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Publication number: DEN0011151MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 5. September 1955 Bekanntgemacht am 5. Juli 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für · Frequenzverdoppelung und bezweckt, eine einfache und aperiodische Frequenzverdoppelungsvorrichtung zu schaffen, die mit Vorteil bis zu verhältnismäßig hohen Frequenzen, beispielsweise bis zu einigen MHz, Anwendung finden kann. ■ . ·

Gemäß der Erfindung ■ enthält die Vorrichtung zwei Elektronenröhren mit je einem Steuergitter und einem in der gemeinsamen Kathodenleitung liegenden Kathodenwiderstand, der einen Teil der Steuergitterkreise beider Röhren bildet. Die in der Frequenz zu verdoppelnde Eingangsspannung wird dem Steuergitter der ersten Röhre zugeführt, während das Steuergitter der zweiten Röhre über eine positive Gittervorspannungsquelle mit dem der Kathode abgewendeten Ende des Kathodenwiderstandes verbunden ist. Die Anode der zweiten Röhre ist dabei über einen Anodenwiderstand mit einer Anodenspannungsquelle verbunden, und die Anode der ersten Röhre liegt an einer Anzapfung des Anodenwiderstandes, wobei die Ausgangsspannung der Anode der zweiten Röhre entnommen wird; die Steuergi-tter der beiden Röhren haben eine derart verschiedene positive Vorspannung, daß nicht nur beim Zunehmen, sondern auch beim Abnehmen der der ersten Röhre zugeführten Eingangsspannung

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die sich an der Anode der zweiten Röhre ergebende Ausgangsspannung abnimmt.

Bei richtiger Bemessung der Vorrichtung nach der Erfindung sind unerwünschte Harmonische der Eingangsspannung in der Ausgangsspannung nur schwach vertreten; die Verzerrung der Ausgangsspannung infolge unerwünschter Harmonischer ist in diesem Fall nur ι bis 2°/o.

Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher

to erläutert.

Fig. ι zeigt eine Frequenzverdoppelungsschaltungsanordnung nach der Erfindung, während

Fig. 2 ein Spannungsdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Fig. ι dargestellten Schaltungsanordnung zeigt.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung enthält eine Doppeltriode mit den beiden Systemen ι und 2. Deren Kathoden, liegen über einen gemeinsamen Kathodenwiderstand 3 an Erde, während die Steuergitter über verschiedene positive Gittervorspannungen liefernde Quellen 4 bzw. 5 und Gitterwiderstände 6 bzw. 7 mit dem den· Kathoden abgewendeten, mit Erde verbundenen Ende des Kathodenwiderstandes 3 verbunden sind. Die Anode der Triode 2 liegt über einen Anodenwiderstand 8 am Pluspol einer Anodenspannungsquelle 9, während die Anode der Triode 1 mit einer Anzapfung 10 des Anodenwiderstandes 8 verbunden ist. Die in der Frequenz zu verdoppelnde Spannung eines Generators 11 wird dem Steuergitter der Triode 1 zugeführt; die in der Frequenz verdoppelte Ausgangsspannung kann Ausgangsklemmen 12 entnommen werden, die mit der Anode der Triode 2 bzw. mit Erde verbunden sind.

Bei der dargestellten Schaltungsanordnung wirkt die Triode 1 als Kathodenverstärker, so daß die Kathodenspannung der Steuerspannung folgt. Diese Kathodenspannung bildet die Eingangsspannung der Triode 2, so daß sich bei gleichzeitiger Wirkung der beiden Röhren die im Anodenwiderstand 8 von beiden Röhren erzeugten Spannungsänderungen entgegenwirken. Weil der Anodenwiderstand der Triode 1 einen Teil des im Anodenkreis der Triode 2 liegenden Anodenwiderstandes bildet, ist die Effektivverstärkung der Triode 2 erheblich größer als diejenige der Triode 1. Von den in Abhängigkeit von einer Eingangsspannungsänderung auftretenden Spannungsänderungen am Ariodenwiderstand 8 überwiegt, wenn beide Trioden wirksam sind, infolgedessen die durch die Triode 2 herbeigeführte Spannungsänderung.

