DE2127682C3

DE2127682C3 - Geräuschverminderungsanlage enthaltend einen Kompressor und einen Expander

Info

Publication number: DE2127682C3
Application number: DE19712127682
Authority: DE
Inventors: Yukinobu Ishigaki; Yasuo Tokio Itoh; Nobuaki Takahashi; Kanagawa Yamato
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1970-06-05
Filing date: 1971-06-04
Publication date: 1980-02-07
Also published as: CA948725A; DE2127682A1; DE2127682B2; NL161633B; NL7107743A; GB1356848A; NL161633C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Geräuschverminderungsanlage, enthaltend einen Kompressor mit einer Kompressionsschaltungsanordnung, die die Amplitude eines Eingangssignals mit einem Konpressionsverhältnis komprimiert, das in Abhängigkeit von einer der Kompressionsschaltungsanordnung zugeführten ersten Steuerspannung veränderbar ist, sowie mit einer ersten Steuerschaltungsanordnung, die gemäß dem Pegel des Ausgangssignals der Kompressionsschaltungsanordnung die erste Steuerspannung erzeugt, ferner enthaltend ein das Ausgangssignal der Kompressionsschaltungsanordnung übertragendes Signalübertragungssystem und einen das übertragene Ausgangssignal der Kompressionsschaltungsanordnung empfan genden Expander mit einer eine negative Rückführung aufweisenden Verstärkerschaltungsanordr.ung, die das vom Expander empfangene Ausgangssignal der Korn· pressionsschaltungsanordnung verstärkt, mit einer in der negativen Rückführschleife der Verstärkerschaltungsanordnung vorgesehenen Expansionsschaltungsanordnung, deren Expansionsverhältnis in Abhängigkeit von einer der Expansionsschaltungsanordnung zugeführten zweiten Steuerspannung veränderbar ist, sowie mit einer zweiten Steuerschaltungsanordnung, die gemäß dem Pegel des von dem Expander empfangenen Ausgangssignals der Kompressionsschaltungsanordnung die zweite Steuerspannung erzeugt, wobei die Kompressionsschaltungsanordnunr; und die Expansionsschaltungsanordnung praktisch den gleichen Auf bau und die erste und die zweite Steuerschaltungsanordnung ebenfalls praktisch den gleichen Aufbau haben.

Eine derartige Gcäuschverminderungsanlage ist ihrem grundsätzlichen Aufbau nach aus einem Aufsatz von R. M. Dolby mit dem Titel »An Audio Noise Reduction System«, veröffentlicht in »journal of the Audio Engineering Society«, Band 15, Nr. 4, Oktober 1967. Seite !8« bis 388. bekannt. Diese bekannte Geräuschunterdrückungsanlage hat sich in der Praxis unter dem Namen Dolby-S/N-Stretcher durchgesetzt. Mit dieser Geräuschverminderungsanlage nach Dolby werden zwar gule Ergebnisse erzielt, jedoch weist diese bekannte Schaltungsanordnung einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau auf. Dies ist u.a. darauf zurückzuführen, daß das gesamte Übertragungsband in mehrere (vorzugsweise Vier) einzelne Frequenzbänder unterteilt ist, die bezüglich der Kompression und Expansion unabhängig voneinander gesteuert werden. Dies ist zwar mit gewissen Vorteilen verbunden, hai jedoch den Nachteil, daß die Schaltungsanordnung zahlreiche Schältungsbauteile enthält und somit hohe Herstellungskosten bedingt. Abgesehen davon ist bei der bekannten Gerä'Jschverminderungsanlage nach Dolby eine genaue Einstellung erforderlich, die eine große Geschicklichkeit erfordert Dies ist darauf zurückzuführen, daß bereits eine geringe Änderung eines Eingangssignalpegels, beispielsweise eine Abweichung von ±2 dB gegenüber dem normalen Pegel, eine äußerst starke Änderung des Frequenzverlaufs zur Folge hat. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß selbst bei genau eingestellten Geräten in der Nähe von -2OdB bis —30dB in der Eingangs-Ausgangs-Kennlinie ein grkrümmter Kurvenabschnitt auftritt Ferner ist im Frequenzverlauf ein Unterschied im Pegel vorhanden.

