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Zur Unterdrückung unerwünschter Frequenzbereiche eingerichtete Zweikanal-Verstärker- schaltung für Stereosysteme
Die vorliegende Erfindung betrifft eine zur Unterdrückung unerwünschter Frequenzbereiche eingerichtete Zweikanal-Verstärkerschaltung für ein Stereosystem, also einen Zweikanal-Niederfrequenzverstärker, der zur Aufzeichnung oder Wiedergabe von in Rillenschrift in zwei Kanälen nach dem 45-45 System festgehaltenen Schallereignissen dient, und die insofern verzerrungsarm und frequenzselektiv arbeitet, als gewisse Frequenzbereiche, die zu Störungen Anlass geben können, unterdrückt werden.
Die vorliegende Schaltung gehört jener Art an, gemäss welcher jeder Kanal zwei Eingangsklemmen aufweist, von denen je eine pro Kanal mit einer gemeinsamen Rückführleitung verbunden ist, wogegen die andere dieser Eingangsklemmen zu dem zugehörigen Verstärker führt und wobei jeder Kanal mit einem mechanisch-elektrischen Wandler eines Paares von solchen verbunden ist und jeder dieser Wandler über einen Jochteil an einer gemeinsamen Nadel angreift.
Bei der Wiedergabe von Schallplatten besteht das Problem, dass sogenannte Rumpelgeräusche als Folge von Vibrationen der Lager des Plattentellers, dessen Antriebsmotor oder der Antriebsverbindungen u. dgl. auftreten, indem diese Schwingungen sich mit den niederfrequenten, aus der Schallplatte stammenden Schwingungen überlagern. Bei Schallplatten mit monoauraler Seitenschrift lässt sich dieses Rumpeln durch konstruktive Massnahmen unterdrücken, welche darauf abzielen, die mechanischen Elemente des Wandlers so auszuführen, dass sie auf Vertikalschwingungen elektrisch nicht ansprechen.
Gänzlich andere Verhältnisse ergeben sich jedoch bei stereophonischen Schallwiedergabe- oder Aufzeichnungsvorrichtungen, die beispielsweise von in Rillenschrift in zwei Kanälen nach dem 45-45"-System festgehaltenen Schallereignissen Gebrauch machen bzw. solche Aufzeichnungen liefern. Ausserdem wird bei Herstellung solcher Aufzeichnungen, um Kompatibilität und eine zufriedenstellende Dynamik zu gewährleisten, die Aufzeichnung vorzugsweise so besorgt, dass von den beiden Mikrophonen als Folge eines Schallereignisses erzeugte gleichphasige Signale eine Seitenbewegung der Nadel und ausser Phase befindliche Signale eine Vertikalbewegung der Schneidnadel erzeugen.
Für die Wiedergabe einer solchen Schallaufzeichnung ist es nötig, dass die als Folge einer Seitenbewegung der Schneidnadel aufgezeichneten Schwingungen den einzelnen Kanälen als phasengleiche Signale zugeführt und wiedergegeben werden und dass die Signale, die als Folge der Vertikalbewegung der Schneidnadel aufgezeichnet wurden, als ausser Phase befindliche Signale den einzelnen Kanälen zugeführt und wiedergegeben werden, wodurch der schliesslich von dem in jedem Kanal befindlichen Lautsprecher erzeugte Schall die gleiche Phasenlage haben wird wie der von den Mikrophonen bei der Aufnahme verarbeitete Schall.
Es sind jedoch auch andere Systeme entwickelt worden, in denen während des Aufzeichnungsvorganges die phasengleichen, von den Mikrophonen erzeugten Signale eine Vertikalbewegung und die ausser Phase liegenden Signale eine Seitenbewegung der Schneidnadel zur Folge haben. Um eine Wiedergabe solcher Aufzeichnungen zu bewirken, muss der Aufnehmer so ausgeführt sein, dass sich entsprechend den Vertikalaufzeichnungen der Aufnahmenadel phasengleiche Signale und als Folge der Seitenbewegung der Nadel ausser Phase befindliche Signale ergeben.
Jedenfalls sind in stereophonischen Systemen sowohl vertikale als auch horizontale Bewegungskomponenten wirksam und infolgedessen muss ein Tonaufnehmer sowohl auf die Vertikal- als auch auf die Horizontalkomponenten der Bewegung ansprechen. Die Folge davon ist, dass ein solcher Tonaufnehmer auch unerwünschte Vertikalbewegungen, wie solche beispielsweise vom Plattenteller ausgeführt werden und zu einem als "Rumpeln" bekannten Störgeräusch führen, aufnimmt.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der es möglich ist, während des Abspielvorganges im Verstärkerteil der stereophonischen Wiedergabeeinrichtung die niederfrequenten Anteile des Signales, von ungefähr 800 Hz und darunter, welche die unerwünschten Komponenten als Folge der genannten Plattentellerbewegungen enthalten, weitgehend zu unterdrücken, ohne jedoch die Gesamtwiedergabe der Signale, welche eine Folge der Seitenbewegungen der Aufnehmer-
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nadel sind, zu beeinträchtigen.
