DE1156857B

DE1156857B - Circuit arrangement of a tube impedance converter

Info

Publication number: DE1156857B
Application number: DE1960T0018667
Authority: DE
Inventors: Milos Hasa
Original assignee: Tesla AS
Current assignee: Tesla AS
Priority date: 1959-07-13
Filing date: 1960-07-13
Publication date: 1963-11-07
Also published as: GB925002A

Description

Schaltungsanordnung eines Röhrenimpedanzwandlers Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, die als ein Impedanzwandler arbeitet und eine gleichphasige Spannung liefert. Im Gegensatz zum Katodenverstärker ermöglicht dieser Röhrenimpedanzwandler eine Verstärkung von 1 oder höher. Dieser Impedanzwandler arbeitet wirkungsvoll, wenn auch die Verstärkung gleich 2 ist. Auf der Eingangsseite weist dieser Impedanzwandler dieselben Eigenschaften aus wie der Katodenverstärker.Circuit arrangement of a tube impedance converter The invention relates to a circuit arrangement that works as an impedance converter and an in-phase one Voltage supplies. In contrast to the cathode amplifier, this enables tube impedance converter a gain of 1 or higher. This impedance converter works effectively, even if the gain is equal to 2. This impedance converter has on the input side the same properties as the cathode amplifier.

Mit Katodenverstärkern, bei denen eine gewöhnliche Schaltungsanordnung benutzt wird, erreicht man eine Verstärkung von höchstens 0,99, was für viele Zwecke ungenügend ist. Bei den bekannten Schaltungsanordnungen, die eine Verstärkung von 1 liefern, werden meistens drei Elektronenröhren benutzt, der Frequenzbereich ist dabei aber gering und die Schaltungsanordnung verhältnismäßig sehr kompliziert.With cathode amplifiers in which an ordinary circuit arrangement is used, the gain is 0.99 or less, which is useful for many purposes is insufficient. In the known circuit arrangements that have a gain of 1, three electron tubes are mostly used, the frequency range is but small and the circuit arrangement is relatively very complicated.

Alle oben angeführten Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dadurch beseitigt, daß in dieser Schaltungsanordnung nur zwei Elektronenröhren mit einer gemeinsamen Katode benutzt werden, die erreichte Verstärkung gleich 1 oder höher ist, und die Ausgangsimpedanz ungefähr zweimal so groß ist als die Eingangsimpedanz eines Katodenverstärkers, der mit einem Elektronenröhrensystem versehen ist.All of the disadvantages listed above are eliminated by the invention Circuit arrangement eliminated that in this circuit arrangement only two Electron tubes with a common cathode are used, the gain achieved is 1 or more, and the output impedance is approximately twice that the input impedance of a cathode amplifier connected to an electron tube system is provided.

Das Wesen der Erfindung beruht darin, daß der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die aus zwei katodengekoppelten Elektronenröhrensystemen besteht, das Steuergitter des Ausgangssystems über einen Kondensator an den Knoten des als Spannungsteiler ausgebildeten Anodenwiderstandes derselben Elektronenröhre angeschlossen ist.The essence of the invention is that the circuit arrangement according to the invention, which consists of two cathode-coupled electron tube systems, the control grid of the output system via a capacitor to the node of as a voltage divider formed anode resistor is connected to the same electron tube.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist aus dem Schaltschema in Fig. 1 ersichtlich. Sie enthält, wie ein gewöhnlicher katodengekoppelter Verstärker mit den Röhren 1- und 2, einen gemeinsamen Katodenwiderstand 15. Der Anodenarbeitswiderstand der Auspngsröhre 2 besteht aus zwei Widerständen 5 und 6. Dber den Kondensator 4 wird von dem Knoten 7 der beiden erwähnten Widerstände ein Teil der Signalspannung von der Anode an das Steuergitter 3 der Röhre 2 angelegt, wodurch in der Ausgangselektronenröhre 2 eine Serienspannungsgegenkopplung entsteht, die den Innenwiderstand dieser Röhre verringert. Der Spannungsteiler kann durch die Kondensatoren 11 und 12 überbrückt werden.The circuit arrangement according to the invention is from the circuit diagram can be seen in FIG. 1. It contains, like an ordinary cathode-coupled amplifier with tubes 1 and 2, a common cathode resistor 15. The anode load resistance The output tube 2 consists of two resistors 5 and 6. Via the capacitor 4 becomes part of the signal voltage from node 7 of the two resistors mentioned applied from the anode to the control grid 3 of the tube 2, whereby in the output electron tube 2 a series voltage negative feedback arises, which reduces the internal resistance of this tube decreased. The voltage divider can be bridged by the capacitors 11 and 12 will.

