrengröße bewirkt, daß die Streukapazitäten der Sockelanschlüsse und Leiter mehr zu den Kapazitäten der Einrichtung und besonders zum Wert C_Aus beitragen. Somit bleibt der Gütefaktor nicht unabhängig von der Röhrengröße, sondern wird wesentlich verschlechtert.

Dieses kann durch Betrachten der Eingangs- und Ausgangskapazitäten gezeigt werden, die durch folgende Gleichungen definiert werden können:

C Ein = C₁+ C₁
CAus = C₂ + C.

wobei C₁ und C₂ die, Eingangs- und Ausgangselektrodenkapazitäten und C₁₈ und C₂₈ die entsprechenden Eingangs- und Ausgangsstreukapazitäten sind. Der Gütefaktor kann mit Hilfe von C₁, go C₁₃, C₂ und C_2S wie folgt ausgedrückt werden:

C₁]

Der erste Ausdruck dieser Größe stellt den eigentlichen Gütefaktor für den Elektrodenaufbau der Einrichtung dar. Der zweite und der dritte Ausdruck sind Verschlechterungsfaktoren, welche die Bedeutung der Streukapazitäten zeigen.

Nunmehr werden die Schwierigkeiten der bisherigen Technik klar. Wie oben beschrieben, kann der Gütefaktor durch Verkleinerung des Abstandes Kathode—Streuelektrode verbessert werden. Sowohl C-_m als auch C₁ je Flächeneinheit werden hierdurch vergrößert. Um eine gewünschte stabile Arbeitsweise bei hohen Frequenzen zu erhalten, ist es erwünscht, die Fläche der aktiven Elemente zu verkleinern, während C₁ nahezu konstant gehalten wird. Der Eingangsverschlechterungsfaktor kann durch diesen Vorgang sehr wenig verändert werden, doch wird die Ausgangskapazität C₂ kleiner, so daß eine unerwünschte Verkleinerung des Ausgangsverschlechterungsfaktors und damit eine starke Verkleinerung des Gesamtgütefaktors der Einrichtung verursacht wird.

Ein allgemeines Ziel der Erfindung besteht deshalb darin, die Bandbreite, bei der eine gegebene Verstärkung erreichbar ist, zu vergrößern und damit den Gütefaktor von Elektronenentladungseinrichtungen zu erhöhen, und insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, die durch die Streukapazitäten im Ausgangskreis entstehende Verschlechterung zu verkleinern. Da man gewöhnlich findet, daß der größere Teil der gesamten Eingangskapa-

zität die Elektrodenkapazität ist, während der größere Teil der gesamten Ausgangskapazität — wie oben erwähnt — die durch Leiter, Sockel und Verdrahtung entstehende Streukapazität ist, kann angenommen werden, daß durch Verbesserung des Ausgangs ein größeres Anwachsen des Gütefaktors als durch Verbesserung des Eingangs erreichbar ist.

Die Erfindung ist weiterhin nicht auf Elektronenentladungseinrichtungen beschränkt, die mit der Kathode als Bezugserdpotential für das Signal betrieben werden, sie ist auch auf andere Betriebsarten anwendbar, wie dem mit dem Stand der Technik vertrauten Fachmann klar sein wird.

Im Sinne der Erfindung werden also die tatsächlichen Elektrodenkapazitäten ' innerhalb der" Einrichtung schaltungsmäßig von den mit den Ausgangsverbindungen zusammenhängenden Streukapazitäten getrennt und die Wirksamkeit der

ao Streukapazitäten verringert. Somit soll die gesamte Kapazität zwischen der Anode einer Elektronenentladungseinrichtung und der Erde aus der Elektrodenkapazität bestehen, und letztere soll die einzige Kapazität, die die Ausgangsbandbreite beschränkt, darstellen, während zwischen der Anode der Einrichtung und der Erde keine Streukapazitäten vorhanden sind.

