Hochspannungs-Röhrenvoltmeter für Hochfrequenz

Abstract

Allgemeines. Hochspannungsvoltmeter für Hochfrequenz sind Instrumente für mehr als 200 V und Frequenzen über 20 kHz. Da bei diesen Frequenzen vorwiegend Blindspannungen 1 zu messen sind, kommt es darauf an, daß das Voltmeter wenig Leistung verbraucht. Der Verlustfaktor der Eingangskapazität = tg δ Ε soll klein, der Wirkwiderstand also hoch sein. Für die Belastung der Spannungsquelle sind Kapazität = C E und Wirkwiderstand = W f des Voltmeter-Eingangs maß-gebend. Vorstehende Größen entscheiden über die Verwendbarkeit eines Voltmeters in den meisten Fällen und sind daher stets anzugeben.Durch Bild 1 ist prinzipiell der Eingang eines Instrumentes dargestellt. Die Kapazität besteht stets aus einem mit dielektrischen Verlusten behafteten Teil und einer reinen Luftkapazität. Dielektrische Verluste sind bei Hochfrequenz unvermeidbar. Da man versucht, den Widerstand W t so groß wie möglich zu machen, bleibt nicht selten der dielektrische Verlust als Hauptteil.Für das Schema in Bild 1 ist dieDer Gesamtverlustfaktor ist dargestellt durch tg = tgii-C, 1(2)Cj + C 2 ^HW^ + C,)Der Leistungsverbrauch ist gegeben durch N=U*(C 1 + C 9 ) tg0, w .(3) Der Wirkwiderstand des Eingangs ist natürlich für Wi = co noch endlich, weil der Verlustfaktor von C 1 einen Widerstand der Größe W = .' ,, tg ω Cj (4) darstellt. Will man also erreichen, daß ein Hochfrequenz-Voltmeter einen hohen Wirkwiderstand besitzt, so muß man dielektrische Verluste tunlichst vermeiden. Daher ist auch der Bau praktischer Geräte erst möglich geworden, nachdem es hochwertige Isolierstoffe für die Hochfrequenz gibt. Denn ohne Isolierung kommt man nicht aus, da mindestens eine Befestigung des Spannungspoles an einem Isolierstoff erfolgen muß.Die Grundschaltung zur Spannungsmessung mittels einer Elektronenröhre (Diode) gibt Bild 2 wieder. Vorausgesetzt soll im folgenden sein, daß der innere Widerstand der Röhre vernachlässigbar gegen Wi ist und der Bild 2. Schaltbild eines Dioden-Voltmeters.Cp Schaltkapazität, C, Kapazität der Röhre, W Hochohm-Widerstand, G Mikroamperemeter, C" Sperrkondensator für Gleichstrom, U Hochfrequenz-Spannung.Ruhestrom verschwindend ist, so daß linearer Zusammenhang zwischen Strom und Spannung besteht. Da nur Spannungen oberhalb 20 V gemessen werden, enthalten diese Voraussetzungen keinerlei Ungenauigkeit. Die Eingangsgrößen der Schaltung (Bild 2) sind C = Cj, + C ( . Der ohmsche Widerstand W* wirkt etwa W mit dem Wert W t = ^-.wenn an einem Schwingungskreis gemessen wird. Er setzt sich zusammen aus dem rein ohmschen Widerstand, der ja parallel zur Spannung liegt und dem Verbrauch, der über die gleichrich-W tende Röhre wirkt und etwa ^ entspricht. Streng genommen ist letzterer Anteil ein gerichteter Widerstand, er ist also spannungsabhängig, erzeugt veränderte Kurvenform usw. Wir wollen der Einfachheit halber aber mit konstantem Widerstand rechnen, da praktisch sich nicht viel an den Überlegungen ändert.Die Schaltung (Bild 2) ist für eine Wechselspannung frequenzunabhängig, solange der kapazitive Widerstand von C 5 < W ist. Bei höchsten Freque...