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Anordnung zur Verringerung der Gleichstrommagnetisierung des Ausgangsübertragers
einer Röhrenschaltung mit Gegenkopplung Die Erfindung bezieht sich auf Röhrenschaltungen,
in denen der Anodengleichstrom der Endröhre über den Ausgangsübertrager geführt
ist, der damit eine Gleichstromvormagnetisierung erfährt. Diese Gleichstromvormagnetisierung
ist, insbesondere bei Breitbandverstärkern, die sehr tiefe Frequenzen und ein breites
Frequenzband zu übertragen haben, von beträchtlicher Bedeutung. Die Hauptinduktivität
des Übertragers muß um so größer sein, je niedriger die tiefste zu übertragende
Frequenz ist. Wird dabei der Anadengleichstrom der Endröhre des Verstärkers über
den Ausgangsübertrager geführt, dann muß, um eine bestimmte Induktivität zu erzielen,
im allgemeinen ein erheblich größerer Übertrager verwendet werden, als wenn keine
solche Gleichstromvormagnetisierung vorhanden ist, weil die Vormagnetisierung die
wirksame Permeabilität des Kernes herabsetzt und weil meistens ein Luftspalt im
Kern erforderlich ist.
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Es ist bekannt, daß bei Verstärkern mit Hilfe einer Gegentaktendstufe
die Gleichstromvormagnetisierung des Ausgangsübertragers entweder ganz verhindert
oder doch auf einen praktisch kaum ins Gewicht fallenden Grad herabgesetzt werden
kann. Nachteilig ist hierbei, daß die Endstufe des Verstärkers aus zwei Röhren besteht
und daß der Aufbau der Wicklung des Ausgangsübertragers wesentlich komplizierter
sein muß als bei gewöhnlichen Endstufen. Es ist weiter bekannt, durch besondere
zusätzliche Schaltelemente, wie Drossel und Kondensator, zu verhindern, daß der
Anodengleichstrom eine Wicklung
des Ausgangsübertragers durchfließt.
Ganz abgesehen von dem erhöhten Aufwand an Schaltelementen besteht aber hier die
Schwierigkeit, die Induktivität der Drosselspule genügend groß gegen die Hauptinduktivität
des Übertragers zu machen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei derartigen Röhrenschaltungen
mit durch den Anodengleichstrom vormagnetisiertem Ausgangsübertrager die Gleichstromvormagnetisierung
zu kompensieren oder zumindest in einem solchen Maße herabzusetzen, daß die Verwendung
eines erheblich kleineren Übertragertyps als bisher möglich wird.
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In Röhrenschaltungen, die mit Gegenkopplung arbeiten, ist es vielfach
üblich, die erforderliche Gegenkopplungsspannung durch eine besondere Wicklung des
Ausgangsübertragers zu erzeugen. Erfindungsgemäß wird nun diese Gegenkopplungswicklung
gleichstrommäßig so geschaltet, daß sie eine der von der Wicklung im Anodenkreis
hervorgerufenen Gleichstromvormagnetisierung entgegenwirkende Magnetisierung bewirkt.
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Durch diese doppelte Ausnutzung der an sich vorhandenen Gegenkopplungswicklung
wird gegenüber den bekannten Methoden zur Verminderung der Gleichstromvormagnetisierung
des Ausgangsübertragers der Vorteil erzielt, daß diese Verminderung ohne zusätzlichen
Aufwand an Schaltelementen erfolgen kann.
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Die Erfindung soll im folgenden an zwei Schaltungsbeispielen näher
erläutert werden.