Zur Verwirklichung dieses Zieles geht die Erfindung von einer Verstärker-Röhrenschaltung aus, bei welcher ein Impedanzwandler-Bandfilternetzwerk an die Anode der Röhre angeschlossen ist, dessen erste Parallelkapazität lediglich aus der Elektrodenkapazität der Anode und einer besonderen anschließenden, die Streuausgangskapazität umfassenden Parallelkapazität besteht. Die Besonderheit der Erfindung besteht nun darin, daß das Netzwerk innerhalb des Röhrengehäuses, d. h. innerhalb des Vakuumraumes, der das Elektrodensystem enthält, liegende Reihenfilterelemente aufweist und daß es aus dem Gehäuse an einer Stelle austritt, wo die Parallelkapazität am Netzwerk wenigstens ebenso groß ist wie die Streuausgangskapazität.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, in das Netzwerk induktive Elemente einzufügen, welche in Reihe zwischen den getrennten Parallelkapazitäten angeschlossen sind und innerhalb des Röhrengehäuses liegen. Das Netzwerk kann außerdem, zweckmäßig in Ergänzung der erwähnten induktiven Elemente, eine Reihenkapazität enthalten, welche das Netzwerk innerhalb des Röhrengehäuses kapazitiv mit der Anode koppelt. Dabei empfiehlt es sich, eine unmittelbare, durch das Röhrengehäuse führende physikalische Verbindung von dem Filternetzwerk und von einer Vorspannungsquelle zur Anode zu vermeiden und die Anode und eine außerhalb des Gehäuses liegende Anodengleichspannungsquelle mit Hilfe innerhalb des Gehäuses liegender Widerstandsmittel miteinander zu verbinden. Die Gesamtkapazität zwischen der Anode und der Erde besteht dabei aus der Elektrodenkapazität innerhalb des Gehäuses; eine Streukapazität von der Anode zur Erde ist nicht vorhanden. Zur weiteren Vervollkommnung kann die Röhre ein Schirmgitter enthalten, das durch die Widerstandsmittel mit der Anode gekoppelt ist.

Eine Verstärker-Röhrenschaltung mit den vorerwähnten Merkmalen läßt sich mit besonderem Vorteil dadurch verwirklichen, daß das Netzwerk von einer Spule mit einer Vielzahl von in Abstand angeordneten Kapazitäten gebildet wird, die aufeinanderfolgende Punkte der Spule mit der Erde verbinden.

Wenn für die Schaltung Röhrengehäuse aus Metall Verwendung finden, so empfiehlt die Erfindung, daß die Röhre ein mit dem Gehäuse verbundenes Schirmgitter enthält, daß ferner Widerstandsmittel die Anode mit dem Gehäuse verbinden, daß weiterhin eine Platte innerhalb des Gehäuses in der Nähe der Anode angeordnet ist, um die das Netzwerk mit der Anode koppelnde Reihenkapazität zu bilden, daß das Netzwerk eine Spule enthält, deren von der Platte angewandtes Ende durch das Gehäuse geführt ist, und daß schließlich mit dem Gehäuse verbundene, als Parallelkapazitäten wirkende ringförmige Teile die Spule an aufeinanderfolgenden Punkten auf der Spulenlänge umgeben. In Verbindung .mit der letztgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstärker-Röhrenschaltung ist es zweckmäßig, die Platte mittels eines stabförmigen Teiles zu halten, der sich axial innerhalb des Gehäuses erstreckt, wobei die Spule um den stabförmigen Teil, gewickelt ist, und mit dem der Platte abgewandten Spulenende durch das Gehäuse geführte Klemmenmittel zu verbinden. Dabei kann es zweckmäßig» sein, die Anordnung so zu treffen, daß die Breite der" ringförmigen Teile entlang der Spule von dem mit der Platte verbundenen Spulenende aus immer größer wird.

In Verbindung mit der Verstärker-Röhrenschaltung, bei welcher das Röhrengehäuse aus Metall besteht, empfiehlt, die Erfindung als weitere spezielle Ausführungsform, daß die Kathode und das Steuergitter der Röhre dicht beieinander angeordnet sind, daß das Schirmgitter auf einem an dem Gehäuse befestigten Metallrahmen gehalten ist, daß ein keramischer Ring axial zum Gehäuse auf dem Rahmen angeordnet ist und die Anode auf seinem vom Schirmgitter abgewandten Ende trägt, wobei das die Anode mit dem Gehäuse verbindende Widerstandsmittel an seinem Teil zwischen dem Schirmgitter und der Anode aus einem Widerstandsüberzug auf dem Ring besteht, daß eine Gleichspannungsquelle an das Gehäuse angeschlossen ist, daß die Platte auf einem keramischen, nicht leitenden Stab angeordnet ist, der sich innerhalb des Gehäuses erstreckt, wobei die Spule um den Stab gewickelt ist, daß die ringförmigen Teile Scheiben sind, die Teile eines zylindrischen, mit dem Stab koaxialen Blocks sind, wobei der Block am Gehäuse befestigt ist, und daß die Klemmen zum äußeren Anschluß der Elektroden, der Spannungsquelle und des äußeren Endes der Spule isoliert angebracht sind und durch das Gehäuse bzw. den Block geführt sind.

