DE744086C - Schaltungsanordnung zur Regelung der Verstaerkung einer Entladungsroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Regelung der Verstärkung einer Entladungsröhre durch Änderung der Vorspannung des Steuergitters. Durch Änderung der Vorspannung des Steuergitters wird bekanntlich die Arbeitssteilheit der Eingangsspannungs-Anodenstrom-Kennlinie beeinflußt.

Es ist bekannt, daß bei derartigen Regelschaltungen zugleich mit der beabsichtigten

Verstärkungsänderung erhebliche Änderungen der Betriebskapazität zwischen den einzelnen Anschlußpunkten der Röhre eintreten, welche in vielen Schaltungen störend wirken. Beispielsweise kann ein angeschlossener Schwingungskreis dadurch verstimmt werden. Zur Vermeidung solcher Änderungen der Betriebskapazität bei der Regelung der Verstärkung ist bereits eine Schaltung bekannt, bei der zur Kopplung des Anodenkreises mit dem Steuergitterkreis ein diesen beiden Kreisen gemeinsamer Widerstand im Kathodenkreis vorgesehen ist. Diese Rückkopplung erzeugt durch die vom Anodenkreis auf den Gitterkreis übertragenen Spannungen eine zusätzliche scheinbare Gitter-Kathoden-Impedanz, welche den Charakter einer negativen Kapazität hat. Da die Größe dieser negativen Kapazität von der Arbeitssteilheit, also von der Steuergittervorspannung abhängt, ist sie zur Kompensation der durch die Vorspannungsänderung primär bedingten Kapazitätsänderungen des Steuergitters geeignet. Die Anwendung dieser bekannten Schaltung ist jedoch begrenzt, da die Einschaltung eines genügend großen Widerstandes in die Kathodenleitung nicht immer möglich ist; sie ist z.B. ausgeschlossen in Schaltungen für sehr hohe Frequenzen mit abgestimmtem Eingangskreis, bei denen die Gitter-Kathoden-Kapazität schon einen beträchtlichen Teil der gesamten Schwingkreiskapazität ausmacht, so daß erhebliche Schwingungsströme direkt bis zur Kathode und bis zum Gitter fließen. Diese Ströme müßten

dann über den Kathodenwiderstand gehen, wodurch der Schwingungskreis eine zusätzliche Dämpfung erfahren würde.

Es ist auch bereits eine Schaltung bekannt, bei der eine Mehrgitterröhre gleichzeitig zur Erzeugung von Hochfrequenzschwingungen und zur Modulation dieser Schwingung mit einer anderen Schwingung verwendet wird. Wenn bei einer derartigen "Anordnung die Verstärkung ίο des Modulatorteiles der Röhre geändert wurde, ergaben sich durch eine Änderung der Stromaufteilung auch Änderungen des Schwingungszustandes im Oszillatorteil, so daß störende Frequenzänderungen der Oszillatorschwingung die Folge waren. Zur Vermeidung dieser durch eine geänderte Stromaufteilung hervorgerufenen Störung wurde vorgeschlagen, gleichzeitig mit der Änderung der Vorspannung an der Modulatorelektrode auch noch an einer positiv vorgespannten Elektrode die Spannung zu ändern, so daß die Amplitude und die Frequenz der Oszillatorschwingungen konstant gehalten werden. Bei dieser bekannten Anordnung waren die Änderungen der Vorspannungen der beiden geregelten Gitter nicht so bemessen, daß die Änderungen der Betriebskapazität am geregelten Steuergitter im wesentlichen aufgehoben wurden.

Die Erfindung geht aus von einer Sehaltungsanordnung zur Regelung der Verstärkung einer Entladungsröhre durch eine Änderung der Vorspannung des Steuergitters, bei welcher außerdem an einer anderen Röhrenelektrode eine mit der Vorspannung des Steuergitters gleichzeitig veränderliche Vorspannung liegt. Erfindungsgemäß ist bei einer derartigen Anordnung die Änderung der an der genannten anderen Elektrode liegenden Vorspannung im Verhältnis zu der Vorspannungsänderung am Steuergitter derartig bemessen, daß die zwischen dem Steuergitter und der Kathode infolge der Vorspannungsänderung am Steuergitter eintretenden Änderungen der Betriebskapazität durch die Vorspannungsänderung an der genannten anderen Elektrode im wesentlichen aufgehoben werden.