Die vorliegende Schaltung ist jedoch nicht auf ein Netzwerk beschränkt, welches die Unterdrückung der niederfrequenten Signale, die als Folge der Vertikalbewegungen der Nadel auftreten, besorgt, sondern allgemein auf eine Schaltung gerichtet, die wahlweise so ausgelegt werden kann, dass die Signale, welche entweder als Folge der Seitenbewegung der Nadel auftreten oder diese Bewegung verursachen, bis zur gänzlichen Unterdrückung von Signalen gesteuert werden kann, die als Folge der Vertikalbewegung auftreten, oder in der die elektrischen Signale, welche entweder als Folge der Vertikalbewegung der Nadel auftreten oder diese verursachen, bis zur Ausschliessung der von der Seitenbewegung der Nadel kommenden Signale gesteuert werden können.
Demgemäss kommt man, durch Unterdrückung der niederfrequenten oder hochfrequenten Vertikalsignalkomponenten zu einer Wiedergabe des stereophonischen Systems, in welchem die Auswirkung des Rumpelns oder hochfrequenter Verzerrungen wesentlich vermindert ist. In Stereoaufzeichnungssystemen erleichtert die Dämpfung der niederfrequenten oder hochfrequenten Vertikalsignalkomponenten während des Aufzeichnungsvorganges die Führung der Nadel und vermindert die hochfrequenten Verzerrungsprodukte, denen man in stereophonischen Wiedergabesystemen begegnet.
Die vorliegende Erfindung kennzeichnet sich nun bei einer Schaltung der eingangs genannten Art dadurch, dass eine Impedanz die nur hinsichtlich eines zu unterdrückenden Frequenzbereiches wirksam ist, in einem signalübertragenden Leitungsweg liegt, welcher mit beiden Verstärkerkanälen verbunden ist, u. zw. zwischen den mechanisch-elektrischen Wandlern und jedem Verstärkerausgang, welcher Leitungsweg die Signale überträgt, die aus einer der horizontalen und der vertikalen Nadelbewegungen resultieren, das Ganze zu dem Zwecke, wählbar störende Teile von Signalen, die eine Folge einer der horizontalen oder vertikalen Nadelbewegungen sind, zu unterdrücken, ohne dass damit eine wesentliche Unterdrückung von Signalen verbunden ist, die als Folge der andern der betrachteten horizontalen oder vertikalen Nadelbewegung entstehen.
Wie schon erwähnt, besteht der hauptsächliche Zweck der vorliegenden, in Verbindung mit Abspielsystemen zu verwendenden Schaltung darin, das von Vertikalbewegungen des Plattentellers stammende Rumpelgeräusch dadurch zu unterdrücken, dass der niederfrequente Teil des Signales, welches dieses Rumpeln enthält, ausgeschaltet wird. Dabei ist aber von der Tatsache auszugehen, dass durch diese Entfernung niedriger Störfrequenzen auch niedrige Nutzfrequenzen, die in diesem Teil des Frequenzbandes enthalten sind, ebenfalls geschwächt werden. Es hat dies aber keine bedenklichen Folgen, denn die Ausscheidung niedriger Frequenzen, die eine Folge der lotrechten Nadelbewegung sind, bedeutet noch nicht die Unterdrückung niedriger Frequenzen, die als Folge von horizontalen Nadelbewegungen auftreten.
Obgleich die Erfindung nun dazu führt, dass die niedrigen Nutzfrequenzen grundsätzlich nur von einem der Kanäle wiedergegeben werden, wird dadurch die Wiedergabequalität doch nicht merklich beeinträchtigt, weil niedrige Frequenzen bekanntlich nicht richtungsbetont abgestrahlt werden und es daher schwierig ist, in einer Wiedergabeanlage mit zwei Lautsprechern jenen zu erkennen, der sie aussendet. Daher ist es auch möglich, die als eine Folge von horizontalen Nadelschwingungen entstehenden niedrigen Frequenzen zu betonen, was dazu beiträgt, die Ausschaltung der niederen Frequenzen, die eine Folge vertikaler Nadelbewegungen wären, auszugleichen.
Wenn jedoch die vorliegende Schaltung in Verbindung mit Aufzeichnungssystemen verwendet wird, ist auch der oberste Bereich des Spektrums hörbarer Signale von Wichtigkeit, denn es kann sich als nötig erweisen, entweder nur eine Seite des Frequenzbandes oder aber niedrige und hohe Frequenzen desselben zu unterdrücken, um auf diese Weise Schwierigkeiten, die sich hinsichtlich des Spurhaltens der Schneidnadel ergeben können, zu vermindern. Diese Unterdrückung kann dann in dem Abspielsystem dadurch ausgeglichen werden, dass man wieder den zuvor unterdrückten Frequenzbereich betont.