Es hat sich aber auch gezeigt, daß die mit der bekannten Geräuschverminderungsanlage über den gesamten Tonfrequenzbereich vorgenommene Kompression und Expansion viel zu aufwendig ist. Bei der Tonfrequenzübertragung mit Übertragungsmedien wie Magnetbändern und Schallplatten treten nämlich die rauschgestörten Frequenzbänder or allem in dem mittleren bis hohen Bereich des Tonfret,uenzbandes auf. Es besteht somit ein Bedürfnis nach einer frequenzbewerteten Kompression und Expansion.

In der DE-OS 19 54 328 ist eine Geräuschverminderungs...i!age beschrieben, die in der Praxis mit Dolby-B-System bezeichnet wird und bei der der Kompressor und Expander eine additive oder subtraktive Überlagerung des Signals eines Hauptkanals mit dem Signal eines Zusatzkanals vornehmen, in dem ein Filter mit steuerbarer Grenzfrequenz angeordnet ist. Infolge der in den Zusatzkanälen vorgesehenen Filter mit steuerbarer Grenzfrequenz ist es erforderlich, daß sowohl im Kompressor als auch im Expander an den Steueranschlüsseri von Steuerelementen gleich große Signalpegel auftreten, um eine gute Rausch- und Störsignalunterdrückung zu erzielen. Die Grenzfrequenz der Filter ändert sich nämlich in Abhängigkeit vom Betrag des Signalpegels des ZusatzkancJs. Das Vorhandensein einer kleinen Pegeldifferenz macht es bereits unmöglich, das ursprüngliche Signal getreu wiederzugeben.

Zum weiteren allgemeinen Stand der Technik wird noch auf die US-PS 21 93 966 verwiesen, ius der zur Geräuschminderung ein Kompandersystem bekannt ist. das aber lediglich eine über den gesamten Tonfrequenzbereich gleichförmig vorgenommene Kompression und Expansion vorsieht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gräuschverminderungsanlage zu schaffen, die sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und in der Lage ist. die Kompression und Expansion in solchen Frequenzbereichen dec Tonfrequenzbandes vorzuneh- <ne:. in denen der Rauschpegel am höchsten ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich die eingangs beschriebene Geiäuschverminderungsanlage nach der Erfindung dadurch aus, daß die Kompressionsschaitungsanordnung bzw. die Expansionsschaltungsanordnung jeweils mindestens eine Brückenschaltung enthalten, die in drei Brückenzweigen Widerstände und in einem vierten Brückenzweig ein Steuerelement auf* Weist, dessen Widerstandswert bei einer Zunahme der Steuersparwung abnimmt, und in deren einem Diago· nalzweig ein Reaktanzglied mit einem frequenzabhängigen Reaktanzwert liegt, daß die Widerstandswerte der Widerstände in den drei Brückenzweigen derart ausgewählt sind, daß die Brücke abgeglichen ist, wenn ihr eine Steuerspannung mit einem vorbestimmten Wert zugeführt wird, daß das Eingangssignal der Kompressionsschaltung bzw. das Eingangssignal der

Expansionsschaltung an den anderen Brückendiagonalzweig gelegt und das Ausgangssignal der Kompressionsschaltung bzw. das Ausgangssignal der Expaiv sionsschaliung an einem Ende des erstgenannten Diagonalzweigs abgenommen wird und daß sich die erste Steuerschaltung bzw. die zweite Steuerschaltung auszeichnen durch jeweils eine Filterschaltung mit einer Frequenzcharakteristik, die etwa gleich der Frequenzcharakteristik der nicht abgeglichenen Brückenschaltungen ist, eine BegrenzerverstärkerschältUng zurh Verstärken und Begrenzen des Ausgangssignals der Filterschallung, eine Gleichrichterschaltung zum Gleichrichten des Ausgangssignals der BegrenzerverstärkerschältUng und eine Zeitkonstantenschaltung zum Glätten des Ausgangssignals der Gleichrichterschaltung zwecks Erzeugung der Steuerspannung, die bei einer fortschreitenden Zunahme auf den vorbestimmten

verstärkerschaltung festgesetzt ist, die Brückenschaltüng allmählich in den abgeglichenen Zustand bringt.

Nach der Erfindung kann somit das Kompressions-Expansions-Verhältnis in Abhängigkeit von der Frequenz in einem Frequenzband geändert werden, in dem die Rauschverteilung besonders groß ist, beispielsweise in den hohen und mittleren Frequenzbändern. In einem Frequenzband mit geringer Rauschverteilung, beispielsweise bei tiefen Frequenzen, wird praktisch keine frequenzbewertete Kompression und Expansion vorgenommen. Trotz des einfachen Aufbaus ist die Signaleingangs- und Signalausgangscharakteristik linear. Neben einer hohen Dynamik zeichnet sich die Wiedergabe durch eine beachtlich gute Stabilität aus. Dies ist darauf zurückzuführen, daß man durch Wahl geeigneter Kondensator- und Widerstandswerte bzw. durch Einstellen geeigneter Resonanzfrequenzen an den Resonanzgliedern der Brückenschaltungen in den rauschstarken Frequenzbändern passende Zeitkonstanten einstellen kann. Auf diese Weise ist es möglich, dynamische Vorgänge vollkommen zu kompensieren und das Signal zu stabilisieren. Weiterhin wird die Störsignal- und Geräuschverminderung ohne Erhöhung des Modulationsrauschens und einer damit verbundenen Herabsetzung der Tonqualität vorgenommen.

Damit bei der Geäuschverminderung der Klirrfaktor gering bleibt, werden bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung NPN- und PNP-Transistoren als Steuerelemente verwendet. Weiterhin sind vorzugsweise die Vorspannungen für die Steuerelementschaltungen stabilisiert.

Damit das Ausgangssignal möglichst verzerrungsfrei ist wird bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung das Eingangssignal in zwei Signale entgegengesetzter Phase aufgespalten, und die beiden gewonnenen Ausgangssignale werden gemischt nachdem die Phase des einen Ausgangssignals umgekehrt worden ist

Außer der gesamten Geräuschunterdrückungsanlage sollen unter die Erfindung auch die getrennt herstellbaren Kompressor- und Expandergeräte sowie Aufzeichnungsmedien fallen, die mit dem Kompressorgerät der erfindungsgemäßen Geräuschverminderungsanlage hergestellt worden sind.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand von Figuren beschrieben.

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines allgemeinen Pressungs- und Dehnungssystems, auf das das System nach der Erfindung anwendbar ist;

Fig.2 zeigt an Hand eines Blockschaltbilds den prinzipiellen Aufbau eines Störverminderungssystems von einem Pressungs- und Dehnungssysiem nach der Erfindung;

F i g. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer ersten Ausfühfungsfofm des Systems nach der Erfindung;

Fig.4 zeigt an Hand eines Diagramms ein Beispiel für die Kennlinie eines Steuerelements;

F i g. 5 zeigt an Hand eines Diagramms eine Kennlinie eines Steuersystems in dem Presser und dem Dehner;

Fig.6 und 7 zeigen in grafischer Darstellung die Eingangs- Atisgangs-Kennlinie des Pressers bzw. des Dehners:

Fig. 8 ist eine grafische Darstellung und zeigt die Eingangs-Ausgangs-Kennlinie des Gesamtsystems in dem System nach der Erfindung;

Fig.9A und 9B zeigen zum Teil als Blockschaltbild eine zweite Ausführungsform des Systems nach der Erfindung;