Die Erfindung ist begründet auf der Erkenntnis, daß diejenigen Änderungen der Potentialverteilung und Raumladung in der Röhre, 'welche durch die Verstärkungsregelung hervorgerufen werden und die Ursache für die beobachteten Kapazitätsänderungen bilden, wieder aufgehoben werden können durch eine zusätzliche Spannungsregelung an einer anderen Röhrenelektrode. Durch diese zusätzliche Regelung wird die primär bewirkte Verstärkungsänderung jedoch nicht aufgehoben, sondern, wie an dem später beschriebenen Ausführungsbeispiel gezeigt ist, noch vergrößert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die zum Ausgleich der Kapazitätsänderungeri dienende Vorspannung an eine Elektrode angelegt, welche, von der Kathode aus betrachtet, hinter der genannten Steuerelektrode oder zwischen dieser Steuerelektrode und der Anode liegt.

In der Fig. 1 ist die Schaltung eines Überlagerungsempfängers dargestellt, bei welchem ! die Erfindung angewendet ist. Einige Teile des ■ Empfängers, die in gebräuchlicher Weise ausgebildet sind und keine Teile der Erfindung bilj den, sind nur schematisch angedeutet. Der Empfänger- enthält den Antennenkreis 9, den Hochfrequenzverstärker 10, dieTransponierungsstufe 11, dieZwischenfrequenzverstärkerstufeia, den Zwischenfrequenzverstärker 13, den Demodulator und Regelspannungserzeuger 14, den Niederfrequenzverstärker 15 und den Lautsprecher 16, welche in der Schaltung aufeinanderfolgen. Die vom Regelspannungserzeuger 14 hergeleitete Regelspannung wird zum Zweck der automatischen Verstärkungsregelung in an sich bekannter Weise den Röhren der vorhergehenden Stufen des Empfängers zugeführt.

Die Zwischenfrequenzverstärkerstufe 12, bei welcher die Erfindung angewendet ist, enthält den abgestimmten Eingangskreis 20,21, der durch die Entladungsröhre 17 mit dem abgestimmten Ausgangskreis 22, 23 gekoppelt ist; der Ausgangskreis 22, 23 ist seinerseits mit dem Eingangskreis des Zwischenfrequenzverstärkers 13 gekoppelt. In der zur Stufe 12 gehörigen Regelspannungsleitung ist ein Belastungskreis vorgesehen, der die Widerstände 27 und 27' enthält. Die am Widerstand 27' entstehende Spannung wird dem ersten Steuergitter 18 der Röhre 17 zugeführt, während die gesamte Regelspannung, welche an der Reihenschaltung der Widerstände 27 und 27' auftritt, an das zweite Steuergitter ig angelegt wird. Außerdem liegt in der Kathodenleitung noch der Widerstand 25, der durch den Kondensator 26 für Wechselstrom überbrückt ist. Die Betriebsspannungen werden der Röhre in üblicher Weise zugeführt; die entsprechenden Anschlußpunkte sind in der Schaltung mit +B und +Sc bezeichnet.

Die veränderlichen Vorspannungen an den Gittern 18 und 19 sind so bemessen, daß die Betriebskapazität zwischen dem Eingangssteuergitter und der Kathode der Röhre 17 im wesentlichen konstant gehalten und die Verstärker- "0 wirkung in dem gewünschten Maße verändert wird.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung entsprechend der Erfindung sei zunächst auf Fig. 2 Bezug genommen. In Fig. 2 ist die Abhängigkeit der Betriebskapazität des Eingangsgitters einer Röhre von der negativen Vorspannung am Eingangsgitter dargestellt. Die Kurven stellen Meßresultate an einer Entladungsröhre dar. Die Kurve A zeigt, daß die Kapazität des Eingangsgitters gegenüber der Kathode bzw. Erde sich vermindert, wenn die Gittervorspan-

