DE649951C - Schaltung zur Regelung der Dynamik in Niederfrequenzuebertragungsanlagen - Google Patents

Schaltung zur Regelung der Dynamik in Niederfrequenzuebertragungsanlagen

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DE649951C
DE649951C DET42481D DET0042481D DE649951C DE 649951 C DE649951 C DE 649951C DE T42481 D DET42481 D DE T42481D DE T0042481 D DET0042481 D DE T0042481D DE 649951 C DE649951 C DE 649951C
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G7/00Volume compression or expansion in amplifiers
    • H03G7/02Volume compression or expansion in amplifiers having discharge tubes

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  • Amplifiers (AREA)

Description

  • Schaltung zur Regelung der Dynamik in Niederfrequenziibertragungsanlagen Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zur selbsttätigen Dynamikregelung unter Verwendung von Elektronenröhren mit fünf oder mehr Elektroden in Niederfrequenzübertragungsanlagen.
  • Die Notwendigkeit einer Verstärkungsregelung besteht an verschiedenen Stellen. Bekannt ist beispielsweise die Verstärkungsregelung bei Empfangsgeräten, welche trotz veränderlicher Eingangsspannung eine konstante Lautstärke liefern sollen. Aus anderen Gründen ist eine Lautstärkeregelung z. B. bei der Schallplattenaufnahme, der Lichttonaufzeichnung und bei der Senderaussfieuerung erforderlich. Die Lautstärke einer Orchesterdarbietung schwankt etwa in den Grenzen i : iooo. Bei der Schallplattenaufnahme ist eine untere Lautstärkegrenze, welche nicht unterschritten werden darf, durch das Nadelgeräusch gegeben. Die obere Grenze ist durch den Rillenabstand festgelegt. Auf diese Weise ist man nur in der Lage, ein Lautstärkeverhältnis von etwa i : 50 zum Ausdruck bringen zu können. Es ist infolgedessen notwendig, das natürliche Lautstärkeverhültnis zwischen den leisesten und den lautesten Stellen (die sogenannte Dynamik) von etwa i : iooo zu reduzieren auf etwa i : 5o. Wenn man annimmt, daß eine mittlere Amplitude von der Regelung nicht beeinflußt werden soll, müssen leise Stellen verhältnismäßig mehr verstärkt und laute Stellen geschwächt werden. Ähnlich liegen die Verhältnisse beispielsweise bei der Aussteuerung eines Rundfunksenders; der Modulationsgrad soll bei leisen Stellen mit Rücksicht auf die Störgeräusche im Empfänger und aus der Atmosphäre nicht zu klein sein, und andererseits muß jede Gbersteuerung wegen der damit verbundenen Verzerrung sorgfältig vermieden werden.
  • Die Regelung der Verstärkung erfolgte bisher hauptsächlich in Verstärkerstufen mit für diesen Zweck besonders geeigneten Exponentialröhren, d. h. Röhren, deren Kennlinie gemäß Abb, i einen angenähert negativlogarithmischen Verlauf aufweist und weit in das Gebiet negativer Gittervorspannung hineingezogen ist. Die Regelung erfolgt in bekannter Weise durch Verminderung der Vorspannung des Steuergitters. Bei diesem Verfahren werden zwei Nachteile offenbar. Erstens tritt eine starke Schwankung des mittleren Anodenstromes J. auf, wie aus der Abb. i unmittelbar hervorgeht. Jmi ist der mittlere Anodenstrom bei kleinen Gittervorspannungen und hoher Verstärkung, während J",2 einem Arbeitspunkt mit großer Gittervorspannung und geringer Steilheit entspricht. Zweitens ist eine verhältnismäßig große Regelspannung notwendig, um den ganzen Steilheitsbereich überstreichen zu können. .
  • Es ist bereits bekannt, zum Zwecke des Schwundausgleichs im Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenzteil Mehrgitterröhren zu benutzen. Zwischen Regelschaltungen für Hochfrequenz und Regelschaltungen für -Niederfrequenz bestehen aber grundsätzliche Unterschiede. Die bisher üblichen Exponentiälröhren haben den Nachteil, daß auch bei verhältnismäßig kleinen Amplituden kruininlinige Teile der Charakteristik ausgesteuert werden müssen, was zu nichtlinearen Verzerrungen führt. Solche nichtlinearen Verzerrungen spielen bei Hoch- und Zwischenfrequenzschaltungen überhaupt keine Rolle, da durch die Abstimmung auf die allein zu übertragende Frequenz die auftretenden höheren Harmonischen vom Übertragungsweg ferngehalten werden. Mit Rücksicht auf den Klirrfaktor besteht daher bei Hochfrequenzschaltu,ngen keine \,-eranlassung, statt der üblichen Exponentialröhren eine Mehrgitterröhre zu nehmen.
