DEP0043181DA

DEP0043181DA - Tube pulse amplifier

Info

Publication number: DEP0043181DA
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr.-Ing. München Holzwarth
Original assignee: Siemens and Halske AG
Current assignee: Siemens and Halske AG
Publication date: 1951-04-19

Description

Die Verstärkung von Impulsen grosser positiver Amplituden macht deswegen Schwierigkeiten, weil der Aussenwiderstand der Verstärkerröhren wegen der erforderlichen grossen Bandbreite verhältnismässig niedrig gewählt werden muss. Für einen Impuls von 0,5 (My)s Dauer sollte die Bandbreite des Verstärkers etwa 2 MHz betragen, damit eine gute Uebertragung des Impulses möglich ist. Daraus ergibt sich ein Aussenwiderstand von ungefähr 1 k(Omega) für die letzte Verstärkerröhre, und damit werden für die Erzeugung von positiven Impulsen, die 100 V Spannung besitzen, Ströme von etwa 100 mA erforderlich. Die erforderlichen Röhren werden daher sehr gross und teuer; das Gleiche gilt für die Netzgeräte, die die Betriebsspannungen für diese Röhren liefern müssen.The amplification of pulses with large positive amplitudes causes difficulties because the external resistance of the amplifier tubes has to be chosen to be relatively low because of the large bandwidth required. For a pulse of 0.5 (My) s duration, the bandwidth of the amplifier should be about 2 MHz, so that a good transmission of the pulse is possible. This results in an external resistance of approximately 1 k (Omega) for the last amplifier tube, and thus currents of approximately 100 mA are required to generate positive pulses with a voltage of 100 V. The tubes required are therefore very large and expensive; The same applies to the power supply units that have to supply the operating voltages for these tubes.

Gemäss der Erfindung wird bei einem Röhren-Impulsverstärker zur Erzielung positiver Spannungsimpulse grosser Amplitude eine negative Spannungsrückkopplung (Gegenkopplung) vorgesehen, durch die der Wechselstrominnenwiderstand der letzten Röhre wesentlich (vorzugsweise um etwa eine Zehnerpotenz) kleiner gemacht wird als ihr Aussenwiderstand. Es ist dann möglich, diesen Aussenwiderstand so gross zu machen, dass man mit kleinen Anodenströmen bereits Impulse grosser Amplitude erreicht. Macht man, um bei dem oben angeführten Zahlenbeispiel zu bleiben, die Gegenkopplung so gross, dass der Wechselstrominnenwiderstand der Röhre etwa 1 k(Omega) wird, so kann man einen Aussenwiderstand von 10 k(Omega) verwenden, also mit einem Anodenstrom von 10 mA auskommen, wenn man Impulse von 100 V Spannung erreichen will. Die durch die starke Gegenkopplung hervorgerufene Verstärkungsminderungen kann durch eine Vorverstärkerröhre ausgeglichen werden, die ebenfalls mit kleinem Anodenstrom arbeitet.According to the invention a negative voltage feedback (negative feedback) is provided in a tube pulse amplifier to achieve positive voltage pulses of large amplitude, through which the AC internal resistance of the last tube is made significantly (preferably by about a power of ten) smaller than its external resistance. It is then possible to make this external resistance so large that pulses of large amplitude can be achieved with small anode currents. To stick with the numerical example given above, if the negative feedback is so large that the AC internal resistance of the tube is around 1 k (omega), an external resistance of 10 k (omega) can be used, i.e. with an anode current of 10 mA get by if you want to achieve pulses of 100 V voltage. The reduction in gain caused by the strong negative feedback can be compensated for by a preamplifier tube, which also works with a small anode current.