Die erfindungsgemäßen Verstärker-Röhrenschaltungen können natürlich mit zwei oder mehr Röhren ausgebildet sein, wozu die Erfindung empfiehlt, daß das Netzwerk zwischen jede Röhre und die nächstfolgende geschaltet ist und als seine letzte Parallelkapazität die Eingangskapazität der nächstfolgenden Röhre enthält.

Ein vollständiges Verständnis der Erfindung und dieser sowie verschiedener anderer Merkmale läßt ίο sich durch die folgende ins einzelne gehende Erläuterung und die Zeichnungen erzielen.

Fig. ι ist eine stark vereinfachte schematische Darstellung der Trennung der Elektroden- und Streukapazitätsanteile der Ausgangskapazität einer erfindungsgemäßen Elektronenentladungseinrichtung;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines speziellen Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt eines speziellen so Konstruktionsbeispiels der Erfindung gemäß Fig. 2; Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines anderen speziellen Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines as Teils einer mehrstufigen Verstärkerschaltung, wobei insbesondere die Anwendung der Erfindung zur Beseitigung der Wirkungen sowohl der Eingangs- als auch der Ausgangsstreukapazitäten gezeigt wird.

Wie oben geschildert wurde, besteht das Problem bei der bisherigen Technik in der Kopplung einer Breitbandverstärkerentladungseinrichtung an irgendeinem äußeren Kreis oder eine Impedanz in solcher Weise, daß das Produkt aus Verstärkung und Bandbreite groß ist und nicht durch mit den Ausgangsleitern verbundenen Streukapazitäten verkleinert wird. Mit anderen Worten, das Problem bei der bisherigen Technik besteht darin, eine Elektronenentladungseinrichtung in die Lage zu versetzen, den hohen Gütefaktor, den sie infolge ihrer Konstruktion besitzt, zu behalten, wenn sie in eine Schaltung eingesetzt und mit zusätzlichen Impedanzen belastet wird, die beim Einsetzen in der Schaltung auftreten. Wie dargestellt, kann die Elektronenentladungseinrichtung eine Kathode 12, ein Steuergitter 13, ein Schirmgitter 14 und eine Anode 15 besitzen. Im Idealfall braucht die Ausgangskapazität, die im Gütefaktor enthalten und teilweise für diesen bestimmend ist, nur durch die wesentliche Elektrodenkapazität 17 zwischen der Anode und den anderen Elementen der Einrichtung definiert zu werden, wobei die Kapazität 17 mit C_Röhre Ausgang bezeichnet wird. Dies ist im wesentlichen dann der Fall, wenn eine Einrichtung nicht in eine Schaltung eingesetzt ist. Sobald das geschieht, tritt eine weitere Kapazität 18 zwischen der Anode und der Erde auf, die durch die Streukapazitäten des Sockels, der Klemmen und der Verdrahtung entsteht, und die mit C_strm Ausgang bezeichnet wird. Diese beiden Kapazitäten waren früher gemeinsam bestimmend für den Gütefaktor der Einrichtung und damit für das Produkt aus Verstärkung und Bandbreite. Gemäß einem Merkmal der Erfindung werden jedoch diese beiden Teile der Ausgangskapazität durch ein Impedanzwandler-Bandfilternetzwerk 20 getrennt, das als Netzwerkteile die Röhrenausgangskapazität 17 und die Streuausgangskapazität 18 enthält. Dieses Netzwerk . kann verschieden ausgeführt werden, jedoch enthält es vorteilhafterweise wenigstens eine Reihenkapazitat, die das Netzwerk an die Anode 15 ankoppelt. Innerhalb des Gehäuses der Elektronenentladungseinrichtung, das durch die gestrichelte Linie 21 angedeutet ist, befindet sich wenigstens ein so großer Teil des Netzwerks-20, daß die Parallelkapazität am Netzwerk an der Stelle seines Austritts aus dem Gehäuse 21 gleich oder größer als die Streuausgangskapazität 18 ist, wodurch die Ausgangskapazität in das Netzwerk aufgenommen werden kann. Die Röhrenausgangskapazität 17 ist klein und kann in der Größenordnung von 1 Pikofarad liegen. Im Fall, daß das Netzwerk 20 a,us dem Gehäuse 21 der Einrichtung mit Hilfe eines durch das Gehäuse geführten Leiters austritt, kann die Streuausgangskapazität 18, die durch den Sockel und die Verdrahtung bei einer sehr sorgfältig aufgebauten Einrichtung entsteht, in der Größenordnung von 3,5 Pikofarad liegen. Das Impedanzwandler-Bandfilternetzwerk 20 transformiert die Impedanz der Ausgangsleitung derart, daß bei ihrem Austritt aus der Röhre die notwendige Parallelkapazität am Netzwerk 20 wenigstens den Wert der Streuausgangskapazität hat. Es sei festgestellt, daß die oben angegebene zahlenmäßige Größenordnung der Streuausgangskapazität 18 nicht für die Ausführungen der Erfindung gilt, bei denen die Ausgangsleitung der Einrichtung nicht körperlich durch das Gehäuse der Einrichtung geführt ist, wie es weiter unten an Hand der Fig. 4 beschrieben wird.

