Reihenstbaltung für Wechsellstromverstärker. Die Erfindung betrifft eine Selialtungs- anordnung für in Reihe geschaltete Verstärker vorrichtungen, wie sie für die Zwecke der Telephoriie, dralitloseu Telegraphie und der gleichen gebraucht werden. Bei derartigen Schaltungen hat man meist vor dem ersten und hinter dein letzten Verstärker, sowie auch zwischen den Verstärkern Übertrager zur Weiterleitung, des Wechselstromes angeordnet. Diese grosse Zahl vou Übertragern kami min in den meisten Fällen nicht derart Luder gebracht werdeu, dass eine gegenseitige Be- einflussmig ausgeschlossen wäre.
Die Beein flussungen rühren zum Teil von den mague- tischen Streufelderii her; auch sit)d die Über trager durch die Kapazität ihrer Wicklutigen gegeneinander und gegen Erde miteinander gekoppelt. Durch beide Beeinflussungen wer den Störungen hervorgebracht, die sich in Form starker Geräusche oder durch das so- genannte Singen oder Pfeifen der Anordnung bemerkbar machen. Im Falle zur Herstellung eines magnetischen Schutzes die Übertrager mit Eisenkappen umgeben werden, erhöhen sich die an sich schon bedeutenden Verluste der Übertrager sehr erheblich.
Gremäss der Erfindutig siud diese Übel stände dadurch beseitigt, dass der Stromkreis der Senderseite jedes einzelneii Verstärkers über einen Wochselstroziiwiderstaiid geschlossen und init dem Einpfätiger des folgetiden Ver- stärkurs, bezielmugsweise mit dein Empfangs apparat kapazitiv gekoppelt ist.
Dies kann dadurch gescbehen, dass die zwischen den Verstärkern liegenden Ü7bertrager durch die Koiiibiiiatioii <B>je</B> eiiier Drosselspule oder eines Ohnischert Widerstandes und eiiies Konden- sators ersetzt werdeu, die derart augeordnet siud, dass der Gleichstrom der Senderseite der Verstärker über die Drosselspule, der Wechselstrom über der) Kondensator fliesst.
Hohe Wechselstromwiderstände der Drossel- spulei) sii)d hierbei unschädlieh, da über sie nur Gleichstrom fliessen soll. Es können des halb die Spulen tiiibedet)klieh mit niagneti- schem Schutz versehen werden. Anstatt als Wechselstromwiderstand Dros selspulen oder Ohmsche Widerstände zu ver wenden, können auch Schwingungskreise be nutzt werden.
Diese Anordnung bietet ver- sebiedene beträchtliche Vorteile, namentlich in Schaltungen mit Entladtingsröhren von hohen inneren Widerständen, und wenn es um die Verstärkting tiefer Frequenzen (z. B.
co = 300) handelt, müssen Übertragerdrossel spulen und Ohinsche Widerstände zur Er zielung der erforderlichen hohen Scheinwider stände so grosse Abmessungen erhalten, dass es unter Umstünden unmöglieh ist, die Schal- tungnocheinigermassenhandlich odergartraris- portabel zu bauen. E rsetzt man die erwähn ten Schaltelemente aber durch Schwingungs kreise, so kann man für die Resonanzfrequenz mit geringem Materialaufwand sehr hohe Scheinwiderstände erzielen, die beispielsweise schon bei einer Dros.selspule von einigen Henry und dazu passenden Kondensator leicht einige Hunderttausend Ohm erreichen.
Wegen dieser erheblichen Gewichts- und Raumersparnis ist die Verivendun von Schwinguingskreisen be sonders für transportable Anlagen von grosser Bedeutung. Des weiteren verleihen dieSchwin- gungskreise der Schaltung hohe Selektivität, und zwar innerhalb eines grösseren Frequenz- bereiehes, das heisst, es kann in diesem Be reich für eine beliebige gewünschte Frequenz eine hohe Verstärkungszahl erhalten werden, während darüber- oder darunterliegende Fre quenzen eine wesentlich geringere Verstär kung erfahren.
Auf den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung veran schaulicht.
Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung für vier Mikrophonverstärker M1-M4, beispiels weise der Battart von Brown. Der über die Leitung L ankommende Wechselstrom gelangt z unäcich, st in die Empfängerwicklung e des ersten Verstärkers M1 Über das Mikrophon in der Senderseite und, eine Drosselspule di in Reihe fliesst der Strom einer Batterie bi. Der durch die Schwankungen der Stromstärke dem Gleichstrom überlagerte Wechselstrom gelangt über einen Kondensator ei in die Enipfäng rwicklung e des nächsten Verstär- kers M2. In der gleichen Weise sind die Stromwege in den andern Verstärkern durch Drosselspulen und Kondensatoren bestimmt, so dass der in dein vierten Verstärker M4, verstärkte Wechselstrom schlielalich über den Kondensator c4i in das Telephon T gelangt.
In Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung für Entladungsröhren dargehtellt. Es sind vier derartige Röhren E1-E4 in Reihe geschaltet. Der über die Leitung L ankommende Wechsel strom gelangt zunächst in einen Vorüber- trager v, dessen Sekundärseite einerseits an die Hilfselektrode h, anderseits an die Glüh- kathode <B>k</B> der ersten Röhre E, angeschlossen ist. Die KatthodensämtlielierEntladtitiosrölireii werden durch eine kleine Batterie von bei spielsweise 6 Volt über je einen Vorsehalt widerstand w gespeist. An sämtliche Anoden a und Kathoden<B>k</B> der Verstärker ist ferner gemeinsam eine 110 Volt-Batterie angeschlos sen.
Damit deren Gleichstrom nicht in die Empfängerseite des nächstfolgenden Verstär kers gelangt, sind Kondensatoren ei--ei vor gesehen, ein Kondensator c4 hinter dein letz ten Verstärker schützt das Telephon l' vor dem Gleichstrom. Um anderseits den ver stärkten Wechselstrom der Senderseite von der Batterie abzuhalten und allein über die Empfängerseite des nächsten Verstärkers be ziehungsweise über das Telephon T zu schik- ken, sind in die Senderseite der Verstärker noch Drosselspulen di-di eingeschaltet.
Um den Hilfselektroden h der Entladungs röhren das erforderlich(, Gleichstrompotential aufzudrücken, sind diese-durch weitere Drossel spulen 2-1-1-8 mit einem Punkte der Batterie, beispielsweise dein Nullpunkte, verbunden. Diese Drosselspulen sind so zu beinessen, dass der verstärkte Wechselstrom durch sie keine merkliche Ableitung erfährt.
In Fig. <B>3</B> ist eine Schaltungsanordnung für drei Eiitladtiiirsriihi,en Ei--F.:, dar-estellt, bei der diesen<B>je</B> ein besonderer Batterie-,zatz zugeordnet ist. Die einzelnen Verstärker sind untereinander und mit dem Telephon durch mir eine Leitung verbunden, während ihr zweiter Pol an Erde gelegt ist. In der ein- zigen Verbindungsleitung sind die Konden satoren ei-c3i angeordnet. Die als Ohmsche Widerstände ausgebildeten Wechselstrom widerstände d1-d3 liegen in dem Senderkreis der Verstärker.
Sie müssen von der Grössen ordnung 'des Rohrwiderstandes sein, damit möglichst hohe Spannungschwankungen auf das Gitter übertragen werden. Mittelst der Olinischen Widerstände ri, r2 ist das Null potential der zugehörigen Batterie an die Hilfselektrode h des betreffenden Verstärkers gelegt.
Die Verwendung von Widerständen bietet den Vorteil, dass die Schaltung für alle Fre quenzen die gleiche Verstärkungszahl ergibt, da im Gegensatz zu Drosselspulen Schwin gungskreisen oder Übertragern die Wider stände unabhängig von der Frequenz sind. Deshalb eignet sich eine Schaltung unter Verwendung von Widerständen vorzugsweise zur Sprachverstärkung.
Besondere Vorteile werden sich auch dann ergeben, wenn es sich um die Verstärkung von Wechselströmen niedriger Frequenz han delt, etwa von 50 Perioden pro Sekunde. .Dabei würden Drosselspulen oder Übertrager zur Erzielung genügend grosser Impedanz werte derartig viel Eisen- und Kupferwicklun- geii benötigen, dass Ohmsche Widerstände ihnen bedeutend überlegen sind, was Gewichts und. Materialersparnis aubetrifft. Schliesslich sei noch darauf hingewiesen, dass die Ohnischen Widerstände mangels Fehlens jeglicher ina- gnetischer Felder hinsichtlich der Störung durch Rückkoppelurig entschieden den Vorzug verdienen.
.Aber auch in Anlagen, bei denen nur mit einer Frequenz gearbeitet wird (Drahtlose- oder Signalanlagen), und wo diese Frequenz von Zeit zu Zeit geändert wird, bietet die Widerstandsschaltung gewisse Vorteile iii.so- fern, als wegen der von der Frequenz unab hängigen Verstärkungszahl ein besonderes Einstellen der Verstärkerschaltung auf maxi male Verstärkung nicht erforderlich ist, wo durch vermieden wird, dass zu den schon vor handenen notwendigen Abstimmvorrichtungen (z. B. der Antenne, der Resonanzkreise usw.) noch ein weiteres Gebilde hinzukommt, das der Abstimmung bedarf.
Bei den in den Fig. 1-3 dargestellten Schaltungen können dieWechselstromspannun- gen der Senderseite des ersten Rohres am Steuergitter des zweiten Rohres zwar in voller Stärke, aber auch nicht stärker zur Geltung kommen. Die Anordnung verhält sich mit Bezug auf die Kopplung beider Röhren so, als ob letztere durch einen Übertrager mit einem Übersetzungsverhäiltniis 1 : 1 bewirkt würde. Nun ist es zur Erzielung der best möglichen Verstärkung bei Reihensehaltungen von Entladungsrühren in fast allen Fällen vorteilhaft, die an der Sendenseite eines Rohres vorhandene Wechselspannung heraufzutrans formieren, ehe inan sie dem Gitter der fol genden Röhre zuführt.
Dies wird dadurch erreicht, dass der Wechselstromwiderstand im Sender- oder Enipfangskreise des Rohres als Spartransformator ausgebildet ist. Eine der artige Schaltung ist in Fig. 4 veranschaulicht.
In der Zeichnung bedeuten E1 und. E2 zwei Entladungsrohre, deren Heizkathoden aus einer gemeinsamen 6-Volt-Batterie gespeist werden. Der zu verstärkende Wechselstrom wird in be kannter Weise mittelst eines Cbertragers Uj dein Gitter Gi des ersten Rohres 1"', zuge führt. Der verstärkte Strom wird nun nicht, wie in Fig. <B>3,</B> über alle Windungen<B>11'</B> der Drosselspule Di geleitet, sondern über eine Teilwicklung mit der Windungszahl <B>JE,</B> wäh rend der Kondensator<B>C,</B> wie in Fig. <B>3,</B> an dem Ende der Drosselspule liegt.
Dadurch wird erreicht, dass die dem Gitter des Rohres <B>E--,</B> zugeführte Spannung uni den dureh das Windungsverhältnis
EMI0003.0026
dargestellten Betrag erhöht wird, die Drosselspule D, wirkt als Spartransformator. Der durch das zweite Rohr -1" <B>,</B> 2 verstärkte Strom wird in bekannter Weise inittelst eines -Übertragers U2 dem Hörer<B>T</B> zugeführt.
Für den Fall, dass der dein Gitter L#'#" zu geordnete hochollinige Widerstand<B>D2</B> als Drosselspule ausgebildet ist, kann man so verfahren, dass inan zwar den Sendekreis des einen Verstärkerrohres wie in Fig. <B>3</B> über alle Windungen der, Drosselspule führt, dafür aber den Kondensator<B>C</B> nicht an das Ende der Drosselspule D2, sondern an eine Teil wicklung derart dass nunmehrD2 als Spartransormaitor wirkt.
Olimsche Widerstände sind besonders zweckmässig, falls es sieh um die bildgetreue Übertragung von Signalen handelt, weil sie selektionsfrei sind. Wichtig ist hierbei, die Bemessung der Widerstände in geeigriieter Weise vorzunehmen. Sie -werden in diesem Falle derart gewählt, dass die Kapazität und die Widerstiände im Anoden- und Verbraucher kreis ein System bilden, dessen Abklingzeit die Dauer des Signales übertrifft. Es kommen hierbei Widerstände von ausserordentlich hohem Betrag in Betracht. Sie sind um ein Viel faches grösser als die bei der gewöhnlichen Schaltung.
So zum Beispiel erhält man bei normaler Telegraphiergeschwindigkeit für eine Abklingzeit von einer Sekunde, also für die Zeit , in welcher die Ladung des Kondensators auf den ersten Teil fällt, für den Kondensator ein Milikofarad und für den Ohmschen Wider stand ein Alegoliiii.
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, gemäss dem der Wechselstromwiderstand als Schwingungs kreis ausgebildet ist. Die Schaltung ist der nach Fig. 2 ähnlich.
Es sind drei Entladungsröhren Ei, E2 E3 in Reihe geschaltet. Der über die Leitung L ankommende Wechselstrom gelangt zunächst in einen Vorübertrager v, dessen Sekundär spule einerseits an die Hilfselektrode h und anderseits an die Glühkathode k der ersten Röhre U angeschlossen ist. An die letzte Rühre ist in üblicher Weise das Telephon l' durch einen Naehübertrager n angeschlossen. Die Kathoden k. sämtlicher Entladungsröhren werdun äurch eine kleine Batterie von bei spielsweise 6 Volt über je einen Vorschalt widerstand iv gespeist. An sämtlichen Ano den a und Kathoden k ist ferner eine gemein- sanie 110-Volt-Batterie angeschlossen. Der Verstärker E1 ist mit dem zweiten Verstär ker E2 durch einen Kondensator ei kapazitiv gekoppelt.
Ebenso der Verstärker M, mit dem Verstärker E3 durch einen Kondensator c2 wobei die notwendigen Gleichstrompotentiale über Drosselspulen d1, di d2, d'2 an die Anoden a und Gitter h der Entladungsröhren Ei, E2, E3 gelegt sind. Diese Drosselspulen besitzen kleine Selbstinduktionen und ihre Scheinwiderstände sind durch passend ge wählte, parallel geschaltete Kondensatoren C, C1, a2, C3 auf denjenigen Wert gebracht, der für den um eine bestimmte Frequenz wo liegenden Frequenzbereich, für welchen die Schaltung selektiv sein soll, erforderlich ist.
Die Schärfe der Selektivität und dadurch die Breite des Frequenzbereiches, für den selek tive Verstärkung eintreten soll, kann man durch passende Wahl der Selbstinduktivität und des Ohm'schen Widerstandes der Drossel spule in bekannter Weise beeinflussen. Natür- spule in bekannter Weise beeinflussen. Natür lich kann man die Schwingungskreise (d,C) des Beispiels entsprechend den jeweiligen praktischen Bedürfnissen, teilweise auch durch hocholimige Widerstände ersetzen.
Mani wird dies im allgemeinen am ehesten bei denjeni gen Schwingungskreisen tun können, die an den Grittern li, liegen, weil zu den (Arittern äusserst schwache Strönrie fliessen, so dass in den hoebohniigen Widerständen kein merk licher Potentialabfall eintritt. Man kann also den Gittern durch lioeliohmige Widerstände ohne eine besondere Hilfsbatterie das geeig nete Potential zuführen.