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Gegengekoppelter Verstärker Die Erfindung bezieht sich auf einen gegengekoppelten
Verstärker mit einer ungeraden Anzahl, vorzugsweise drei, in Kaskade geschalteter
Röhrenstufen und einer Gegenkopplungsimpedanz, die den Kathodenkreisen der ersten
und der letzten Röhrenstufe der Kaskade gemeinsam ist. Sie bezweckt, den Störstrom
auszugleichen, der von der Anode der vorletzten Röhrenstufe über die haüptsächlich
durch die innere Gitter-Kathoden-Kapazitäf gebildete Impedanz zwischen Gitter und
Kathode der .letzten Röhrenstufe die Gegenkopplungsimpedanz durchfließt; dieser
Strom ist bekanntlich die Ursache dafür, daß die Verzerrungsreduktion des Verstärkers
nur bis zu einer bestimmten Grenze getrieben werden kann.
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Im Vergleich zu verschiedenen älteren Vorschlägen zur Lösung dieses
Problems schafft die Erfindung eine äußerst einfache Lösung. Nach der Erfindung
ist zum Ausgleich des über die Gitter-Kathoden-Impedanz der letzten Röhrenstufe
die Gegenkopplungsimpedanz durchfließenden Anodenstromanteils der vorletzten Röhrenstufe
der Kaskade
das Gitter der letzten- Röhrenstufe über eine Ausgleichsimpedanz
mit dem Gitter der ersten Röhrenstufe verbunden, und die Eingangsimpedanz der ersten
Röhrenstufe, die Ausgleichsimpedanz, die Gitter-Kathoden-Impedanz der letzten Röhrenstufe
und die Gegenkopplungsimpedanz bilden eine wenigstens innerhalb des Durchlaßbereichs
des Verstärkers kapazitiv abgeglichene Wheatstonebrücke, indem das Verhältnis der
Ausgleichsimpedanz zur Gitter-Kathoden-Impedanz der letzten Röhrenstufe gleichgemacht
wird dem Verhältnis der Eingangsimpedanz des Verstärkers zur Gegenkopplungsimpedanz.
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Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert; die Gleichspannungsquellen für die Gitter-und Anodenkreise und
Trennkondensatoren sind dabei weggelassen, so daß nur die wechselstrommäßig wirksamen
Impedanzen angegeben sind, um die Übersichtlichkeit zu erhöhen.
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Der schematisch dargestellte Verstärker besitzt drei kaskadengeschaltete
Röhren 1, 2 und 3, d. h., daß der Ausgangskreis der Röhre i mit dem Eingangskreis
der Röhre 2 und der Ausgangskreis der Röhre :2 mit dem Eingangskreis der Röhre 3
gekoppelt ist. Im Eingangskreis der ersten Röhre i liegt eine Quelle 5 der zu verstärkenden
Schwingungen in Reihe mit einer Eingangsimpedanz Zi, die ganz oder teilweise vom
inneren Widerstand der Quelle 5 gebildet wird, und in den. Ausgangskreis der letzten
Röhre 3 ist eine Belastungsimpedanz Zu aufgenommen. Die Kathodenzuleitungen der
Röhren i und 3 enthalten eine gemeinsame Impedanz Zt, wodurch eine Gegenkopplung
des Verstärkers herbeigeführt wird.
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Bekanntlich ist die Tatsache, daß die Gegenkopplungsimpedanz Zt nicht
nur vom Kathodenstrom der letzten Röhre 3, sondern außerdem zu einem Teil vom Anodenstrom
der vorletzten Röhre 2, und zwar über die namentlich durch die innere Gitter-Kathoden-Kapazität
gebildete Gitter-Kathoden-Impedanz Z4 der letzten Röhre 3, durchflossen wird, dafür
verantwortlich, daß die Verzerrungsreduktion nicht unbeschränkt dadurch erhöht werden
kann, daß für die Gegenkopplungsimpedanz Zt höhere Werte gewählt werden. Um eine
höhere Verzerrungsreduktion zu ermöglichen, muß dieser Teilstrom ausgeglichen werden,
was nach der Erfindung unter Zuhilfenahme einer entsprechend bemessenen Ausgleichsimpedanz
Z, erreicht wird, die die Gitter der letzten und ersten Röhrenstufe unmittelbar
miteinander verbindet. Die Impedanz Z, bildet zu diesem Zweck mit der Eingangsimpedanz
Zi, der Gegenkopplungsimpedanz Zt und der Gitter-Kathoden-Impedanz Z4 eine innerhalb
des Durchlaßbereiches des Verstärkers kapazitiv im Gleichgewicht befindliche Wheatstonebrücke,
d. h.
Durch die mit Hilfe der Impedanz Z, gebildete Wheatstonebrücke wird die Wirkung
des Störspannungsanteils, der infolge der Impedanz Z4 an der Gegenkopplungsimpedanz
Z, und damit im Steuergitterkreis der Röhre i auftritt, durch einen entsprechenden,
über -die Impedanz Z, zugeführten, aber gegenphasigen Störspannungsanteil am Steuergitter
der Röhre i kompensiert, so daß die Spannung zwischen dem Gitter und der Kathode
der ersten Röhre gerade der Differenz der Spannung der Quelle 5 und der Gegenkopplungsspannung
entspricht, die der Kathodenstrom der Röhre 3 allein über der Gegenkopplungsimpedanz
Zt erzeugt.
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Da vielfach Zi und Zt Widerstände sind, während Z4 im wesentlichen
einen kapazitiven Charakter hat, muß für Z, ein Kondensator mit einem Kapazitätswert
gewählt werden, der um ein Zt-faches kleiner ist als die Kapazität zwischen Gitter
und Kathode der Röhre 3. In praktischen Fällen ist dieser Wert gewöhnlich kleiner
als 2 pF. Andererseits führt dieser Kondensator eine kleine negative Kapazität parallel
zum Eingangskreis 5 - Zi der Röhre i herbei. Es kann dann unter Umständen auch erwünscht
sein, für die Impedanz Z, und Zt andere frequenzabhängige Impedanzen zu wählen,
insbesondere, wenn die Eingangsimpedanz Zi selbst frequenzabhängig ist.
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Selbstverständlich kann die Schaltung in vollkommen entsprechender
Weise mit fünf oder allgemein mit einer ungeraden Anzahl kaskadengeschalteter Röhren
entworfen werden, wobei aber die Selbsterregungsgefahr beträchtlich größer als bei
drei Röhren ist. Auch kann man selbstverständlich eine oder mehrere Röhren j e durch
eine Röhrenstufe mit zwei in Gegentakt geschalteten Röhren ersetzen.
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In einem praktischen Ausführungsbeispiel mit drei Gegentaktstufen
hatten die Impedanzen. die folgenden Werte: Zi = 8oo Ohm, Zt = 20 Ohm, Z4 = i8 PF,
Z, = o,45 pF. Die von Z, herbeigeführte negative Eingangskapazität war dann 1,5
bzw. 3 pF, entsprechend der Steilheit (9 bzw. i9 mA/V) der letzten Gegentaktstufe
der Kaskade.