Obschon das Impedanzwandler-Bandfilternetzwerk 20 nur innerhalb des Gehäuses 21 der Einrichtung dargestellt wurde, so wird es selbstverständlich bei den meisten Anwendungen wünschenswert sein, die Impedanz der Ausgangsleitung weiter zu transformieren, so daß sich tatsächlich Teile des Netzwerks 20 sowohl innerhalb als auch außerhalb des Gehäuses befinden, jedoch umfaßt in jedem Fall der erste Teil des. Netzwerks innerhalb des Gehäuses die Röhrenausgangskapazität 17 am Netzwerk, und die erste Stufe des Netzwerks außerhalb der Einrichtung umfaßt die Streuausgangskapazität 18 am Netzwerk.

Es sei festgestellt, daß für die oben als Beispiel genannten Zahlenwerte der Röhrenausgangskapazität 17 und der Streukapazität 18 das Verhältnis der gesamten Kapazität zur Kapazität der Einrichtung selbst 4 :1 beträgt, so daß der Gütefaktor der Einrichtung in der Schaltung ohne Anwendung der Erfindung halb so groß ist wie derjenige der Einrichtung selbst.

Es sei nun zu Fig. 2 übergegangen. Hier ist ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung darestellt, bei dem das Impedanzwandler-Bandfilternetzwerk vorteilhafterweise ein besonderes Netzwerk ist, welches sich sehr gut zur Verwendung emäß der Erfindung eignet, obwohl auch verschie-

dene andere Netzwerke verwendet werden können. So könnte ein Impedanzwandler-Bandfilternetzwerk verwendet werden, das eine Anfangsparallelkapazität und eine nachfolgende Parallelkapazität aufweist, und bei dem die Anfangsparallelkapazität die Elektrodenkapazität der Einrichtung und die nachfolgende Kapazität ganz oder teilweise die Streuausgangskapazitäten der Einrichtung sind. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht das besondere

