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Radioröhren-Schaltungsanordnung.
Die Erfindung betrifft Schaltungsanordnungen mit Elektronenröhren, deren Kathoden direkt mit Wechselstrom beheizt werden. Die direkte Beheizung der Kathoden mit Wechselstrom, bei welcher der Heizfaden die Kathode bildet, ist bisher nur in unvollkommenem Masse gelungen. Die Schwierigkeiten, die hiebei auftreten, sind im besonderen durch zwei Vorgänge bedingt :
Erstens ändert sieh mit schwankender Heizspannung die wirksame Glühfadenlänge infolge des Einflusses der abkühlenden Befestigungsenden, die um so einflussreicher sind, je diinner der Heizfaden ist (infolge seiner um so geringeren Wärmekapazität).
Zweitens ändert sich die wirksame Gittervorspannung der betreffenden Stufe, da die Heizspannung einen Teil der wirksamen Gittervorspannung bildet. Die zweite Schwierigkeit wird durch Potentiometeranordnungen, welche einen Abgriff des effektiven Spannungsnullpunktes ermöglichen, beseitigt, u. zw. durch Verwendung von Potentiometern, die im Verhältnis zu den üblichen Anordnungen einen geringen Ohmschen Widerstand besitzen in der Grössenordnung von 10 Ohm und weniger.
Zur Verringerung der erstgenannten Schwierigkeit soll erfindungsgemäss die Grösse und Form der Anode im Verhältnis zur Kathode so gewählt sein, dass unter Vermeidung von besonderen Abschirmungen nur der Teil des Heizfadens für die zu steuernde Emission wirksam ist, dessen Emission von den Spannungsschwankungen des Gesamtheizfadens verhältnismässig unabhängig ist, auf den also die heizende Wechselspannung infolge seiner bei der geringen Wärmeableitung hinreichenden Wärmekapazität keinen Einfluss hat. Es hat sich gezeigt, dass dies praktisch erreicht wird, wenn der Teil des Heizfadens, der für den wirksamen Anodenstrom ausgenutzt wird, keine grösseren Spannungsschwankungen aufweist als zirka 0-3 Volt.
Wenn bisher von Schwankungen der Heizspannung gesprochen worden ist, so bezieht sich das selbstverständlich nur auf verhältnismässig geringe Schwankungen in längeren Zeitabschnitten, oder aber auf grössere Schwankungen, die schnell hintereinander folgen, so dass die Temperaturschwankung des in Frage stehenden Teiles des Heizfadens eine nur ganz geringfügige Grösse aufweist, deren Geschwindigkeit im Tonfrequenzbereich liegt.
Versuche haben ergeben, dass die Temperatur bei Schwankungen der Heizspannung durch den Wegfall der kühlenden Befestigungsenden ziemlich konstant bleibt und dass die noch verbleibenden geringen Temperaturschwankungen keine Veränderung der wirksamen Fadenlänge und damit der Steilheit und der Verstärkung hervorrufen. Alle diese Veränderungen würden sich, wenn die Heizung beispielsweise mit 50periodigem Wechselstrom erfolgt, als Brummtöne im Anodenkreis so störend bemerkbar machen, dass ein einwandfreier Betrieb unter Umständen unmöglich ist. Die Ausführung der erfindungsgemässen Anordnung lässt sich auf verschiedene Arten bewerkstelligen.
Man hat schon vorgeschlagen, zur Verringerung der Gitteranodenkapazität kleinste Anoden zu benutzen. Bei dieser bekannten Anordnung handelt es sich aber nicht um weehselstromgeheizte Röhren und überdies wird hiebei nicht das Verhältnis der Anodenform und Anodengrösse mit bezug auf die Kathode wie bei der Erfindung zur Unterdrückung des Netzbrummens in bestimmter Weise derart gewählt, dass nur der Teil des Heizfadens wirksam ist für den Anodenstrom, der keine grösseren Spannungsschwankungen aufweist als etwa 0-3 Volt. ohne dass dabei der Anodenstrom durch eine zu kleine Anode unnötig ver-
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ringert-oder die Anodenbelastung unnötig vergrössert wird. Bei der bekannten Anordnung wird ohne Rücksicht auf das Verhältnis zur Kathode die Anode absolut klein gewählt.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Hierin sind mit 1 die Befestigungsdrähte des Heizfadens 2, mit 14 das Steuergitter und mit 15 die Anode bezeichnet. Die Anode ist hier im Verhältnis zur Heizfadenlänge so kurz gewählt, dass die den störenden Temperaturschwankungen unterworfenen Heizfadenenden keinen wesentlichen Beitrag zur Emission liefern können. Es lassen sich selbstverständlich auch normale Anoden mit entsprechend langem Heizfaden in gleicher Weise vorteilhaft verwenden.
In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung dargestellt. Es ist ein zweistufiger widerstandsgekoppelter Verstärker abgebildet, in dem die Verstärkerröhren mit 7 und 8 bezeichnet sind.
Die Kathoden 9 und 10 derselben werden über einen Transformator 11 aus dem Lichtnetz gespeist. Die Anodenkreise der Röhren enthalten in bekannter Weise einen Hochohmwiderstand 12 bzw. einen Lautsprecher 13. Die Kopplung der Röhren erfolgt über einen Kondensator 16, während dem Gitter der zweiten Röhre über den Hochohmwiderstand 17 die Gittervorspannung 18 zugeführt wird. Mit 19 ist die Anodenspannungsquelle bezeichnet und mit 20 die Gitterspannungsquelle der ersten Stufe. Die zu verstärkende Spannung wird über den Übertrager 21 dem Gitterkreis der Röhre 7 zugeführt. Die Heizspannungsleitungen sind durch ein Potentiometer 23 überbrückt, dessen Abgriff 24 das Bezugspotential für die Gitter-und Anodenkreise bildet.
