DE1147265B

DE1147265B - Circuit arrangement for stabilizing the working point of an amplifier tube

Info

Publication number: DE1147265B
Application number: DEP26368A
Authority: DE
Inventors: Walter Otten
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1961-01-12
Filing date: 1961-01-12
Publication date: 1963-04-18
Also published as: US3198424A; GB992511A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Stabilisieren des Arbeitspunktes einer Verstärkerröhre, die gespeist wird aus einer einen merklichen Innenwiderstand aufweisenden Speisequelle, an die eine stark schwankende Belastung angeschlossen ist. Ändert sich die Belastung, so ändern sich im allgemeinen auch die Gleichstromvorspannungen der Elektroden der Verstärkerröhre, so daß sich der Arbeitspunkt verschiebt. Dadurch ändern sich dann auch die Eigenschaften der Röhre, insbesondere ihre Steilheit, so daß ihre einwandfreie Funktion in Frage gestellt sein kann.The invention relates to a circuit arrangement to stabilize the operating point of an amplifier tube that is fed from a one supply source exhibiting noticeable internal resistance to which a strongly fluctuating load is connected is. When the load changes, the DC bias voltages generally also change of the electrodes of the amplifier tube, so that the operating point shifts. By doing this change the properties of the tube, in particular its steepness, so that it functions properly can be questioned.

Es ist an sich bekannt, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, daß die Speisespannung stabilisiert wird, z. B. durch Verwendung einer Glimmstabilisatorröhre. Dies bedingt jedoch einen höheren Aufwand und auch eine höhere Belastung der Speisequelle.It is known per se to avoid this disadvantage by stabilizing the supply voltage, z. B. by using a glow stabilizer tube. However, this requires more effort and also a higher load on the food source.

Es ist auch bekannt, den Arbeitspunkt einer Elektronenröhre durch eine Gleichspannungsgegenkopplung zwischen der Anode und dem Gitter zu stabilisieren. Hierzu muß jedoch im Anodenkreis ein hoher Gleichstromwiderstand eingeschaltet sein, was eine wesentliche Verminderung der tatsächlich wirksamen Elektrodenvorspannung bedingt, und außerdem läßt sich durch eine Gegenkopplung stets nur eine Verminderung, nicht aber eine völlige Beseitigung oder gar eine Überkompensation der Arbeitspunktverschiebungen erreichen.It is also known to control the operating point of an electron tube by means of a DC voltage negative feedback stabilize between the anode and the grid. For this, however, a high value must be set in the anode circuit DC resistance must be switched on, which is a substantial reduction in the actually effective Electrode bias, and in addition, negative feedback can only ever reduce but not a complete elimination or even an overcompensation of the operating point shifts reach.

Bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art lassen sich diese Nachteile vermeiden, und man kann mit einem wesentlich geringeren Aufwand eine sichere Stabilisierung des Arbeitspunktes erreichen, wenn gemäß der Erfindung zwischen der Belastung und dem negativen Pol der Speisequelle ein Widerstand eingeschaltet ist und wenn das Steuergitter der Röhre gleichstrommäßig an den Verbindungspunkt der Belastung und des Widerstandes angeschlossen ist, wobei die BeziehungWith a circuit arrangement of the type mentioned at the outset, these disadvantages can be avoided, and you can safely stabilize the operating point with much less effort achieve if according to the invention between the load and the negative pole of the supply source a resistor is switched on and when the control grid of the tube directs current to the connection point the load and the resistance is connected, with the relationship

Schaltungsanordnung zum Stabilisieren
des Arbeitspunktes einer VerstärkerröhreCircuit arrangement for stabilization
the working point of an amplifier tube

Anmelder:Applicant:

Philips Patentverwaltung G. m. b. H.,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Philips Patentverwaltung G. mb H.,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Walter Otten, Hamburg,
ist als Erfinder genannt wordenWalter Otten, Hamburg,
has been named as the inventor

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erfüllt ist (R = Wert des Widerstandes; D = Durchgriff der Röhre; Rj = innerer Widerstand der Speisequelle). is fulfilled (R = value of the resistance; D = penetration of the tube; Rj = internal resistance of the supply source).

Auf diese Weise wird der die Verstärkerröhre durchfließende Anodenstrom konstant gehalten, der Einfluß einer Änderung der Anodenspannung wird durch eine entsprechende Steuerung am Gitter ausgeglichen. Dadurch wird also jedenfalls die Steilheit recht genau stabilisiert.In this way, the anode current flowing through the amplifier tube is kept constant The influence of a change in the anode voltage is compensated for by a corresponding control on the grid. In any case, this stabilizes the slope very precisely.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, for example.