ίο dort dargestellte Netzwerk 20 aus einer Reihenkapazität 23, einer Vielzahl von Reiheninduktivitäten 24 und Parallelkapazitäten 25 sowie aus der anfänglichen Parallelelektrodenkapazität 17, die als hauptsächlich zwischen der Anode 15 und dem Schirmgitter 14 der Einrichtung bestehend dargestellt ist. Das Netzwerk 20 ist durch irgendeine Belastungsimpedanz oder Schaltung 10 abgeschlossen. Erfindungsgemäß nehmen die Reiheninduktivitäten 24 im Wert nacheinander ab, während die Parallelkapazitäten 25 im Wert nacheinander zunehmen. Wie oben beschrieben, ist die Streuausgangskapazität 18 in einer der Parallelkapazitäten 25 enthalten oder besteht selbst aus einer dieser Kapazitäten, wobei das Gehäuse der Einrichtung das ganze Netzwerk 20 bis zur Anodenseite dieser besonderen Kapazität 25 umfaßt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die erste Kapazität"23 des Netzwerks 20 aus der Anode 15 und einer unmittelbar benachbarten Platte 27, die mit der Anode kapazitiv gekoppelt ist. Durch eine derartige unmittelbare kapazitive Kopplung mit der Anode wird keine Leiterverbindung zwischen der Anode und dem Impedanzwandler-Bandfilternetzwerk benötigt. Infolgedessen entstehen keine durch einen solchen Leiter hervorgerufenen-Streukapazitäten zur Erde. Die Kapazität 23 ist nicht nur als Element im Netzwerk 20 enthalten und verhindert Streukapazitäten zur Erde, die durch eventuelle Leiterverbindüngen zur Anode entstehen könnten, sondern sie bildet auch das .Gleichstromsperrelement, indem sie die Anode 15 und damit die Einrichtung selbst' gegen das Ausgangsnetzwerk 20 isoliert. Bisher wurden Sperrkondensatoren in Ausgangsnetzwerken eingeschaltet, z. B. in Netzwerken zwischen den Stufen von mehrstufigen Verstärkern, wobei die Sperrkondensatoren außerhalb des Gehäuses der Einrichtung angebracht waren und so groß waren, daß eine Verschlechterung der Übertragungseigenschaften des Netzwerks verhindert wurden. Solche großen Kondensatoren besitzen verhältnismäßig große Kapazitäten gegen Erde. Durch die kapazitive Kopplung unmittelbar an die Anode entstehen durch Gleichstromsperrkondensatoreri keine Streukapazitäten, und die Streukapazitäten können gemäß der Erfindung wirksam von der Elektrodenkapazität zur Anode getrennt werden.
Um die Röhrenausgangskapazität wirksam von der Streukapazität zu trennen und um sicherzustellen, daß die Gesamtkapazität zwischen der Anode und der Erde die Elektrodenkapazität ist, ist es erwünscht, die Gleichspannung an die Anode anzulegen, ohne daß dabei irgendwelche Streukapazitäten zur Erde entstehen. So wird nach einem anderen Erfindungsmerkmal die Gleichspannung über einen zwischen das Schirmgitter 14 und die Anode. 15 geschalteten Widerstand 29 an die Anode 15 angelegt, wobei eine positive Spannung an das Schirmgitter 14 durch einen Leiter 30 angelegt wird, der durch das Gehäuse der Einrichtung geführt und an irgendeine äußere Spannungsquelle 31 angeschlossen ist. Ein Kondensator 33 mit einer sehr kleinen Impedanz für Signalströme ist zwischen den Leiter 30 und die Kathode 12 und in Reihe mit der Elektrodenkapazität 17 geschaltet, so daß also die Elektroden- oder Röhrenausgangskapazität 17 zwischen die Anode 15 und die Erde geschaltet ist und eine erste Stufe im Netzwerk 20 bildet.

Ein spezielles konstruktives Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Es besteht aus einem metallischen Gehäuse 35 mit einem koaxialen Eingang 36 an einem Ende. Innerhalb des Gehäuses 35 befindet sich eine hohle rechteckige Kathode 37 mit einem darin befindlichen Heizelement 38 und einer Vielzahl von dünnen Drähten 40, die unmittelbar bei der aktiven Oberfläche der Kathode 37 angebracht und an einem Rahmen 41 befestigt sind, wobei die Drähte 40 die Steuerelektrode 13 bilden. Der Rahmen 40 ist vorteilhafterweise an den Innenleiter 42 des koaxialen Eingangs 36 angeschlossen, dessen Außenleiter 43 mit dem Gehäuse 35 der Einrichtung verbunden ist. Auf der Grundfläche des Gehäuses 35 befindet sich ferner ein Paar Durchführungen 44. Ein Leiter' 45 führt von einer Durchführung 44 zu einer Seite des Heizers 38 und ein Leiter 46 von der anderen Durchführung zu einer ringförmigen Platte 47, zur anderen Seite des Heizers 38 und zur Kathode 37. Zwischen die Platte 47 und den Innenleiter 42 des koaxialen Eingangs ist ferner ein Widerstand 49 geschaltet, wobei der Widerstand 49 einen Teil des Abschlusses des Netzwerks zwischen den Stufen bildet. Die Platte 47 bildet zusammen mit einer zweiten ringförmigen Platte 52, deren einer Seitenteil 53 vorteilhafterweise an die Innenwand des Gehäuses hart angelötet ist, und einer ringförmigen Glimmerscheibe 54 den Überbrückungskondensator zwischen der Kathode 12 und dem Schirmgitter 14.