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Fig. Z zeigt eine bekannte Verstärkerschaltung mit kombinierter Strom-
und Spannungsgegenkopplung, bei der die von der Spannung am Verbraucher abgenommene
Gegenkopplungsspannung zu der vom Anodenwechselstrom am Kathodenwiderstand Rk hervorgerufenen
Gegenkopplungsspannung parallel geschaltet ist. Der Anodengleichstrom der Röhre
durchfließt hier die Wicklung w1 des Ausgangsübertragers, der Kondensator C schließt
die Anodenspannungsquelle wechselstrommäßig kurz. Das eine Ende der Gegenkopplungswicklung
w2 liegt am Minuspol der Spannungsquelle, während das andere Ende über den Widerstand
R,, mit der Kathode der Röhre verbunden ist. Bei dieser Schaltung durchfließt ein
Teil des Kathodengleichstromes die Wicklung w2, und zwar in einem die Gleichstromvormagnetisierung
des Ausgangsübertragers erhöhenden Sinne. Würde man bei dieser Schaltungsanordnung
die Wicklungsenden der Gegenkopplungswicklung vertauschen, so würde das, abgesehen
davon, daß aus der Gegenkopplung eine Mitkopplung würde, nicht ohne weiteres die
gewünschte Wirkung hinsichtlich der Herabsetzung der Vormagnetisierung des Ausgangsübertragers
erbringen, da der die Gegenkopplungswicklung durchfließende Gleichstrom meistens
zu gering ist, um eine merkbare Kompensation herbeizuführen.
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Fig. 2 zeigt eine Abänderung der Schaltung nach Fig. r, durch die
gemäß der Erfindung die gleichzeitige Verwendung der Gegenkopplungswicklung zur
Verminderung der Gleichstromvormagnetisierung ermöglicht ist. Wechselstrommäßig
ist zwischen den beiden Schaltungen nach Fig. z bzw. 2 überhaupt kein Unterschied.
Die einzige Änderung der in Fig. 2 gezeigten Schaltung gegenüber der Schaltung nach
Fig. r besteht darin, daß das eine Ende der Gegenkopplungswicklung w2, das in Fig.
z am Minuspol der Anodenspannungsquelle liegt, jetzt mit dem Pluspol der Anodenspannungsquelle
verbunden ist. Dadurch wird erreicht, daß nicht nur die Wicklung w1 von einem Gleichstrom
durchflossen wird, sondern auch noch die Wicklung w2, und zwar fließt dieser zweite
Gleichstrom vom Pluspol der Anodenspannungsquelle über w2, R2, und Rh zum Minuspol.
Der Zweck von w, als Gegenkopplungswicklung hat zwangsläufig zur Folge, daß die
von dem die Wicklung w1 durchfließenden Gleichstrom hervorgerufene Gleichstromvormagnetisierung
des Übertragers durch die von dem die Wicklung w2 durchfließenden Gleichstrom verursachte
Magnetisierung vermindert wird bzw. daß die beiden Ströme hinsichtlich der Vormagnetisierung
die entgegengesetzte Wirkung haben.
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Die völlige Aufhebung der Gleichstromvormagnetisierung erfolgt, wenn
der Gleichstrominnenwiderstand der Röhre
beträgt, wobei
Nun werden allerdings R, und A, dem eigentlichen Zweck der Schaltung entsprechend
nach Gesichtspunkten gewählt, die mit den Gleichstromverhältnissen des Verstärkers
unmittelbar nichts zu tun haben. Deshalb wird die Bedingung .
auch nur in Sonderfällen streng erfüllt werden können, ohne daß dadurch der ursprüngliche
Zweck der Schaltung beeinträchtigt wird. Es genügt jedoch im allgemeinen, die Gleichstromvormagnetisierung
des Ausgangsübertragers auf einen bestimmten Grad herabzusetzen, und eine grob angenäherte
Erfüllung der Bedingung
ist meistens möglich, ohne die wechselstrommäßige' Wirkung des Verstärkers zu beeinflussen.
Damit ist aber bereits der Hauptvorteil der Erfindung erreicht, nämlich die Verminderung
der Gleichstromvormagnetisierung des Ausgangsübertragers in einem Ausmaß, welches
erlaubt, einen kleineren Übertragertyp zu verwenden, ohne daß irgendwelche zusätzlichen
Schaltelemente erforderlich werden.
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Bei mehrstufigen Verstärkern werden häufig mehrere Gegenkopplungen
benutzt, teils solche, die lediglich einzelne Stufen des Verstärkers betreffen,
teils solche, die sich über mehrere Stufen erstrecken. Gemäß der weiteren Erfindung
können nun auch Anoden- und Schirmgitterströme der Vorröhren mit dazu benutzt werden,
die Gleichstromvormagnetisierung des Ausgangsübertragers herabzusetzen. Die in Fig.
