DE964331C - Gleichstromverstaerkerschaltung - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 23. MAI 1957

N 93OpVIIIa/21 α²

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung bezieht sich in erster Linie auf eine Gleichstromverstärkerschaltung mit wenigstens zwei direkt gekoppelten Röhrenstufen, indem die Anode der ersten Röhre über eine gleichstromdurchlässige Impedanz mit dem Steuergitter der zweiten Röhre verbunden ist. Die Erfindung bezweckt, zu erreichen, daß an einem zum Koppelglied gehörenden Querwiderstand nur ein geringer Gleichspannungsabfall, auftritt, daß jedoch von der Signalspannung hervorgerufene Schwankungen über das Koppelglied möglichst ungeschwächt übertragen werden.

Dies wird erreicht, wenn gemäß der Erfindung als Koppelglied zwischen dem Steuergitter der zweiten Röhre und einem Punkt konstanten Potentials ein stromkonstantes Element mit in bezug auf Gleichstrom niedrigem und in bezug auf Stromänderungen hohem Widerstand liegt, das aus einem in Sperrichtung gepolten Sperrschichtgleichrichter besteht, der unter dem Einfluß einer geeigneten ao Strahlung einen von der Sperrspannung nahezu unabhängigen Strom durchläßt.

Die Erfindung wird an Haaid der Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. ι ein Aüsführungsbeispiel mit einer Kaskade zweier Röhrenstufen darstellt und

Fig. 2 die Gleichrichterkennlinien, zur Erläuterung der Schaltung nach Fig. 1 zeigt;

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Fig. 3 stellt ein Auisführungsbeispiel mit einem Gegentaktverstärker dar, während die

Fig. 4 und S zwei Ausführungsbeispiele von Widerstandselementen zur Verwendung in den Schaltungen ι und 3 zeigen.

Fig. ι zeigt die Kaskade zweier Röhrenstufen 1 und 2, denen die zu verstärkenden Signale über Eingangsklemmen 3 zugeführt werden, wobei verstärkte Signale an einer Ausgangsimpedanz 4 erzeugt werden.

■Sollen mit einem solchen Verstärker Spannungen verstärkt werden können, ohne daß mehrere Speisequellen erforderlich sind, so· tritt die Schwierigkeit auf, daß die Anodenvorspannung der Röhre 1 normalerweise in wesentlichem Maße von der Gittervorspannung der Röhre 2 abweicht. Um diese Schwierigkeit zu-überwinden, wurde z. B. vorgeschlagen, die erwähnte Anode über eine Gasentladungsröhre mit dem erwähnten Gitter zu verbinden; in diesem Falle ist aber nur ein bestimmter Spannungsunterschied zwischen den beiden Vorspannungen möglich. Auch wurde vorgeschlagen, die erwähnte Anode über einen Transistor mit dem erwähnten Gitter zu verbinden, wobei man aber mehr oder weniger von den Verstärkungseigenschaften eines solchen Transistors abhängig wird.

Die Erfindung schafft als Lösung, die Anode der Röhre 1 wieder über eine gleichstromdurchlässige Impedanz 6, z.B. einen Widerstand, mit dem Gitter der Röhre 2 zu verbinden, wobei dann aber dieses Gitter mit Erde oder im allgemeinen mit einem Punkt bestimmten Potentials über einen in seiner Sperrichtung betriebenen Gleichrichter/ verbunden ist, der unter der Einwirkung einer Lichtquelle 8 oder im allgemeinen unter der Einwirkung von auffallender elektromagnetischer Strahlung einen von der Sperrspannung am Gleichrichter 7 nahezu unabhängigen Strom durchläßt.

Der Gleichrichter 7 kann aus einem Kristall mit Zonen der n- und p-Leitungsart bestehen, die längs einer Sperrschicht aneinandergrenzen. In Fig. 2 ist der von einem solchen Gleichrichter durchgelassene Strom i als Funktion der Sperrspannung V bei versdiiedenen Werten der Belichtung L dargestellt. Aus diesen Kennlinien ergibt sich, daß der Strom i bereits bei einer höheren Spannung V als einige Zehntel Volt von dieser Spannung nahezu unabhängig wird und nur noch von der Belichtung L go abhängig ist.

Der Gleichrichter 7 stellt folglich einen sehr großen Differentialwiderstand von einigen Megohm für Signale dar, wobei trotzdem der mittlere Spannungsabfall an diesem Widerstand gering bleiben kann, z. B. geringer als 10 Volt. Die Impedanz 6 muß dabei naturgemäß kleiner als der erwähnte Differentialwiderstand "sein. Um eine gewünschte negative Gittervorspannung einstellen zu. können, kann die Röhre 2 ferner mit einem nicht entkoppelten Kathodenwiderstand 9 versehen sein, und die sich daraus ergebende Gegenkopplung kann gewünschtenfalls in bekannter Weise mittels eines zwischen den Kathoden der Röhren 1 und 2 liegenden Widerstandes 10 herabgesetzt oder beseitigt werden.

