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Information über "Ultra-Audion" (de Forest) gesucht

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Wolfgang Holtmann
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09.Jan.07 17:43

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Ich möchte gerne mehr Sicherheit über die genaue Funktion dieser frühen Audion-Rückkopplungsschaltung haben. Dazu wäre ein authentisches Schaltbild aus der Zeit um 1915 sehr hilfreich.

 

In der FUNKGESCHICHTE Nr.136 ist auf Seite 66, Bild 25, ein Ultra-Audionempfänger von Lee de Forest abgebildet, mit einem Literaturverweis auf:

 

Zenneck, Lehrbuch der Drahtlosen Telegraphie, Stuttgart 1916

 

Meine Bitte ist: Wer dieses Buch besitzt, möge die Passagen über das Ultra-Audion (wenn vorhanden, mit Schaltung) scannen und hier reinstellen. Sollte das nicht möglich sein, dann auch gerne an meine E-Mail Adresse.

 

Natürlich habe ich mich in die für mich greifbaren Veröffentlichungen eingelesen.

An erster Stelle nenne ich „Radios von Gestern“. Aber auch Bücher von Eugen Nesper, Manfred von Ardenne und Hanns Günther aus den 20er Jahren. Dann habe ich den „Lehmann“ und  Prof. Zipp Anfang der 30er Jahre zur Verfügung.

 

Wenn ich die Rückkopplungsschaltung von Armstrong (1913) mitzähle, habe ich 7 verschiedene Variationen gefunden. Aber auch in den späteren Jahren wird der Begriff „Ultra-Audion“ für recht unterschiedliche Empfangsschaltungen verwendet. Ein schönes Beispiel hier:  

http://www.radiomuseum.org/r/tekade_ukw_einsatz_ultra_audion.html

 

Meinen herzlichen Dank im Voraus

 

Konrad Birkner † 12.08.2014
Konrad Birkner † 12.08.2014
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10.Jan.07 11:24

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Beginnen wir mit der Schreibweise:

Bei DeForest gibt es nur ein Ultraudion. Das war zunächst ein "tubular Audion" (wie DeForest seine Trioden nannte), das auch schwingfähig war und zwar in der von ihm angegebenen Ultraudion-Schaltung. (1)

1919 wurde ein Audion-Ultraudion-Panel Type P-500 für 22.- USD angeboten (ohne Röhre). Es besass zwei Schalter zur Audion-Ultraudion Umschaltung. (2).
Ebenso das Modell P-300, abgebildet in (3).

es gibt in Gernback's Radio Encyclopedia 1927 eine Schaltung (4):

Später wurde der Name oft Ultra-Audion oder Ultraaudion geschrieben und z.B in (5) erwähnt:
"Ultraaudion - Veraltete Bezeichnung für eine rückgekoppelte Audionschaltung".

Darüber hinaus wurde der Begriff auch oft fälschlich für die Superregenerativschaltung (Pendelrückkopplung) verwendet.

Nesper zeigt einige Schaltungen, von denen EN22 unglaubhaft erscheint, weil ein Kondensator zwischen Anode und Gitter eher kontraproduktiv wirken dürfte. (6)

Quellen:

(1) G.Tyne: The Saga of the Vacuum Tube, p.119 ff.
(2) A.Douglas, Radio Manufacturers of the 20's, pp. 161,168 et al
(3) Morgan E.McMahon: Vintage Radio, p.83
(4) Gernback's Radio Encyclopedia 1927, p.156 
(5) Günther/Richter: Lexikon der Funktechnik, p.
(6) Nesper, Der Radio Amateur, 4.Auflage, p.152

 

This article was edited 10.Jan.07 11:34 by Konrad Birkner † 12.08.2014 .

Wolfgang Holtmann
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Zunächst meinen herzlichen Dank an die Herren:

Dietmar Rudolph (J. Zenneck)

Hans-Martin Knoll (Funkbastler, 1926)

Hans-Thomas Schmidt (J.Zenneck)

für die zugesendeten Dokumente.

 

Aber auch an Herrn Birkner. Er machte uns auf den kleinen Unterschied in der Schreibweise des ursprünglichen Begriffs ULTRAUDION aufmerksam. So steht’s auch auf dem Typenschild dieses Empfängers von der de Forest Telegraph and Telephone Co.

 

 

 

Nach diesem Link http://www.bill01a.com/tubephotos/df-spsg.htm

-mit sehr schönen Fotos- tragen selbst die Röhren diesen Namen!

 

Zur weiteren Veranschaulichung will ich hier das Schaltungsprinzip ULTRAUDION, aus dem Buch von J. Zenneck, anfügen.

 

 

Man erkennt kleine Unterschiede. So ist z.B. in Gernback’s Schaltung von 1927 (siehe Post2) ein Gitterwiderstand dem Gitterkondensator parallel (!) geschaltet. Somit bekommt das Gitter eine positive Vorspannung von der Anode. Meist wurde jedoch in den Beginnjahren der Röhrentechnik kein Gitterwiderstand verwendet, weil dieser durch die damals verfügbaren Röhren mit geringem Vacuum, überflüssig war.

 

Um letzte Sicherheit über die von Lee de Forest am 20.3.1914 eingereichte Patentanfrage zu erhalten, wäre seine eigene Zeichnung und Erklärung der Schaltung dazu, von Wichtigkeit.

Bekanntlich wurde diese Patentanfrage zurückgewiesen (daher auch keine Patent Nr.) und es folgte ein jahrelanger juristischer Streit, wer sich Erfinder der Rückkopplung nennen darf. Dieser wurde 1934 zu Gunsten von Lee de Forest entschieden.

 

This article was edited 11.Jan.07 12:10 by Wolfgang Holtmann .

Gerhard Eisenbarth
 
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Zum Thema Ultra-Audion habe ich noch zwei kleine Infos, die Sie vielleicht verwerten können:

Beide Informationen sind aus dem Buch:
„Die Röhre und ihre Anwendung“, Hellmuth C. Riepka, dritte Auflage – 1926, Verlag Julius Springer.

Im Buch „Drahtlose Telegraphie“ – 5. Auflage, Zenneck/Rukop, ist das
US-Patent 1170881 angegeben (Fußnote 515) und in diesem Patent ist auf das US-Patent
995126 hingewiesen.

Attachments:

Wolfgang Holtmann
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13.Jan.07 11:18

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Danke Herr Eisenbarth, für die genommene Mühe.

Allerdings ist in Bild 67 nicht das Ultra-Audion, sondern das normale Audion ohne Rückkopplung(auch nach de Forest) dargestellt.
Eine Audionschaltung mit Rückkopplung buchstabierte de Forest "ULTRAUDION". Schaltung in Post 3 zu sehen.

Es ist nicht immer leicht, die Fehler in der Literatur zu erkennen. So habe ich mich z.B. durch den Nachbau der Schaltungsvorschläge Nr.47 + 48 im
"Schaltungsbuch für Radioamateure" , Hanns Günther, 1924 missleiten lassen.

Beide Schaltungen tragen die Überschrift "Ultra-Audionempfänger". Obwohl als nicht-original-de-Forest bezeichnet, sind die Abweichungen zu groß, um als Variante umschrieben zu werden.

M.f.G 

Wolfgang Holtmann
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17.Jan.07 17:02

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Irgendwie besteht bei mir das Bedürfnis, Klarheit über die eigentliche Funktion des Ultra-Audions (ich bleibe mal bei dieser Schreibweise) zu erlangen. Als besonders störend empfinde ich die teilweise fehlerhaften Angaben in Eugen Nespers „Der Radio-Amateur“. Ohne Zweifel, ein wohlklingender Name auf dem Gebiet der Radiotechnik!

 

Ich bin mir dessen bewusst, dass der Autor (wie die meisten anderen auch) nicht die vielen unterschiedlichen Schaltungen erproben konnte und den größten Teil aus anderen Quellen ungeprüft übernommen hat. Dieses sehr vielfältige Standardwerk der frühen Rundfunktechnik liegt mir in zwei Ausgaben vor:

 

1. Ausgabe von 1923

Es werden drei Schaltungen mit „Ultraaudion“ bezeichnet. Davon ist aber nur EN22 gültig!
EN23 ist die bekannte Audionschaltung mit kapazitiver Regelung der induktiven Rückkopplung. Natürlich kann man die Antennenspannung auch an die Anode legen. Bringt aber keine Vorteile, im Gegenteil!
EN24 ist eine Audionschaltung ohne(!) Rückkopplung. Der Kondensator von Anode zum Gitter bringt eine Gegenkopplung, also eine Empfangsverschlechterung! Herr Birkner erwähnte das bereits.
Nur wenn in die Anodenleitung ein Schwingkreis eingefügt wird (auf etwa derselben Resonanzfrequenz wie der Gitterkreis), ist eine Anoden-Gitterkapazität erwünscht. Dann sprechen wir jedoch von der „Regenerative“ Schaltung nach Armstrong (1913). Die Entdämpfung-Schwingungserzeugung funktioniert nach „Huth-Kühn“.

 

6.Auflage von 1925
Hier hat eine Überarbeitung stattgefunden, die leider noch mehr Fehler verbirgt. Es wurden Bilder und Unterschriften vertauscht. So ist die originale de Forest Schaltung nur in EN25 abgebildet. Mit EN23 wird eine „besonders beliebte Ultraudionschaltung“ gezeigt, welche aber eine gewöhnliche Audionschaltung mit induktiver Rückkopplung darstellt.

 

 

Mein experimentelles Ultra-Audion

 

Nun ist die eigentliche Schaltung sehr einfach, das habe ich mal nachgebaut und damit ein paar Messungen vorgenommen.

 

Bei Nesper werden die elektrischen Vorgänge nicht erklärt. Dazu stehen mir zwei andere Werke zur Verfügung: Der FUNK-BASTLER, Heft 18, 1926 (siehe untenstehendes Prinzipschema) und Prof. H. Zipp „Die Elektrotechnik“ 2.Band, ca. 1934.

 

  

 
Beide (sowie auch Zenneck) erklären die Funktion der Rückkopplung mit den röhreninternen Kapazitäten Cag, Cgk und Cak. Also eine kapazitive Dreipunktschaltung nach Colpitts, wobei Cak durch den C2 in meiner Schaltung gebildet wird. Die eingezeichnete HF-Drossel brachte starke Nachteile (mit 1, 10 und 100mH probiert) und wurde weggelassen. Einen HF-Kurzschluss verhindert die Kopfhörerspule. Der optimale Arbeitspunkt kann mit dem Spannungsteiler parallel zum Heizfaden eingestellt werden.

 

 

 

 

 

Obwohl meine theoretischen Kenntnisse begrenzt sind, habe ich zum Schluss die Phasenverhältnisse zwischen Anode und Gitter (im schwingendem Zustand) oszillografiert, um daraus weitere Schlüsse ziehen zu können. Ich bin aber gerne bereit, mich eines Besseren belehren zu lassen!

Man erkennt eine Phasenverschiebung von ca. 133°, die für eine Entdämpfung des Ultra-Audions sorgt. Diese Phasenverschiebung messe ich allerdings auch am nackten Parallelschwingkreis L2 + C1, also ohne Röhre! Die verbleibende Phasenunreinheit von 47° (zu 180°) wird durch die Verstärkung der Röhre ausgeglichen.  

 

Könnte es sein, dass nicht die Erklärung „kapazitive Dreipunktschaltung“ (siehe oben), sondern nur die Phasenverschiebung im Kreis L2 + C1 für die Entdämpfung zuständig ist?

 

 

 

This article was edited 17.Jan.07 23:04 by Wolfgang Holtmann .

Hans M. Knoll
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17.Jan.07 20:28

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Hallo Herr Holtmann.

Ein ganz vorsichtíger Einwand.

An eine Schwingkreis "muss" zwischen Anfang und Ende 180° Phasenverschiebung herrschen, weil er ja bei F-resonanz reel also ohmisch wird.

Stimmt das nicht, wie bei Ihnen, spricht man von einer "nicht phasenreinen Rueckkopplung"

Der Kreis wirkt dann induktiv oder kapazitiv, die Frequenz schiebt solange bis durch L oder C bedingtem Strom in der Roehre die Schwingbedingungen eintreten.

Verluste in der Schaltung, wie Spule, die C's wie  Cg-k und Ca-k  haben da einen Einfluss.

Dass die Drossel da Probleme macht zeigt das auch. Sie verfaelscht ja den Strom im C-Rk weil sie dem parallel liegt.

Ihnen ist sicher der Begriff: "Miller-Kapazitaet"  gelaeufig, diese vom 1/D also "mü"  und Cg-a als virtuelle  Eingangskapzitaet gegen Katode erscheint, spielt da ebenfalls einen Rolle. "mü" aendert sich aber mit -Ug1.

Die Frequenz schiebt solange nach L oder C bis die Phase stimmt, lediglich die Thomsonsche Formel stimmt dann nicht. 

Ich meine, Sie muessten C g-k ( 50 - 100pF) vergroessern was auch zu einem groesserem C a-k fuehrt und das Kreis-C wird entsprechend kleiner.

Nachtrag: oder gleich einen 2fach-Drehko mitte an Masse und je ein Packet an das eine und andere Kreisende.

In der Radio-Technik fallen Oszillatoren mit einer nicht phasenreinen  RK dadurch auf, dass sie beim Regeln der Mischstufe ganz stark mit Frequenzverwerfungen antworten.    

Fuer mich ist klar, was ich schon schrieb, die Schaltungen 7 und 8 aus F.Bastler sind die richtigen.

Der Collpitts ist entstanden aus dieser Schaltung,der hat die Ruekkopplung am Cv des Oszillators abgenommen.

NACHTRAG:  Das wirksame Parallel-C liegt da von der Anode nach Masse und vom Gitter nach Masse, zur Spule liegt fast nichts parallel.

 Also kapazitiver Dreipunkt, fuer Alle..

 Das sind wie Eingangs gesagt, meine Gedanken, der " D.,M. " wuerde das mit Links loesen!

 Gruss HMK

 

This article was edited 17.Jan.07 21:26 by Hans M. Knoll .

Wolfgang Holtmann
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Vielen Dank Herr Knoll, für die Überlegungen.

Werde morgen noch eine Messung machen und dann auf Ihre Anmerkungen eingehen.

Herzlichen Gruß,

Wolfgang Holtmann

P.S. Habe soeben meinen Post 6 nacheditiert. Auch Zenneck (5.Auflage) spricht von einer kapazitiven Dreipunktschaltung.

 

 

Hans M. Knoll
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17.Jan.07 23:28

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Hallo Herr Holtmann.

Schoen da bin ich auch gespannt.

 

Mit dem Namen: man muss ja davon ausgehen, dass ULTRA-AUDION  die Mutter aller Schaltungen  war.  Alle anderen von Huth Kuehn bis ECO kamen ja viel spaeter.

Dann gutes Gelingen.

Gruesse von Hans M. Knoll

Wolfgang Holtmann
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18.Jan.07 13:50

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Lieber Herr Knoll

 

Ich sagte mir, wenn die kapazitive Dreipunktschaltung zutrifft, dann kann man das messtechnisch auch als eine Brückenschaltung nach Wheatstone betrachten.

 

Im Klartext: An einem bestimmten Punkt der Spule L2 (= induktive Seite) ist die gleiche Spannungsteilung gegeben wie auf der kapazitiven Seite, bestehend aus Cak + C2 und Cgk verkürzt mit Ck.

Dann besteht kein Spannungsunterschied zwischen dem Schleifer L2 und Punkt M, weil die Brücke im Gleichgewicht ist. Das ist auch der Punkt, wo ein Phasensprung auftritt. Zur Anode hin in gleicher Phase (=Triggerreferenz), zum Gitter hin in Gegenphase.

 

 

Meine in Post 6  gemachten Phasenmessungen am „nackten“ Parallelschwingkreis, beziehen sich auf die Phasenverschiebung zwischen Eingang (A) und Ausgang (B), also ohne (virtuelle) Mitte! Dann ist auf der Resonanzfrequenz(!) die Verschiebung 90°. Es findet kein Phasensprung statt.  

 

Praktische Ausführung:

L2 ist jetzt keine Steckspule mehr, sondern eine einlagige Spule auf einem Ferritstab, wobei die Lackisolation teilweise weggefeilt wurde

  

 

Vielen Dank, Herr Kollege !

 

This article was edited 18.Jan.07 13:53 by Wolfgang Holtmann .

Hans M. Knoll
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Verehrter Kollege Holtmann.

Das ist aber erfreulich. Das mit der Mitte habe ich absichlich unterschlagen, weil ich weis, Sie arbeiten und suchen die "Werktreue" Der De Forrest hatte auch keine Mitte.

Es gibt ungezaehlte Schaltungen von Pendlern und Mischschaltungen mir der ECH...

Dort wird fast immer, weil es dort "kalt" ist, die Betriebsspannung zugefuehrt.

Anno 1949 war ich schon im UKW Labor als "Loeter" Da durfte ich schon auf versilberten UKW Spulen diesen Punkt  <X> suchen und bestimmen.

Wie gesagt, ich wollte nicht ablenken, den solche heissen Eisen fasse ich schon gerne an.

Ich gruesse Sie, Hans M. Knoll

 

 

 

 

  
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