DE304236C

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DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 13. OKTOBER 1919ISSUED ON OCTOBER 13, 1919

REICH S PATENTAMTREICH S PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JVi 304236 KLASSE 21g GRUPPE- JVi 304236 CLASS 21g GROUP

Kathodenstrahlenrelais mit Hilfsnetz. Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Juni 1916 ab.Cathode ray relay with auxiliary network. Patented in the German Empire on June 17, 1916.

In Kathodenstrahlenrelais mit Hilfsnetz ist die höchste erreichbare Verstärkung des erregenden Wechselstromes von der Rückwirkung ' des Anodenpotentials auf den gesteuerten Strom in hohem Grade abhängig.In cathode ray relay with auxiliary network is the highest achievable amplification of the exciting alternating current from the reaction 'The anode potential is highly dependent on the controlled current.

Diese Einwirkung der Potentialschwankungen der Anode auf den zur Anode fließenden Strom erklärt sich folgendermaßen: Es ist bekannt, daß die Menge des durch das Hilfs- netz hiridurchtretenden Stromes hauptsächlich von dem Potential des Hilfsnetzes selbst abhängt. Nun ist aber die Fläche, in der das: Hilfsnetz liegt, keine Flache gleichen Potentials, das auch überall genau gleich dem des ·*!"; Hilfsnetzes selbst ist, sondern das Potential ■',n den Zwischenräumen zwischen den Drähten oder in den Maschen des Hilfsnetzes weicht von dem Potential der Drähte selbst mehr oder weniger ab, und zwar in einer Weise, die abhängig ist von dem Potential der benachbarten Elektroden, von der Bemessung des Hilfsnetzes sowie von den Elektrodenäb-" ständen. Man hat nämlich damit iu rechnen, daß die auf der Anode angesammelte positive elektrische Ladung das Potential der Punkte, die sich zwischen den Drähten des Hilfsnetzes befinden, beeinflußt; dies wird desto stärker der Fall· sein, je näher die Anode dem Hilfs-. netz gegenübersteht und je weitmaschiger das'■ Gitter oder Netz der Hilfselektrode ist. Da nun für die Größe des übergehenden Stromes das Potential in den Zwischenräumen des Hilfsnetzes eine ebenso große, wenn nicht größere Rolle spielt als das am Netzkörper selbst, so ist ohne weiteres klar, daß Schwankungen der Anodenspannung den übergehen- &.ίϊ Strom beeinflussen werden.This effect of the potential fluctuations of the anode on the current flowing to the anode is explained as follows: It is known that the amount of current passing through the auxiliary network depends mainly on the potential of the auxiliary network itself. Now the area in which the auxiliary network lies is not an area of the same potential, which is exactly the same everywhere as that of the auxiliary network itself, but the potential n ', n in the spaces between the wires or in the meshes of the auxiliary network deviates more or less from the potential of the wires themselves, in a way which is dependent on the potential of the neighboring electrodes, on the dimensioning of the auxiliary network and on the electrode spacing. One has to reckon with the fact that the positive electric charge accumulated on the anode influences the potential of the points which are located between the wires of the auxiliary network; this will be the more the case the closer the anode is to the auxiliary. net is opposite and the wider the mesh or net of the auxiliary electrode is. Since the potential in the interstices of the auxiliary network plays an equally large, if not greater, role than that on the body of the network itself, it is immediately clear that fluctuations in the anode voltage will affect the current.

Die Erfindung besteht nun darin, das Hilfsnetz hinsichtlich seiner Entfernung von der Anode und der Bemessung seiner Einzelteile derart anzuordnen, daß die Rückwirkung des Anodenpotentials auf den Anodenstrorn mehr als zehnmal kleiner gehalten wird als die Wirkung des Hilfsnetzes'auf den Anodenstrom, wobei der zwischen Anode und Kathode an- '45 geschlossene Verbraucher oder Nachübertrager einen scheinbaren Widerstand besitzen soll, der-ungefähr dem reziproken Wert der Änodenfückwirkung gleich ist. :The invention consists in the auxiliary network in terms of its distance from the To arrange the anode and the dimensioning of its individual parts in such a way that the retroactive effect of the The anode potential on the anode current is kept more than ten times smaller than that Effect of the auxiliary network on the anode current, with the between anode and cathode an- '45 closed consumers or downstream transmitters should have an apparent resistance, der-approximately the reciprocal value of the anodic reaction is equal to. :

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnung Bezug genommen, in welcher ein Verstärkerrohr mit Schaltung schematisch dargestellt ist. K ist die Kathode, H das Hilfsnetz, A die Anode, F der Vorübertragcr mit den Spulen 1 und 2, N der Nachübertrager mit den Spulen 3 und 4. Der von der Kathode K über die Batterie P und die Spule 3 des Nachübertragers N zur Anode A fließende und durch das Rohr zur Kathode K zurückkehrende Strom wird im folgenden mit β bezeichnet; die Spannung der Anode A gegen 'die Kathode K sei B, die mittlere Spannung in der Fläche des Hilfsnetzes H gegen die ' ^% For a more detailed explanation of the invention, reference is made to the drawing, in which an amplifier tube with a circuit is shown schematically. K is the cathode, H the auxiliary network, A the anode, F the pre-transformer with coils 1 and 2, N the post-transformer with coils 3 and 4. From the cathode K via the battery P and the coil 3 of the post-transformer N to The current flowing through the anode A and returning through the tube to the cathode K is referred to below as β; Let the voltage of the anode A against 'the cathode K be B, the mean voltage in the area of the auxiliary network H against the' ^%

6565

Kathode K sei v: Ferner bezeichnet ~- dieLet the cathode K be v: Furthermore, ~ - denotes the

Änderung des Anodenstromes pro Volt Potctitiäländerung des HilfsnetzesH undy-n-die Änderung des Anodenströmes pro Volt Potentialänderung der Anode A _v Dann ist, wie die Rechnung ergibt, bei günstigster Wahl der Übertrager die Verstärkung hauptsächlich be-Change in the anode current per volt change in potential of the auxiliary network H undy-n-the change in the anode current per volt change in potential of the anode A _v

& *3 ϊ c ■& * 3 ϊ c ■

stimmt durch das Verhältnis T₁₁:--, Jeklei-agrees with the ratio T ₁₁ : -, Jeklei-

i ti ου i ti ου

ner dieses Verhältnis ist, desdo höher ist die erreichbare Verstärkung. Wenn die Größe -~ als Anodenrückwirkung schlechthin oder als absolute Rückwirkung bezeichnet wird, so,kann das Verhältnis-^·: 4— etwa als relative Rück-The less this ratio is, the higher the gain that can be achieved. If the size - ~ is referred to as anode reaction par excellence or as absolute reaction, so, can the ratio - ^ ·: 4 - roughly as a relative return

wirkung bezeichnet werden.effect.

Eine nähere Betrachtung der Vorgänge in dem Rohr zeigt, daß diese relative Rückwirkung von der absoluten Größe des Anoden-. " potentials'.·, unabhängig, und durch die Ab-L messungen des Hilfsnetzes und die Entfernung zwischen. 'Hilfsnetz und Anode: .allein ;be-A closer look at the processes in the tube shows that this relative reaction depends on the absolute size of the anode. "potentials'. ·, independent, and through the Ab-L measurements of the auxiliary network and the distance between. '' Auxiliary net and anode:. Alone; loading

X5 stimmt ist. · ^: - , ■ ■·■■.'.' '■·'■■■X5 is true. · ^: -, ■ ■ · ■■. '.''■·' ■■■

Es soll zunächst eine Anordnung betrachtet werden, bei der das Hilfsnetz' aus parallel in'·;. einer Ebene nebeneinanderliegenden Drähten 'besteht. Der Durchmesser der Drähte sei d, der Abstand benachbarter Drähtachsen oder die Maschenweite sei a, der Abstand zwischen Hilfsnetz und der- ebenfalls eben gedachten Anode sei h. ..Dann zeigt■'; eine angenäherte; Rechnung, daß, wenn die relative RückwirkungLet us first consider an arrangement in which the auxiliary network 'from parallel to'·;. a level of adjacent wires'. The diameter of the wires is d, the distance between neighboring wire axes or the mesh size is a, the distance between the auxiliary network and the anode - also just imagined - is h. ..Then shows ■ '; an approximate; Account that when the relative retroactive effect

- wie nach der Erfindung < —- sein soll, zwischen- as according to the invention <--- should be, between

den Größen d, α und h die Beziehung bestehen muß: - : ■/.; '-_:'{■:'/;: ; . . ' ■ ■ the relation must exist for the quantities d, α and h : -: ■ / .; ' - _: ' { ■: '/ ;:; . . '■ ■

'■■. ■' '■■ .-■'■' . :■"■> ■■ ':·'-^;'" a ' \^::h ■--■'..■■,' ■"..'■;■■ :■■ '■■.:· log. nat.-r<—. ',-ν:.' '■■. ■ '' ■■ .- ■ '■'. : ■ "■> ■■ ': ·' - ^; '"a' \ ^: h ■ - ■ '.. ■■,' ■ ".. '■; ■■: ■■' ■■.: · log. nat.-r <-. ', -ν :.'

Diese Formel gilt mit großer Annäherung für den Regelfall, daß die Maschenweite α des Hilfsnetzes groß ist gegen- die Drahtdicke d oder der Abstand7i der Anode groß ist gegen die Maschen weite A. , Trifft dies ausnahmsweise nicht zu, so gibt die Formel . This formula applies very closely to the normal case that the mesh size α of the auxiliary network is large compared to the wire thickness d or the distance 7i between the anode is large compared to the mesh size A. If this is not the case, the formula gives.

log.'nat.log.'nat.

2d · 2d

die genauere Bedingung ' an, welche erfüllt sein muß, damit die relative Anodenrück-.the more precise condition 'which is met must be so that the relative anode return.

wirkung kleiner als—-ist. ' '■■"' effect is less than —-. '' ■■ "'

Sind statt nur paralleler Drähte Netze aus kreuzweis parallelen Drähten für die Hilfselektroden vorgesehen, so ist statt der Drahtentfernung α .etwa der dritte Teil der Maschenweite zu setzen. Bei zylindrischer Form der Elektroden kann trotz der verschiedenen Größe der Zylinderflächen in erster Annäherung für die Größe h ebenfalls der Abstand zwischen Hilfsnetz und Anode gerechnet werden.If, instead of just parallel wires, nets of crosswise parallel wires are provided for the auxiliary electrodes, then instead of the wire distance α, approximately the third part of the mesh size should be set. In the case of a cylindrical shape of the electrodes, despite the different sizes of the cylinder surfaces, the distance between the auxiliary network and the anode can also be calculated as a first approximation for the size h.

Unter Innehaltung der oben angegebenen Bedingung für die Hilfsnetzabmessung gebaute Veistärkerrohre haben eine relative Rückwir-Built in compliance with the conditions given above for the auxiliary net dimensions Booster tubes have a relative rebound

— bis aufgewiesen. Diese- until shown. These

(O IÖO °(O IÖO °

kung von nurkung of only

Rohre zeigten gegenüber früheren Rohren, dieCompared to earlier tubes, tubes showed that

dieselbe Hilfsnetzempfindlichkeit —— des Anodenstromes besaßen, eine zwei- bis dreifach größere Verslärkung.same auxiliary network sensitivity —— of the anode current possessed a two to three times larger reinforcement.

Um den Zusammenhang zwischen Anodenrückwirkung und Verstärkung klarzumachen, ist die Schaltung der Kathodenrohrc zu beachten. Diese muß die aus der Figur ersichtliche vielfach übliche sein, wonach ein Vorübertrager V mit der Hilfselektrode H und ■ der Kathode K verbunden ist, der die erregende •Schwingung, auf das Hilfsnetz H überträgt, während ein Nachübertrager N oder das Verbrauchsinstrument selbst an die Anode A und die Kathode K angeschlossen ist. Für die Verstärkung maßgebend ist die in der sekundar an elas Rohr angeschlossenen Spule eles Verbrauchers oder Nachübertragers 'N verbrauchte Energie; welche durch das Produkt aus der Amplitude der Stromschwankung Δ 3 und der Spannungsschwankung Δ B an den Enden der Spule 3 des Nachübertragers oder Verbrauchers N gegeben ist (diese Spannungs-·' "· Schwankung ist mit der Schwankung des ri Anodenpotentials identisch)- , Daraus geht hervor,daß nicht nur die Schwankung Δ β des Anodenstromes, sondern auch der scheinbare Widerstand des Nachübertragers oder Verbrauchers für die Verstärkung in Frage kommen und das ein.gewisser günstigster Wert für diesen Widerstand bestehen muß.. Dieser günstigste Wert und damit die' größte Verstärkung ist bestimmt durch die Größe'~-, derenIn order to make the connection between anode reaction and amplification clear, the connection of the cathode tubes must be observed. This must be the one that can be seen in the figure, according to which a pre-transformer V is connected to the auxiliary electrode H and ■ the cathode K , which transmits the exciting • vibration to the auxiliary network H , while a post-transformer N or the consumer instrument itself is connected to the anode A and the cathode K is connected. Decisive for the gain is the eles in the secondarily connected to elas pipe coil consumer or Nachübertragers' N energy consumed; which is given by the product of the amplitude of the current fluctuation Δ 3 and the voltage fluctuation Δ B at the ends of the coil 3 of the post-transformer or consumer N (this voltage fluctuation is identical to the fluctuation of the ri anode potential) -, from this it can be seen that not only the fluctuation Δ β of the anode current, but also the apparent resistance of the post-transformer or consumer can be used for the amplification and that a certain favorable value for this resistance must exist .. This most favorable value and thus the 'greatest Gain is determined by the size '~ -, whose

reziproker Wert als der innere Widerstand der Röhre für den Anodenkreis zu betrachten ist. Wie immer · in solchem Falle, wird^: der beste Erfolg erzielt, wenn innerer und äußerer Widerstand gleich sind. Bei einer gewissen durch Spannungsschwankungen des Hilfsnetzes verursachten Änderung des Anodenstromes ist κ»_% die im Nachübertrager oder Verbraucher auf- _N genommene Energie desto größer, je größer 'der scheinbare Widerstand gewählt werden kann, und da die günstigste W^aM diese-; Widerstandes, von dem' inneren Widerstand des Rohres abhängt, ist auch der Zusammenhang zwischen Verstärkung und dem inneren ■ Rohrwiderstand für den Anodenkreis, d. h. demThe reciprocal value is to be considered as the internal resistance of the tube for the anode circuit. As always in such a case ^: the best success is achieved when internal and external resistance are equal. Is change of the anode current at a certain voltage by the auxiliary power supply fluctuations caused κ _'% in the Nachübertrager consumer or _N taken up energy the greater, the greater' of apparent resistivity can be selected, and since it is the cheapest W ^a M this-; Resistance, on which the internal resistance of the pipe depends, is also the relationship between the gain and the internal pipe resistance for the anode circuit, ie the

reziproken Wert, der Anodenrückwirkungy-.', einleuchtend. / ■·■■.'■'' reciprocal value, the anode reaction y-. ', plausible. / ■ · ■■. '■''

Demgemäß hat es sich bei den vorher envähn-Accordingly, the previously mentioned

ten Verstärkerrohren mit kleinenth amplifier tubes with small

p.p.

(< io-⁶ Amp/Volt) als zweckmäßig erwiesen, Übertrager zu benutzen, die bei sekundärer Belastung durch das. Verbrauchsinstrument in der in den Anodenkreis eingeschalteten Wicklung einen scheinbaren Widerstand von 1 Megohm und mehr'¹ besaßen. Was die Wahl des Anodenpotentials und .;.. die übrige Anordnung der Elektroden betrifft(<10 - ⁶ amp / volt) proved to be expedient to use transformers which had an apparent resistance of 1 megohm and more ' ¹ in the winding connected to the anode circuit during secondary loading by the consumption instrument. As for the choice of the anode potential and ... the rest of the arrangement of the electrodes

Claims

So ύηά in the cathode tubes, for which the specified dimensioning of the auxiliary electrode with the associated circuit and transformers with part, can be used, mainly to differentiate between two embodiments. One of them represents the usual cathode current elais according to de Forest with cathode, auxiliary network and anode, which in recent times have been operated with a high vacuum and pure

ίο electron sirom work. * With these tubes The majority of the electrons only pass through the auxiliary network when the mean potential is in the Area of the auxiliary network to some extent has a high positive value, estimated at 20 volts, • opposite the cathode. The potential the auxiliary network itself must, however, come from others The reasons are usually negative towards the Cathode are held of the auxiliary network or by a "" greater anode distance the effect of the. Anode on. the potential in the j between; -; clearing of the auxiliary network, it follows without further ado that an increase in the anode. potentials occur above the usual values In order to achieve that effective potential of 20 volts in the auxiliary contact surface with a small reaction bring about. With this; Increase in the anode potential, which does not cause any problems with stationary systems, On the other hand, there is another advantage that can play a role under certain circumstances: This is because there are large maximum amplitudes of the voltage fluctuation / at the anode available, and the reinforcement will; which is not always the case with other tube shapes, from the amplitude of the exciting

^ Vibration up to quite high energies

. ■ '.' To be independent. ^; .

; Recently there is another type of Booster tubes have been proposed; it these are the amplifier tubes with a so-called voltage network, one between the cathode and the Auxiliary electrode switched on conductor of constant ■, constant positive potential, which the space charge effect which cancels passing electrons. With suitable (preferably cylindrical) The shape of this conductor is the potential that prevails in the area · ... of the auxiliary network must in order to maximize the flow of electrons To allow part to pass through to the anode, only slightly different from the potential of the cathode; So here it is not necessary to use a higher anode potential than usual choose to in cases where the above stated Conditions for the dimensions of the auxiliary network are met, 'the desired Establish effective potential in its area.

This advantage of the voltage network in relation to. 6 ₀ j on enabling a reduction in the anode reaction has been so little recognized, · that have even been proposed until now only circuits in which ^dasHilfs-:. network to the spaminess fluctuations occurring in the anode circuit through direct. Koppt · -; "lung full extent participates, which · 'of course the use of the voltage network ..': in the designated herein, ■■■ from the outset ■ /; is excluded ■ Just this effect -J ₀ -,.. . ■ '■' the voltage network, but its main ... ■ '': see meaning ^In: fact, when off; ../ · run pipes with voltage network, which at \ ^'■.'. completely. the same expenditure of external energy .... ': to be able to increase the gain approximately tenfold compared to the usual 75 cathode tubes, this increase only to the slightest .. part of an increase in the auxiliary network sensitivity :. ·.

■ probability-4 — un'd mostly to a ^J

■ '■ ' ■ ■ & P- ''■.'.■.■''''■ '■' ■ ■ & P- '' ■. '. ■. ■''''

Reduction of the anode feedback · - return- ■ ·; ./ .. ■: ■ '- ■■■ .. feed. · ■ ·. · ■■■■ ·. .. .- ·. ··.

Ρλτεντ-Anspuücue:. ^; . ⁸ 5

i; Cathode ray riais with auxiliary network, ", characterized in that the auxiliary network

.with regard to its distance from the; ;

Anode and the dimensioning of its individual 90 - 'parts is arranged in such a way that the rear; ,.': , ' effect . the anode potential to .the V ^': .Anodenstrom more overall than ten times smaller' ■ '* ■. 'i, - /' is held as the 'effect of the auxiliary ·. \ .W ,; network to the anode current, wherein the ^95:; - · · |. connected between anode and cathode ..: ■ \; Consumers or subsequent transmitters a:.,; ,;.; possesses apparent resistance, the un-. ^: v; ■ about the reciprocal value of the anode return -; _:

. effect i - ^ - gj is the same .; . . ^luo '. ·'.

2. Cathode ray rice after arrival ^; saying i ,. characterized by such a dimensioning of the grid-shaped auxiliary. . network that the natural logarithm 105 of the ratio of the grid wire spacing to the wire thickness is smaller than the ratio of the distance between the anode and the auxiliary network to the grid wire spacing in the auxiliary network.

3. Kathodenstrahlreiais according to claim 110 ι and 2, characterized gekennzeicJmet that except a so-called voltage network is also provided for the auxiliary network in a manner known per se is.

1 sheet of drawings.