1952 EABC 80, eine neue Röhre für AM/FM-Empfänger ( EABC80 )

Die EABC 80, eine neue Röhre für AM/FM-Empfänger

Warum wurde die EABC 80 geschaffen ?

Die klassische Schaltung des Demodulatorteils eines UKW-Empfängers (Bild 1) benötigt eine Diode zur Gleichrichtung der AM-ZF von 468 kHz und zwei Dioden Strecken zur Demodulation der FM-ZF von 10,7 MHz. Von diesen beiden letzteren Diodenstrecken muss mindestens eine, eine getrennte Katode besitzen. Als NF-Vorverstärkerröhre benötigt man eine Triode oder Pentode.



Diese vier Röhrenfunktionen sind zu einer einzigen neuen Kombinationsröhre, der EABC 80 bzw. UABC 80, zusammengefasst worden. Nach dem bekannten Röhrenschlüssel ist die Typenbezeichnung der Röhre folgendermaßen zu deuten:

A = Diode mit. getrennter Katode,
B = Doppeldiode mit gemeinsamer Katode,
C = Triode für NF-Verstärkung geeignet.

Durch die Schaffung der EABC 80 wurde es möglich, auch die kleineren Rundfunkempfänger mit einem verzerrungs- und störungsarmen FM-Demodulator - dem Verhältnisdetektor - auszurüsten; so gehört die EABC 80 in die Bestückung der kleinen und mittleren Geräte hinein. Im Interesse der Preiswürdigkeit hat man die Röhre auch statt mit einem Pentodenteil mit einem billigeren Triodenteil (C-Teil) versehen. Dieser C-Teil wurde so dimensioniert, dass die Endstufe selbst bei hohem Gegenkopplungsgrad (etwa 5) und einem kleinen Frequenzhub (25 kHz) beim Einsetzen der Begrenzung des Verhältnis-Detektors fast voll ausgesteuert wird.

Aufbau und Sockelschaltung

Um die Schwierigkeiten zu zeigen, die bei der Konstruktion und Fertigung einer solchen Kombinationsröhre auftreten und um beurteilen zu können, welche Prüfvorgänge bei einer solchen Röhre notwendig sind, wird in Bild 2 die Sockelschaltung mit den eingezeichneten Kapazitäten wiedergegeben, während Bild 3 den mechanischen Aufbau zeigt. Die für die Untersuchung auf Restlautstärke wichtigen Kapazitäten der EABC80 ( Mittelwerte ) sind :











Restlautstärke durch Koppelkapazitäten

Kombinationsröhren geben im allgemeinen zu unerwünschten Verkopplungen der einzelnen Röhrenfunktionen Anlass. Nachstehend soll untersucht werden, welche Bedingungen die Kombinationsröhre an die Schaltung stellt und wie groß die durch die Röhre bedingte Verkopplung im Verhältnis zu den Erscheinungen ist, die normalerweise durch die Schaltung hervorgerufen werden. Drei Effekte treten hier besonders hervor:

1. Die Restlautstärke bei AM und FM,
2. die Gitter- bzw. Anodengleichrichtung der an das Triodengitter gelangenden ZF-Spannung, und
3. eine Folgeerscheinung von 2., die unerwünschte ZF-Verstärkung in der Triode.

Obwohl die Kapazitäten hinreichend klein sind (siehe vorstehende Tabelle), spielen verschiedene Kapazitäten für die Restlautstärke bei heruntergedrehtem Lautstärkeregler eine gewisse Rolle, besonders dann, wenn man die Größe der folgenden NF-Verstärkung des Empfängers berücksichtigt.
Für die Restlautstärke bei AM-Empfang sind die Röhren-Kapazitäten CdI/g1 und CdI/a zu beachten.
Bild 4 zeigt die Röhre EABC 80 mit einer zweckmäßigen Schaltungsanordnung für den AM-Fall.



Stimmt man auf einen starken Ortssender ab, so kann man mit einer Spannung U-ZF = 30 V am letzten Kreis des ZF- Verstärkers rechnen. Bei 30% Modulation erhält man eine Niederfrequenzspannung von U-NF ~ 10 V. Diese Spannung steht auch an der Anode der Diode dI. Die Restspannung UaR an der Anode des C-Systems setzt sich aus zwei Spannungen zusammen, einmal aus der Restspannung U´aR die durch die Spannungsteilung CdI/a und den wirksamen Außenwiderstand R´a, welcher sich aus der Parallelschaltung von Ra und Ri ergibt, gebildet wird; zum anderen aus der Restspannung U"aR, welche durch die Gitterwechselspannung Ug1R erzeugt wird. Dabei ist die Größe Ug1R durch den kapazitiven Spannungsteiler CdI/g1 und Ck gegeben. Es ist UaR = U"aR + U"aR, wobei beachtet werden muss, dass sich die Spannungen U'aR + U"aR vektoriell addieren. Für die Restspannungen U'aR ergeben sich folgende Werte:





Ohne auf die Berechnung näher einzugehen, sei vermerkt, dass die Restspannung U"aR frequenzunabhängig ist und rechtwinklig zu U'aR steht. Ihre Größe beträgt - 0,155 • 0,001 V bei einem Kopplungskondensator von Ck = 0,1 µF. Da die Restspannung U"aR proportional mit Ck wächst, darf Ck nicht zu klein gewählt werden.





Die Restlautstärke bei FM - Empfang ergibt sich entsprechend. Betrachtet man Bild 5, so erkennt man, dass die Dioden-Anode dIII mit der Dioden-Katode kIIl für die NF-Spannung durch die ZF-Spule kurzgeschlossen ist. Zwischen der Katode kI einerseits und den Elektroden kII und dIII andererseits steht die NF-Spannung U-NF. Durch die Kapazitäten CdIII/a . und CkII/a erhält man die Restspannung U'aR, die unmittelbar an der Anode entsteht, während die Kapazitäten CdIII/g1 und CkII/g1 eine Restspannung am Gitter erzeugen, die entsprechend verstärkt die Restspannung U"aR an der Anode ergibt. Rechnet man an dem Verhältnis-Detektor mit einer Summenrichtspannung von 60 bis 70 V, die in dieser Größe bei starken Sendern auftritt, so entspricht dies einer NF-Spannung von etwa U-Nf=2 V bei einem Frequenzhub von 25 kHz.



Um auch hier einen überblick über die Größe der Restspannungen zu erhalten, wurden diese für drei Frequenzen ausgerechnet. Man erhält dann :



Für die Restspannung U"aR erhält man
einen Wert von U"aR =-11,3 • 0,000001.
Für den AM-Empfang (Bild 4) empfiehlt es sich, unmittelbar an das Gitter des C-Systems einen Kondensator C'g gegen Katode zu legen, um über die Kapazitäten Cdl/g und C'g eine Spannungsteilung für die ZF-Spannung zu erhalten, damit eine Gitter- bzw. Anoden-Gleichrichtung sowie eine ZF-Rückkopplung vermieden werden.
Lässt man am Gitter eine effektive ZF- Wechselspannung für den AM-Fall von 10 mV zu, bei der keine Gittergleichrichtung mehr auftritt, so ergibt sich folgendes:



Setzt man hier die entsprechenden Zahlenwerte ein, so erhält man einen Kondensator C'g = 85 pF. Mit Rücksicht auf den Frequenzgang ist der Kondensator C´g möglichst klein zu halten, um die hohen Frequenzen vor allem bei FM-Empfang nicht merklich zu schwächen. Beachtet man noch die bisher vernachlässigte zusätzliche Spannungsteilung durch den Lautstärkeregler, so erscheint zur Unterdrückung der Gittergleichrichtung ein Kondensator von C'g = 50 pF als ausreichend.
Die am Gitter stehende ZF-Spannung wird im Triodensystem verstärkt, wobei der Außenwiderstand mit der Ausgangskapazität der Röhre und den Schaltkapazitäten überbrückt ist. Je nach Größe der Schaltkapazität tritt hier noch eine 10...30fache Verstärkung auf. Diese Verstärkung dürfte im allgemeinen keinen Anlass zu ZF-Rückkopplung geben, da über den kapazitiven Spannungsteiler CdI/g1 und C'g eine Abschwächung von 30 V auf
10 mV, also 3000fach vorausging. Sollte jedoch trotzdem Schwingneigung bestehen, die in den einzelnen Fällen durch den Aufbau bedingt sein kann, so ist noch ein RC-Siebglied Rs/Cs einzubauen. Auch im FM-Falle sind der Kondensator C´g und das RC-Siebglied von Vorteil; sie verhindern ebenfalls die ZF-Rückkopplung auf 10,7 MHz (vgl. hierzu Bild 4 und 5).
Wenn man die hier gewonnenen Ergebnisse, vor allem die zulässige Restlautstärke, beurteilen will, so erscheint es notwendig, Grenzwerte für den akustischen Eindruck zu schaffen. Durch Versuche wurde festgestellt, dass bei einem normalen Rundfunkgerät an der Schwingspule des Lautsprechers eine elektrische Niederfrequenzleistung von 20 µW einen Schalldruck ergibt, der etwa in der Nähe der Reizschwelle des Ohres liegt. Dabei ist natürlich vorausgesetzt, dass das Rundfunkgerät in einer angemessenen Entfernung von 1 bis 2 m vom Rundfunkhörer aufgestellt ist. Vernachlässigt man die Tatsache des nicht 100%igen Wirkungsgrades des Ausgangstransformators, so erhält man für diese NF-Leistung von 20 µW eine Wechselspannung an der Anode einer normalen Endröhre, z. B. der EL 41 mit einem Außenwiderstand von Ra = 7 kOhm von 0,39 Volt. Wird der ungünstigste Fall, ohne Gegenkopplung, angenommen, so entspricht dies einer Spannung am Gitter der EL 41 von 6,8 mV. Die Restspannungen Uar beim AM- und FM-Empfang müssen also kleiner als 6,8 mV sein, damit sie keine störende Lautstärke ergeben. Die Restspannungen, die durch Kombinationsröhre EABC 80 bedingt sind, bleiben um weit mehr als eine Größenordnung unter diesen werten.

Bei dieser Berechnung wurden allerdings folgende Schaltungsforderungen als erfüllt vorausgesetzt:

1. Die Katode liegt an Masse. Ein Katodenwiderstand mit parallel geschalteten Kondensatoren ergibt größere Restspannungen. Die Erzeugung der Gittervorspannung geschieht
a) durch Widerstand in der Minus-Leitung (halbautomatische Gittervorspannungserzeugung),
b) durch hohen Gitterableitungswiderstand von 10 bis 20 MOhm
2. Großer Kopplungsblock am Gitter, ohne ZF-Siebung in dem Schaltungszweig vom Abgriff des Lautstärkereglers zum Gitter.
3. Kondensator C'g, unmittelbar vom Triodengitter nach Masse liegend, zur Vermeidung von Gittergleichrichtung und ZF-Rückkopplung.

Die praktische Schaltung der EABC 80 (Bild 6)

Die unserer Betrachtung zugrunde gelegten idealen Schaltungsbedingungen (z. B, die Annahme, dass der Restwiderstand des Lautstärkereglers in heruntergeregeltem Zustand gleich Null ist) sind in der Praxis nicht gegeben. Es soll deshalb untersucht werden, inwieweit in der Praxis die Restspannung durch die Schaltung selbst bedingt ist und wie sich dazu die durch die Koppelkapazität der EABC 80 erzeugte Restspannung größenordnungsmäßig verhält. Hierbei ist unter der Schaltungs-Restspannung diejenige Spannung zu verstehen, die auch dann vorhanden sein würde, wenn die Kombinationsröhre durch einzelne Röhren ersetzt wird.

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

EABC80 - Teil 2

 

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Der Lautstärkeregler L hat einen gewissen Restwiderstand R-LR. Diesen Widerstand kann man bei einem guten Regler mit 50 Ohm ansetzen. Im allgemeinen werden Regler mit einem Gesamtwiderstand R = 1...1,5 MOhm an dieser Stelle verwendet. Für die Niederfrequenzspannung war U-NF = 10 V festgelegt. Damit erhält man eine durch die Schaltung und Bauteile bedingte Restspannung am Gitter der EABC 80 von :

 

 

Vergleicht man damit die Restspannung, die durch die erwähnten Koppelkapazitäten in der EABC SO allein hervorgerufen wird, so ergibt sich folgendes Bild: Für den ungünstigsten Fall, der bei hohen Frequenzen vorliegt, z. B. 6000 Hz, ist die Spannung am Gitter (Bild 4)

 

 

d.h. das Übersprechen durch die Schaltung ist 100mal größer als das durch die Kombinationsröhre EABC80. Ein ähnliches Verhältnis ergibt sich auch beim FM-Empfang.

