146103. lajstromszámú szabadalom • Nagymeredekségű erősítőcső

i Megjelent: 1960. január 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.103. SZÁM 21. g. 1—16. OSZTÁLY - EE-266. ALAPSZÁM Nagymeredekségű erősítőcső Egyesült Izzólámpa és Villamossági r. t., Budapest Feltaláló: Winter Ernő mérnök, a Távközlési Kutató Intézet 2. sz. laboratóriumának munkatársa, budapesti lakos A bejelentés napja: 1955. március 8. Találmányunk tárgya nagymeredekségű, kis zajú és mikroamper nagyságrendű elektronegyenárammal dolgozó elektroncső. Mint ismeretes, az eddig használatos erősítőcsövek igen kis, pl. mikrovolt nagyságrendű jelek erősítésére nem voltak alkalmasak. E csöveknél ugyanis pl. 3 mA/V értékű meredekség esetén mikrovolt nagyságrendű feszültségek erősítésénél az anódáram egyenáramú komponense a váltóáramú komponens amplitúdójánál nagyságrendekkel nagyobb volt. A nagy elektronegyenáram pedig a csőzaj növekedését hozta magával. Gyakorlatilag tehát kis feszültségeket megfelelően erősíteni nem lehetett, mivel a hasznos jel amplitúdója még nagyobb meredekségű csöveknél is az anódáramnak csak kis hányada volt és így a cső jel/zaj viszonya kedvezőtlenné vált. E jel/zaj viszony lényegesen kedvezőbb lenne akkor, ha az anódáram egyenáramú és váltóáramú komponense azonos nagyságrendű volna. Ezt azonban ilyen gyenge jeleknél nem sikerült megoldani. Ismeretesek ugyan különböző elektronsokszorozók, ahol ezek a nagyságrendek azonosak, e sokszorozok azonban csak fotojelek erősítésére alkalmasak. A 111 018 sz. magyar szabadalomból ismeretessé vált, hogy többrácsos elektroncsövek meredekségét a harmadik, ún. fékezőrács előtt a rács negatív előfeszültsége segítségével kiképzett ún. virtuális katóda segítségével nagymértékben befolyásolhatjuk. Ha tehát e rács feszültségét változtatjuk, változik a cső meredeksége, erősítése is. Ismeretesek továbbá elektronsugarakkal dolgozó elektroncsövek is, amelyeknél egy vagy két rács előtt, vagyis két rács között szintén virtuális katódot alakítottak ki. A virtuális katódot kialakító rácsokat azonban többnyire, mint ezen fent említett két esetben is, úgy képezték ki, hogy azok a katódától való távolság tekintetében nem voltak homogének; vagyis a rács egyes részei különböző távolságra voltak a katódától, így pl. e rács ovális, hengeralakú vagy nyitott görbefelületű rács volt. A virtuális katóda tehát ezeknél az elektroncsöveknél minden esetben jóval a rács előtt alakult ki és a rácsot, ill. annak egy részét esetleg időnként, azaz az, üzemviszonyoktól függően esetenként érintette. Kísérleteink során úgy találtuk — és ez képezi találmányunk alapgondolatát —, hogy igen nagy meredekség pro milliamper anódáram érhető el elektroncsövekkel akkor, ha egyrészt a virtuális ka tódat úgy hozzuk létre, hogy az teljes egészében rajta legyen, a rácson, vagy annak oly közvetlen közelében legyen, ami az előbbivel gyakorlatilag egyenértékű, másrészt, ha egy olyan elektronsugarat létesítünk, amelynek geometriai méretei és töltéssűrűsége úgy vannak megválasztva, hogy mikroamper nagyságrendű összelektronáram mellett kis — előnyösen 1—10 mm —, ill. hasonló nagyságrendű távolság befutása után legalább egy elektródán, pl. az említett rácson, virtuális katódát alakítson ki. Ebben az esetben azon rács síkjában, amelyen a virtuális katóda létrejön, olyan meredekségű lesz a cső1, hogy mikroamper nagyságrendű elektronegyenáram mellett is elfogadható a meredekség. Ilyen kis elektron egyenáram mellett pedig a cső zajnívója is kicsiny lesz. Ismeretes továbbá, hogy a virtuális katóda kialakulása nem az elektronáram erősségétől, hanem a következő tényezőktől függ: töltéssűrűség, elektronsebesség, az elektronok által befutott távolság és azon elektróda, pl. rács kiképzése, amelyen a virtuális katóda létrejön. Ezek a tényezők megfelelően változtathatók és így módunk van arra, hogy a virtuális katódát találmányunk értelmében pl. a vezérlőrácson alakítsuk ki és ezzel kis zajjal, kis feszültségeknek kis elektronáram melletti erősítését érhetjük el. Ezenkívül a cső ultrarövidhullámú erősítésre is alkalmassá válik, mert a potenciálminimum és a vezérlőrács közötti távolság a lehető1

legkisebb lesz, ami annyit jelent, hogy az elektronok repülési ideje a két hely között úgyszintén kicsi. Találmányunkat részletesebben az alábbi leírás és a mellékelt ábrák kapcsán ismertetjük. Az 1. ábra a találmányunk alapgondolata szerint készült cső egyik példaképpeni kiviteli alak-