Die Erfindung wird unter Hinweis auf die Zeichnungen näher beschrieben. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Tonaufnehmers für die Wiedergabe der Aufzeichnungen einer 45-45-Stereo-Schallplatte, Fig. 2 das schematische Schaltbild eines stereophonischen Tonaufnehmers und Verstärkers als Ausführungsbeispiel der Erfindung ; die Fig. 3 a, 3 b und 3 c sind Schaltbilder frequenzabhängiger Impedanzglieder, wie sie in eine Schaltung nach Fig. 2 eingesetzt werden können ; Fig. 4 ist das Schaltbild einer Verstärkerstufe für ein stereophonisches Tonwiedergabesystem nach der Erfindung, Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform eines der Schallwiedergabe dienenden Verstärkers mit zugehöriger Wiedergabevorrichtung, Fig. 6 das schematische Schaltbild einer andern Ausführungsform eines Tonaufnehmersystems der an einen Verstärker gekoppelt ist ;
Fig. 7 ist das Schaltbild einer Abänderung der Fig. 6 und schliesslich Fig. 8 das Schaltbild eines stereophonischen Wiedergabesystems für 45-45-Schallplatten, das in Verbindung mit einer der Schaltungen nach den Fig. 2-7 verwendet werden kann. In den Zeichnungen sind ähnliche Elemente durchwegs mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Fig. 1 der Zeichnungen zeigt die wirkenden Bestandteile des stereophonischen Aufnehmers für die Wiedergabe der beiden Aufzeichnungen einer 45-45-Schallplatte. Wie üblich, ist die Aufnehmerkapsel an dem freien Ende eines schwenkbaren Tonarmes befestigt, um sich quer über die Oberfläche einer Schallplatte bewegen zu können. Die wirkenden Elemente des stereophonischen Aufnehmers umfassen ein Paar von langgestreckten piezoelektrischen mechanisch-elektrischen Wandlern 10 und 12 von rechteckigem Querschnitt. Diese Wandler werden von einem Paar im Abstande angeordneten Dämpfungsblöcken 14 und 16 aus nachgiebigem Material getragen, in denen Öffnungen ausgeschnitten oder anderweitig ausgeformt sind, um darin die Wandler 10 und 12 in der richtigen gegenseitigen Lage festzuhalten.
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Die Öffnungen der Dämpfungsblöcke sind so geschnitten, dass die grösseren Oberflächen der Wandler 10 und 12 in zueinander senkrechten Ebenen liegen, wobei jede Ebene mit der vertikalen, durch die Längsachse der Aufnahmevorrichtung gehenden Ebene einen Winkel von 450 einschliesst. Die freien Enden der Wandler 10 und 12, die so angeordnet und polarisiert sind, dass eine elektrische Spannung als Folge einer Biegungsbeanspruchung auftritt, werden von einem Jochteil 18 angetrieben, der aus einem Drahtstück besteht und zwei divergierende Schenkel sowie eine Mittelrast für den Nadelhalter bildet. Die Schenkel des Jochteiles sind derart beschaffen, dass sie axial vergleichsweise steif, hingegen in allen Richtungen senkrecht zu ihren Achsen biegsam sind.
Wie in den Zeichnungen gezeigt, liegt der Jochteil in einer Ebene, die senkrecht zu den Längsachsen der Wandler 10 und 12 steht, und es steht jeder der divergierenden Schenkel senkrecht zu dem Wandler, mit dem er verbunden ist.
Mit den Wandlern 10 und 12 stehen die Leiter 20, 22, 24 und 26 in Verbindung, die von an gegen- überliegenden Seiten der beiden Wandler 10 und 12 befindlichen Elektroden zu den Klemmen 28, 30 und 32 geführt sind. Die Klemme 30 ist beiden Wandlern gemeinsam. Demnach werden elektrische Signale, die einer der trennbaren Aufzeichnungen einer 45-45-Platte entsprechen, an den Klemmen 28 und 30 und elektrische Signale, welche der andern Aufzeichnung entsprechen, an den Klemmen 30 und 32 gewonnen.
Das Nadelgebilde des Aufnehmers besteht aus einem Nadelarm 34, der mit einem Ende in einem Block aus nachgiebigem Material 36 eingebettet ist, so dass der Tonarm 34 in die Mittelrast des Jochteiles 18 gedrückt wird. Die der Abtastung der Tonrille dienende Nadel 38 wird vom freien Ende des Tonarmes 34 gehalten.
In einer 45-45-Schallplatte ist die eine Aufzeichnung in einer Richtung A-A und die andere in der Richtung B-B eingeschnitten. Wenn die Nadel 38 den Wellungen einer Nut folgt, die lediglich eine Aufzeichnung in Richtung A-A trägt, so würde sie sich nur längs einer Linie hin-und herbewegen, die im wesentlichen mit der Achse des Schenkels 18 a zusammenfällt, der mit dem Wandler 12 verbunden ist. Weil der Schenkel 18 a axial steif ist, werden diese Schwingungen über den Tonarm 34 und den Schenkel 18 a dem Wandler 12 zugeführt, wodurch ein elektrisches Signal in diesem Element entsteht.
Diese Bewegung erfolgt also in einer Ebene, die man als senkrechtstehend zum Arm 18 b des Jochteiles 18 auffassen kann, der mit dem Übertragungselement 10 verbunden ist. Weil der Schenkel 18 b, wie schon oben erwähnt, in Richtungen senkrecht zu seiner Achse biegsam ist, biegt sich der Schenkel 18 b hin und her, wenn die Nadel 34 in Richtung A-A schwingt und verursacht im wesentlichen kein Abbiegen des Übertragungselementes 28, so dass in diesem Übertragungselement auch ein elektrischer Ausgang nicht hervorgebracht wird.