Das Schirmgitter 14 selbst besteht aus einer Vielzahl von Drähten 56 über einem ringförmigen Rahmen 57, dessen Seitenteile 58 vorteilhafterweise an die Innenwand des Gehäuses 35 hart angelötet sind. Das Gehäuse 35 befindet sich bei dieser speziellen Ausführung vorteilhafterweise auf Schirmgitterpotential und ist an die positive Spannungsquelle 31 angeschlossen. Ein keramischer Ring 60 wird von dem Schirmgitterrahmen 57 so gehalten, daß die Schirmgitterdrähte 56 sich über einem Ende des Rings 60 befinden. Das andere Ende des Rings 60 ist durch eine flache schalenförmige Anode 61 abgeschlossen. Vorteilhafterweise sind erfindungsgemäß die Oberflächen des Rings 60 mit einem Widerstandsüberzug versehen,

ζ. B. mit einem aufgebrachten Kohleüberzug 62, der den zwischen die Anode 15 und das Schirmgitter 14 geschalteten Widerstand bildet, um. die gewünschte Gleichspannung an die Anode zu legen. Auf diese Weise wird kein Leiter unmittelbar von der Anodenschale 61 durch das Gehäuse 35 geführt und die Anodenspannung wird ohne Entstehen von Streuanodenkapazitäten in der Röhre angelegt.

Innerhalb der Anodenschale 61 ist mit _ einem Abstand eine Scheibe 63 angeordnet, die der Platte 27 der Fig. 2 entspricht und mit der Anode 61 die Kopplungskapazität 23 bildet. Die Scheibe 63 ist an einem Ende eines langen keramischen Stabes 64 gehalten, um den eine Drahtspule 65 gewickelt ist, wobei die Spule die Reiheninduktivitäten 24 bildet. Das andere Ende des Stabes 64 weist vorteilhafterweise einen Abschlußstift 67 auf, der in ihn hineinführt. Der Stift 67 führt ferner durch eine Abschmelzung 68 und bildet den Innenleiter eines koaxialen Ausgangs 69.

Am Ausgangsende befindet sich ein zylindrischer Block 71, der hier abgedichtet ist und den Stab 64 sowie die Spule 65 umgibt. Der Block 71 besitzt vorteilhafterweise eine Vielzahl von konzentrischen Scheiben 72, die sich bis dicht an die aufeinanderfolgenden Teile „der Spule 65 erstrecken und die jede mit der Spule eine Kapazität 25 bilden. Gemäß einem Merkmal der Erfindung werden diese Kapazitäten entlang des durch sie und die Spule 65 gebildeten Netzwerks von der Anode aus gerechnet größer. Somit ist vorteilhafterweise die Breite jeder folgenden Scheibe 72 größer als die der vorhergehenden. In gleicher Weise nehmen die durch die Teile der Spule 65 gebildeten Induktivitäten 24 nacheinander von der Anode 61 aus ab. Jede Induktivität 24 wird durch den Teil der Spule zwischen aufeinanderfolgenden Scheiben 72 und damit zwischen aufeinanderfolgenden Kapazitäten 25 gebildet. Daher kann diese Abnahme leicht durch immer engeren Abstand der aufeinanderfolgenden Scheiben 72 hervorgebracht werden. Andererseits kann der Abstand zwischen den Scheiben auch konstant bleiben, jedoch die Steigung der Spule 65 zunehmen. Das Ende des zylindrischen Blocks 71 ist vorteilhafterweise eine Hülse 74, welche den Außenleiter des koaxialen Ausgangs 69 bildet.

Somit besteht gemäß einer speziellen Ausführung der Erfindung das Impedanzwandler-Bandfilternetzwerk 20 aus der Elektrodenkapazität, der Reihenkapazität -zwischen der Anode 61 und der Platte 63, den durch die Teile der Spule 65 gebildeten Reiheninduktivitäten, den Parallelkapazitäten zwischen der Spule 65 und den Scheiben 72 sowie aus der Streuausgangskapazität einschließlich der Kapazität zwischen der Klemme 67 und dem Gehäuse 35.