Pi σ 10 7ρΐσ( pinp crrafKrhp Darstplliincr ρϊηπς

Frequenzverzerrungsfaktors des Ausgangssignals;

F i g. 11 zeigt zum Teil als Blockschaltbild eine dritte Ausführungsform eines Systems nach der Erfindung;

Fig. 12A bis 12D veranschaulichen an Hand von Schaltbildern die Arbeitsweise einer Ausführungsform einer Brückenschaltung;

Fig. 13 zeigt in einem Schaubild die Frequenzkurve der Brückenschaltung nach den Fig. 12A bis 12D;

F i g. 1-* ist ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform einer Brückenschaltung;

Fig. 15 zeigt eine Frequenzkurve der Brückenschaltung nach der Fig. H;

Fig. 16 ist ein Blockschaltbildeines Beispiels mit zwei Brückenschaltungen;

Fig. 17 zeigt eine Frequenzkurve der Schaltung nach der Fig. 16;

Fig. 18A und 18B zeigen die Frequenzkurven des Pressers bzw. Dehners in der Schaltung nach der Fig. 11:

Fig. 19 ist ein Schaltbild eines Steuerelementschaltungsglieds in dem Blockschaltbild nach der Fig. 14 mit Signalverläufen;

F i g. 20 ist ein Schaltbild einer AusFührungsform einer Vorstabilisierungsschaltung für die Dehnungssteuerschaltung des Dehners;

Fig.21 zeigt an Hand einer grafischen Darstellung die Gate-Source-Spannungs-Widerstandskennlinie eines Feldeffekttransistors der F i g. 20;

F i g. 22 veranschaulicht an Hand eines Schaltbilds ein allgemeines Vorspannungsverfahren;

Fig.23A bis 23E zeigen an Hand von Diagrammen die Beziehungen zwischen dem Strom, der Spamung und dem Widerstand.

Das in der F i g. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt ein allgemeines Pressungs- und Dehnungssystem, auf das das System nach der Erfindung anwendbar ist Auf einer Aufzeichnungsseite oder Sendeseite 10 wird ein von einer Signalquelle Il geliefertes Signal in einem Presser 12 gepreßt und über ein Aufnahme- und Wiedergabesystem oder über einen Übertragungskanal, im folgenden Übertragungssystem 13 genannt zu einer Wiedergabeseite oder einer Empfangsseite 14 übertragen. In dem Dehner 15 wird das empfangene Signal gedehnt und einem Signalverwerter 16 zugeführt

Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung des in dem erwähnten aligemeinen Pressungs- und Dehnungssystem enthaltenen Pressers und Dehners. Die F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung. Ein Presser 20, der dem in der F i g. 1 gezeigten Presser 12 entspricht, enthält ein Pressungs-

Y=kX.

(U

*γ

AY l+Aß'

(2)

io

schaltungsteil 22 ztiiii Steuern der Sigrtalampliiudcn^ pressungscharaklcnstik und eine Pressungssteuerschal-Uihg 23, die eine Pfessungssieuefspahnung erzeugt und abgibt. Die Pressungssteuerschaltuhg 23 empfängt als Eingangssignal einen Teil des Ausgangssignals des PfessiU'it'sschaltungsteils 22 und erzeugt eine PressungS' steuerspanhüngi die dem PressungsschaltUhgsteil 22 zugeführt Wird. Der Presser 2Ö hai die in der Fig.6 dargestellte Eingangs-Ausgarigs-CKurakterisiik.

Ein Dehner 21. der dem in der Flg. 1 dargestellten Dehner 15 entspricht, enthält einen Verstärker 24, eine negative Rückfiihrsrhnliung 25 und eine Dehnungssteuerschaltung 26. die eine Dehnungssteuerspannung erzeugt und abgibt. Die negative Rückführschaltung 25 führt einen Teil des Ausgangssignals des Verstärkers 24 zum Eingang des Verstärkers 24 zurück. Die Dehnungssieuerschaitung 26 erzeugt beim Empfang eines Teiis des Eingangssignals des Verstärkers 24 eine Dehnungssteuerspannung und führt diese Spannung der negativen Rückführschaltung 25 zu. Der Dehner 21 hat die in der F i g. 7 dargestellte Eingangs-Ausgangs-Charakteristik.

