Audion Gitteraudion und Anodenaudion
Audion allgemein
Das Audion war die grundlegende Schaltung der Röhrentechnik nach dem
Kristalldetektor und dem Röhrendetektor ohne Verstärkung.
Es wird immer von Audion- Gleichrichtung geschrieben- aber es ist nicht wirklich eine Gleichrichtung.
F. Bergtold schreibt dazu im „Röhrenbuch für Rundfunk- und Verstärkertechnik“, 1936:
„Eine eigentliche Gleichrichtung findet nicht statt. Es kommt nur eine Bevorzugung der einen bzw. eine Benachteiligung der anderen Gitterspannungshälfte zustande.“.
Und trotzdem funktioniert das.
Wie eigentlich ???
Ich habe einige überaus hilfreiche Artikel gefunden, und zur Erklärung herangezogen.
1929 Möller, H_G - "Die Elektronenröhren und ihre technischen Anwendungen", S136
Bild 132 bezieht sich auf die reine HF- "Gleichrichtung".
Die resultierende Kurve nach dem Audion, im Prinzip die Richtspannung, ist die obere Halbwelle minus der unteren, viel kleineren Halbwelle.
Audion = Gittergleichrichtung = Gitteraudion
Gittergleichrichtung. Kennzeichen: Die Gitter- Kombination, die oft auch
als Parallelschaltung aus Widerstand/ Kondensator in der Gitterzuleitung
ausgeführt wurde. Das Gitteraudion ist für kleine Eingangsspannungen geeignet,
die Verstärkung ist hoch, das Audion sehr empfindlich.
Bei größeren Eingangsspannungen wird jedoch das NF-Signal verzerrt.
Gittergleichrichtung.
Die am häufigsten verwendete Schaltung zur Gittergleichrichtung (Abb. 19.1) ist die sogenannte „Gitterleck- Detektorschaltung“. Der Widerstand im Gitterkreis ist der "Grid Leak" = „Gitterleck“, ein Name, der aus der Frühzeit des Radios stammt. Im Wesentlichen wirken Gitter und Kathode der Röhre als Diode und erzeugen eine Ton- und eine Gleichspannung über der RC-Kombination, die als Diodenlast fungiert.
Der einzige Unterschied besteht darin, dass sich das Gitterleck in Reihe am Anodenanschluss des Gleichrichterelements (in diesem Fall dem Gitter einer Triode) und nicht an der Kathode befindet.
Quadratische Gleichrichtung.
Bei geringer angelegter Hochfrequenzspannung wirkt das Gitter als quadratischer Diodendetektor. Die Ruhe- Gitterspannung ist leicht negativ und wird durch den Schnittpunkt der ic-e-Kennlinie und der Gleichstromlastlinie entsprechend dem Wert des Gitterableitwiderstands bestimmt.
Wird dem Gitter ein unmoduliertes Signal aufgeprägt, steigt der durchschnittliche Gitterstrom aufgrund der quadratischen Gleichrichtung an. Dieser erhöhte Strom bewirkt eine Verschiebung der durchschnittlichen Gitterspannung in die negative Richtung aufgrund des erhöhten Spannungsabfalls durch den externen Gitterableitwiderstand.
Die erhöhte negative Vorspannung, die durch die Gleichrichtung im Gitterkreis entsteht, verringert den Anodenstrom.
Tatsächlich wird die über dem Gitterableitwiderstand aufgebaute Gleichspannung verstärkt und erscheint üblicherweise als höhere Spannung über der Anodenlast.
Wenn das am Detektor angelegte Signal amplitudenmoduliert ist, schwankt der durchschnittliche Strom durch den Gitterableitwiderstand ähnlich wie in Abb. 15.1 dargestellt.
Da der Anstieg des Gitterstroms durch die Gleichrichtung den Spannungsbfall über dem Gitterwiderstand erhöht, steigt die durchschnittliche Gitterspannung mit zunehmender Signalstärke in negativer Richtung an. Der durchschnittliche Anodenstrom nimmt ab.
1947 Cruft_Laboratory_at_Harvard_University - Electronic_Circuits_and_Tubes, S. 705- 710, von mir übersetzt
Quelle: Möller, 1929 - Die Elektronenröhren und ihre technischen Anwendungen, S139
Bild: Funkamt.de)
Hier wird die Funktion sehr gut deutlich: Die HF am Gitter bewirkt in positiver Richtung einen Gitterstrom, das ist für die positive HAlbwelle wie (fast) ein Kurzschluß Gitter- Kathode, es bleibt kaum noch Spannung übrig, die den Anodenstrom steuern kann.
Die negative Halbwelle dagegen kann den Anodenstrom jedoch viel stärker beeinflussen.
Resultierend ist dann, wie beschrieben, die auf den Anodenstrom aufgeprägte große negative Halbwelle minus der minimalen positiven Halbwelle.
Das entspricht eben etwas weniger als der halben negativen Trägerwelle.
Für die Weiterverstärkung wird nur die NF weitergeleitet, die HF der fast halben Trägerwelle wird weggesiebt, es bleibt damit die aufgeprägte Modulation übrig, die Hüllkurve der positiven Trägerwelle.
Wichtig auch: Die Aussteuerung wird also "nach unten" vorgenommen, daraus ist zu schlußfolgern, daß der mittlere Anodenstrom bei Vorhandensein eines Trägers absinken muß, wie auch schon weiter oben im Artikel des Harvard- Labors beschrieben.
(Quelle: Barkhausen Band 4, S97)
(Quelle: 1937 Franke - Einführung in die physikalischen Grundlagen der Rundfunktechnik)
Anodengleichrichtung = Richtverstärker = Steilaudion
Anodengleichrichtung. Kennzeichen: Die Kathoden- Kombination für eine feste negative Gittervorspannung, die Gitterkombination mit "gleitenden Arbeitspunkt" ist nicht sinnvoll.
Besser für größere Eingangsspannungen geeignet, weil diese mit weniger Verzerrungen demoduliert werden können, z. B. als Demodulatorschaltung nach vorhergehenden HF- Verstärkerstufen.
Anodengleichrichter
Anodengleichrichter werden dort eingesetzt, wo eine minimale Belastung der HF-Quelle erforderlich ist.
Quadratische Anodengleichrichter.
Beim quadratischen Anodengleichrichter werden die Vorspannungen an den Röhrenelektroden so gewählt, dass die Ib-ec-Kennlinie parabolisch ist. Bei einem unmodulierten HF-Signal ist der Anstieg des durchschnittlichen Plattenstroms proportional zum Quadrat der Amplitude der HF-Spannung.
1947 Cruft_Laboratory_at_Harvard_University - Electronic_Circuits_and_Tubes, S. 705- 710, von mir übersetzt
7-7. Detektion durch Krümmung der Strom-Spannungs-Kennlinie.
Wenn eine HF- Wechselspannung an das Gitter einer Triode angelegt wird und die richtigen Betriebsspannungen vorhanden sind, um den Betriebspunkt an einen Punkt der Kennlinie mit hoher Krümmung zu bringen, ist der Anodenstrom asymmetrisch, wie die Übertragungsdiagramme in Abb. 3-19, 3-21 und 7-10 zeigen. Wenn die Eingangswelle sinusförmig ist, enthält der Anodenstrom eine Gleichstromkomponente, die angelegte Frequenz und ihre Harmonischen. 
ABB. 7-10. – Detektion einer amplitudenmodulierten Welle durch Krümmung der Triodenübertragungskennlinie.
Diese Art der Detektion wird als quadratische Detektion bezeichnet. 
Abbildung 7-11 zeigt die Schaltung eines quadratischen Einröhrendetektors. Rc sorgt für die Gittervorspannung.
Quelle: H. Reich " Principles Of Electron Tubes", 1941, von mir übersetzt
Quelle: Möller, 1929 - Die Elektronenröhren und ihre technischen Anwendungen, S139
(Bild: Funkamt.de)
Auch hier wird die Funktion deutlich: Die Verschiebung des Arbeitspunktes mittels einer festen Gittervorspannung bewirkt eine Halbierung der originalen Trägerwelle, es bleibt ebenfalls ein Rest Gegenspannung übrig, der von der größeren Halbwelle abzuziehen ist, und auch hier bleibt nach Entfernen der HF- Reste die Modulation (Hüllkurve) übrig.
Welche Audionschaltung liegt vor ?
Es ist aus den Kurven zu entnehmen, daß die Grenzen hier fließend sind- mittels der Art der Vorspannungsgewinnung und der Höhe der Vorspannung kann der Arbeitspunkt bestimmt werden, und damit, welche Art Audion- Gleichrichtung vorliegt.
Beim Gitteraudion ist die Eingangswechselspannung dicht an der Grenze zu Gitter null, die positive Halbwelle spielt kaum noch eine Rolle (Kennlinie 1 von Funkamt.de)
Barkhausen bemerkt noch:
Sehr zu beachten ist, daß bei der Gittergleichrichtung stets auch ungewollt eine Anodengleichrichtung entsteht, die der Gittergleichrichtung entgegen arbeitet und diese besonders bei großen Wechselspannungen erheblich beeinträchtigt.
Die Gittergleichrichtung verkleinert den Anodenstrom, die Anoden-
gleichrichtung vergrößert ihn wieder.
Bei kleinen Wechselspannungen
überwiegt die Gittergleichrichtung bei weitem, besonders da man den
Ruhepunkt auf der Anodenkennlinie nicht wie beim Anodengleich-
richter tief unten, sondern wie beim Verstärker höher oben auf der
Kennlinie einstellt, wo zunächst überhaupt keine merkliche Anoden-
gleichrichtung eintritt.
(Quelle: Barkhausen Band 4, S. 101)
Bei der Anodengleichrichtung wird der Arbeitspunkt in Richtung negative Gittervorspannung verschoben (Kennlinie 2 von Funkamt.de), bis zum Punkt, an dem die negative Halbwelle der Steuerspannung kaum noch eine Rolle spielt (Kennlinie Abb. 7.10 bei Reich).
Wie kann ein Audion so empfindlich sein ?
Es ist scheinbar erstaunlich, daß die Kennlinie des Gitteraudions die Eingangsspannung in der Nähe des Punkts Ug1 = 0 zeigt.
Die positive Halbwelle liegt ja rechts davon, im Bereich, wo Gitterstrom fließt.
Der Anodenruhestrom von z. B. 0,4 mA hingegen läßt auf eine Gitteranlaufspannung ohne Signal von z. B. -2,2 V schließen.
Bei Signal sinkt der Anodenstrom auf z. B. 0,3 mA, das entspricht einer negativen Gitterspannung von -2,5 V.
Üblicherweise wird ein 1- Röhren- Audion als Rückkopplungsaudion betrieben.
Gerade im Bereich höchster Empfindlichkeit und im Mitnahmebereich wird der Schwingkreis "entdämpft", und des entsteht eine relevante HF- Amplitude am Schwingkreis, die dann doch schon deutliche Steuerwirkung im Anodenstrom bewirkt.
Wann welches Audion ?
Üblicherweise wird das Gitteraudion als empfindlichster Detektor genannt, der aber durch höhere Eingangsfeldstärken leicht übersteurt werden kann.
Da schafft der Anodengleichrichter Abhilfe, aber dieses ist eben nicht so empfindlich.
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In Arbeit...
