Benutzer:Wefo/Anodengleichrichtung
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Die Anodengleichrichtung[1][2] ist ein Verfahren zur Demodulation amplitudenmodulierter Signale unter Verwendung einer Elektronenröhre, bei dem das demodulierte Signal erstmalig an der Anode erscheint und abgenommen wird. Im engeren Sinne wird die Gleichrichtung am Sperrpunkt als Anodengleichrichtung bezeichnet. Hierfür werden auch die Bezeichnungen „Richtverstärker“ und „Steilaudion“ verwendet. Im allgemeinen Sinn führt jede Verformung des Signalverlaufs an der nicht linearen Kennlinie der Abhängigkeit des Anodenstroms von der Gitterspannung zu einer Demodulation und wird ebenfalls als Anodengleichrichtung bezeichnet.
Die Modulation und die Demodulation sind jene Verfahren, die eine Funkübertragung und somit auch den Rundfunk möglich machen.
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[Bearbeiten] Wirkung
Die gleichanteilsfreie Signalquelle wird im Prinzipschaltbild als Spannungsquelle U dargestellt, weil sie durch die Röhre praktisch nicht belastet wird. Also wird die Güte eines Schwingkreises, der in der Regel als Signalquelle betrachtet wird, praktisch nicht verschlechtert.
Das an der Anode zur Verfügung stehende Signal entspricht dem Modell „Einweggleichrichtung ohne Ladekondensator“.
Die positive Halbwelle des Eingangssignals führt im idealisierten Modell zu einer positiven Halbwelle des Anodenstroms und somit zu einer negativen Halbwelle der Anodenspannung. Die negative Halbwelle des Eingangssignals sperrt die Röhre und hat somit keine weitere Wirkung. In der Praxis gibt es einen Bereich des Übergangs, dem eine Schwellspannung zugeordnet wird.
Bei allen Modellen der Gleichrichtung führt eine sogenannte Schwellgröße dazu, dass der Abschneidepunkt und der Nulldurchgang des als gleichanteilsfrei betrachteten Sinussignals nicht übereinstimmen. Es gibt deshalb eine Größe des Signals, unterhalb derer keine Gleichrichtung stattfindet. Dabei ist es im Prinzip unwesentlich, ob das Signal die Schwellgröße nicht überwindet oder aber unterhalb der Schwellgröße linear übertragen und deshalb ebenfalls nicht gleichgerichtet wird. Meist wird im Modell angenommen, dass es sich bei der Schwellgröße um eine Spannung handelt.
Diese für das verfeinerte Modell der Gleichrichtung wesentliche Schwellspannung ergibt sich bei der Anodengleichrichtung als Differenz aus der Spannung, der im Kennlinienverlauf der Sperrpunkt zugeordnet wird, und der Vorspannung UG. Diese Schwellspannung unterliegt deshalb größeren Abweichungen vom Sollwert („Nulldurchgang “ des Sinussignals).
Wegen des Durchgriffs der Anodenspannung durch das Gitter auf die Raumladung um die Kathode verschiebt sich die Kennlinie mit einer sich ändernden Anodenspannung. In der Nähe des Sperrpunktes kann der durch den Anodenstrom verursachte Spannungsabfall am Arbeitswiderstand RA vernachlässigt werden, und die konkrete Lage der Kennlinie wird durch die Betriebsspannung UB bestimmt. Dazu kommt die Abhängigkeit von der aktuellen Heizleistung der Röhre.
[Bearbeiten] Der Aussteuerbereich
Der Aussteuerbereich der Röhre ΔUA wird einerseits durch den Sperrpunkt beschränkt und andererseits durch den Eintritt der Sättigung, bei der die Kathode unter den gegebenen Betriebsbedingungen keine weiteren Elektronen liefern kann.
Bei dem Modell „Einweggleichrichtung ohne Ladekondensator“ liegt der Mittelwert bei 
. Das bedeutet, dass das maximal mögliche NF-Signal etwa ein Drittel des Aussteuerbereichs betragen kann.
Zum Vergleich: Bei der Gittergleichrichtung muss das hochfrequente Signal vollständig in den Aussteuerbereich passen, darf also nur etwa halb so groß sein. Der Mittelwert, der die maximale Lautstärke bestimmt, liegt jedoch bei der Hälfte und ist damit nennenswert größer als bei der Anodengleichrichtung. Die Gittergleichrichtung ist damit in der Gesamtverstärkung deutlich günstiger und in der Aussteuerbarkeit günstiger als die Anodengleichrichtung.
[Bearbeiten] Signalverlauf
Der Signalverlauf der im Bild als Richtverstärker bezeichneten Anodengleichrichtung entspricht nur im Idealfall einer Sinushalbschwingung. Die allgemeine Erkenntnis, dass sich Toleranzen auch im Fall der Subtraktion addieren, führt dazu, dass der im Modell eines sinusförmigen Signals vorhandene Nulldurchgang kaum getroffen wird. Die effektive Schwellspannung ist deshalb relativ unsicher.
Die Teilbögen des sinusförmigen Signals werden durch den verrundeten Verlauf der Kennlinie in seinem unteren Teil verzerrt. Dieser Verlauf ist im rechten Teil des Bildes gut erkennbar. Ein vergleichbarer weicher Übergang ist jedoch für alle Gleichrichter normal, allerdings im speziellen Fall von Regelröhren besonders ausgeprägt. Solche Regelröhren wurden insbesondere in ZF-Verstärkern eingesetzt und werden hier nicht näher betrachtet.
In den Mittelwert aus den verformten Bögen des sinusförmigen Signals gehen die beschrieben Verzerrungen ein. Dieser Mittelwert ist das sich ergebende demodulierte Signal.
[Bearbeiten] Verzerrungen
Zum Vergleich dient wieder die Gittergleichrichtung, bei der es sich bezüglich der Demodulation um das Modell „Einweggleichrichtung mit Ladekondensator“ handelt. Der Stromflusswinkel liegt im unmittelbaren Bereich der Maxima. Deshalb spielen die oben genannten Verzerrungen solange keine Rolle, wie das hochfrequente Signal groß genug ist. Das ist im Normalfall gegeben, weil der Modulationsgrad, der die Lautstärke bestimmt, nur selten Werte nahe eins erreicht.
Das demodulierte Signal wird bei der Gittergleichrichtung auf den Teil der Kennlinie abgebildet, der „linearer“ als jener untere Teil ist, der bei der Anodengleichrichtung verwendet wird. Diese Abbildung ist im rechten Teil des Bildes dargestellt.
Die Gittergleichrichtung ist also nicht nur bezüglich des Aussteuerungsbereichs und der Verstärkung, sondern auch wegen der geringeren Verzerrungen günstiger als die Anodengleichrichtung.
[Bearbeiten] Anodengleichrichtung und Rückkopplung
Der Arbeitspunkt liegt in einem Bereich, in dem die Steilheit der Kennlinie geringer ist. Die durch eine Rückkopplung erreichte Vergrößerung des Eingangssignals führt deshalb zu einer Vergrößerung der Verstärkung und hat somit einen selbstverstärkenden Effekt. In der Praxis spricht man von einem „harten Rückkopplungseinsatz“.
Offensichtlich ist die Gittergleichrichtung auch in dieser Beziehung im Vorteil.
[Bearbeiten] Automatische Erzeugung der Gittervorspannung
Die Anodengleichrichtung wird auch mit einer Kathodenkombination dargestellt, bei der der Spannungsabfall am Kathodenwiderstand die Vorspannung erzeugen soll.
Diese Lösung hat den Nachteil, dass sie einen Anodenstrom voraussetzt, der bei der idealisierten Vorstellung von einem Sperrpunkt gar nicht fließen dürfte. Mit steigendem Signalpegel steigt der mittlere Anodenstrom und mit ihm die Vorspannung. Der oben im Zusammenhang mit dem Schwellwert beschriebene Fehler tritt in diesem Fall systematisch auf.
Der Arbeitspunkt verschiebt sich durch die automatische Vorspannungserzeugung mit geringer Verzögerung in den steileren Bereich, was den „harten Rückkopplungseinsatz“ noch verstärkt.
[Bearbeiten] Quellen
- ↑ Autorenkollektiv, elektronikum, Deutscher Militärverlag, Berlin 1967
- ↑ Conrad, Grundschaltungen der Funktechnik, Fachbuchverlag Leipzig, 4. Auflage, 1958
Kategorie:Modulation (Technik)
