Niederfrequenzverstärker mit negativer Rückkopplung. Die Erfindung bezieht sich auf eine Niederfrequenzverstärkerschaltung; sie be zweckt eine grössere Verstärkung der starken Signale als der schwachen Signale, wodurch die Wiedergabe sich mehr der Wirklichkeit nähert. Derartige Schaltungen sind bekannt; so wurde bereits vorgeschlagen, parallel zum Ausgangskreis des Verstärkers einen Wider stand mit hohem positivem Temperaturkoeffi zienten zu schalten.
Viele bekannte Schaltungen, namentlich die obenerwähnte, bieten Schwierigkeiten, falls ausserdem negative Rückkopplung ange wendet wird, da diese die Stärkenänderungen wieder reduziert. Die Erfindung besteht darin, dass die Rückkopplung abhängig von der Signalamplitude gemacht wird, und zwar derart, dass sie bei einer kleinen Amplitude des zu verstärkenden Signals stärker als bei einer grossen Amplitude ist. Dies kann da durch erzielt werden, dass über eine Hilfs röhre rückgekoppelt wird, deren Verstärkung von der Signalamplitude ahhängig ist.
Ein sehr einfaches Mittel, um die Rückkopplung von der Signalamplitude abhängig zu machen, besteht darin, dass ein Teil des Ausgangs stromes des Verstärkers über ein in den Rück kopplungskreis eingeschaltetes Element ge führt wird, dessen Widerstand von der Stromstärke abhängt. Als solches wird zweck mässig ein Widerstand mit hohem Tempera turkoeffizienten benutzt.
Die Erfindung wird anband der Zeich nung näher erläutert, in welcher Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes darge stellt sind.
Fig.l stellt eine Schaltung mit zwei Verstärkerröhren 1 und 2 dar, die durch Widerstände und einen Kondensator ge koppelt sind. Der Ausgangskreis der Röhre 2 enthält die Primärwicklung eines Trans formators 5, an dessen Sekundärwicklung das Verbrauchsgerät, zum Beispiel ein Laut sprecher 4, angeschlossen ist. Die Rück kopplung erfolgt über eine Röhre 3, deren Verstärkung von der Signalamplitude ab hängig ist, wie aus folgendem hervorgeht.
Die Röhre 3 besitzt rir)e Hilfsanode 10, die über einen Kondensator 9 mit der Anode der Röhre 1 verbunden ist. Der, gleicl)ge- riehtete Strom durchfliesst mehrere Wider stände, unter anderem den Widerstand 11, über den bei Zunahme der Signalamplitude ein ansteigender Spannungsabfall entsteht. Das eine Ende des Widerstandes 11 ist mit dem Gitter der Röhre 3 verbunden.
Durch einfache Betrachtung ergibt sich, dass bei zunehmender Signalamplitude, infolge des Spannungsabfalles über den Widerstand 11, die Spannung des Gitters der Röhre 3 nega tiver wird, wodurch die Verstärkung dieser Röhre abnimmt. Die Anode der Röhre 3 ist über einen Widerstand 12 mit der positiven Klemme der Speisequelle und au2erdem über einen Kondensator 13 mit der Kathode der Röhre 1 verbunden. Der Anodenstrorn dieser Röhre 1 flief.;t über in die Zuführungsleitung zur Kathode geschaltete Widerstände 6 und 7, die ausserdem einen Teil des Eingangs kreises der Röhre 1 bilden.
Der Widerstand 7, zu dem ein Kondensator 8 parallel ge schaltet ist, dient dazu, dem Gitter der Röhre 1 eine negative Vorspannung zu geben. Der Widerstand 6 dient als Kopplungswider stand zwischen dem Anodenkreis der Röhre 3 und dem Eingangskreis der Röhre 1. Ein Teil der in der sekundären Transformator- wicklung wirksamen Signale wird, wie aus dem Vorstehenden klar ist, von der Röhre 3 verstärkt und dem Eingangskreis der Röhre 1 zugeführt, wobei eine negative Rückkopp lung entsteht. Diese negative Rückkopplung ist an sich bekannt und kann zur Unter drückung von nichtlinearen Verzerrungen im Verstärker dienen.
Der Kondensator 13, sowie die Widerstände 19 und 20 verhindert), dass die der Anode 10 zugeführten I\iederfrequenz- schwingungen das Gitter der Röhre 3 erreichen. Sie verhindern ausserdem, dass die Schwin gungen des Ausgangskreises die Anode 10 erreichen.
Da die Verstärkung der Röhre 3 von der Signalamplitude abhängt, ist gleichfalls die Rückkopplung von ihr abhängig, und zwar derart, dass bei ansteigender Signalamplitude die negative Rückkopplung abnimmt. Die negative Rückkopplung hat eine Abnahme der Verstärkung zur Folge. Diese Abnahme ist bei grosser Signalamplitude mithin gerin ger, als bei kleiner Signalamplitude. Dies hat zur Folge, dass bei grosser Signalampli tude die Verstärkung grösser als bei kleiner Signalamplitude ist, wodurch der Kontrast zwischen starken und schwachen Passagen vergrössert und die Wiedergabe naturgetreuer wird.