Es hat sich nun herausgestellt, dass dieser Potentiometerwiderstand, insbesondere bei zweistufigen Verstärkern, eine störende Rückkopplung hervorruft, weil er sowohl einen Teil des Anodenkreises der zweiten als auch des Gitterkreises der ersten Stufe bildet. Nur durch eine besonders geeignete Wahl der Grösse dieses Potentiometerwiderstandes lassen sich diese Rüek- kopplungserseheinungen auf ein zuträgliches Mass herabdrücken.
Versuche haben ergeben, dass bei einem zweistufigen Verstärker die Potentiometerwiderstände höchstens 10 Ohm betragen dürfen, falls eine. gute Brummfreiheit erreicht werden soll.
Die hier beschriebenen Erfindungsgedanken sind selbstverständlich nicht auf die beschriebenen Anordnungen beschränkt, sondern können sinngemäss auch auf viele andere Anordnungen übertragen werden. Es ist jedoch zu beachten, dass es nach Möglichkeit vermieden werden muss, das Steuergitter mit grösseren metallischen Teilen, insbesondere etwa mit den Heizfaden abschirmenden Röhren zu versehen, da hiedureh eine Erhöhung des störenden Brummens bewirkt wird.
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Radio tube circuitry.
The invention relates to circuit arrangements with electron tubes, the cathodes of which are heated directly with alternating current. The direct heating of the cathodes with alternating current, in which the filament forms the cathode, has so far only succeeded to an incomplete extent. The difficulties that arise here are due in particular to two processes:
First, as the filament voltage fluctuates, the effective filament length changes due to the influence of the cooling fastening ends, which are more influential the thinner the filament is (due to its lower thermal capacity).
Second, the effective grid bias of the stage in question changes because the filament voltage forms part of the effective grid bias. The second difficulty is eliminated by potentiometer arrangements which enable the effective voltage zero point to be tapped, u. by using potentiometers that have a low ohmic resistance in relation to the usual arrangements, of the order of magnitude of 10 ohms and less.
To reduce the first-mentioned difficulty, according to the invention, the size and shape of the anode in relation to the cathode should be chosen so that, while avoiding special shields, only that part of the filament is effective for the emission to be controlled, the emission of which is relatively independent of the voltage fluctuations of the overall filament On which the heating alternating voltage has no influence due to its heat capacity, which is sufficient with the low heat dissipation. It has been shown that this is achieved in practice if the part of the filament that is used for the effective anode current does not have any greater voltage fluctuations than approximately 0-3 volts.
If fluctuations in the heating voltage have been mentioned so far, this of course only refers to relatively small fluctuations in longer periods of time, or to larger fluctuations that follow quickly one after the other, so that the temperature fluctuation of the part of the filament in question is only very slight Has size whose speed is in the audio frequency range.
Tests have shown that the temperature remains fairly constant in the event of fluctuations in the heating voltage due to the omission of the cooling fastening ends and that the remaining slight temperature fluctuations do not cause any change in the effective thread length and thus the steepness and gain. If the heating was carried out with 50-period alternating current, for example, all these changes would become so annoying as humming tones in the anode circuit that perfect operation may be impossible. The arrangement according to the invention can be implemented in various ways.
It has already been proposed to use the smallest anodes to reduce the grid anode capacitance. In this known arrangement, however, it is not a matter of alternating current heated tubes and, moreover, the ratio of the anode shape and anode size with respect to the cathode as in the invention is not chosen in a certain way to suppress the mains hum so that only the part of the filament is effective for the anode current, which does not show any voltage fluctuations greater than about 0-3 volts. without the anode current being unnecessarily reduced by an anode that is too small
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reduces or the anode load is unnecessarily increased. In the known arrangement, the anode is chosen to be absolutely small, regardless of the ratio to the cathode.
An exemplary embodiment of the invention is shown in FIG. Herein, the fastening wires of the filament 2 are denoted by 1, the control grid with 14 and the anode with 15. The anode is chosen so short in relation to the length of the filament that the ends of the filament, which are subject to the disruptive temperature fluctuations, cannot make a significant contribution to the emission. Naturally, normal anodes with a correspondingly long filament can also be used advantageously in the same way.
In Fig. 3 a circuit arrangement according to the invention is shown. A two-stage resistively coupled amplifier is shown with the amplifier tubes labeled 7 and 8.
The cathodes 9 and 10 of the same are fed via a transformer 11 from the lighting network. The anode circuits of the tubes contain a high-ohm resistor 12 or a loudspeaker 13 in a known manner. The tubes are coupled via a capacitor 16, while the grid bias voltage 18 is fed to the grid of the second tube via the high-ohm resistor 17. The anode voltage source is designated by 19 and the grid voltage source of the first stage is designated by 20. The voltage to be amplified is fed to the grid circuit of the tube 7 via the transformer 21. The heating voltage lines are bridged by a potentiometer 23, the tap 24 of which forms the reference potential for the grid and anode circuits.
It has now been found that this potentiometer resistor, especially in two-stage amplifiers, causes disturbing feedback because it forms part of both the anode circuit of the second stage and the grid circuit of the first stage. Only through a particularly suitable choice of the size of this potentiometer resistor can these feedback devices be reduced to a beneficial level.
Tests have shown that with a two-stage amplifier the potentiometer resistances may not exceed 10 ohms, if one. good hum-free should be achieved.
The inventive ideas described here are of course not restricted to the arrangements described, but can also be applied analogously to many other arrangements. It should be noted, however, that it must be avoided as far as possible to provide the control grid with larger metallic parts, in particular with tubes that shield the heating filament, as this causes an increase in the annoying hum.