Entladungsröhre zum Verstärken elektrischer Schwingungen. Die Erfindung betrifft die Verstärkung elektrischer Schwingungen mit Hilfe ther- mionischer Vorrichtungen; deren Gegenstand ist eine Röhre, die insbesondere für die letzte Verstärkungsstufe eines mehrstufigen Verstärkers geeignet ist. Es ist bei der be treffenden Entladungsröhre eine grosse Steil heit der Arbeitskurve erwünscht.
Bei Be nutzung gewöhnlicher Trioden ist nun diese Steilheit nicht unerheblich geringer als die jenige der Charakteristik, da die zu ver stärkenden Schwingungen auf die Anode mit gegenüber dem Gil:ter umgekehrter Phase übertragen werden, so dass die infolge Zu- :liahme des Gitterpotentials erfolgende Zu nahme des Anodenstromes durch die Einwir kung des fallenden Anodenpotentials herab gesetzt wird.
Zwecks Behebung dieses Nach teils ist es am Platze, beim Endverstärker ein sogenanntes Schutzgitter zwischen dem Steuergitter und -der Anode zu verwenden, welches Schutzgitter auf konstanten, ziem- lieh hohem positiven Potential gehalten wird; wobei sich zugleich die für einen Endver stärker so sehr gewünschte Möglichkeit be hauptet, eine gehörige negative Vorspannung an das Steuergitter anzulegen.
Verwendet man aber eine derartige End röhre mit Anodenschutzgitter,ohne besondere Vorkehrungen, in einem. Verstärker, so tritt die Erscheinung in Wirksamkeit, dass beim. Sinken des Anodenpotentials der Schutz gitterstrom auf Kosten des Anodenstromes zunimmt und dass, wenn dieser Abfall so stark wird, dass das Anodenpotential unter das Potential des Schutzgitters sinkt, eine- teils Sekundärelektronen von,der Anode zum Schutzgitter hinübergehen, während andern teils ein Teil der Primärelektronen zwischen Schutzgitter und Anode ihre Richtung um kehren und zum Schutzgitter zurückgehen.
Die eine dieser Erscheinungen hat in höherem und die andere in geringerem Masse zur Folge, dass der Schutzgitterstrom auf Kosten des Anodenstromes zunimmt, so dass der Vorteil, der mit der Verwendung des Schutzgitters verbunden ist, wieder grossenteils verloren geht.
Die Erfindung gründet sich auf dieser Einsicht und bezieht sich auf eine Ent ladungsröhre, die mit einem Schutzgitter zwischen dem Steuergitter und der Anode versehen ist und eine zur Verhütung des Anwachsens des 3chutzgitterstromes auf Ko sten des Anodenstromes bei sinkendem Ano denpotential geeignete Einrichtung aufweist.
Auf der Zeichnung ist der Erfindungs gegenstand in einigen Beispielen dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Entladungsröhre nach der Erfindung, bei welcher ein Hilfsgitter zwischen dem Schutzgitter und der Platte an geordnet ist, welches Hilfsgitter in der dar gestellten Schaltung auf konstantem positiven Potential gehalten wird; Fig. 2 ist ein Diagramm, auf dem die Potentiale .der verschiedenen Elektroden der Endverstärkerröhre nach Fig. 1 aufgetragen sind;
Fig. 3 zeigt,ein dem Beispiel nach Fig. 1 ähnliches Beispiel mit dem Unterschied, dass das Hilfsgitter mit der Kathode direkt lei dend verbunden ist; Fig. 4, 5, 6, 7 und 8 stellen schematisch verschiedene Bauarten der erfindungsgemässen Entladungsröhre dar; Fig.9 zeigt eine Schaltung mit einer er findungsgemässen Röhre, von der in Fig. 1 und 3 vorgesehenen Art, bei der das Hilfs gitter Wechselspannungen unterworfen wird, die zu den Spannungsschwankungen oder Anode um 180 in der Phase verschoben sind.
In Fig. 1 stellt 1 einen Transformator mit Eisenkern dar, dessen Sekundärspule mit ihrem einen Ende mit einem Steuergitter 2 -der Endröhre verbunden ist, während ihr anderes Ende über eine Vorspannungsbatterie 7 mit dem negativen Ende der Kathode 6 verbunden ist. Die Entladungsröhre ist ferner mit einem Schutzgitter 3 versehen, das mit einem solchen Punkt der Hochspannungs batterie 9 verbunden ist, dass es auf einem hohen positiven Potential gehalten wird, das jejQOh etwas tiefer als das mittlere Potential der Anode 5 ist.
In dem Stromkreis der Anode 5 liegt ein Wiedergeber 10 (Fern sprecher, Lautsprecher, Schreibvorrichtung oder dergleichen). Die Kathode 6 wird von einer Batterie 8 gespeist, wobei ein nicht dar gestellter Regulierwiderstand vorgesehen wer den kann.
Zwischen dem Schutzgitter 3 und der Anode 5 ist nun ein Hilfsgitter 4 angeordnet, das mit einem solchen Punkt der Batterie 9 verbunden ist, dass das Potential von 4 we sentlich niedriger ist als das des Schutz gitters 3. In dem Diagramm nach Fig. 2 sind die Potentiale der Elektroden \?, 3, 4 und :_"3 graphisch aufgetragen, um eine bessere Vor stellung von dem Verlauf des elektrischen Feldes innerhalb der Entladungsröhre zu geben.
Das Potential des Hilfsgitters 4 wählt man so wenig positiv, dass als sicher angenommen werden kann, dass das augen blickliche Anodenpotential auch bei Höchst werten der Spannungsamplitude am Steuer gitter 2 nie wesentlich unter .das Potential von 4 sinken wird. Auf dieseWeise wird wirk sam verhütet, dass etwaige von,der Anode aus gesandte Sekundärelektronen zum Hilfsgitter 4 bezw. weiter, zum Schutzgitter 3 hinüber gehen -werden, da. das Potential von 4 nach 5 fast durchweg anwachsend sein wird.
Die Schaltung kann, wie sich aus Fig. 3 erkennen lässt, durch Verbindung es Hilfs gitters 4 unmittelbar mit einem der Enden der Kathode 6 etwas vereinfacht werden. Das Hilfsgitter 4 kommt infolgedessen auf das Potential 0, so dass das mit Bezug auf ;lic etwaigen Sekundärelektroden der Anode Ge sagte hier noch in stärkerem Masse gilt, wobei es ausserdem ermöglicht wird, das Gitter 4 innerhalb der Röhre, oder gegebenenfalls innerhalb der Röhrenhülse, mit der Kathode zu verbinden.
Die Anzahl Jer an der Röhre anzubringenden Kontaktschrauben -oder Stifte wind,claher um eines verringert. Als zweiter Unterschied gegenüber dem Beispiel nach Fig. 1 ist zu bemerken, dass das Schutzgitter 3 mit,dem positiven Ende der Batterie 9 ver- bun@le;n ist, und auf diese Weise das gleiche Gleichstrompotential wie die Anode 5 erhält. Die von der Endröhre abzugebende Leistung wird hierdurch gesteigert.
In Fig. 4 sind die wichtigsten. Teile einer Röhrenbauart nach der Erfindung dargestellt, wobei zwischen der Kathode und der Anode drei Hilfselektroden angeordnet sind, deren äusserste mit der Kathode leitend verbunden ist. Die verschiedenen Elektroden sind hier in bekannter Weise mit ihren Trägern, die zum Teil gleichzeitig als Stromzuleitungs drähte wirksam sind, in die Quetschstelle 13 eines Glasfusses eingeschmolzen. Der untere \feil des Glasfusses, sowie der Glaskörper, mit dem der Glasfuss verschmolzen wird, sind auf ,ier Zeichnung fortgelassen.
Die Kathode 6 besteht aus einem be- treck ten Draht, der zwischen zwei Zu- leitungen 11 gespannt ist, deren linke nach oben hin verlängert ist und dort leitend mit einem Metallsteg 12 verbunden ist, der zur Versteifung und Unterstützung des äussersten Gitters 4 dient.
Dieses Gitter ist im Sinne fier Erfindung als Hilfsgitter wirksam und ist zwischen der Anode 5 und dem 8chutz- -il:ter :5 angeordnet. Letzteres wird in be kannter Weise von einem Tragsteg und zwei in die Quetschstelle 13 eingeschmolzenen Trä-,ern unterstützt, deren rechter durch di:@ i_@uel:chstelle hindurch geführt ist.
Zwischen dem Schutzgitter 3 und der Kathode 6 be findet sich schliesslich ein Steuergitter 2, das ebenso wie die beiden Gitter 3 und 4 als ein :schraubenförmig gewundener Draht dar- !--estellt ist, der auf der Unterseite an einem Tragsteg befestigt ist, der mittelst zweier Trä-er in die Quetschstelle 18 eingeschmolzen ist.
Von diesen zwei Trägern ist nur der linke durch die Quetschstelle hindurch ge- führt. Die Anode 5 wird in bekannter Weis(: Von einem steifen mittleren Träger unter >:tiitzt, der in die Quetschstelle 13 ein- und durch diese hindurch ge führt ist. Insgesamt hat man somit fünf Durehführungsdrähte, von denen zum Bei spiel vier mit Kontaktstiften der untern Fläche der Röhrenhülse verbunden werden können, während der fünfte, zum Beispiel der Durchführungldraht des Schutzgitters nach einer Kontaktschraube auf der zylin drischen Seitenwand derselben Hülse geführt werden kann.
Fig. 5 zeigt einen schematischen Quer schnitt durch die Elektroden einer Ent ladungsröhre anderer Bauart. Die Kathode f besteht auch hier aus einem gestreckten Draht, der vom Steuergitter 2 umgeben wird. das beliebig ausgebildet sein kann. Rings um das Steuergitter ist ein Schutzgitter 3 ange ordnet, das aus einer Anzahl parallel zur Ka thode 6 und in Radialflächen angeordneter schmaler Metallbändchen besteht, die an den Enden durch Metallringe gegenseitig ver einigt sind. Diese Ringe sind in Fig. 6, die einen L ängsschnitt durch eine solche Röhren bauart darstellt, mit 19 bezeichnet.
Die Anode 5 enthält eine Anzahl radialer Scheidewände 15, die mit dem Bändchen 3 in Flucht liegen, jedoch viel breiter als letz tere sind. Diese Scheidewände sind an den Enden durch flache Ringe 14 zu einem stei fen Ganzen vereinigt. Der Zwischenraum zwischen dem Gitter 3 und der Anode 5 wird zweckmässig nur gering gehalten und auch di,o Zwischenräume zwischen den Scheide wänden 15 untereinander werden zweck mässig dadurch klein gehalten, dass die An zahl der Scheidewände gross gewählt wird.
Der Zweck dieser Massnahmen ist, die durch das Gitter 3 hindurchgetretenen Elektronen, die eine Neigung zeigen, anstatt zu der Anode hinüberzugehen, zum Gitter 3 zurückzu kehren, und die zu diesem Zweck seitwärts von ihren geradlinigen Bahnen abweichen, durch die Scheidewände 3.5 abzufangen, so dass sie doch wieder zur Anode gelangen.
Bildet man bei dieser Bauart das Steuer gitter 2 schraubenförmig oder in Form einer Anzahl auf einer Zylind.erflö;che angeord neter paralleler Ringe aus, so kreuzen sich die Elemente des Gitters 2 und diejenigen des Gitters 3 senkrecht oder nahezu senk recht. Dies wird eine günstige Wirkung hager, da die Elektronen hiernach weniger aus ihren geradlinigen Bahnen abgelenkt werden, als wenn die erwähnten Elemente ganz oder nahezu parallel .zueinander ver laufen.
Eine andere Bauart, die gleichfalls ' den Zweck hat, eine Rückkehr der durch das Schutzgitter hindurchgetretenen Primär elektronen zu dem eben genannten Gitter ztz vermeiden, ist in Fig.7 dargestellt. Diese Figur ist ein schematischer Querschnitt durch die Elektroden einer Entladungs röhre nach der Erfindung, bei der das Gitter 2 aus einer Anzahl kleiner, parallel zu der Kathode 6 verlaufender flacher Bänder be steht, die senkrecht zu der Ebene liegen, die durch ihre Längsachse und durch die Ka thode geht.
Auf der von der Kathode ab gewandten Seite dieser Bänder liegen die Elemente, zum Beispiel Drähte des Schutz gitters 3, die somit von den Bändchen 2 ziemlich vollständig abgeschirmt werden. Die daherrührende Wirkung ist, dass die Elektronen unter dem kombinierten Einfluss der Gitter 2 und 3 nur wenig abgelenkt werden, so dass sie weniger Neigung zeigen werden,
zum Gitter 3 zurückzukehren. Ausser- de riz Werden infolge der abschirmenden Wir kung des Steuergitters 2 auf das Schutz gitter 3 sogut wie gar keine Primärelektronen unmittelbar zum Schutzgitter gelangen. Wird dann rings um das Schutzgitter 3 noch ein@Hilfsgitter 4 angeordnet, das den Über tritt von Sekundärelektronen von der Platte 5 zum Gitter 3 in schon beschriebener Weise verhütet, so werden alle drei im Eingang der Beschreibung erwähnten nachteiligen Er scheinungen ausgeglichen.
Man kann durch die angegebenen Mittel, bei entsprechender Wahl der Verhältnisse, neben der bei einem Endverstärker erforder lichen grossen Leistung, einen innern Wider stand erzielen, der in bezug auf die Impe danz der uriedergabevorrichtung (Laut sprecher oder dergleichen) so gross ist, dass die' Stromschwankungen in dieser Vorich- tung praktisch genau denselben Verlauf wie die Spannungsschwankungen des Steuergitters der Röhre haben können, so dass die Wieder gabe: unverzerrt ist. In Fig. 8 ist noch eine dritte Bauart an gegeben, bei der die Elektronen an einer Rückkehr zum Schutzgitter -gehindert wer den.
Zu diesem Zweck. ist unmittelbar ausser halb des Schutzgitters ein gegen letzteres isoliertes Gitter 1.6 angeordnet, das mit der Anode 5 durch Leiter 17 verbunden ist, und dessen Elemente den Elementen des Schutz gitters entsprechen und diese nahezu ganz abdecken. Kehren nun Elektronen in den Raum zwischen 16 und 5 ihre Bewegungs richtung um, so gelangen diese Elektronen zum übergrössten Teil auf die Aussenflächen der Elemente 16 und nicht auf das Gitter 3.
Fig. 9 -schliesslich zeigt eine Schaltung für eine Pentode (5-Elektronenröhre), bei der das zwischen der Anode 5 und dem Schutzgitter 3 vorhandene Hilfsgitter 4 mit einem Punkt verbunden ist, dessen Span nungsschwankungen derjenigen der Anode in der Phase entgegengesetzt sind. Zu diesem Zweck liegt im Plattenstromkreis die Primär spule eines Transformators 18, in dessen Sekundärstromkreis der Wiedergeber 10 ge schaltet ist. Das Hilfsgitter 4 ist hier lei tend mit dem Ende der Sekundärspule ver bunden, dessen Potential gegenüber dem der Anode um 180<B>'</B> in der Phase verschoben ist.
Dies fiihrt zum Ergebnis, dass bei passender Wahl der Dimensionen der Elektroden und des Übersetzungsverhältnisses von 18 das elektrische Feld zwischen den Gittern 3 und 4 von Potentialschwankungen an der Anode nicht beeinflusst wird.
Zum Schluss sei bemerkt, dass auch die folgende Bauari der Röhre, welche in der beiliegenden Zeichnung nicht dargestellt ist, dem angestrebten Ziele wenigstens teilweise entsprechen würde; der Abstand zwischen Anode und der der Anode zunächst liegenden Hilfselektrode wird so gross gewählt, dass sich eine starke Raumladung zwischen die sen beiden Elektroden bilden kann. Etwaige von der Anode herrührende sekundäre Elek tronen vlerden alsdann durch diese Raum ladung daran behindert, zur erwähnten Hilfselektrode hinüberzugehen, u