Die gleiche Wirkung tritt für Aufzeichnungen auf, die unter dem durch die Linie B-B bestimmten Winkel erfolgen, mit dem Unterschied jedoch, dass diese Schwingungen dem Wandler 10 zugeführt werden, um in Übereinstimmung damit elektrische Signale hervorzubringen, wobei die Auswirkungen auf den Wandler 12 praktisch vernachlässigbar sind. Liegen Aufzeichnungen in beiden Kanälen vor, so wird die Bewegung des Nadelarmes 34 zusammengesetzter Natur und verursacht Bewegungen mit Komponenten, die sowohl den Wandler 10 als auch 12 biegen. Wenn z. B. in Phase befindliche gleiche Signale gleichzeitig in den Kanälen A-B auftreten, so wird die resultierende Auswirkung darin bestehen, dass der Nadelarm 52 in einer Vertikalebene auf-und abschwingt.
Dies verursacht axiale Wirkungs-
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Wandler hinsichtlich der unteren Elektroden derselben, korrespondierende, in Phase befindliche Signale gleicher Amplitude auftreten.
Wenn die beiden Aufzeichnungen der Kanäle A-A, B-B um 1800 phasenverschoben sind, dann besteht die resultierende Bewegung in einer reinen Seitenbewegung des Nadelarmes 34. Diese erzeugt gleiche, aber entgegengesetzte Komponenten in den Schenkeln 18 a und 18 b, die den einen Wandler nach oben und den andern nach unten biegen. Demgemäss wird man von den oberen Elektroden der beiden Übertragungselemente hinsichtlich ihrer unteren Elektroden gleiche, aber um 1800 phasenverschobene Signale abnehmen.
In der Fig. 2 sind die mechanisch-elektrischen Wandler 10 und 12 durch ihre Ersatzschaltsymbole dargestellt. Für piezoelektrische Kristalle, z. B. keramische Elemente aufBariumtitanatgrundlage, ist das elektrische Ersatzschaltbild ein Kondensator, der in Serie mit einem Signalgenerator liegt. Demnach umfasst das Ersatzbild des Wandlers 10 einen Kondensator 10 a und einen damit in Serie liegenden Signalgenerator 10 b, wogegen der Wandler 12 sich als Kondensator 12 a darstellt, der in Serie mit einem Signalgenerator 12 b liegt. Die eine Elektrode jedes Wandlers 10 und 12 liegt an der gemeinsamen Klemme 30, wogegen die zweiten Klemmen der Wandler mit der Klemme 32 bzw. 28 verbunden sind.
Die mechanischen Verbindungen der Wandler 10 und 12 seien dieselben wie gemäss Fig. 1, so dass seitliche Bewegungen der Tonnadel 38 elektrische, um 1800 phasenverschobene Gegentaktsignale an den Klemmen 28 und 32 erzeugen.
Die Klemme 32 ist an die eine Eingangsklemme einer Verstärkerstufe, z. B. an das Gitter 40 einer Elektronenröhre 42 angeschlossen, und die Klemme 28 mit der einen Eingangsklemme eines zweiten Verstärkers etwa dem Gitter 44 einer Elektronenröhre 46, verbunden. Ein Paar von Impedanz elementen, wie Widerstände 48 und 50, die den gleichen Widerstandswert haben mögen, liegen zwischen den Ein-
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gangselektroden 40 und 44 in Serie. Der Verbindungspunkt der Widerstände 48 und 50 ist mit dem Mittel- punkt bzw. den Kathoden der Röhren 42 und 46 verbunden, die für Verstärker auf Erdpotential liegen ; es kann ein verstärktes Ausgangssignal über den Lastwiderständen 52 und 54 abgenommen werden, welche zwischen dem (-B-Potential und den Ausgangs- oder Anodenelektroden der Röhren 42 und 46 liegen.
'Signale, die über dem Widerstand 52 und 54 entstehen, können einer geeigneten Nutzvorrichtung (nicht gezeichnet), wie z. B. einem Lautsprecher oder einem der weiteren Verstärkung dienenden Verstärker zugeführt werden.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die gemeinsame Klemme der beiden Übertragungselemente 10 und 12 über eine frequenzabhängige Impedanz 56 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 48 und 50 verbunden. Wenn die Impedanz 56 die Impedanz Null aufweist, werden die Signalausgänge der Übertragungs- elemente 10 und 12 auf normale Weise getrennt durch die Verstärker 42 bzw. 46 verstärkt.
Wenn jedoch die Impedanz 56 für eine bestimmte Frequenz als Sperrkreis wirkt, so werden elektrische
Signale, die sich aus vertikalen Tonrillenschwingungen herleiten und die im folgenden als Vertikal- signalkomponenten bezeichnet werden, nicht verstärkt. Dies deshalb, weil die Vertikalsignalkomponenten der Wandler 10 und 12 gleiche Potentiale mit Polaritäten hervorbringen, die sich zwischen den Klemmen 32 und 28 aufheben. Mit andern Worten : Das vom Wandler 10 erzeugte Signal hat gleiche Grösse, aber das entgegengesetzte Potential wie das vom Wandler 12 erzeugte Signal und diese Spannungen heben ein- ander auf.
Demgemäss fliesst durch die Widerstände 48 und 50 kein Strom und es besteht keine zu ver- stärkende Potentialdifferenz zwischen den Eingangselektroden und den gemeinsamen Elektroden der bezüglichen Verstärkerröhren. Demgemäss soll, damit das Rumpelgeräusch wirksam unterdrückt wird, die Impedanz 56 in jenem Frequenzbereich, in dem das Rumpeln auftritt, den Maximalwert zeigen.
Anderseits weisen elektrische Signale die aus seitlichen Rillenwellungen resultieren und die im folgenden als "seitliche Signalkomponenten" bezeichnet werden, sich addierende Polarität auf und bewirken, dass sich das Potential der Eingangselektrode 40 in positiver, die Ausgangselektrode in negativer Richtung ändert oder umgekehrt, wodurch eine Potentialdifferenz über den Widerständen 48 und 50 erzeugt wird, die durch die Röhren 42 und 46 eine Verstärkung erfährt.
Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, dass der Signalweg für die Signalvertikalkomponenten die vom Wandler 10 herrühren, den Widerstand 48 umfasst, der in Serie mit dem Impedanz- glied 56 liegt, wogegen der Signalweg der Signalvertikalkomponenten des Wandlers 12 den
Widerstand 50 einschliesst und das in Serie dazu liegende Impedanzglied 56. Weil das Impedanz- glied 56 die Signalseitenkomponenten nicht beeinflusst, kann es wirksam ausgenützt werden, um die Wieder-
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sator der Fig 3 a kann gemäss wohlbekannten Entwurfsprinzipien bestimmt werden, damit man am niedri- geren Frequenzende des Hörbereiches das gewünschte Ausmass an Unterdrückung erzielt.
Auf diese Weise kann man das niederfrequente Rumpelgeräusch auf den mindestmöglichen Wert senken, ohne dass man die niederfrequenten Signale beeinträchtigt, die als Ergebnis der seitlichen Tonschwingungskomponenten auftreten.
Falls gewünscht, kann das Impedanzglied 56 eine Induktivität 56 b enthalten, wie dies in Fig. 3 b angedeutet ist. Ein Induktionsglied hat bekanntlich bei höheren Frequenzen eine höhere Impedanz als bei niedrigeren. Demnach würde das Induktionsglied 56 b die höherfrequenten vertikalen Signalkomponenten, die von den Wandlern 10 und 12 stammen, unterdrücken, um das Verzerrungsprodukt zu senken, das bei Aufzeichnung des Vertikalsignals entstanden ist.
Das Impedanzglied kann aber auch, wie dies in Fig. 3 c dargestellt ist, einen Serienkondensator 57 und ein Induktionsglied 58 enthalten, um sowohl die hoch- als auch die niederfrequenten Vertikalsignale zu unterdrücken, während die Wiedergabe im Mittelbereich im wesentlichen unbeeinflusst bleibt. Gewünschtenfalles könnte man die aus Kondensator 57 und Induktivität 58 bestehende Serienschaltung durch einen (nicht gezeichneten) Widerstand dämpfen um die Impedanz/Frequenzcharakteristik der Schaltung zu beeinflussen. Selbstverständlich legen sich auch andere frequenzabhängige Netzwerke dem Fachmann nahe, um sie in Verbindung mit dem stereophonischen Wiedergabesystem nach der Erfindung zu verwenden, ohne aus dem Bereich der letzteren zu geraten.
Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des stereophonischen Wiedergabesystems nach der Erfindung, welches jenem nach Fig. 2 ähnlich ist, mit dem Unterschied aber, dass das Impedanzglied 56, Fig. 2, durch eine direkte Verbindung ersetzt wurde und dass die Verstärkerröhren 42 und 46 mit einem gemeinsamen Kathodenwiderstand 59 versehen sind, der für gewisse Signalfrequenzen durch einen Kondensator 60 überbrückt ist. Die von den Verstärkern 42 und 46 verstärkten Signalseitenkomponenten werden über ein Paar von Lastwiderständen 52 und 54 entwickelt, wogegen die Signalvertikalkomponenten über den Widerständen 52 und 54 zusammen mit dem Widerstand 61 entwickelt werden.
Man erkennt, dass für Signalseitenkomponenten das Potential der Eingangselektrode 40 positiver wird, wenn jenes der Eingangselektrode 44 negativer wird. Dies veranlasst die Röhre 42 mehr Strom zu führen, wenn gleichzeitig die Röhre 46 weniger Strom führt. Diese Wirkungen gleichen sich aus und erzeugen nur eine geringe Änderung des durch den Kathodenwiderstand 59 fliessenden Stromes. Wenn jedoch, wie dies vorhin in Verbindung mit Fig. 2 dargelegt wurde, die Signalvertikalkomponenten der beiden
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Übertragungselemente zur gleichen Zeit im gleichen Polaritätssinne (also im Gegentakt) wirksam sind, werden die Röhren 42 und 46 gleichzeitig mehr oder weniger Strom führen.
Demnach wird die einzige Änderung des durch den Kathodenwiderstand 59 fliessenden Kathodenstromes durch Vertikalsignale verursacht, die von den Übertragungselementen 10 und 12 erzeugt werden.
Man kann daher die niederfrequente Wiedergabe des stereophonischen Tonaufzeichnungssystems von vertikalen Signalkomponenten einschliesslich des unerwünschten Rumpelgeräusches dadurch ver- mindern, dass der Kondensator 60 parallel zum Widerstand 59 angeordnet wird. Die Impedanz des Kon- densators wird so gewählt, dass Signale, deren Frequenz jener des Rumpelgeräusches oder einem andern niederfrequenten Geräusch entspricht, ein hinreichend grosser Widerstand entgegensteht, um ein Durch- lassen dieser Signale zu verhindern, wogegen Signale höherer Frequenzen einen viel niedrigeren Wider- stand vorfinden.
Unter diesen Bedingungen ist der Widerstand 59 für niederfrequente Signale keine Überbrückung und es ergibt sich ein beträchtlicher Abbau derselben, wodurch die Niederfrequenz- verstärkung, welche die Verstärkerröhren 42 und 46 besorgen, auf höhere Frequenzen beschränkt wird und demgemäss die Wiedergabe der niederfrequenten Signalvertikalkomponenten, relativ zu den höher- frequenten vertikalen Signalkomponenten vermindert wird.
Die durch die Lastwiderstände 52 und 54 fliessenden Ströme werden über einen gemeinsamen Wider- stand 61 zum +B-Anschluss geführt und der Verbindungspunkt der Lastwiderstände 52 und 54 wird über einen Kondensator 62 an Masse gelegt. Da der Strom für Signalseitenkomponenten in einer der Röhren ansteigt und in der andern abfällt, ist die resultierende Stromänderung, die durch den Widerstand 61 fliesst, praktisch Null. Es tritt jedoch eine Stromänderung im Widerstand 61 als Folge vertikaler Signal- komponenten auf. Demgemäss wird die Wiedergabe hochfrequenter Signalvertikalkomponenten durch den
Kondensator 62 vermindert, auf welche Weise die von den hochfrequenten vertikalen Signalkomponenten erzeugten Verzerrungen ebenfalls vermindert werden.
Falls gewünscht, kann der Kondensator 60 durch eine Induktivität ersetzt werden, die in der gemein- samen Kathodenleitung angeordnet wird, um eine Dämpfung der höherfrequenten Vertikalsignale zu erreichen, oder man kann eine Induktivität in Serie mit dem Kondensator 60 schalten, wie dies Fig. 3 c zeigt, um eine Dämpfung sowohl von höher-, als auch niedrigfrequenter vertikaler Signalkomponenten hinsichtlich der Mittelbereichkomponenten zu erzielen.
In dem in Fig. 5 dargestellten stereophonischen Wiedergabesystem sind die Übertragungselemente 10 und 12 des Tonaufnehmers in der gleichen Weise geschaltet, die vorhin in Verbindung mit den Fig. 2 und 4 erläutert wurde. Die Verstärkerröhren 42 und 46 sind an einen Ausgangskreis gelegt, der ein Paar von Ausgangstransformatoren 70 und 72 enthält. Signale, welche über der Primärwicklung 70 a des
Transformators 70 entwickelt werden, werden an die Sekundärwicklung 70 b gekoppelt, und in derselben
Weise werden Signale, die über der Primärwicklung 70 a entstehen, an die Sekundärwicklung 60 b gekoppelt.
Je ein Ende der Wicklungen 70 b und 72 b sind miteinander verbunden, so dass die Windungen in Serie liegen, um phasengleiche Signale selbst dann zu erzeugen, wenn Gegentakttransformatoren der gewöhnlichen Art verwendet werden, und die Wicklungen sind so geschaltet, dass eine Schleife mit einem Paar von in Serie geschalteten Schwingspulen 74 und 76 eines Lautsprecherpaares 78 und 80 entsteht.
Der Verbindungspunkt der Schwingspulen 74 und 76 liegt über einem frequenzabhängigen Impedanzglied 79 an dem Verbindungspunkt der Sekundärwicklungen 70 bund 72 b.
Da die Signalseitenkomponenten eine Gegentaktwirkung entfalten, verschiebt sich im Sekundärkreis das Potential der oberen Klemme 82 in positiver Richtung, wenn sich das Potential der unteren Klemme 84 in negativer Richtung verschiebt und umgekehrt. Demnach besteht eine Potentialdifferenz zwischen den Leitungen 82 und 84, und sie bewirkt einen Stromfluss durch die Lautsprecherspulen 74 und 7F, was eine Schallentwicklung zur Folge hat. Für seitliche Signalkomponenten ist das Impedanzglied 79 nur von geringer Wirkung, indem nur ein sehr kleiner, von Signalseitenkomponenten herrührender Strom durch 79 fliesst. Wenn jedoch die Signalvertikalkomponenten parallel arbeiten, verursachen sie eine gleichzeitige, in derselben Richtung erfolgende Polaritätsverschiebung in den Klemmen 82 und 84.
Demnach besteht alsdann zwischen den Leitungen 82 und 84 keine Potentialdifferenz, so dass, wenn das Impedanzglied 79 für bestimmte Frequenzen einen sehr hohen Widerstand darstellt, kein Strom als Folge der vertikalen Signalkomponenten dieser Frequenz durch die Lautsprecherschwingspulen 74 und 76 fliesst.
Anderseits werden, wenn das Impedanzglied 79 Signalfrequenzen keinen Widerstand entgegensetzt, die gesamten vertikalen Signalkomponenten in den Lautsprecherspulen 74 und 76 auftreten und dadurch eine Schallwirkung aus den Lautsprechern 78 und 80 bewirken. Um die Wiedergabe niederfrequenter vertikaler Signalkomponenten und damit die niederfrequenten, damit einhergehenden Störungen abzuschwächen, umfasst das Impedanzglied 79 einen Kondensator 86. In der gleichen Weise kann man die Wiedergabe hochfrequenter vertikaler Signalkomponenten, die das Verzerrungsprodukt enthält, das von dem Vertikalaufzeichnungsvorgang herrührt, durch eine Induktivität 88 entfernen, die als in Serie mit dem Kondensator 86 liegend, dargestellt ist.
Wenn gewünscht, kann ein Schaltelement, welches sowohl den Kondensator 86 als auch die Induktivität 88 umfasst, durch einen (nicht dargestellten) Widerstand gedämpft werden, um, wie bekannt, die gewünschte Dämpfungscharakteristik zu erhalten.
Obgleich das Impedanzglied 69 als eine Serienverbindung eines Kondensators und eines Induktionsgliedes 88 dargestellt ist, kann jedes dieser Elemente auch allein verwendet werden, wie auch andere
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frequenzabhängige Impedanznetzwerke verwendet werden können, ohne damit den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
In Fig. 6 sind die Wandler 10 und 12 so geschaltet, dass die vertikalen Signalkomponenten an den
Klemmen 32 und 28 in Gegentakt auftreten, wodurch das Potential der Klemme 32 sich in positiver
Richtung verschiebt, wenn es für die Klemme 38 in negativer Richtung wandert. Anderseits werden, wie aus einer Betrachtung eines Stereo-Aufnahmesystems nach Fig. 1 hervorgeht, die Seitensignale unter diesen Bedingungen Potentiale an den Klemmen 28 und 30 hervorbringen, die sich in derselben Polari- sationsrichtung auswirken.
Zwischen die Klemmen 32 und 28 ist ein Ohmscher Widerstand 90 gelegt, welcher zusammen mit den kapazitiven Charakteristiken der piezoelektrischen Wandler 10 und 12 die richtige Impedanz in jenem
Frequenzbereich zeigt, in welchem die störenden Frequenzen auftreten. Zum Verständnis der Arbeits- weise dieser Schaltung beachte man, dass, wäre die Impedanz des Widerstandes 90 Null, die Verstärker- röhren 42 und 46 lediglich die Signalseitenkomponenten, nicht aber die vertikalen Signalkomponenten verstärken würden. Die Ursache dafür liegt darin, dass die seitlichen Signalkomponenten des Über- tragungselementes 10 bzw. 12 über den Widerständen 48 bzw. 50 entwickelt werden, welche direkt zwi- schen die Eingangselektroden und die gemeinsamen Elektroden der Verstärkerröhren 42 und 46 geschaltet sind.
Ist jedoch zwischen den Klemmen 28 und 32 keine Impedanz wirksam, so wird die Potentialdifferenz, die normalerweise zwischen diesen Klemmen erzeugt wird, durch die vertikalen Signalkomponenten be- seitigt. Demnach erscheint als Folge der vertikalen Signalkomponenten zwischen den Widerständen 48 und 50 keine durch die Verstärkerröhren 42 und 46 zu verstärkende Spannung.
Durch geeignete Auswahl des Widerstandswertes des Widerstandes 90 kann die Niederfrequenzwieder- gabe vertikaler Signalkomponenten zu der das Kopplungsnetzwerk befähigt ist, vermindert werden.
Beispielsweise mögen der Widerstand 90 eine Grösse von 500. 000 Ohm, die Widerstände 48 und 50 eine von je 3 Megohm aufweisen. Die Unterdrückung niederfrequenter vertikaler Signalkomponenten ist dann das Ergebnis der Aufnehmer- oder Ursprungsimpedanz, die sich mit der Frequenz ändert. Es ist ersichtlich, dass die Wandler 10 und 12 des stereophonischen Aufnehmers eine Kapazitanz vorstellen, wie dies durch die Kondensatoren 10 a und 12 a versinnbildlicht ist. Bei niedrigen Frequenzen ist die
Impedanz dieser Kondensatoren sehr hoch und die Belastung, die in erster Linie durch den Widerstand 90 vorgestellt ist, verursacht einen resultierenden relativ verringerten Ausgang.
Bei höheren Frequenzen ist die Impedanz, die durch die Kondensatoren der Wandler 10, 12 dargestellt ist, besser der durch den Widerstand 90 gebildeten Impedanz angepasst und daher ist die Kraftübertragung dem Optimum mehr genähert, was zu einem relativ grösseren Signalausgang führt. Auf diese Weise wird die Wiedergabe der vertikalen Signalkomponenten bei niedrigeren Frequenzen abgeschwächt, wodurch auch niederfrequente
Störgeräusche nach Art des Rumpelns niedergehalten werden.
Fig. 7 ist das Schaltbild eines Verstärkers für ein stereophonisches System und stellt eine Abwandlung der in Fig. 6 gezeigten Schaltung dar. Die Wandler 10 und 12 stehen wieder in einer solchen Phasenbeziehung, dass die vertikalen Signalkomponenten, welche den Eingangselektroden der Röhren 42 und 46 zugeführt werden, eine Gegentaktwirkung entfalten. Der Widerstand 90, Fig. 6, ist hier durch ein Netzwerk 91 ersetzt, umfassend die Parallelschaltung einer Induktivität 92, eines Widerstandes 94 und eines Kondensators 96.
Der durch diese Elemente gebildete gedämpfte Schwingkreis bewirkt (in Kombination mit Effekten, welche andern Schaltelementen einschliesslich der Kapazitanz der Wandler 10 und 12 und der Widerstandswirkung der Widerstände 48 und 50 eigentümlich sind), eine Impedanz/Frequenzcharakteristik mit maximaler Impedanz im Mittelfrequenzbereich und abfallende Impedanz am unteren und am oberen Frequenzbereichsende des stereophonischen Signalbandes.