In Fig. 3 ist ein Gegentaktverstärker dargestellt, der die Röhren 13 und 14 enthält, denen Signale über Eingangsklemmen 15 und 16 zugeführt werden, während den Klemmen 17 und 18 eine Gegentaktspannung entnommen wird. Die entsprechenden Schirmgitter der Röhren 13 und 14 sind gemeinsam über den Gleichrichter 7 mit der positiven Klemme + der Speisequelle verbunden, so daß sie eine hohe Vorspannung aufweisen und dennoch über einen hohen Differentialwiderstand¹ mit dieser Klemme verbunden sind. Die diesen Schirmgittern zugeführten Elektronenströme erzeugen folglich derartige gemäß den S ignalen. schwankende Schirmgitterspannungen, daß gegenseitige Abweichungen der Gegen taktspannungen an den Klemmen 17 und 18 in wesentlichem Maße unterdrückt werden. Diese Schirmgitter können außerdem zur Erhöhung dieser Unterdrückung über eine Spannungsstabilisatorröhre, z. B. eine Neongasentladungsröhre 19, mit den gemeinsamen Kathoden der Röhren 13 und 14 verbunden sein, die ihrerseits wieder über die Kollektor-Emitter-Elektrodenstrecke eines Transistors 20 mit der negativen Klemme der Speisequelle verbunden sein können., dessen Basis üfjer einen mit der positiven Speisequelle verbundenen Widerstand ein nahezu gleichbleibender Basisstrom zugeführt wird. Da der von einem solchen Transistor durchgelassene Strom ähnliche Kennlinien wie in Fig. 2 zeigt, erhält man so auch bei höherer Stromstärke einen niedrigen Gleich-Spannungsabfall, aber eine wirksame Gegenkopplung zwischen den Röhren 13 und 14.

Die Lichtquelle 8, die z. B. aus derselben Speisequelle gespeist werden kann, kann gewünschtenfalls geändert werden .zwecks Erzielung einer bestimmten Röhreneinstellung.

In Fig. 4 ist ein Widerstaridselement dargestellt, das aus dem Gleichrichter 27 besteht, auf dem als Strahlungsquelle ein radioaktives Material 25, z. B. das Isotop Mn 54, aufgebracht ist. Dieses Material sendet, vorausgesetzt, daß die Halbwertzeit hinreichend groß, vorzugsweise größer als einige Monate ist, eine hinreichend konstante Strahlung von Teilchen, und/oder elektromagnetischer Wellen aus, so daß freie Ladungsträger im Gleichrichter 7 injiziert werden, die ihrerseits bewirken, daß das . Widerstandselement 27, 25 als Ganzes einen geringen Widerstand für Gleichstrom, aber einen sehr hohen Widerstand gegenüber Stromänderungen aufweist.

Um den Nachteil zu vermeiden, daß der Gleichrichter 27 nicht in der Vorwärtsrichtung betrieben werden darf, können zwei solcher Gleichrichter mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung in Reihe geschaltet werden (nicht dargestellt), so. daß eine beliebige Spannung über diese Reihenschaltung immer einen der beiden Gleichrichter in der Sperrrichtung betreibt. Dies kann beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 auf einfachste Weise dadurch Verwirklicht werden, daß das radioaktive Material 25 auf ein Kristallelement 26 mit drei Zonen

abwechselnder Leitungsart aufgebracht wird, so daß immer eine der beiden Grenzschichten zwischen der mittleren Zone p und einer der äußeren Zonen η in der Sperrichtung betrieben wird.
Das radioaktive Material. sendet vorzugsweise keine ungeladenen Teilchen, wie Neutronen, aus, die eine Kernreaktion im Kristallmaterial herbeiführen könnten, da hierdurch die Leitfähigkeit der erwähnten Zonen übermäßig beeinflußt werden ίο könnte.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Gleichstromverstärkerschaltung mit wenigstens zwei direkt gekoppelten Röhrenstufen, indem die Anode der ersten Röhre über eine gleichstromdurchlässige Impedanz mit dem Steuergitter der zweiten Röhre verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuergitter der zweiten Röhre und einem Punkt konstanten Potentials ein strotnkonstantes Element mit in bezug auf Gleichstrom niedrigem und in bezug auf Stromänderungen hohem Widerstand liegt, das aus einem in Sperrichtung gepolten Sperrschichtgleichrichter besteht, der unter dem Einfluß einer geeigneten Strahlung einen von der Sperrspannung nahezu unabhängigen Strom durchläßt (Fig. 1).

2. Gleichstromverstärkerschaltung mit zwei Schirmgitterröhren in Gegentaktschaltung, deren Schirmgitter und Kathoden über einen Spannungsstabilisator, z. B. eine Neongasentladungsröhre, miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmgitter andererseits mit dem positiven Pol der Speise-Spannungsquelle über ein im Anspruch 1 gekennzeichnetes stromkonstantes Element verbunden sind (Fig. 3).

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das stromkonstante Element aus einem Halbleiterkristall mit zwei aneinandergrenzenden Zonen von n- bzw. p-Leitfähigkeit besteht.

4. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung einer in der Nähe des Gleichrichtersangeordneten, zweckmäßig regelbaren Lichtquelle entnommen wird.

5. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsquelle ein an dem Gleichrichter selbst angeordnetes radioaktives Material dient (Fig. 4)·

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das radioaktive Material eine große Halbwertszeit, vorzugsweise größer als einige Monate, besitzt und vorzugsweise eine keine Kernreaktion herbeiführende Strahlung aussendet.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als radioaktives Material das Isotop Mn 54 verwendet ist.

8. Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das stromkonstante Element aus einem Gleichrichter mit drei Halbleiterzonen abwechselnder Leitfähigkeit bestellt (Fig. 5).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung E 2352 Villa/21 a².

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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