nung negativer wird. Die Messung wurde ausgeführt mit einer Frequenz von 450 kHz, wobei am zweiten Steuergitter 19 eine konstante Vorspannung von — 3 Volt lag. Die Kurven B bis H zeigen, daß die Eingangskapazität ansteigt, wenn die Vorspannung des zweiten Steuergitters 19 negativere Werte annimmt. Für jede einzelne dieser Kurven wurde die Spannung des Gitters 18 auf dem in der Figur vermerkten Wert konstant gehalten. Aus der Betrachtung der Kurven B bis H im Vergleich mit der Kurvet ergibt sich, daß die Möglichkeit besteht, die Eingangskapazität des ersten Steuergitters 18 im wesentlichen konstant zu' halten, indem gleichzeitig mit der Vorspannungsänderung am Gitter 18 auch die Vorspannung des Gitters 19 in geeigneter Weise verändert wird. Die zu diesem Zweck erforderliche Änderung der Vorspannung des Gitters 19 wirkt in bezug auf die gewünschte Verstärkungsregelung ergänzend mit der Regelung durch das erste Steuergitter 18 zusammen. Man kann aus Fig. 2 die für die gewünschte Kompensation erforderliche Änderung der Vorspannung des Gitters 19 entnehmen, wenn man durch die Kurven B bis H eine horizontale Gerade legt. Man findet die Spannungsänderung für das Gitter 19 als Differenz der Parameterwerte zwischen zwei betrachteten Kurven aus der Kurvenschar B bis H und die zugehörige Änderung der Vorspannung am Steuergitter 18 als Differenz der Abzissenwerte, welche zu den Schnittpunkten der beiden betrachteten Kurven mit der horizontalen Linie gehören. Für die der Messung zugrunde gelegte Röhre ist das Verhältnis der Spannungsänderungen an den Steuergittern 18 und 19, welches eine Veränderung der Eingangskapazität vermeidet, nicht genau konstant. Eine geeignete Abhängigkeit der Kompensationsspannung von der am ersten Steuergitter liegenden Regelspannung kann jedoch durch die zusätzliche Verwendung eines für-Wechselstrom überbrückten Widerstandes im Kathodenkreis der Röhre in guter Annäherung erreicht werden. Der Spannungsabfall am Kathodenwiderstand, der dem durch die Röhre fließenden Kathodenstrom proportional ist, wird dann dem Betrage jeder einzelnen am Spannungsteiler 27, 27' abgenommenen Regelspannung hinzugefügt. In Fig. 3 ist das Ergebnis bei Verwendung eines Kathodenwiderstandes von 200 Ohm dargestellt. Die Kurven zeigen den Verlauf der Eingangskapazität der Verstärkerstufe 12 ohne den Ausgangskreis 22, 23, gemessen mit einer Wechselspan-•^r)5 nung der Frequenz 450 kHz. Die Kurve I ergab sich bei Verwendung eines Verhältnisses von ι: 3 zwischen der Spannungsänderung am ersten Steuergitter 18 und der Spannungsänderung am zweiten Steuergitter 19. Die Kurve / ergab sich "bei Verwendung eines entsprechenden Verhältnisses von 2 : 5 und die Kurve K bei einem Verhältnis von ι: 2. Man erkennt, daß bei dem Verhältnis von 2:5 die Eingangskapazität über den größten Teil des Bereiches der Verstärkungsregelung praktisch konstant gehalten wird, wie es durch die Kurve / angedeutet ist. Man vergleiche damit die Kurvet der Fig. 2, welche die starken Änderungen der Eingangskapazität bei der Verstärkungsregelung zeigt. Bei Anwendung der Erfindung kann daher das Verhältnis der Induktivität zur Kapazität der Schwingungskreise viel größer gewählt werden, und es können entsprechend größere Verstärkerleistungen erzielt werden, ohne daß die Grenzen der zulässigen Verstimmung beim Betrieb der Verstärkungsregelung uber,sehritten werden.