Es ist an sich bekannt, in Leistungsverstärkern Spannungsgegenkopplung anzuwenden. Im wesentlichen geschah dies bisher, um Linearität der Ausgangsspannung zu erreichen, insbesondere also bei Niederfrequenzverstärkern mit ausgesprochen geringer Bandbreite, bei denen das der Erfindung zugrunde liegende Problem schon infolge dieser geringen Bandbreite nicht auftreten konnte. Es war ferner bekannt, die Gegenkopplung anzuwenden, um die Ausgangsspannung eines Verstärkers unabhängig von den Schwankungen des Aussenwiderstandes zu machen, also z. B. um an einen Verstärkers wahlweise einen oder mehrere Lautsprecher anschliessen zu können, ohne dass die Lautstärke der einzelnen Lautsprecher grossen Schwankungen unterworfen wurde. Diese Anordnung beruht auf der Erkenntnis, dass durch die Anordnung einer Spannungsgegenkopplung der Innenwiderstand einer Röhre verringert werden kann.It is known per se to use negative voltage feedback in power amplifiers. So far, this has essentially been done in order to achieve linearity of the output voltage, in particular in the case of low-frequency amplifiers with an extremely small bandwidth, in which the problem on which the invention is based could not arise due to this small bandwidth. It was also known to use negative feedback to make the output voltage of an amplifier independent of the fluctuations in the external resistance, so z. B. to be able to connect one or more loudspeakers to an amplifier without the volume of the individual loudspeakers being subject to large fluctuations. This arrangement is based on the knowledge that the internal resistance of a tube can be reduced by arranging negative voltage feedback.

Bei der Anordnung gemäss der Erfindung wird dieser Umstand ebenfalls ausgenutzt. Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung arbeitet der Impulsverstärker bei der erfindungsgemässen Anordnung aber stets mit konstantem Aussenwiderstand, und die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass zur Erzielung einer ausreichenden Bandbreite des Verstärkers anstelle des Aussenwiderstandes auch der Innenwiderstand einer Röhre genügend klein gemacht werden kann, so dass der Aussenwiderstand dann unabhängig von Rücksichten auf die Bandbreite nach anderen Gesichtspunkten bestimmbar ist. Man erzielt dadurch bezüglich der Breitbandigkeit die Wirkung eines Kathodenverstärkers, aber mit dem Vorteil, dass die Verstärkung grösser als 1 ist.This fact is also used in the arrangement according to the invention. In contrast to the known arrangement, the pulse amplifier in the arrangement according to the invention always works with a constant external resistance, and the invention is based on the knowledge that to achieve a sufficient bandwidth of the amplifier, instead of the external resistance, the internal resistance of a tube can also be made sufficiently small that the external resistance can then be determined independently of considerations of the bandwidth according to other aspects. In this way, the effect of a cathode amplifier is achieved with regard to broadband, but with the advantage that the gain is greater than 1.

In der Zeichnung ist ein Schaltschild eines zweistufigen Verstärkers gemäss der Erfindung in seinen wesentlichsten Teilen dargestellt. V(sub)1 ist die Vorröhre, die gegebenenfalls auch den durch die Gegenkopplung der Röhre V(sub)2 eintretenden Verlust an Verstärkung ausgleichen soll. Die von der Anode der Röhre V(sub)1 kommenden Impulse werden über den Kondensator C dem Gitter der Röhre V(sub)2 zugeführt. G ist der Widerstand, über den ein Teil der von V(sub)2 gelieferten Spannung im Sinn einer Gegenkopplung wieder an das Gitter dieser Röhre gelegt wird, R der Aussenwiderstand, an dem bei A die Ausgangsimpulse hoher Amplitude abgegriffen werden können. Bei U wird die Anodenspannung für die beiden Röhren zugeführt.In the drawing, a switch plate of a two-stage amplifier according to the invention is shown in its most essential parts. V (sub) 1 is the pre-tube which, if necessary, is also intended to compensate for the loss of gain caused by the negative feedback of the tube V (sub) 2. The pulses coming from the anode of the tube V (sub) 1 are fed to the grid of the tube V (sub) 2 via the capacitor C. G is the resistance via which part of the voltage supplied by V (sub) 2 is applied again to the grid of this tube in the sense of negative feedback, R the external resistance at which the high-amplitude output pulses can be tapped at A. At U the anode voltage for the two tubes is supplied.

Claims

1. Tube pulse amplifier to achieve positive voltage pulses of large amplitude, characterized by such a large negative voltage feedback that the AC internal resistance of the tube is significantly smaller than its external resistance.

2. Tube pulse amplifier according to claim 1, characterized in that a preamplifier tube is arranged in front of the tube provided with the negative feedback.