Das Netzwerk 91 hat auf die seitlichen Signalkomponenten, wie dies schon in Verbindung mit der Beschreibung der Fig. 6 festgestellt wurde, keine Auswirkung, jedoch verursacht die verminderte Impedanz des Netzwerkes 91 bei niedrigen Frequenzen (den Frequenzbereich des Rumpelns eingeschlossen) und bei hohen Frequenzen eine Dämpfung dieser Teile des Bereiches vertikaler Signalkomponenten hinsichtlich des Mittelfrequenzbereiches.
Es versteht sich, dass die erfindungsgemässen Schaltungen auch für den Aufzeichnungsvorgang nutzbar gemacht werden können.
Fig. 8 zeigt vereinfacht das schematische Schaltbild eines Tonaufzeichnungssystems für Schallplatten u. dgl., die nach dem 45-45-System geschnitten werden. Die getrennten, stereophonisch in gegenseitiger Beziehung stehenden Signale werden den Klemmen 98, 99 und 100 zugeführt. Diese Signale werden den Spulen 102 bzw. 104 weitergeleitet, um den Stichel 106 anzutreiben. Bei in gleicher Phase befindlichen Signalen gleicher Amplitude, die den Spulen 102 und 104 zugeführt werden, bewegt sich der Stichel 106 vertikal, wogegen er sich bei ausser Phase befindlichen Signalen gleicher Amplitude seitwärts bewegt.
Durch Verminderung der Amplitude der niederfrequenten und der hochfrequenten vertikalen Signalkomponenten, die dem Stichel zugeführt werden, werden die niedrigfrequenten und die hochfrequenten vertikalen Wellungen in der die resultierende Aufzeichnung vorstellenden Rille verkleinert, wodurch die Schwierigkeiten der Spurhaltung und Probleme der Hochfrequenzverzerrung, die dann bei der Wiedergabe auftreten, vermindert werden. Um dies zu erreichen, können die Spulen durch Schaltungen gespeist werden, die in Übereinstimmung mit den an Hand der Fig. 2-7 erläuterten Prinzipien ausgelegt sind.
Zum Beispiel könnten die Wandler 10 und 12 der Fig. 2, 4, 6 und 7 Mikrophone enthalten, um zwei stereo-
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phonisch aufeinander bezogene aufzuzeichnende Signale zu erhalten und es könnten die Klemmen 98 und 100 des Aufzeichnungssystcms mit den Anoden der Röhren 42 bzw. 46 verbunden sein, wogegen die Klemme 99 über Masse mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 52 und 54 in Verbindung steht.
In der Schaltung nach Fig. 5 würde man die Klemmen 98 und 100 der Aufzeichnungsvorrichtung mit den Klemmen 82 und 84 und die Klemme 99 mit der rechtsseitigen Klemme der Spule 88 verbinden.
In der Praxis mag es wünschenswert sein, Schaltungen jener Art, wie sie in den Fig. 2 und 4-7 dargestellt sind, in eine Stufe eines mehrstufigen Verstärkers der Aufzeichnungsvorrichtung einzuschliessen.
Es ist ersichtlich, dass in Übereinstimmung mit den Lehren der Erfindung die Frequenzwiedergabe von Signalseitenkomponenten bezogen auf jene der vertikalen Signalkomponenten abgeschwächt wird.
Des weiteren ist ersichtlich, dass man zwei oder mehr frequenzabhängige Impedanznetzwerke im gleichen stereophonischen System anwenden kann, um die Unterdrückung unerwünschter Signalfrequenzen noch weiter zu treiben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zur Unterdrückung unerwünschter Frequenzbereiche eingerichtete Zweikanal-Verstärkerschaltung für ein Stereosystem, das zur Aufzeichnung oder Wiedergabe von in Rillenschrift in zwei Kanälen nach dem 45-45"-System festgehaltenen Schallereignissen dient, wobei jeder Kanal zwei Eingangsklemmen aufweist, von denen je eine pro Kanal mit einer gemeinsamen Rückführleitung verbunden ist, wogegen die andere dieser Eingangsklemmen zu dem zugehörigen Verstärker führt und wobei jeder Kanal mit einem mechanisch-elektrischen Wandler eines Paares von solchen verbunden ist und jeder dieser Wandler über einen Jochteil an einer gemeinsamen Nadel angreift, dadurch gekennzeichnet, dass eine Impedanz (56 Fig. 2 ; 59, 60 Fig. 4 ; 79 Fig. 5 ;
91 Fig. 7), die nur hinsichtlich eines zu unterdrückenden Frequenzbereiches wirksam ist, in einem signalübertragenden Leitungsweg liegt, welcher mit beiden Verstärkerkanälen verbunden ist, u. zw. zwischen den mechanisch-elektrischen Wandlern und jedem Verstärkerausgang, welcher Leitungsweg die Signale überträgt, die aus einer der horizontalen und der vertikalen Nadelbewegungen resultieren, das Ganze zu dem Zwecke, wählbare störende Teile von Signalen, die eine Folge einer der horizontalen oder vertikalen Nadelbewegungen sind, zu unterdrücken, ohne dass damit eine wesentliche Unterdrückung von Signalen verbunden ist, die als Folge der andern der betrachteten horizontalen oder vertikalen Nadelbewegung entstehen (Fig. 2).