Diese Schaltungsanordnung unterscheidet sich von allen bisher bekannten katodengekoppelten Zweistufenverstärkern und weist Eigenschaften auf, die im folgenden ausführlich abgeleitet werden. Ein gewöhnlicher katodengekoppelter Verstärker ist eine Kombination eines Katodenverstärkers und eines Verstärkers mit geerdetem Steuergitter. Wenn an die Ausgangselektronenröhre dieser Kombination eine Spannungsgegenkopplung angelegt wird, ergibt dies außer einer Herabsetzung des Innenwiderstandes der Ausgangselektronenröhre noch eine Erhöhung der Eingangskatodenimpedanz dieser Elektronenröhre.This circuit arrangement differs from all previously known cathode-coupled two-stage amplifiers and has the following properties can be derived in detail. A common cathode-coupled amplifier is a combination of a cathode amplifier and an amplifier with a grounded control grid. If there is a negative voltage feedback at the output electron tube of this combination is applied, this results in a reduction in the internal resistance of the output electron tube an increase in the input cathode impedance of this electron tube.

Die Zeichen, die in den folgenden Formeln benutzt werden, sind aus dem Schaltschema in Fig. 2 ersichtlich. Das Schaltschema in Fig. 2 stellt einen Verstärker dar, der im Katodenkreis durch einen konstanten Strom I erregt wird. Von dem Anodenarbeitswiderstand, der aus den Widerständen R und r besteht, wird ein Teil der Signalspannung von der Anode an das Steuergitter angelegt. Dieser Teil der Signalspannung wird durch das folgende Teilungsverhältnis bestimmt: Durch die Einführung der Gegenkopplung ändert sich die Katodeneingangs- und -ausgangsimpedanz an der Anodenseite nach folgenden Beziehungen Katodeneingangsimpedanz als Funktion von p: Es ist Ra = R -f- r, Ri = Röhreninnenwiderstand. Für p = 1 ergibt sich die Eingangsimpedanz: Anodenausgangsimpedanz als Funktion von p Für p = 1 sinkt die Ausgangsimpedanz auf den Wert Wenn der Katodenverstärker mit einer Röhre, deren Steilheit S und dessen Ausgangsimpedanz gleich ist, nach dem Schaltschema in Fig. 2, als Erreger benutzt wird, erreicht die Ausgangsimpedanz Za nach der Gleichung (2) den folgenden Wert: Dies ist gleichzeitig ein Extremfall der Ausgangsimpedanz nach dem Schaltschema in Fig. 1 (Widerstand 6 gleich Null). Die Eingangssteuergitterimpedanz dieser Schaltungsanordnung, die von dem Wert des Katodenwiderstandes abhängig ist, sinkt dadurch auf einen im Vergleich mit der Impedanz des bloßen Katodenverstärkers vernachlässigbaren Wert, da die Eingangskatodenimpedanz der zweiten Stufe nach der Einführung der Gegenkopplung gemäß der Gleichung (1) ansteigt.The symbols which are used in the following formulas can be seen from the circuit diagram in FIG. The circuit diagram in FIG. 2 shows an amplifier which is excited by a constant current I in the cathode circuit. A part of the signal voltage from the anode is applied to the control grid by the anode load resistor, which consists of the resistors R and r. This part of the signal voltage is determined by the following division ratio: The introduction of negative feedback changes the cathode input and output impedance on the anode side according to the following relationships: cathode input impedance as a function of p: It is Ra = R -f- r, Ri = internal tube resistance. For p = 1 the input impedance results: Anode output impedance as a function of p For p = 1 the output impedance drops to the value If the cathode amplifier with a tube, its slope S and its output impedance are the same is used as an exciter according to the circuit diagram in Fig. 2, the output impedance Za according to equation (2) reaches the following value: This is at the same time an extreme case of the output impedance according to the circuit diagram in FIG. 1 (resistor 6 equal to zero). The input control grid impedance of this circuit arrangement, which is dependent on the value of the cathode resistance, falls to a value that is negligible in comparison with the impedance of the mere cathode amplifier, since the input cathode impedance of the second stage increases after the introduction of negative feedback according to equation (1).