In dem in Fig. 2 dargestellten Spannungsdiagramm ist der Verlauf der sich an der Anode der Triode 2 ergebenden Spannung V_a in Abhängigkeit von einer der Triode 1 zugeführten Eingangsspannung V₁ bei passend bemessenen Gittervorspannungen angegeben. Bei einem negativen, gegebenenfalls geringen positiven Wert der Eingangsspannung an der Triode 1 ist diese durch die am gemeinsamen Kathodenwiderstand 3 auftretende Spannung gesperrt, die vom Anodenstrom der Triode 2 erzeugt wird. In diesem in Fig. 2 mit a bezeichneten Bereich ist die Anodenspannung V_a der Triode 2 und infolgedessen die Ausgangsspannung unabhängig von der der ersten Triode zügeführten Eingangsspannung, d. h. konstant.

Wird jetzt die Eingangsspannung der Triode 1 beispielsweise auf den in Fig. 2 angegebenen Wert V₁ erhöht, so wird die Triode 1 wirksam. Bei weiterer Zunahme der Gitterspannung der Triode 1 ergeben sich, wie vorstehend erwähnt, am Anodenwiderstand 8 von den beiden Trioden herbeigeführte einander entgegenwirkende Spannungsänderungen, wobei die von der Triode 2 erzeugte Spannungsänderung überwiegt. Die sich an der Anode der Triode 2 ergebende Spannung weist somit in dem in Fig. 2 mit b bezeichneten Bereich eine Zunahme auf.

Bei einer einem Wert V₀ entsprechenden Eingangsspannung erreicht die sich am gemeinsamen Kathodenwiderstand 3 ergebende Spannung einen so hohen Wert, daß die Triode 2 gesperrt wird. Die Triode 1 ist nunmehr normal als Verstärkerröhre wirksam, und eine weitere Zunahme der Eingangsspannung führt eine abnehmende Ausgangsspan- nung herbei, wie dies in Fig. 2 für den mit c bezeichneten Bereich dargestellt ist.

Wenn der Gittervorspannung der Triode 1 ein Wert V₀ erteilt wi'rd, ergibt sich somit nicht nur beim Zunehmen, sondern auch beim Abnehmen der Eingangsspannung eine Abnahme der Ausgangsspannung an den Klemmen 12, was eine Frequenzverdoppelung einer Eingangswechselspannung zur Folge hat.

Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung läßt sich durch sorgfältige Bemessung erreichen, daß die ansteigende und die absinkende Flanke des in Fig. 2 dargestellten Spannungsdiagramms nahezu symmetrisch gegenüber einer senkrechten Linie durch den Punkt V₀ verlaufen und daß daher eine sinusförmige Eingangsspannung eine in der Frequenz verdoppelte und gleichfalls praktisch sinusförmige Ausgangsspannung liefert.

Eine vorteilhafte experimentelle Ausführungsform der beschriebenen Schaltungsanordnung war wie folgt bemessen:

Eine Doppeltriode vom Typ: E 90 CC
Anodenwiderstand . .. 31,3 kOhm

mit einer Anzapfung bei 8,8 kOhm, von der

Speiseseite aus gerechnet
Kathodenwiderstand ... 1,12 kOhm
Gittervorspannung der Triode 1 ... + 2,8 Volt Gittervorspannung der Triode 2 ... O Volt

¹¹⁵ Ungeachtet des aperiodischen Charakters dieser

Schaltungsanordnung stellte sich heraus, daß die Verzerrung der erhaltenen verdoppelten Frequenz bei Änderung der Eingangsfrequenz zwischen 10 Hz und 1,5 MHz nur 1 bis 2% ausmachte.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Vorrichtung für Frequenzverdoppelung, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei mit je einem Steuergitter versehene Elektronenröhren mit einem in der gemeinsamen Kathodenleitung

5+8/3Φ4

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liegenden Kathodenwiderstand enthält, der einen Teil der Steuergitterkreise beider Röhren bildet, wobei die in der Frequenz zu verdoppelnde Eingangsspannung dem Steuergitter der ersten Röhre zugeführt wird und das Steuergitter der zweiten Röhre über eine positive Gittervorspannungsquelle mit dem der Kathode abgewendeten Ende des Kathodenwiderstandes verbunden ist, während die Anode der zweiten Röhre über einen Anodenwiderstand mit einer Anodenspannungsquelle verbunden ist und die Anode der ersten Röhre an einer Anzapfung dieses Anodenwiderstandes liegt, und daß die Ausgangsspannung der Anode der zweiten Röhre entnommen wird und an die Steuergitter beider Röhren verschiedene positive Gittervorspannungen angelegt sind, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß nicht nur beim Zunehmen, sondern auch beim Abnehmen der der ersten Röhre zugeführten Eingangsspannung die sich an der Anode der zweiten Röhre ergebende Ausgangsspannung abnimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen