Röhrenverstärker Bei den üblichen Röhrenverstärkern wird der Kathodenheizstrom der Verstärkerröhre oder -röhren meistens über einen Transformator aus dem Wech selstromnetz entnommen. In sehr vielen Fällen wer den im Heizstromkreis aber auch lediglich span nungsreduzierende Vorschaltimpedanzen, insbeson dere Vorschaltwiderstände verwendet.
Die Heiztrans- formatoren oder Vorschaltimpedanzen arbeiten durchaus befriedigend, haben aber für die Massen fabrikation von Röhrenverstärkern den Nachteil, ver- hältnismässigteuer zu sein. Ausserdem verursachen Vor schaltwiderstände im Betrieb unnötige Energiever luste. Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu ver meiden.
Der Röhrenverstärker nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Kathodenheiz strom mindestens einer Verstärkerröhre von einem Wechselstromnetz über einen Gleichrichter geliefert wird und aus einer Gleichstrom- und einer Wechsel= Stromkomponente besteht, wobei die Gleichstrom komponente zugleich den oder die Anodenstrom kreise des Verstärkers speist, während die Wechsel stromkomponente von einem Kondensator aufge nommen wird.
In der Zeichnung ist das Schema eines Ausfüh- rungsbeispieles des Verstärkers nach der Erfindung dargestellt.
Der dargestellte Verstärker weist eine Verstär- kerröhre 1 auf, deren Kathode 2 mittels des Heiz fadens 3 indirekt geheizt wird und dessen Gitter 4 über einen Kondensator 5 an eine Eingangsklemme 6 angeschlossen ist. Die andere Eingangsklemme 7 ist über einen Leiter 8 mit der Kathode 2 verbun den.
Das zu verstärkende Signal wird den Eingangs klemmen 6, 7 zugeführt und das verstärkte Signal wird an den Ausgangsklemmen 9 und 10 der Sekun därwicklung 11 eines Transformators abgenommen, dessen Primärwicklung 12 einerseits an die Anode 13 der Röhre 1 und anderseits an die mit (+) be zeichnete Klemme eines Kondensators 14 angeschlos sen ist. Diese Klemme des Kondensators. 4 ist geerdet und unmittelbar mit einer Netzanschlussklemme 15 verbunden. Die mit (-) bezeichnete Klemme des Kondensators 14 ist über den Leiter 8, den Heizfaden 3 und einen Gleichrichter 16 mit der anderen Netz anschlussklemme 17 verbunden.
Die Netzspannung beträgt z. B. 220 V bei 50 Hz.
Parallel zum Kondensator 14 ist ein nichtlinearer Widerstand 18 geschaltet, dessen Widerstandswert oberhalb einer Gleichspannung von etwa 180 V sehr rasch abnimmt, unterhalb dieser Spannung dagegen sehr rasch zunimmt. Parallel zum Heizfaden 3, also zwischen dem Leiter 8 und dem Gleichrichter 16 ist ein Spannungsteiler geschaltet, der aus drei in Serie geschalteten Widerständen 19, 20 und 21 be steht, von denen der Widerstand 19 sich zwischen dem Leiter 8, also der Kathode 2, und dem Gitter 4 befindet,
während die anderen beiden Widerstände 20 und 21 zwischen dem Gitter 4 und der Klemme 22 des Gleichrichters 16 angeschlossen sind. Ein Glättungskondensator 23 ist zwischen dem Leiter 8 und dem Verbindungspunkt der Widerstände 20 und 21 angeordnet.
Die normale Anodenspannung der Röhre 1 be trägt z. B. 160 V, bei welcher Spannung der durch den nichtlinearen Widerstand 18 hindurchgehende Strom vernachlässigbar klein ist. Dieser Widerstand 18 dient, wie noch näher erläutert werden wird, lediglich zum Vorheizen der Röhre 1. Wenn diese Röhre 1 einmal im Betrieb ist, so fliesst aus dem Netz ein mittels des Gleichrichters 16 halbwellen- gleichgerichteter Strom durch den Heizfaden 3.
Die Gleichstromkomponente dieses Heizstromes fliesst von der (--)-Klemme des Kondensators 14 über die Transformator-Primärwicklung 12 und die Anode 13 zur Kathode 2, während die Wechselstromkom- ponente des Heizstromes über den Kondensator 14 fliesst. Der Effektivwert des Heizstromes kann bei spielsweise etwa 100 m-Amp. betragen, während die den Anodenstrom bildende Gleichstromkomponente etwas weniger als halb so gross sein kann.