Für .die Verstärkung und die Ausgangsimpedanz .der in Fig. 1 gezeigten Schaltung ergeben sich bei der Verwendung derselben Zeichen und Gleichungen, die für die Schaltung in Fig. 2 verwendet wurden, und ohne Vereinfachung für zwei gleiche Elektronenröhren, die nachstehenden Beziehungen: Verstärkung Da Ri << Rk (1 -[- ,u), kann man auch schreiben: Resultierende Ausgangsimpedanz: Da Ri << Rk (1 -E- ,u), ergibt sich für Das Teilungsverhältnis des Anodenarbeitswiderstandes der Elektronenröhre 2 für die erwünschte Verstärkung a ist: Da bei den Trioden Ri < Ra ist, ergibt sich Für a = 1 ergibt sich Die resultierende Ausgangsimpedanz der Schaltung ist nach den Gleichungen (3) und (4), bei einer Verstärkung von a = 1 bis 1,1 nahezu gleich dem doppelten Wert der Ausgangsimpedanz eines einfachen Katodenverstärkers.The following relationships result for the gain and the output impedance of the circuit shown in FIG. 1 using the same symbols and equations as were used for the circuit in FIG. 2 and without simplification for two identical electron tubes: Gain Since Ri << Rk (1 - [-, u), one can also write: Resulting output impedance: Since Ri << Rk (1 -E-, u), we get for The division ratio of the anode work resistance of the electron tube 2 for the desired gain a is: Since Ri <Ra for the triodes, it results For a = 1 we get The resulting output impedance of the circuit is, according to equations (3) and (4), with a gain of a = 1 to 1.1, almost twice the value of the output impedance of a simple cathode amplifier.

Die Benutzung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist auch bei einer Verstärkung von a = 2 vorteilhaft, wie es aus dem folgenden Beispiel für die Elektronenröhre ECC85 ersichtlich ist: Ri=Ra20kü, s = 2,5 mA/V, Ri=23k0 und ,u = 60; für a = 1 ergibt sich Z = 840 S2, p = 0,93; für a = 2 ergibt sich Z = 2500 S2, p = 0,4.The use of the circuit arrangement according to the invention is also advantageous with a gain of a = 2, as can be seen from the following example for the ECC85 electron tube: Ri = Ra20kü, s = 2.5 mA / V, Ri = 23k0 and, u = 60 ; for a = 1 the result is Z = 840 S2, p = 0.93; for a = 2 we get Z = 2500 S2, p = 0.4.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ermöglicht durch die Anordnung einer veränderlichen Anzapfung mittels eines niederohmigen Potentiometers eine feine Regelung der Ausgangsspannung. Bei einer Verstärkungsregelung in kleinem Bereich bleiben die Ausgangsimpedanz und die Frequenzcharakteristik unverändert. Diese Möglichkeit ist aber bei dem Katodenverstärker nicht vorhanden.The circuit arrangement according to the invention is made possible by the arrangement a variable tap using a low-resistance potentiometer a fine Regulation of the output voltage. With a gain control in a small range the output impedance and the frequency characteristics remain unchanged. This possibility but is not available with the cathode amplifier.

Wenn man Elektronenröhren mit hoher Steilheit benutzt, kann man eine Schaltungsanordnung aufbauen, die bei einer Verstärkung von 1 bis 1,1 eine Ausgangsimpedanz von 250 9 oder sogar eine niedrigere aufweist, die im Bereich von einigen MHz konstant bleibt. Bei einer Kapazitätsbelastung von 100 pF entspricht dies einer Grenzfrequenz von f, = 6 MHz. Der Spannungsteiler im Anodenkreis der Elektronenröhre 2 muß nur für die höchsten Frequenzen mit einer Kapazität kompensiert werden.If electron tubes with a high slope are used, a circuit arrangement can be constructed which, with a gain of 1 to 1.1, has an output impedance of 250 9 or even lower, which remains constant in the range of a few MHz. With a capacitance load of 100 pF, this corresponds to a cut-off frequency of f, = 6 MHz. The voltage divider in the anode circuit of the electron tube 2 only has to be compensated for with a capacitance for the highest frequencies.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Circuit arrangement of a cathode-coupled tube impedance converter, characterized in that the control grid (3) of the output tube (2) via a capacitor (4) to the node (7) of the voltage divider, which is formed by the resistors (5 and 6), connected.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the voltage divider, which is formed by the resistors (5 and 6), by the capacitors (11 and 12) is compensated. Publications considered: »Wireless Enge, July 1950, Pp. 212 to 215; "Radio-Fernsehen", 12/1959, pp. 390, 391.