Die Figur zeigt den im vorliegenden Zusammenhang wichtigen Gleichstromkreis einer Verstärkerröhre T, wobei die Zuführung und Abnahme zu verstärkender Schwingungen oder Meßgrößen od. dgl. nicht angegeben ist, da diese ohne weiteres in üblicher Weise erfolgen kann.The figure shows the direct current circuit of an amplifier tube T, which is important in the present context, the supply and removal of vibrations or measured variables or the like to be amplified not being specified, since this can easily be done in the usual way.

Die Figur zeigt eine Schaltung, die von einer Gleichstromquelle gespeist wird, deren EMK den Wert U₀ hat. Die Quelle weist jedoch einen Innenwiderstand Rf auf, so daß die tatsächlich zur Verfügung stehende Betriebsspannung U_b entsprechend dem Spannungsabfall am Widerstand R₁ geringer ist und außerdem mit der Belastung schwankt. Die Belastung ist als veränderlicher Widerstand B angegeben und kann z. B. durch eine oder mehrere weitere Verstärkerröhren gebildet sein, die geregelt werden, so daß ihr Strom sich merklich ändert.The figure shows a circuit which is fed by a direct current source whose emf has the value U ₀ . However, the source has an internal resistance Rf , so that the actually available operating voltage U _b is lower in accordance with the voltage drop across the resistor R ₁ and also fluctuates with the load. The load is given as a variable resistance B and can e.g. B. be formed by one or more further amplifier tubes, which are regulated so that their current changes noticeably.

An die Speisequelle ist eine Verstärkerröhre T angeschlossen, in deren Anodenzweig ein Arbeitswiderstand R_a und in deren Kathodenzweig ein Widerstand^ eingeschaltet ist. Wenn das Gitter dieser Röhre T an einen von der Betriebsspannung U_b gespeisten Spannungsteiler gelegt ist, ändern sich bei Änderungen der Betriebsspannung die Vorspannungen der Röhre, insbesondere die Anodenspannung und die Kathodenspannung U_k so, daß auch der Anoden- bzw. Kathodenstrom der Röhre schwankt. Um dies zu vermeiden, ist nach der Erfindung zwischen dem Belastungswiderstand B und dem negativen Pol der Speisequelle ein Widerstand R eingeschaltet, der so bemessen ist, daß die BeziehungAn amplifier tube T is connected to the supply source, in whose anode branch a working resistor R _a and in whose cathode branch a resistor ^ is switched on. If the grid of this tube T is connected to a voltage divider fed by the operating voltage U _b , changes in the operating voltage change the bias voltages of the tube, in particular the anode voltage and the cathode voltage U _k, so that the anode or cathode current of the tube also fluctuates . In order to avoid this, a resistor R is connected according to the invention between the load resistor B and the negative pole of the supply source, which is dimensioned so that the relationship

R = D-R,R = D-R,

erfüllt ist. Das Steuergitter der Röhre T ist gleichstrommäßig an den Verbindungspunkt der Be-is satisfied. The control grid of the tube T is direct current to the connection point of the loading

309 550/209309 550/209

lastung B und des Widerstandes R angeschlossen. Wenn der Belastungswiderstand B kleiner wird und dadurch die Belastung für die Speisequelle ansteigt, wird die Spannungsteilung an den Widerständen B und R derart verschoben, daß die Spannung am Gitter der Röhre T positiver wird. Dadurch wird der Einfluß der abnehmenden Anodenspannung ausgeglichen und der Kathodenstrom stabilisiert. Ersichtlich läßt sich durch eine Vergrößerung des Widerstandes R auch eine etwa gewünschte Überkompensation erreichen.load B and the resistor R connected. If the load resistance B becomes smaller, thereby increasing the burden on the power source, the voltage division across the resistors B and R is shifted such that the voltage at the grid of the tube T is positive. This compensates for the influence of the decreasing anode voltage and stabilizes the cathode current. It can be seen that an approximately desired overcompensation can also be achieved by increasing the resistance R.

Die Erfindung hat insbesondere Bedeutung für kleinere Geräte, die nur mit einem verhältnismäßig schwachen Speiseteil, z.B. einer Netz-Gleichrichterschaltung, versehen sind. Dies ist z. B. bei Konvertern der Fall, wie sie bei Fernsehempfängern Verwendung finden, um Empfangssignale eines höheren Frequenzbereiches auf niedrigere Frequenzen umzusetzen. Derartige Geräte haben vielfach nur zwei Röhren, von denen die eine als Oszillator geschaltete Röhre ihre Vorspannung aus den Oszillatorschwingungen erhält, deren Amplitude von der eingestellten Frequenz stark abhängig ist. In entsprechender Weise ändert sich somit auch die durch diese Oszillatorröhre hervorgerufene Belastung, was sich auch auf die andere, vorzugsweise als Vorverstärker dienende Röhre auswirken würde. Eine Änderung des Arbeitspunktes der Vorverstärkerröhre ergibt aber eine Änderung ihrer Verstärkung und gegebenenfalls auch eine Verschlechterung ihrer Rauscheigenschaften. Durch Anwendung der Erfindung kann eine völlige Stabilisierung des Arbeitspunktes der Vorröhr© erzielt werden. Falls diese in Gitter-Basis-Schaltung arbeitet, kann ohne weiteres der mit dem Gitter verbundene Sehaltungspunkt an Erde gelegt werden, wie dies in der Figur gestrichelt angedeutet ist. Auch bei einem Empfangs- oder Verstärkergerät mit in B-Schaltung liegender Endstufe ergeben sich ähnliche Verhältnisse. The invention is particularly important for smaller devices that only have a relatively weak power supply, e.g. a mains rectifier circuit, are provided. This is e.g. B. the case with converters such as those used in television receivers to convert received signals of a higher frequency range to lower frequencies. Such devices often have only two tubes, one of which is connected as an oscillator receives its bias from the oscillator oscillations, the amplitude of which depends on the set frequency is heavily dependent. In a corresponding manner, the value of this oscillator tube also changes caused load, which also affects the other, preferably serving as a preamplifier Tube would affect. However, a change in the operating point of the preamplifier tube results in a change their amplification and possibly also a deterioration in their noise properties. By using the invention, a complete stabilization of the operating point of the Vorröhr © can be achieved will. If this works in a grid-base circuit, the one connected to the grid can easily Point of view are placed on earth, as indicated by dashed lines in the figure. Even with one Receiving or amplifying device with an output stage in a B-circuit results in similar conditions.

Ersichtlich kann die Erfindung auch angewendet werden, wenn eine andere Elektronenröhre, z. B. eine Mehrgitterröhre, wie eine Pentode, verwendet wird, wobei gegebenenfalls eine gewisse Korrektur des Widerstandes R erforderlich ist, um den Einfluß weiterer Elektrodenvorspannungen auf den Anodenbzw. Kathodenstrom mit zu berücksichtigen.Obviously, the invention can also be applied when another electron tube, e.g. B. a multi-grid tube, such as a pentode, is used, a certain correction of the resistor R may be required to reduce the influence of further electrode biases on the Anodenbzw. Cathode current to be taken into account.

Auch bei einer Schaltungsanordnung mit Transistoren ergeben sieh grundsätzlich gleiche Verhältnisse, so daß auch dort in äquivalenter Übertragung die Erfindung anwendbar ist.Even with a circuit arrangement with transistors, basically the same conditions result, so that the invention can also be applied there in an equivalent transfer.

Da der Anoden-Kathoden-Strom der Röhre T in der Schaltungsanordnung nach der Erfindung stabilisiert ist, können der Kathodenwiderstand R_k und der Anodenwiderstand R_a beliebige Werte haben, wie sie auf Grund der Aufgabe der Schaltungsanordnung gefordert werden. Durch den Spannungsabfall am Widerstand R ergibt sich allerdings eine zusätzliche Gittervorspannung U_g, die bei der Bemessung des Kathodenwiderstandes R_k für die Festlegung des Arbeitspunktes mit berücksichtigt werden muß.Since the anode-cathode current of the tube T is stabilized in the circuit arrangement according to the invention, the cathode resistance R _k and the anode resistance R _a can have any values as required on the basis of the task of the circuit arrangement. The voltage drop across the resistor R , however, results in an additional grid bias voltage U _g , which must be taken into account when dimensioning the cathode _{resistance R k} for determining the operating point.

Claims

PATENT CLAIM:

Circuit arrangement for stabilizing the operating point of an amplifier tube which is fed from a supply source which has a noticeable internal resistance and to which a strongly fluctuating load is connected, characterized in that a resistor (R) is connected between the load (B) and the negative pole of the supply source and that the control grid of the tube (T) is connected to the connection point of the load (B) and the resistor (R) in a direct current manner, where the relationship

R = D-R₁ R = DR ₁

is fulfilled (R = value of the resistance; D = penetration of the tube; R ₁ = internal resistance of the supply source).

Considered publications:
German Patent No. 814 606;
British Patent No. 413,544;
"Proceedings of the IRE", July 1957, pp. 1011 and 1012.

1 sheet of drawings