Der Heizstrom und der Anodenstrom können durch geeignete Wahl des Spannungsteilers 19-21 beeinflusst bzw. auf der Röhre 1 entsprechende Werte eingestellt werden. Da der durch den Heizfaden 3 strömende pulsierende Gleichstrom vom Leiter 8 zum Punkt 22 fliesst, befindet sich dieser Punkt auf einem niedrigeren Potential als die Kathode 2 und die am Widerstand 19 abgegriffene Vorspannung des Gitters 4 ist negativ. Wenn man den Vorspan- nungswiderstand 19 grösser macht, wird die negative Gittervorspannung grösser und somit der Anoden strom kleiner.
Der Effektivwert des Heizstromes wird dabei ebenfalls kleiner, aber nicht genau propor tional zu dem Anodenstrom. Wenn man den Vor spannungswiderstand 19 kleiner macht, so werden der Heizstrom und der Anodenstrom dagegen grösser, aber ebenfalls nicht zueinander proportional. In einem konkreten Falle hat sich zur Erzielung geeig neter Heiz- und Anodenströme beispielsweise ein Spannungsteiler bewährt, der aus drei einander glei chen Widerständen 19-21 von je 1 M Q bestand.
Die Verstärkung des Eingangssignals erfolgt in dem beschriebenen Verstärker auf die übliche Weise und der im Anodenstromkreis fliessende Stromanteil der Signalfrequenz wurde als vernachlässigbar be trachtet, wenn oben kurz vom Anodenstrom die Rede war.
Ohne den nichtlinearen Widerstand 18 würde sich beim Anschalten der Netzspannung an die Netz klemmen 15, 17 der Kondensator 14 im Verlaufe von wenigen Perioden auf den Spitzenwert der Netz spannung aufladen, worauf praktisch jeder Strom fluss durch den Heizfaden 3 aufhören würde. Die Kathode 2 würde somit nie auf eine die Funktion der Röhre 1 gestattende Temperatur kommen kön nen.
Beim Einschalten der Netzspannung überstei gen aber die am Kondensator 14 bzw. am Wider stand 18 auftretenden Spannungsimpulse während längerer Zeit jeder zweiten Halbperiode wesentlich den früher erwähnten Wert von etwa 180 V, so dass ein beträchtlicher Strom durch diesen parallel zum Kondensator 14 liegenden Widerstand 18, und somit auch durch den Heizfaden 3 fliessen kann. Der Heiz- faden 3 heizt somit die Kathode 2 und wenn letztere genügend heiss geworden ist, beginnt der Anoden strom zu fliessen. Sobald der Anodenstrom fliesst, sinkt die Spannung am Kondensator 14 bzw. am Widerstand 18, auf z.
B. 160 V, womit der Strom durch diesen Widerstand - wie früher erwähnt - vernachlässsgbar klein wird.
Der Vorteil des beschriebenen Verstärkers gegen über einem üblichen, ebenfalls mit einer Triode arbeitenden Verstärker ist der, dass kein Transfor mator notwendig ist, um dem Heizfaden 3 den Heiz- Strom aus dem Netz zuzuführen. Es wird auch keine dem Heizfaden 3 vorgeschaltete Impedanz, z. B. ein Widerstand oder ein Kondensator, benötigt, wie bei anderen üblichen Verstärkern, bei denen die Röh renheizung ohne Heiztransformator aus dem Netz erfolgt. Wohl ist bei der beschriebenen Schaltung ein bei den üblichen Verstärkern nicht nötiger, nicht linearer Widerstand 18 zum Vorheizen der Röhre 1 erforderlich.
Derartige, üblicherweise zur Spannungs begrenzung verwendete Widerstände sind aber ausser ordentlich billig im Vergleich zu Heiztransformatoren oder Heiz-Vorschaltimpedanzen, so dass sich bei der Massenanfertigung von Verstärkern der beschriebe nen Art namhafte Ersparnisse erzielen lassen.
Es sei noch erwähnt, dass es sich in der Praxis bei dem in der Zeichnung gezeichneten Verstärker in bezug auf die Vermeidung von Brummgeräuschen als vorteilhafter erwiesen hat, die mit dem Konden sator 14 verbundene Netzklemme 15 zu erden (wie dargestellt), und nicht die mit dem Gleichrichter 16 verbundene Netzklemme 17.
Die nichtlineare Impedanz kann unter anderem auch durch eine Glimmlampe realisiert sein. Auch könnte man statt einer Triode z. B. eine Pentode ver wenden oder den Verstärker auch mehrstufig aus bilden. In letzterem Falle können z. B. die Anoden stromkreise einer Triode und einer Pentode in Par allelschaltung vom Kondensator 14 mit Gleichstrom gespeist werden, während die beiden Heizfäden die ser zwei Röhren in Serie zwischen dem Gleichrichter 16 und dem Kondensator 14 geschaltet sein können. Selbstverständlich können die Triode und die Pent- ode auch innerhalb einer einzigen Vakuumhülle angeordnet sein.