3 dargestellte Verstärkerschaltung zeigt hierfür .ein Ausführungsbeispiel.
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Die Endstufe dieses dreistufigen Verstärkers ist hier ebenso geschaltet
wie in Fig.2. Außer der kombinierten Strom- und Spannungsgegenkopplung
der
Endstufe weist die Schaltung nach Fig. 3 noch eine über die beiden letzten Stufen
sich erstreckende Spannungsgegenkopplung auf. Diese Spannungsgegenkopplung ist nun
so ausgeführt, daß der Anodenwiderstand Rd 1 der ersten Röhrenstufe V1 nicht direkt,
sondern über die Gegenkopplungswicklung w2 des Ausgangsübertragers oder gegebenenfalls
über einen Teil derselben mit dem Pluspol der Anodenspannungsquelle verbunden ist.
Damit fließt auch der Anodengleichstrom der ersten Röhre durch die Gegenkopplungswicklung
w2 des Ausgangsübertragers. Man kann die hierdurch verursachte Spannungsgegenkopplung
etwas vergrößern, wenn man auch den Schirmgitterwiderstand RSG s der zweiten Röhre
nicht direkt, sondern über die Wicklung w2 des Ausgangsübertragers mit dem Pluspol
der Anodenspannungsquelle verbindet. Schließlich läßt sich die Spannungsgegenkopplung
auf die zweite Stufe noch herabsetzen, wenn man den Schirmgitterwiderstand RSG 1
der ersten Röhre ebenfalls über w2 an den Pluspol der Anodenspannungsquelle legt.
Die im allgemeinen allerdings sehr kleinen Schirmgitterströme der Vorröhren fließen
dann ebenfalls durch die Gegenkopplungswicklung des Ausgangsübertragers.
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Es braucht nicht weiter ausgeführt zu werden, daß bei mehrstufigen
Verstärkern Abwandlungen des in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erläuterten
Erfindungsgedankens leicht möglich sind. Die Anoden-und Schirmgitterströme der Vorröhren
oder ein Teil derselben können über die Gegenkopplungswicklung des Ausgangsübertragers
geführt werden, falls die wechselstrommäßigen Forderungen an die Schaltung des Verstärkers
hinsichtlich Gegen- oder Rückkopplung dies gestatten.
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Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht auf Gegenkopplungsschaltungen
der Endstufe entsprechend Fig. i beschränkt; es erübrigt sich, näher auszuführen,
daß und wie andere Gegenkopplungsschaltungen, bei denen lediglich eine besondere
Wicklung des Ausgangsübertragers zur Erzeugung der Gegenkopplungsspannung vorgesehen
sein muß, durch sinngemäße Anwendung des Erfindungsgedankens so abgewandelt werden
können, daß ohne zusätzliche Schaltelemente die Gegenkopplungswicklung von einem
Gleichstrom durchflossen wird, der die vom Anodengleichstrom der Endröhre verursachte
Gleichstromvormagnetisierung des Ausgangsübertragers so vermindert, daß damit für
den Ausgangsübertrager ein kleinerer Übertragungstyp verwendet werden kann.
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Es sei noch erwähnt, daß durch den zusätzlichen, die Wicklung w2 und
den Widerstand R,, durchfließenden Gleichstrom, der mit dem Anodengleichstrom zusammen
auch den Widerstand Rk durchfließt (Fig. 2), der Spannungsabfall an Rk, der in den
beiden Ausführungsbeispielen die Gittervorspannung der Endröhre darstellt, entsprechend
vergrößert wird. Sollte sich auf diese Weise eine zu große negative Gittervorspannung
ergeben, dann kann man sich leicht dadurch helfen, daß man den Gitterableitwiderstand
R, der Röhre nicht, wie in Fig. 2, direkt mit dem Minuspol der Anodenspannungs-,quelle
verbindet, sondern ihn an eine Anzapfung des Widerstandes Rk legt.