In Fig. ι ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher von einer Röhre mit fünf zwischen Kathode und Anode angeordneten Gittern Gebrauch gemacht wird. Ähnliche Ergebnisse können jedoch auch mit Röhren von einfacherem Aufbau, z. B. mit einer Tetrode, erzielt werden. Die zur Kompensation der Kapazitätsänderungen dienende zusätzliche Regelspannung kann bei der Tetrode dem Schirmgitter zugeführt werden, so daß sich die positive Schirmgitterspannung verringert, wenn die negative Vorspannung des Steuergitters vergrößert wird. Die Regelung des positiven Schirmgitterpotentiales ist jedoch praktisch schwieriger durchzuführen als die Regelung des negativen Potentiates am zweiten Steuergitter 19 in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltungsanordnung zur Regelung der Verstärkung einer Entladungsröhre durch eine Änderung der Vorspannung des Steuergitters, bei welcher außerdem an einer anderen Röhrenelektrode eine mit der Vorspannung des Steuergitters gleichzeitig veränderliche Vorspannung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der an der genannten anderen Elektrode liegenden Vorspannung im Verhältnis zu der Vorspannungsänderung am Steuergitter derartig bemessen ist, daß die zwischen dem Steuergitter und der Kathode infolge der Vorspannungsänderung am Steuergitter eintretenden no Änderungen der Betriebskapazität durch die Vorspannungsänderung an der genannten anderen Elektrode im wesentlichen aufgehoben werden.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Ausgleich der Kapazitätsänderungen dienende Vorspannung an einer Elektrode angelegt ist, welche, von der Kathode aus betrachtet, hinter der genannten Steuerelektrode und vorzugsweise zwischen dieser Steuerelektrode und der Anode liegt.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem genannten Steuergitter und der zum Ausgleich der Kapazitätsänderungen beeinfiußten Hilfselektrode ein auf positiver Vorspannung gehaltenes Gitter angeordnet ist.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Röhre mit wenigstens vier zwischen der Kathode und Anode angeordneten Gitterelektroden in der Weise verwendet ist, daß die der Kathode zunächst liegende Gitterelektrode als Eingangssteuergitter geschaltet ist und die zur Verstärkungsänderung dienende Regelspannung zugeführt erhält, daß die anodenseitig darauffolgende Gitterelektrode auf festem positivem Potential gehalten wird, daß ferner an die nächstfolgende Gitterelektrode die zum Ausgleich der Kapazitätsschwankungen dienende Vorspannung angelegt ist und daß eine weitere darauffolgende Gitterelektrode als Schirmgitter auf positivem Potential gehalten ist und gegebenenfalls zwischen dem eben genannten Schirmgitter und der Anode noch ein Fanggitter angeordnet ist (Fig. 1).
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit dem Regelspannungserzeuger ein Spannungsteiler mit je einem so bemessenen Abgriff für jede der beiden Vorspannungen vorgesehen ist, daß die zu verschiedenen Einstellungen der Verstärkung gehörenden Werte der eigentlichen Regelspannung und der Kompensationsspannung einander proportional sind.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit dem Regelspannungserzeuger ein Spannungsteiler mit je einem Abgriff für jede der beiden Vorspannungen und in Reihe dazu im Kathodenkreis der Röhre ein für Wechselstrom überbrückter Widerstand derart angeordnet ist, daß den einander proportionalen Beträgen der am Spannungsteiler abgegriffenen Spannungen eine für beide Vorspannungen gleich große und von dem Kathodenstrom der Röhre abhängige Spannung zugefügt ist (Fig. 1).
7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Vorspannung am Eingangssteuergitter dem Sinne nach gleich, der Größe nach aber kleiner als die Änderung der Vorspannung an dem besonderen Hilfsgitter (19) ist.

   Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Be- g₀ tracht gezogen worden:

   österreichische Patentschriften Nr. 142 045, 152649;

   schweizerische Patentschrift... - 184 438.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen