DE846559C - Schaltungsanordnung zur Verminderung der kubischen Verzerrungen in Verstaerkerroehren enthaltenden Schaltungen - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Verminderung der kubischen Verzerrungen in Verstärkerröhren enthaltenden Schaltungen

  In einem l1>ertragungsweg mit vielen Verstär-

  kern entstehen durch die Summation der Beiträge

  der einzelnen Verstärker am Ende der Verbindung

  Klirrspannungen. \velche ein Vielfaches der Einzel-

  komponenten sind. Weiht die I_aufzeitdifferetmen

  des l'bertragungsw egs zwischen den erzeugenden

  Grundfrequenzen und den entstehenden Klirr-

  frequenzen sehr klein ist gegenüber der Perioden-

  ci;ttter r , wie dies bei Vielband-Trägerfrequenzfern-

  f

  sprechsystemen, insbesondere für die kubischen

  Kombinationstötre von der Form 2f,-f" der Fall ist,

  so addieren sich die in den einzelnen Verstärkern

  etttstehetr<ietr Klirrspattnungen gleichphasig, und

  ntait erhält für den Gesamtweg eine Klirrdämpfung.

  welche tun den Betrag In ;i geringer ist als die des

  einzelnen Verstärkers- 1-.s ist bekannt, die Klirr-

  spannurigen erster Ordnung (2 - f und f1 ± f,) dadurch zu vermindern, daß man aufeinanderfolgende Verstärker verschieden polt, so daß die in ihnen erzeugten Klirrspannungen erster Ordnung in ihrer Phase gegeneinander um rho' verschoben sind und sich somit bis zu einem gewissen Grad aufheben. Für die 11,-lirrlirodukte zweiter Ordtrung ist jedoch noch keine Anordnung bekanntgeworden, durch die sich eine günstigere Addition der Einzelbeiträge der Verstärker als die lineare bewirken läßt.
• Die Erfindung sieht vor, in die Verstärker, allgemein in Verstärkerröhren enthaltende Schaltangen, besondere nicht lineare Zweige einzufugen, durch die Klirrspannungen zweiter Ordnung erzeugt werden, welche denen in den Verstärkerröhren erzeugten entgegengerichtet sind und die ihnen in den ltetr;igcii int Mittel gleichen. Auf diese Weise wird

  auch für die Klirrprodukte zweiter Ordnung eine

  1'liaseti(Irehung bewirkt; die eine günstigere Addi-

  tion der Einzelbeträge der Verstärker und damit

  eine wesentliche Erleichterung für die Bemessung

  der Verstärker ergibt. ,

  Für eine bestimmte Beaufschlagung mit zwei

  Frequenzen f, und f, entsteht eine kubische Diffe-

  renzfrequenz 2 # f,-f2 mit folgenden Komponenten

  am \-(#rst:irkerausgang: durch Röhren erzeugt E;

  durch Hilfszweige erzeugt - E ± (O. . . d E)

  (± J E_ ist der mögliche Streubereich).

  Dann ist die resultierende Klirrspannung E,.,..,

  - I l: . . . + :J E. Ihre Summation über r1 Ver-

  stärkerfelder ist dann nicht linear, sondern

  günstiger (z. B. Y, E,. = 11 n . d E bei symmc-

  trischer Verteilung im Streubereich).

  In Fig. i a ist als Beispiel ein Netzwerk mit

  nicht linearen Elementen, z. B. Gleichrichterzellen,

  dargestellt, dessen Kennlinie [U2 = f(1'11) 1 Fig. 11)

  zeigt. Sie ist in ihrem positiven Teil konkav ge-

  krümmt. Bei sinusförmiger Eingangsspannung ent-

  stelit ein(- verzerrte Ausgangsspannung i nach

  Fig. 1 c, welche außer der Grundwelle 2 und

  e@eiituell auch höheren ungeradzahligen Harnio-

  nisc.heti die dritte Harmonische 3 enthält. Ihre

  Phasenlage ist bei den Nulldurchgängen der Grund-

  welle die gleiche wie die der Grundwelle. Ein solches

  Netzwerk wird im folgenden als gleichphasig ver-

  zerrend bezeichnet. Die Fig.2a zeigt dagegen eilt

  Beispiel eines gegenphasig verzerrenden Netzwerks.

  Die Kennlinie (Fig. 2 b) ist im positiven Teil konvex

  gekrümmt, und bei sinusförmiger Eingangsspannung

  ist die Ausgangsspannung so verzerrt (Fig. 2c), daß

  die dritte und die erste Harmonische bei den Grund-

  wellennulldurchgängen entgegengesetzte Phasenlage

  halten.

  \\'ie diese Beispiele zeigen, können also gleich-

  pliasige und gegenphasige. Verzerrungen erzeugt

  te,erden, und es k<itineti somit durch Anwendung des

  jeweils geeigneten Netzwerks, d. h. je nach der

  I?itifügtingsstelle und dem Phasenmaß zwischen

  Kinfüguugsstelle und :\usgangskreis, die kubischen

  \' erzerrungen sowohl von gleichphasig als auch von

  gegenphasig verzerrenden \'erstsirkern kompensiert

  Werden.

  ( "in zu vermeiden. daß die quadratischen Klirr-

  produkte ungünstig beeinflußt werden. können ge-

  grbenenfalls Netzu-erke mit symmetrischen Kenn-

  linien, z. B. Gegentaktschaltungen, angewendet

  werden, wie dies in den ollen angegebenen Beispielen

  ( I@ ig. 1 und 2) vorausgesetzt wurde.

  Soll die \\'irksainkeit der Kompensation auch für

  einen größeren Amplitudenbereich sichergestellt

  %%-erden, so muß die Amplitudenabhängigkeit des

  Klii-rf:il<toi-s des Netzwerks mit der des Verstärkers

  möglichst übereinstimmen.. Wenn das Verstärker-

  klirren von den Röhren verursacht wird, so ist der

  Klirrfaktor der dritten Harmonischen (kubische

  Verzerrungen) dem Quadrat der Aussteuerung pro-

  portional, lind das Kompensationsnetzwerk muß

  eine entsprechende Amplitudenabhängigkeit haben.

  Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines in

  der Endstufe kompensierten Verstärkers. Als Kom-

  pensationsnetzwerk ist ein nicht lineärer Wider-

  stand R' in den Kathodenkreis eingefügt, dessen

  Charakteristik in ihrem grundsätzlichen Verlauf

  mit der des Anodenkreises übereinstimmt, d.h. wenn

  der Anodenkreis gleichphasig verzerrt, so soll auch

  das Netzwerk R' gleichphasig verzerren. Ist der

  Klirrfaktor des Anodenkreises k3, so muß für den

  Fall der völligen Kompensation der Klirrfaktor des

  Netzwerks sein -

  k3@ = k3 . S .j x, .

  Mit ,S' ist l,iierin die Steilheit der Endröhre be-

  zeichnet. Da k3 proportional dem Quadrat der

  (ii-uü<.iwelletiaml>litu<fe ist, so muß auch k3' dem

  ()tiädrat der Grundwellenamplitude proportional

  .sein. Neben der nicht linearen Gegenkopplung der

  Undstufe über R' kann der Verstärker außerdem

  auch noch eine über mehrere Stufen geführte Gegen-

  koplthittg erhalten, durch die in Bekannter Weise

  eine starke Linearisierung und e%-enttiell auch ein

  besonderer Verlauf der Verstärkung als Funktion

  der Frequenz (Entzerrung) erreicht wird (siehe

  l"ig. 3). 1)ie Kompensation ist (tann unabhängig voll

  dieser Gegenkopplung und ihrer linearisierenden

  \\'irkung zusätzlich wirksam. Das Netzwerk R' ist

  hier so angeordnet, da# es nicht im Gesamtrück-

  kttpplungsweg wirksam wird. 1#.s kann aber auch irrt

  Gesamtriickkopplungsweg angeordnet sein, wenn

  dieser im Cybertragungsbereich frequenzunabhä ngig

  und konstant (ungeregelt) ist.

  l)ie Fig. Aa zeigt eilt Beispiel für das Netzwerk R

  zur Kompensation von kubischem Röhrenklirren.

  Durch Änderung des Regelwiderstands RW kann

  der Klirrfaktor auf den für die Kompensation gün-

  stigen \\'ert eingestellt werden, so claß

  n:3, - 1i:1 S IR,

  w i rd.

  In :ihnlicher \\'eise kann auch das Klii-reu koin-

  pensiert werdest, (las durch die Nichtlinearität der

  Magnetisiernngskurve des 13leclikei-iis ini .'\tisgangs-

  übertrager entsteht. Dabei niuß beachtet werden,

  daß hierfür der Klirrfaktor proportional der Grund-

  wellenaniplitude (nicht der 2. Potenz) und frequenz-

  abhängig in Amplitude und Phase ist. Das Kompen-

  sationsnetzwerk muß also analog aufgebaut werden,

  (lies ist z. 13. der Fall, wenn, wie in Fig. .1b gezeigt,

  das Netzwerk R' eine nicht lineare Eisendrossel ent-

  halt, deren Induktivität 1_ so bemessen ist, daß die

  Grenzfrequenz (,)o= R'- etwa gleich der unteren

  Grenzfrequenz m,----- LQ des Nachübertragers ist.

  1)ie Klirrdämpfung des Netzwerks R' kann dabei

  z. 13. durch den als Spannungsteiler ausgebildeten

  Regelwiderstand für die Finstellung variiert wer-

  den, oluie (1a13 die Grenzfrequenz nio-# L' geändert

  Nvi 1-(f.

  Erforderlichenfalls Uinnen auch beide Netz-

  werke R' nach Fig. .1a und qlt in Reihenschaltung

  zugleich allgewcn<let %\-erden, so (laß sowohl die rnit

  fiter 3. Potenz der -Nussteuerung anwachsenden kuhi-

  schen kiilii-enverzerrungen als auch die mit der

  zweiten Potenz anwachsenden Eisenverzerrungen

  kompensiert werden können.

Claims (1)

1. PATEN TANSPRt,CHE: i. Schaltungsati(irdnung zur Verminderung dei- kubischen Verzerrungen in Verstärkerröhren enthaltenden Schaltungen, dadurch gekennzeich- net, daß mit Hilfe eitles besond eren nicht linearen Netzwerks zusätzlich Klirrspannungen zweiter Ordnung erzeugt und finit im wesentlichen ent- gegeiigc#setzter Phasenlage und im wesentlichen gleichrti .\niplituden wie die ursprünglichen (unverminderten) Klirrspannungenwirksam ge- macht werden. 2. Schaltungsabordnung nach Anspruch t, ;;ekeliiizeichiiet durch die Verwendung von gk#ichpliasig verzerrenden Netzwerken. ;. Schaltungsanordnung nach Anspruch i. ge- heiiiizeicliiiet durch die Verwendung von gegen phasig verzerrenden Netzwerken. Scll:tlttlllgs;u1()1-ilrlt"1g nach Anspruch 2 -Iei- 3, grkeniizeicliiiet durch die Verwendung \(n) Netzwerken mit sviiiinetrischen Kennlinien. . Schaltungsatiolrdnung nach einem der vor- llergcllentleii .\iisliriiclie. dadurch gekennzeich- net, daß das Netzwerk im Ausgangskreis ange- M-(liiet ist. t,. Schaltungsanordnung nach einem der vc»-- hergehen<len.\iispriiche, dadurch gekennzeichnet. (lall (las Nt#tzwerk ini läegenkopplungsweg all geordnet ist (nicht lineare Gegenkopplung). 7. Schaltungsanordnung nach ,=\nspruch (l, da- durch gekennzeichnet, daß das Netz"verk 1111 Kathodenkreis der Endröhre angeordnet ist. S. Schaltungsanordnung nach Anspruch ,-. (1<i durch gekennzeichnet, (laß die \\'irksani1<eit voii einer .weiteren, eventuell freduenzabhängigeu l iegenkopplung unabhängig gemacht ist. Schaltungsanordnung nach einer)) der vor- hergehenden Ansprüche, dadurch geketinzeicli riet, (laß der Amplitudengang der Klirrdänipfung der Verstä rkerröhrenschaltung und der Klii-r- dämpfung des nicht linearen Netzwerks gleich :iild. io. Schaltungsanordnung nach einen) der vor- herge'henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. (laß die Nichtlinearität des Netzwerks bzvv. ihre \uswirkung auf den :\usgangskreis einstellbar ist. i i. Schaltungsanordnung nach eitlem der vor- dadurch gekennzeichnet, (laß ein für die Kompensation der Fisrnverzei-- rungen der Verstä rkerröhrenschaltung geeigliv tes nicht lineare: Netzwerk benutzt ist. 1?. Schaltungsabordnung nach Anspruch i i. dadurch gekennzeichnet, (laß dieses Netzwerk au: einer Parallelschaltung einer nicht linearen Eisendrossel reit einem reellen Widerstand he steht, dessen Grenzfrequenz gleich <lei- untere°il Grenzfrequenz des klirrenden, reell belasteten Vbertragers der Verstärkerriilii-enschaltung ist. 13. Schaltungsanordnung nach Anspruch i i oder 12, gel:enilzeicimet durch eilte [Zegellllög- lichkeit der Nichtlinearität und ihrer .\uswir- kung auf den Verstärkerausgangskreis derart, daß die lfrc#iizfrequenz unverändert bleibt.