  • Demgegenüber hat bei Niederfrequenz die ehrgitterröhre den Vorteil, daß eine Steilheitsänderung durch Kennlinienkippung herbeigeführt «-erden kann. Die Kennlinien verlaufen im wesentlichen geradlinig, so daß auch für große Amplituden eine verzerrungsfreie Verstärkung durchführbar ist. Die Regelspannung bewirkt, dali die ILennlinien geneigt werden, also eine andere Steilheit erhalten, ohne daß dadurch wie bei der Benutzung von Elponentialröhren Verzerrungen mit in Kauf genommen werden müssen.
  • Ein weiterer Vorteil ist, daß bei Exponentialröhren infolge der großen Regelspannung der Anteil der Welligkeit in der Regelgleichspannung groß ist, wodurch Rückkopplungserscheinuiigeii und andere störende Effekte herbeigeführt werden können. Es wird daher eine wesentliche Verbesserung eines solchen Dynainikreglers für Niederfrequenzzwecke herbeigeführt, wenn mit kleinen Regelgleichspannungen gearbeitet werden kann, wie dies bei :\lelirgitterröhren der Fall ist.
  • Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Anordnungen durch eine neuartige Schaltung einer Röhre mit fünf oder mehr Elektroden zu beseitigen, und zwar wird gemäß der Erfindung bei einer Schaltung zur Regelung der Dynamik in N iederfrequenzübertragungsanlagen unter Verwendung von Elektronenröhren finit einer Kathode, einer Anode und drei oder mehr dazwischenliegenden Gitterelektroden dem der Kathode benachbarten Gitter die zu verstärkende Wechselspannung und dem der Anode zunächst liegenden Gitter eine von der Höhe der Eingangswechselspannung abhängige, die Änderung der Steilheit der --'inodenstrom-Gitterspannungskennlinien herbeiführende Gleichspannung zugeführt, und es werden beide Gitter durch ein auf Anodenpotential, gegebenenfalls vermindert um den Gleichspannungsabfall am Kopplungselement, gehaltenes Gitter getrennt.
  • Die Abb.2 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Hierin stellt T' eine iVerstärkerröhre mit einer direkt oder indirekt geheizten Glühkathode Ni, einer Anode r1, einem Steuergitter Gt, einem Schirmgitter G_., und einem weiteren Gitter G3 dar. Wenn man die Kennlinie einer derartigen Röhre aufnimmt, wobei der Anodenstrom I" über der Gitterspannung EG, aufgetragen wird und die Spannung Ec,s negativ ist und für eine Kennlinie konstant bleibt, so erhält man gemäß Abb. 3 eine Schar von Kennlinien verschiedener Steilheit. «-elche sich angenähert in einem Punkt P auf der Abszissenachse schneiden. Die Steilheit der einzelnen Kennlinien ist dabei eine Funktion der Spannung des dritten Gitters. Daraus ergibt sich bereits die Möglichkeit einer Verstärkungsregelung durch :3nderung der Spannung EG, in Abhängigkeit von der Amplitude der Eingangswechselspannung. Da die Kennlinien im wesentlichen geradlinig verlaufen, e rgl iht sich ohne weiteres der Vorteil, daß auch für große Amplituden eine verzerrungsfreie Verstärkung durchführbar ist, während dies im Falle der Exponentialrö Kren gemäß Abb. i nur in wesentlich geringerem Umfange möglich ist. Es zeigt sich ferner, daß die zur Regelung der Verstärkung zwischen bestimmten Grenzen notwendige lZegelspannung bei dein neuen Verfahren der Steilheitsänderung beträchtlich ge=ringer ist als bei Exponentialröhren (z. B. 5 Volt gegenüber 30 Volt).
  • L'in die Auswirkung einer :Änderung des mittleren Anodenstromes infolge der Verstärkungsregelung besser klarzustellen, wird auf die Abb.-1 Bezug genommen. Dort stellt L' die bereits an Hand der Abb. 2 näher erläuterte geregelte Verstärkerröhre dar, während l'1 die Endstufe des Verstärkers bezeichnet. Für alle Röhren ist eine gemeinsame Anodenspannungsquelle E" vorgesehen. Wenngleich der Widerstand dieser Spannungsquelle verhältnismäßig gering ist und durch Parallelschaltung einer Blockkapazität C noch weiter herabgesetzt werden kann, so findet doch mit Rücksicht auf die Größe der in der Endstufe auftretenden Wechselspannungsamplituden über die Spannungsquelle eine Rückwirkung auf die Eingangsstufen statt, wenn nicht in die Anodenleitung der Vorstufen besondere Siebglieder L und C eingeschaltet werden. Diese Siebkette besitzt eine durch ihre Dimensionierung festgelegte Zeitkonstante bzw. Resonanzfrequenz, tuid diese steht einer raschen Änderung des mittleren Anodenstromes der Regelstufe h im Wege. Durch verschiedene Meßreihen wurde festgestellt, daß der Übergang zwischen den extremen Verstärkungen in sehr kurzer Zeit vollzogen sein muß, widrigenfalls merkliche Verzerrungen wahrnehmbar sind.