Bei der in Fig.2 dargestellten Schalt anordnung wird an Stelle einer Verstärker röhre ein Widerstand mit positiven Tempe raturkoeffizienten, zum Beispiel eine Glüh larape 14, angewendet. Diese Lampe liegt bei der dargestellten Schaltung zwischen dem einen Ende der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 5 und der Kathode der Röhre 1. Es kann nötigenfalls ausserdem ein Widerstand 15 oder ein Widerstand 21 oder es können beide eingeschaltet werden, die dazu dienen, den Effekt zu regeln. Diese Wider stände sind jedoch nicht unbedingt notwen dig. Es ist ferner eine Verbindung zwischen dem andern Ende der genannten Transfor- matorwicklung und dem einen Ende des zur Kopplung dienenden Wiederstandes 6 vor gesehen.
Bei starken Passagen wird die Glühlampe 14 von einem stärkeren Strom durchflossen als bei schwachen Passagen und die Tem peratur des Glühdrahtes ist mithin höher, so dass auch der Widerstand grösser ist. Bei starken Passagen ist die Rückkopplung in folgedessen verhältnismässig schwächer als bei sehwachen Passagen, wodurch der Kon trast zwischen diesen Passagen vergrössert wird.
Wenn die Ausgangsenergie gering ist, ist es im allgemein erwünscht, die niedrigen Frequenzen stärker als die höherer) hervor treten zu lasen. Dies kann dadurch erzielt werden, dass in den Rückkopplungskreis min destens eine frequenzabhär)gige Impedanz ein geschaltet wird. Eine derartige Schaltung ist in Fig. 3 dargestellt. Sie entspricht im wesent lichen der in Fig. 2 dargestellten, von der sie jedoch darin abweicht, dass in Reihe mit der Glühlampe ein Kondensator 16 geschaltet ist, und dass parallel zu dieser Reihenschal tung eine Impedanz 17 liegt, die je nach dem erwünschten Effekt kapazitiv oder induktiv sein kann.
Bei der dargestellten Schaltung ist bei schwachen Passagen die -negative Rückkopplung für die höheren Fre quenzen verhältnismässig stärker als für die niedrigen. Für die Impedanz 17 kann zum Beispiel eine Selbstinduktion verwendet wer den, wodurch erreicht wird, dass der Bereich der höheren Frequenzen wieder etwas mehr hervortritt.
Die Kapazität des Kondensators 16 wird derart gewählt, dass die Impedanz für die niedrigen Frequenzen bei schwachen Passagen, das heisst wenn der Glühdraht eine verhältnismässig niedrige Temperatur hat, gross in bezug auf den Widerstand des Glüh- drahtes ist, während bei starken Passagen der Widerstand im Rückkopplungskreis im wesentlichen durch denjenigen des Glüh- drahtes bestimmt wird. Der Kondensator 16 soll im allgemeinen einen hohen Wert besit zen; zweckmässig wird für ihn ein elektro lytischer Kondensator verwendet.
Auch kann der Widerstand 6 durch eine Impedanz ersetzt werden, die sich in Bezug auf den Mittelbereich der Niederferquenz- schwingungen im wesentlichen wie ein Wider stand verhält, für die niedrigeren oder höheren Frequenzen jedoch induktiv bezw. kapazi- tiv ist.
An Stelle eines Widerstandes mit positi vem Temperaturkoeffizienten ist auch ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffi zienten anwendbar. Dieser Widerstand kann in Reihe mit dem Widerstand 7 geschaltet werden. Eine derartige Schaltung, bei der ausserdem die Rückkopplung von der Fre quenz abhängig ist, ist in Fig. 4 dargestellt. In dieser Figur bezeichnet 22 den Wider stand mit negativem Temperaturkoeffizienten und 23 und 24 bezeichnen Impedanzen.
Der Verstärker gemäss der Erfindung bietet gegenüber einem Verstärker, bei dem der Widerstand mit positivem Temperatur koeffizienten parallel zum Lautsprecher ge schaltet ist, den Vorteil, dass die für die Lautstärkeregelung verbrauchte Energie viel geringer ist.
Low frequency amplifier with negative feedback. The invention relates to a low frequency amplifier circuit; it aims to amplify the strong signals more than the weak signals, so that the reproduction is closer to reality. Such circuits are known; it has already been proposed to switch a resistor with a high positive Temperaturkoeffi parallel to the output circuit of the amplifier.
Many known circuits, namely those mentioned above, present difficulties if negative feedback is also used, since this again reduces the changes in strength. The invention consists in that the feedback is made dependent on the signal amplitude, specifically in such a way that it is stronger for a small amplitude of the signal to be amplified than for a large amplitude. This can be achieved by feeding back via an auxiliary tube, the gain of which is dependent on the signal amplitude.
A very simple means of making the feedback dependent on the signal amplitude is that part of the output current of the amplifier is passed through an element connected to the feedback circuit, the resistance of which depends on the current strength. As such, a resistor with a high temperature coefficient is used appropriately.
The invention will be explained in more detail using the drawing, in which execution examples of the subject invention are Darge.
Fig.l shows a circuit with two amplifier tubes 1 and 2, which are coupled ge by resistors and a capacitor. The output circuit of the tube 2 contains the primary winding of a transformer 5, to whose secondary winding the consumer device, for example a loudspeaker 4, is connected. The feedback takes place via a tube 3, the gain of which is dependent on the signal amplitude, as can be seen from the following.
The tube 3 has an auxiliary anode 10 which is connected to the anode of the tube 1 via a capacitor 9. The same) directed current flows through several resistors, including resistor 11, across which an increasing voltage drop occurs when the signal amplitude increases. One end of the resistor 11 is connected to the grid of the tube 3.
A simple consideration shows that as the signal amplitude increases, as a result of the voltage drop across the resistor 11, the voltage of the grid of the tube 3 becomes more negative, as a result of which the gain of this tube decreases. The anode of the tube 3 is connected to the positive terminal of the supply source via a resistor 12 and also to the cathode of the tube 1 via a capacitor 13. The anode current of this tube 1 flows through resistors 6 and 7 which are connected in the supply line to the cathode and which also form part of the input circuit of the tube 1.
The resistor 7, to which a capacitor 8 is connected in parallel, serves to give the grid of the tube 1 a negative bias. The resistor 6 serves as a coupling resistance between the anode circuit of the tube 3 and the input circuit of the tube 1. A part of the signals effective in the secondary transformer winding is, as is clear from the above, amplified by the tube 3 and the input circuit of the tube 1 supplied, with a negative feedback development. This negative feedback is known per se and can be used to suppress non-linear distortion in the amplifier.
The capacitor 13 and the resistors 19 and 20 prevent the low-frequency oscillations fed to the anode 10 from reaching the grid of the tube 3. They also prevent the vibrations of the output circuit from reaching the anode 10.
Since the gain of the tube 3 depends on the signal amplitude, the feedback is also dependent on it, in such a way that the negative feedback decreases as the signal amplitude increases. The negative feedback results in a decrease in gain. This decrease is therefore less for a large signal amplitude than for a small signal amplitude. As a result, the gain is greater when the signal amplitude is large than when the signal amplitude is small, which increases the contrast between strong and weak passages and makes the reproduction more natural.
In the circuit arrangement shown in Figure 2, a resistor with positive temperature coefficient, for example a glow larape 14, is used instead of an amplifier tube. In the circuit shown, this lamp is located between one end of the secondary winding of the output transformer 5 and the cathode of the tube 1. If necessary, a resistor 15 or a resistor 21 or both can be switched on to control the effect. However, these resistances are not absolutely necessary. There is also a connection between the other end of said transformer winding and one end of the resistor 6 used for coupling.
In the case of strong passages, the incandescent lamp 14 has a stronger current flowing through it than in the case of weak passages and the temperature of the filament is therefore higher, so that the resistance is also greater. In the case of strong passages, the feedback is consequently relatively weaker than in the case of visually weak passages, which increases the contrast between these passages.
When the output energy is low, it is generally desirable to make the lower frequencies more prominent than the higher frequencies. This can be achieved in that at least one frequency-dependent impedance is switched into the feedback circuit. Such a circuit is shown in FIG. It essentially corresponds to that shown in Fig. 2, from which it differs in that a capacitor 16 is connected in series with the incandescent lamp, and that parallel to this series circuit there is an impedance 17 which is capacitive depending on the desired effect or inductive.
In the circuit shown, the negative feedback for the higher frequencies is relatively stronger than for the low frequencies in weak passages. For the impedance 17, for example, a self-induction can be used, whereby it is achieved that the range of the higher frequencies comes out somewhat more.
The capacitance of the capacitor 16 is chosen so that the impedance for the low frequencies in weak passages, that is, when the filament has a relatively low temperature, is large in relation to the resistance of the filament, while in strong passages the resistance im Feedback circuit is essentially determined by that of the glow wire. The capacitor 16 should generally have a high value; an electrolytic capacitor is expediently used for him.
The resistor 6 can also be replaced by an impedance that behaves in relation to the middle range of the low-frequency oscillations essentially like a resistance, but inductively or respectively for the lower or higher frequencies. is capacitive.
Instead of a resistor with a positive temperature coefficient, a resistor with a negative temperature coefficient can also be used. This resistor can be connected in series with resistor 7. Such a circuit, in which the feedback is also dependent on the frequency, is shown in FIG. In this figure, 22 denotes the resistance with a negative temperature coefficient and 23 and 24 denote impedances.
The amplifier according to the invention offers the advantage over an amplifier in which the resistor with a positive temperature coefficient is connected in parallel with the loudspeaker that the energy consumed for volume control is much lower.