Es soll nun auf Fig. 4 übergegangen werden. Dort ist ein anderes spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das aus einer Trioden-Elektronenentladungseinrichtung mit einer Kathode yy, einer Steuerelektrode 78 und einer Anode 79 innerhalb eines Gehäuses 80 z. B. aus Glas besteht. Erfindungsgemäß sind die Röhrenausgangskapazität und die Streuausgangskapazitäten getrennt. Zur Anode 79 führt unmittelbar keine leitende Verbindung durch das Gehäuse 80, wodurch die Gesamtkapazität zwischen der Anode 79 und der Erde die' Elektrodenkapazität innerhalb des Gehäuses 80 ist. Somit ist die Gleichspannung über einen hohen Widerstand 82 innerhalb des Gehäuses 80 an die Anode angelegt und durch das Gehäuse hindurch mit der äußeren Spannungsquelle 83 verbunden.

Bei dieser speziellen Ausführung ist die Anode 79 schalenförmig, und der Teil des Gehäuses, welcher der Anode unmittelbar benachbart ist, ist in gleicher Weise schalenförmig und befindet sich innerhalb der Anode. Ein Bolzen 85 ist in der Anode außerhalb des Gehäuses 80 angeordnet und bildet zusammen mit der Anode 79 die Kopplungskapazität 23 von der Anode zum Netzwerk. Durch Anordnung des Bolzens 85, der eine Platte der Kapazität 23 darstellt, innerhalb der Anode 79, die eine Platte der Kapazität 23 darstellt, sind die zwischen dem Bolzen 85 und der Erde bestehenden Streukapazitäten weiter beträchtlich verringert. Da kein Teil des Impedanzwandler-Bandfilternetzwerks 20 körperlich durch das Gehäuse geführt ist, wird die in Fig. 1 mit 18 bezeichnete Streuausgangskapazität stark verringert, und der einzige Teil des Netzwerks 20, der sich innerhalb des Gehäuses 80 zu befinden braucht, damit die Parallelkapazität am Netzwerk wenigstens so groß wie die Streuausgangskapazität an der Stelle des Austritts des Netzwerks aus dem Gehäuse 80, ist die Kopplungskapazität 23.

In Fig. S ist eine weitere spezielle Ausführung der Erfindung dargestellt, die ein Beispiel für eine besondere Anwendung der Erfindung und die Verwendung gewisser Erfindungsprinzipien ist, um auch die Wirkung der Streueingangskapazität auf den Gütefaktor zu beseitigen. Wie ersichtlich, ist das Impedanzwandler-Bandfilternetzwerk 20 das Netzwerk zwischen den Stufen eines mehrstufigen Verstärkers und verbindet insbesondere die beiden Verstärker - Elektronenentladungseinrichtungen 87 und 88 miteinander, die vorteilhafterweise erfindungsgemäß ausgeführt sind. Der erste Teil des Impedanzwandlernetzwerks 20 zwischen den Stufen besteht aus der Reihenkopplungskapazität 23 und der Röhrenausgangskapazität 17. Ein folgender Teil des Netzwerks 20 enthält als Parallelkapazität 25 oder als Teil derselben die Streuausgangskapazität 18, und zwar an der Stelle entlang des Netzwerks 20, wo das Netzwerk durch das Gehäuse der Einrichtung 87 austritt. Der letzte Teil des Netzwerks 20 besteht aus der Reiheninduktivität der körperlichen Leiter zum Steuergitter 13 durch das Gehäuse der Einrichtung 88 und aus den Elek- iao troden- und Streueingangskapazitäten der Einrichtung 88, wodurch die Streueingangskapazitäten in gleicher Weise im Netzwerk 20 verwendet werden. Selbstverständlich sind die oben beschriebenen Anordnungen nur Beispiele für die Anwendung der Erfindungsprinzipien. Zahlreiche andere Anordnun-

gen können vom mit dem Stand der Technik vertrauten Fachmann vorgeschlagen werden, ohne vom Wesen und Ziel der Erfindung abzuweichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verstärker-Röhrenschaltung mit vergrößertem Gütefaktor, bei welcher ein Impedanzwandler-Bandfilternetzwerk an die Anode der Röhre angeschlossen ist, dessen erste Parallelkapazität lediglich aus der Elektrodenkapazität der Anode und einer besonderen anschließenden, die Streuausgangskapazität umfassenden Parallelkapazität besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk innerhalb des Röhrengehäuses liegende Reihenfilterelemente aufweist und daß es aus dem Gehäuse an einer Stelle austritt, wo die Parallelkapazität am Netzwerk wenigstens ebenso groß ist wie die Streuausgangskapazität.

ao 2. Verstärker-Röhrenschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk induktive Elemente enthält, welche in Reihe zwischen den getrennten Parallelkapazitäten angeschlossen sind und innerhalb des Röhrengehäuses liegen.