  • Dieser Übelstand wird dadurch ausgeschaltet, daß das Schirmgitter G2 an die Anodenspannung gelegt wird. Das Gitter G3 steuert, ohne selbst Strom zu verbrauchen, die Verteilung c@es von der Kathode emittierten Stromes auf das Schirmgitter G2 und die Anode A. Wenn also beispielsweise der mittlere Anodenstrom durch Vergrößerung der negativen Vorspannung des Regelgitters G" verkleinert wird (Kurve E'G3 in Abb. 3), nimmt der Schirmgitterstrom um den gleichen Betrag zu: Infolgedessen bleibt der aus der Anodenstromquelle entnommene Gesamtstrom Ja+J2 (Abb. a) annähernd konstant, und die Zeitkonstante der Siebkette L C steht völlig außer Spiel.
  • Die vorhin beschriebene Wirkungsweise der Regelstufe kann noch dadurch verbessert werden, daß eine Röhre mit sechs Elektroden (Hexode) in der aus der Abb. 5 ersichtlichen Schaltung verwendet wird. Die Röhre enthält außer einer Kathode K und einer Anode A noch vier Gitterelektroden. G, bezeichnet wieder das Steuergitter, dem die zu verstärkende Eingangsspannung EGl- zugeführt wird. Die Gitter G2 und G3 wirken beide als Schirmgitter, während das Gitter G4 als Regelelektrode in der früher beschriebenen Weise verwendet wird. Dem zweiten Schirmgitter G3 wird wieder die Anodengleichspannung zugeführt, während das erste Schirmgitter G2 vorteilhaft an ein niedrigeres positives Potential gelegt wird. Dadurch, daß vor dem Gitter G3 noch ein weiteres Schirmgitter liegt, wird eine noch bessere Konstanthaltung des Gesamtstromes, der der Anodenspannungsquelle entnommen wird, erreicht.
  • Dies ist in der Abb, 6 zur Darstellung gebracht, in welcher der Strom J3 des zweiten Schirmgitters G3 und der Anodenstrom Ja in Abhängigkeit von der Regelspannung E,9, aufgetragen ist. Außerdem ergibt sich die Möglichkeit, in den Stromkreis des ersten Schirmgitters G2 einen Nutzwiderstand W einzuschalten, der zu verschiedenen Zwecken dienstbar gemacht werden kann. Beispielsweise kann an dieser Stelle ein Telephon zum unmittelbaren Abhören eingeschaltet werden oder der Widerstand fV dient zur Ankopp-Jung eines Abzweigverstärkers, der entweder zu Kontrollzwecken dienen oder in, Verbindung mit einem Gleichrichter zur Lieferung der Regelspannung EGS verwendet werden kann. Es bedarf keiner weiteren Erklärung, daß sich die angegebene Schaltung sinngemäß auf Gegentaktstufen anwenden läßt, wodurch sich nichtlineare Verzerrungen vermeiden lassen.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i: Schaltung zur selbsttätigen Regelung der Dynamik in Niederfrequenzübertragungsanlagen unter Verwendung von Elektronenröhren mit einer Kathode, einer Anode und drei oder mehr dazwischenliegenden Gitterelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß dem der Kathode benachbarten Gitter die zu verstärkende Wechselspannung und dem der Anode zunächst liegenden Gitter eine von der Höhe der Eingangswechselspannung abhängige, die Änderung der Steilheit der Anodenstrom-Gitterspannungskennlinien herbeiführende Gleichspannung zugeführt wird und daß beide Gitter durch ein auf Anodenpotential, gegebenenfalls vermindert um den Gleichspannungsabfall am Kopplungselement, gehaltenes Gitter getrennt sind. z.
  2. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung einer Röhre mit einer Kathode, einer Anode und vier Gitterelektroden das von der Anode aus gesehene dritte Gitter an eine positive Spannung gelegt wird, die kleiner ist als die Anodenspannung.
  3. 3. Schaltung nach Anspruch i und 2, dadurch - gekennzeichnet, daß in den Stromkreis des von der Anode aus gesehenen dritten Gitters ein Widerstand, ein Transformator oder ein elektroakustisches Wiedergabegerät eingeschaltet ist.
  4. 4. Schaltung nach Anspruch i, z oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß von dem im Stromkreis des von der Anode aus gesehenen dritten Gitters liegenden Widerstand oder Transformator unmittelbar oder über einen zusätzlichen Verstärker eine: Wechselspannung zur Speisung eines Gleichrichters, der die Regelspannung für das der Anode zunächst liegende Gitter liefert, abgegriffen wird.
DET42481D 1933-05-03 1933-05-03 Schaltung zur Regelung der Dynamik in Niederfrequenzuebertragungsanlagen Expired DE649951C (de)

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DE (1) DE649951C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE746816C (de) * 1938-01-07 1944-08-25 Heinz Boucke Schaltung einer Mehrgitterroehre fuer Verstaerdungsregelungen
DE910062C (de) * 1950-11-17 1954-04-29 Blaupunkt Elektronik G M B H Schaltanordnung zur Lautstaerkeregelung fuer Schwerhoerigengeraete

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE746816C (de) * 1938-01-07 1944-08-25 Heinz Boucke Schaltung einer Mehrgitterroehre fuer Verstaerdungsregelungen
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