Damit seien die Betrachtungen, die sich auf die EABC 80 als Kombinationsröhre beziehen, abgeschlossen. Für die Diodenstrecken, die zur AM- und FM-Demodulation eingesetzt werden, gelten die allgemein bekannten Dimensionsregeln. Auch durch die Anwendung der Gegenkopplung ergeben sich keine neuen Gesichtspunkte, die in Zusammenhang mit der Kombinationsröhre stehen.

Die durchgeführten Messungen bestätigen in vollem Umfange die Berechnung der Restspannungen und zeigen, dass die effektiven Restspannungen durch das Übersprechen in der Schaltung bedingt sind.

Klirrfaktor der EABC 80 allein und der Kombination EABC 80 + Endröhre

 

In Bild 7 werden die Klirrfaktorkurven der EABC 80 gezeigt. Im folgenden Abschnitt soll der Verlauf des Klirrfaktors diskutiert werden.

 

 

Betrachtet man das C - System der EABC 80 allein, wobei die Gittervorspannung halbautomatisch (Kurve 1 in Bild 7) oder durch einen hohen Gitterableitwiderstand erzeugt wird (RgQ = 0,2 und 0,4 Mohm, Rg = 10 und 20 MOhm); siehe Kurven 2a bis 2d in Bild 7, so fließt innerhalb einer kurzen Zeit ein Gitterstrom, der von der Gitterwechselspannungsquelle UgQNF zu decken ist. Je größer der vom Gitter in die Schaltung gesehene Widerstand RgQ ist, um so größer sind die Verzerrungen. Es soll der ungünstigste Fall angenommen werden, der bei einem Rundfunkgerät normaler Schaltung auftreten kann. Steht der Schleifer des Lautstärkereglers L so (Bild 8), dass die Parallelschaltung aus Diodenwiderstand Rd + dem ersten Teilwiderstand R1 und dem zweiten Teilwiderstand R2 des Lautstärkepotentiometers ein Maximum ergeben, so erhält man den größten Klirrfaktor.

 

 

 

Für RgQ erhält man:

 

 

 

In jeder anderen Stellung des Reglers L ist der Widerstand RgQ kleiner, wodurch auch der Klirrfaktor sinkt. Außerdem sinkt der Klirrfaktor, wenn man Rg vergrößert. Ein Vorteil der Röhre EABC 80 liegt nun darin, dass ein Widerstand Rg von

20 MOhm zugelassen ist. Bei Anwendung dieser Schaltung für die Gittervorspannungserzeugung mittels RC-Kombination muss man also bestrebt sein, RgQ möglichst klein und Rg möglichst groß zu wählen.

Betrachtet man die EABC 80 zusammen mit einer EL 41, so kann man feststellen, dass der gesamte Klirrfaktor der Anordnung ohne Rücksicht darauf, aus welcher Stufe die Verzerrung hauptsächlich stammt, durch eine Gegenkopplung über beide Stufen erheblich herabgesetzt werden kann. Dabei wird also auch der Klirrfaktor der EABC 80 wesentlich mit herabgesetzt, so dass man bereits schon bei einem Gegenkopplungsgrad von ß = V / V´  = 2 bei einer Ausgangsleistung  = 2 Watt keinen wesentlichen Unterschied gegenüber dem Klirrfaktor feststellt, der sich bei normaler Gittervorspannungserzeugung der EABC 80 ergibt (V = Verstärkung ohne Gegenkopplung, V' = Verstärkung mit Gegenkopplung).

Bild 9 zeigt den Klirrfaktor des gesamten NF-Teiles in Abhängigkeit von der Ausgangsleistung.

 

 

Der Einfluss des Widerstandes RgQ ist hier auch noch recht deutlich zu erkennen, jedoch wird bei einer Gegenkopplung, wie man sie in der Praxis anwendet, eine Herabsetzung des gesamten Klirrfaktor s in einem solchen Maße herbeigeführt, dass ein Unterschied in der Wiedergabe gegenüber einer Schaltung mit einer Gittervorspannungserzeugung in bisheriger Art nicht zu bemerken ist.

 

 

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Aus der Funkschau Heft 17 / 1952

 

Die auktelle Ausgabe der Funkschau finden Sie unter www.funkschau.de

 

 

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