3. Verstärker-Röhrenschaltung nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk auch eine Reihenkapazität enthält, die das Netzwerk innerhalb des Röhrengehäuses kapazitiv mit der Anode koppelt.

4. Verstärker-Röhrenschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß weder von dem Filternetzwerk noch von einer Vorspannungsquelle eine unmittelbare physikalische Verbindung durch das Röhrengehäuse zur Anode besteht und daß innerhalb des Gehäuses liegende Widerstandsmittel die Anode und eine, außerhalb des Gehäuses liegende Anodengleichspannungsquelle miteinander verbinden.

5. Verstärker-Röhrenschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre ein Schirmgitter enthält, das durch das Widerstandsmittel mit der Anode gekoppelt ist.
6. Verstärker-Röhrenschaltung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk von einer Spule mit einer Vielzahl von in Abstand angeordneten Kapazitäten gebildet wird, die aufeinanderfolgende Punkte der Spule mit der Erde verbinden.

7· Verstärker-Röhrenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher das Röhrengehäuse aus Metall besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre ein mit dem Gehäuse

verbundenes Schirmgitter enthält, daß ferner Widerstandsmittel die Anode mit dem Gehäuse verbinden, daß weiterhin eine Platte innerhalb des.Gehäuses in der Nähe der Anode angeordnet ist, um die das Netzwerk mit der Anode koppelnde Reihenkapazität zu bilden, daß das Netzwerk eine Spule enthält, deren von der Platte abgewandtes Ende durch das Gehäuse geführt ist, und daß schließlich mit dem Gehäuse verbundene, als Parallelkapazitäten wirkende ringförmige Teile die Spule an aufeinanderfolgenden Punkten auf der Spulenlänge umgeben.

8. Verstärker-Röhrenschaltung nach Anspruch/, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte durch einen stabförmigen Teil gehalten wird, der sich axial innerhalb des Gehäuses erstreckt, wobei die Spule um den stabförmigen Teil gewickelt ist, und daß durch das Gehäuse führende Anschlußmittel mit dem Spulenende verbunden sind, das der Platte abgewandt ist.

9. Verstärker-Röhrenschaltung nach Anspruch/ oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der ringförmigen Teile entlang der Spule von dem mit der Platte verbundenen Spulenende aus immer größer wird.

10. Verstärker-Röhrenschaltung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode und das Steuergitter der Röhre dicht beieinander angeordnet sind, daß das Schirmgitter- auf einem an dem Gehäuse befestigten Metallrahmen gehalten ist, daß ein keramischer Ring axial zum Gehäuse auf dem Rahmen angeordnet ist und die Anode auf seinem vom Schirmgitter abgewandten Ende trägt, wobei das die Anode mit dem Gehäuse verbindende Widerstandsmittel an seinem Teil zwischen dem Schirmgitter und der Anode aus einem Widerstandsüberzug auf dem Ring besteht, daß eine Gleichspannungsquelle an das Gehäuse angeschlossen ist, daß die Platte auf einem keramischen, nichtleitenden Stab angeordnet ist, der sich innerhalb des Gehäuses erstreckt, wobei die Spule um den Stab gewickelt ist, daß die ringförmigen Teile Scheiben sind, die Teile eines zylindrischen, mit dem Stab koaxialen Blocks sind, wobei der Block am Gehäuse befestigt ist, und daß die Mittel zum äußeren Anschluß der Elektroden, der Spannungsquelle und des äußeren Endes der Spule isoliert angebracht sind und durch das Gehäuse _log bzw. den Block geführt sind.

11. Verstärker-Röhrenschaltung nach einem der vorgenannten Ansprüche, bestehend aus zwei oder mehr Röhren, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk zwischen jede Röhre und die nächstfolgende geschaltet ist und als seine letzte Parallelkapazität die Eingangskapazität der nächstfolgenden Röhre enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 588292;
deutsche Patentschriften Nr: 756 014, 507 648.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©Ϊ09 549/342 T. (609 756 1.57)