DE304236C - - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 13. OKTOBER 1919

REICH S PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVi 304236 KLASSE 21g GRUPPE

Kathodenstrahlenrelais mit Hilfsnetz. Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Juni 1916 ab.

In Kathodenstrahlenrelais mit Hilfsnetz ist die höchste erreichbare Verstärkung des erregenden Wechselstromes von der Rückwirkung ' des Anodenpotentials auf den gesteuerten Strom in hohem Grade abhängig.

Diese Einwirkung der Potentialschwankungen der Anode auf den zur Anode fließenden Strom erklärt sich folgendermaßen: Es ist bekannt, daß die Menge des durch das Hilfs- netz hiridurchtretenden Stromes hauptsächlich von dem Potential des Hilfsnetzes selbst abhängt. Nun ist aber die Fläche, in der das: Hilfsnetz liegt, keine Flache gleichen Potentials, das auch überall genau gleich dem des ·*!"; Hilfsnetzes selbst ist, sondern das Potential ■',n den Zwischenräumen zwischen den Drähten oder in den Maschen des Hilfsnetzes weicht von dem Potential der Drähte selbst mehr oder weniger ab, und zwar in einer Weise, die abhängig ist von dem Potential der benachbarten Elektroden, von der Bemessung des Hilfsnetzes sowie von den Elektrodenäb-" ständen. Man hat nämlich damit iu rechnen, daß die auf der Anode angesammelte positive elektrische Ladung das Potential der Punkte, die sich zwischen den Drähten des Hilfsnetzes befinden, beeinflußt; dies wird desto stärker der Fall· sein, je näher die Anode dem Hilfs-. netz gegenübersteht und je weitmaschiger das'■ Gitter oder Netz der Hilfselektrode ist. Da nun für die Größe des übergehenden Stromes das Potential in den Zwischenräumen des Hilfsnetzes eine ebenso große, wenn nicht größere Rolle spielt als das am Netzkörper selbst, so ist ohne weiteres klar, daß Schwankungen der Anodenspannung den übergehen- &.ίϊ Strom beeinflussen werden.

Die Erfindung besteht nun darin, das Hilfsnetz hinsichtlich seiner Entfernung von der Anode und der Bemessung seiner Einzelteile derart anzuordnen, daß die Rückwirkung des Anodenpotentials auf den Anodenstrorn mehr als zehnmal kleiner gehalten wird als die Wirkung des Hilfsnetzes'auf den Anodenstrom, wobei der zwischen Anode und Kathode an- '45 geschlossene Verbraucher oder Nachübertrager einen scheinbaren Widerstand besitzen soll, der-ungefähr dem reziproken Wert der Änodenfückwirkung gleich ist. :

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnung Bezug genommen, in welcher ein Verstärkerrohr mit Schaltung schematisch dargestellt ist. K ist die Kathode, H das Hilfsnetz, A die Anode, F der Vorübertragcr mit den Spulen 1 und 2, N der Nachübertrager mit den Spulen 3 und 4. Der von der Kathode K über die Batterie P und die Spule 3 des Nachübertragers N zur Anode A fließende und durch das Rohr zur Kathode K zurückkehrende Strom wird im folgenden mit β bezeichnet; die Spannung der Anode A gegen 'die Kathode K sei B, die mittlere Spannung in der Fläche des Hilfsnetzes H gegen die ' ^%

65

Kathode K sei v: Ferner bezeichnet ~- die

Änderung des Anodenstromes pro Volt Potctitiäländerung des HilfsnetzesH undy-n-die Änderung des Anodenströmes pro Volt Potentialänderung der Anode A _v Dann ist, wie die Rechnung ergibt, bei günstigster Wahl der Übertrager die Verstärkung hauptsächlich be-

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stimmt durch das Verhältnis T₁₁:--, Jeklei-

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ner dieses Verhältnis ist, desdo höher ist die erreichbare Verstärkung. Wenn die Größe -~ als Anodenrückwirkung schlechthin oder als absolute Rückwirkung bezeichnet wird, so,kann das Verhältnis-^·: 4— etwa als relative Rück-

wirkung bezeichnet werden.

Eine nähere Betrachtung der Vorgänge in dem Rohr zeigt, daß diese relative Rückwirkung von der absoluten Größe des Anoden-. " potentials'.·, unabhängig, und durch die Ab-L messungen des Hilfsnetzes und die Entfernung zwischen. 'Hilfsnetz und Anode: .allein ;be-

X5 stimmt ist. · ^: - , ■ ■·■■.'.' '■·'■■■

Es soll zunächst eine Anordnung betrachtet werden, bei der das Hilfsnetz' aus parallel in'·;. einer Ebene nebeneinanderliegenden Drähten 'besteht. Der Durchmesser der Drähte sei d, der Abstand benachbarter Drähtachsen oder die Maschenweite sei a, der Abstand zwischen Hilfsnetz und der- ebenfalls eben gedachten Anode sei h. ..Dann zeigt■'; eine angenäherte; Rechnung, daß, wenn die relative Rückwirkung

- wie nach der Erfindung < —- sein soll, zwischen

den Größen d, α und h die Beziehung bestehen muß: - : ■/.; '-_:'{■:'/;: ; . . ' ■ ■

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Diese Formel gilt mit großer Annäherung für den Regelfall, daß die Maschenweite α des Hilfsnetzes groß ist gegen- die Drahtdicke d oder der Abstand7i der Anode groß ist gegen die Maschen weite A. , Trifft dies ausnahmsweise nicht zu, so gibt die Formel .

log.'nat.

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die genauere Bedingung ' an, welche erfüllt sein muß, damit die relative Anodenrück-.

wirkung kleiner als—-ist. ' '■■"'

Sind statt nur paralleler Drähte Netze aus kreuzweis parallelen Drähten für die Hilfselektroden vorgesehen, so ist statt der Drahtentfernung α .etwa der dritte Teil der Maschenweite zu setzen. Bei zylindrischer Form der Elektroden kann trotz der verschiedenen Größe der Zylinderflächen in erster Annäherung für die Größe h ebenfalls der Abstand zwischen Hilfsnetz und Anode gerechnet werden.

Unter Innehaltung der oben angegebenen Bedingung für die Hilfsnetzabmessung gebaute Veistärkerrohre haben eine relative Rückwir-

— bis aufgewiesen. Diese

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kung von nur

Rohre zeigten gegenüber früheren Rohren, die

dieselbe Hilfsnetzempfindlichkeit —— des Anodenstromes besaßen, eine zwei- bis dreifach größere Verslärkung.

Um den Zusammenhang zwischen Anodenrückwirkung und Verstärkung klarzumachen, ist die Schaltung der Kathodenrohrc zu beachten. Diese muß die aus der Figur ersichtliche vielfach übliche sein, wonach ein Vorübertrager V mit der Hilfselektrode H und ■ der Kathode K verbunden ist, der die erregende •Schwingung, auf das Hilfsnetz H überträgt, während ein Nachübertrager N oder das Verbrauchsinstrument selbst an die Anode A und die Kathode K angeschlossen ist. Für die Verstärkung maßgebend ist die in der sekundar an elas Rohr angeschlossenen Spule eles Verbrauchers oder Nachübertragers 'N verbrauchte Energie; welche durch das Produkt aus der Amplitude der Stromschwankung Δ 3 und der Spannungsschwankung Δ B an den Enden der Spule 3 des Nachübertragers oder Verbrauchers N gegeben ist (diese Spannungs-·' "· Schwankung ist mit der Schwankung des ri Anodenpotentials identisch)- , Daraus geht hervor,daß nicht nur die Schwankung Δ β des Anodenstromes, sondern auch der scheinbare Widerstand des Nachübertragers oder Verbrauchers für die Verstärkung in Frage kommen und das ein.gewisser günstigster Wert für diesen Widerstand bestehen muß.. Dieser günstigste Wert und damit die' größte Verstärkung ist bestimmt durch die Größe'~-, deren

reziproker Wert als der innere Widerstand der Röhre für den Anodenkreis zu betrachten ist. Wie immer · in solchem Falle, wird^: der beste Erfolg erzielt, wenn innerer und äußerer Widerstand gleich sind. Bei einer gewissen durch Spannungsschwankungen des Hilfsnetzes verursachten Änderung des Anodenstromes ist κ»_% die im Nachübertrager oder Verbraucher auf- _N genommene Energie desto größer, je größer 'der scheinbare Widerstand gewählt werden kann, und da die günstigste W^aM diese-; Widerstandes, von dem' inneren Widerstand des Rohres abhängt, ist auch der Zusammenhang zwischen Verstärkung und dem inneren ■ Rohrwiderstand für den Anodenkreis, d. h. dem

reziproken Wert, der Anodenrückwirkungy-.', einleuchtend. / ■·■■.'■''

Demgemäß hat es sich bei den vorher envähn-

ten Verstärkerrohren mit kleinen

p.

(< io-⁶ Amp/Volt) als zweckmäßig erwiesen, Übertrager zu benutzen, die bei sekundärer Belastung durch das. Verbrauchsinstrument in der in den Anodenkreis eingeschalteten Wicklung einen scheinbaren Widerstand von 1 Megohm und mehr'¹ besaßen. Was die Wahl des Anodenpotentials und .;.. die übrige Anordnung der Elektroden betrifft

Claims (3)

1. so ύηά bei den Kathodenrohren, für die die angegebene Bemessung der Hilfselektrode mit der zugehörigen Schaltung und Übertragern mif Voi teil ,angewendet werden kann,, hauptsächlich zwei Ausführungsformen zu unterscheiden. .Die eine da von stellt die gewöhnlichen Kathodenstrählem-elais nach de Forest mit Kathode, Hilfsnetz und Anode dar, die in neuerer Zeit mit hohem jVakuum und reinem

   ίο Elektronensirom arbeiten.* Bei diesen Rohren treten die Elektronen überhaupt erst dann zum größeren Teil durch das Hilfsnetz hindurch, wenn das mittlere Potential in der Fläche des Hilfsnetzes einen einigermaßen hohen positiven Wert, schätzungsweise 20 Volt, •gegenüber der Kathode besitzt. Das Potential des Hilfsnetzes selbst muß jedoch aus anderen Gründen in der Regel negativ gegenüber der Kathode gehalten werden.!'■ Wird nun durch die für kleine Rückwirkung notwendige Engmaschigkeit des Hilfsnetzes oder durch eine, '"größere Anodenentfernung die Einwirkung der. Anode auf. das Potential in den j Zwischen;-; räumen des Hilfsnetzes herabgesetzt, so folgt ohne weiteres, daß eine Erhöhung des Anoden-. potentials über die gewöhnlichen Werte eintreten mnß, um bei kleiner Rückwirkung jenes effektive Potential von 20 Volt in .der Hilfsnctzfläche zustande zu bringen. Mit dieser; Erhöhung des Anodenpotentials, die bei ortsfesten Anlagen keine Schwierigkeiten bereitet, ist andererseits noch ein Vorteil verbunden, der unter Umständen eine Rolle spielen kann: Es stehen nämlich dabei große Höchstampliturlen der Spannungsschwankung/an der Anode zur Verfugung, und die Verstärkung wird; was bei anderen Rohrformen nicht immer der Fall ist, von der Amplitude der erregenden

   ^ Schwingung bis zu ziemlich hohen Energien

   .■'.'hin unabhängig sein. ^; .

   ; Neuerdings ist noch eine andere Art von '■■Verstärkerrohren vorgeschlagen worden; es sind dies die Verstärkerrohre mit sogenanntem Spannungsnetz, einem zwischen''Kathode· und Hilfselektrode eingeschalteten Leiter von kon-■ ,stan tem positiven Potential, welcher die Raumladungswirkung der übergehenden Elektronen aufhebt. Bei geeigneter (am besten zylindrir.cher) Form dieses Leiters ist das Potential, das in der Fläche·..des Hilf?netzes herrschen muß, um den Elektronenstrom zum größten Teil zur Anode durchtreten zu lassen, nur wenig von dem Potential der Kathode verschieden; hier ist es also nicht, nötig, ein höheres Anodenpotential als gewöhnlich zu wählen, um in Fällen, wo die oben angegebenen Bedingungen für die Abmessungen des Hilfsnetzes eingehalten sind,' das gewünschte Effektivpotential in dessen Fläche herzustellen.

   Dieser Vorteil des Spannungsnetzes in bezug. 6₀ j auf die Ermöglichung einer Verminderung der Anodenrückwirkung ist bisher so wenig erkannt worden,· daß sogar bis jetzt nur Schaltungen vorgeschlagen worden sind, in denen dasHilfs-, ^:. netz an den im Anodenkreis auftretenden65 Spamiung'sschwankungen durch direkte. Koppt·-;" lung in vollem Umfange teilnimmt, womit · ' natürlich die Ausnutzung des Spannungsnetzes ..': in dem hier bezeichneten. Sinne von vornherein ■ / ■■■;■ ausgeschlossen ist. Gerade in dieser Wirkung -J₀-,■'■' des Spannungsnetzes,ist aber seine wichtigste...'.■'■' ': Bedeutung zusehen. . In^: der Tat ist bei aus- ;../·. geführten Rohren mit Spannungsnetz, die bei \^: völlig gleichem- Aufwand an äußerer Energie .... ' : die Verstärkung gegenüber den gewöhnlichen 75 Kathodenrohren etwa zu verzehnfachen ver- ί mögen, diese Erhöhung nur zum geringsten .. Teil auf eine Erhöhung der Hilfsnetzempfind- ':.·.

   ■lichkeit-4—un'd zum größten Teil auf eine Ver- ^J

   ■ '■ ' ■ ■ & P- ''■.'.■.■''''

   minderung der Anodenrückwirkung ·— zurück- ■·;./..■:■'-■■■.. zuführen. · ■ · .· ■■■■·. .. .-·.··.

   Ρλτεντ-Anspuücue : . ^;. ⁸5

   i; Kathodenstrahlenreiais mit Hilfsnetz, ", dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsnetz

   .hinsichtlich seiner Entfernung von der ; ;

   Anode und der Bemessung seiner Einzel- 90 -' teile derart,angeordnet ist, daß die Rück-; ,.': , ' wirkung . des Anodenpotentials auf .den V' :^: .Anodenstrom mehr als zehnmal kleiner ge- '■'·■. ' i ,-/'halten wird als die' Wirkung des Hilfs- · . \ .W,; netzes auf den Anodenstrom, wobei der 95 ^: ; zwischen Anode und Kathode angeschlossene -· ·| ..:■ \ ; Verbraucher oder Nachübertrager einen : .,; ,;.; scheinbaren Widerstand besitzt, der unge- .^: v; ■ fähr dem reziproken Wert der Anodenrück- - ;_:

   . wirkung i-^-g-j gleich ist.; . . ^luo'.·'.
2. 2. Kathodenstrahlenreiais nach An- ^; spruch i,. gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung des gitterförmigen Hilfs- . . netzes, daß der natürliche Logarithmus 105 des Verhältnisses vom Gitterdrahtabstand zur Drahtdicke kleiner ist' als das Ver- : hältnis der Entfernung Anode-Hilfsnetz \ zum Gitterdrahtabstand im Hilfsnetz.
3. 3. Kathodenstrahlenreiais nach Anspruch 110 ι und 2, dadurch gekennzeicJmet, daß außer dem Hilfsnetz in an: sich bekannter Weise " noch ein sogenanntes Spannungsnetz vorgesehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.