Das Übertragungssystem 13 enthält ein Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem und einen Übertragungskanal. In dem Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem wird ein Aufzeichnungsmedium benutzt, beispielsweise ein Magnetband, eine Magnetplatte, eine Schallplatte usw. Das Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem enthält ferner Mittel zum Aufzeichnen eines Ausgangssignals des Pressers auf dem Aufzeichnungsmedium und Mittel zur Wiedergabe der auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Signale. Der Übertragungskanal überträgt ein Ausgagangssignal des Pressers über die Luft oder über ein Kabel. Ein Pressungsgerät mit dem Presser und ein Dehnungsgerät mit dem Dehner können getrennt konstruierte Einheiten bilden. Das Aufzeichnungsmedium, auf dem das Signal des Pressers aufgezeichnet wird, kann in verschiedener Weise ausgebildet sein.

Ein dem Presser 20 von der Signalquelle 11

7iippfiihrtp"; SÜtrnal Χ wird in Hpm Prpssiincrcqphalhinori:-

30

35

teil 22, der von der von der Pressungssteuerschaltung 23 gelieferten Steuerspannung gesteuert wird, im Amplitudenverlauf geändert. Wenn man die gesamte Amplitudensteuercharakteristik der Pressungssteuerschaltung 23 und des Pressungsschaltungsteils 22 in bezug auf das Eingangssignal X durch einen Koeffizienten k darstellt, gilt für ein Ausgangssignal Y des Pressers 20 die folgende Gleichung:

50

Das Ausgangssignal Kdes Pressers 20 wird über das Übertragungssystem 13 übertragen und als Eingangssignal Fdem Dehner 21 zugeführt Im Dehnungsschaltungsteil 27 des Dehners 21 erfährt der Amplitudenverlauf des Eingangssignals Y eine Änderung. Der Dehner 21 liefert ein Ausgangssignal Z an den Signalverwerter 16.

Wenn man den Verstärkungsgrad des Verstärkers 24 des Dehners 21 mit A und das Rückführverhältnis der negativen Rückführschaltung 25 mit β bezeichnet, gilt für das Ausgangssignal Z des Dehners 21 die folgende Gleichung:

65

Wenn Aß> I₍ kann man die obige Gleichung (2) wie folgt schreiben:

Um eine Beziehung zwischen dem Signal;X und dem Signal Z zu erhalten, wird die Gleichung (I) in die Gleichung(3) eingesetzt. Dabei ergibt sich:

Z =

kX

Wenn zwischen dem Koeffizienten k, der die Amplitudensteuercharakteristik des Pressers 20 darsteiii. und dem Ruckfuhrverhaitnis β der negativen Rückführschaltung 25 des Dehners 21 die Beziehung k=ß besteht, ergibt sich für das Eingangssignal X des Pressers 20 und das Ausgangssignal Z des Dehners 21 die folgende Beziehung:

Z = X.

25 Ein Beispiel der Amplitudensteuercharakteristik des Steuersystems indem Presser 20und dem Dehner21 ist in Fig. 6dargestellt.

Wenn man daher den Koeffizienten k, der die Amplitudensteuercharakteristik des Pressers 20 darstellt, und das Rückführverhältnis β der nagativen Rückführschaltung 25 des Dehners 21 derart wählt, daß diese beiden Größen gleich sind, ist in dem gesamten System die Eingangs-Ausgangs-Charakteristik des Signals linear, wie es in der Fig.8 dargestellt ist. Wenn man somit den Koeffizienten k und das Rückführverhältnis in der obigen Weise auswählt, tritt in dem System keine Verzerrung des Signals auf, und der Störabstand des Systems wird verbessert.

An HnnH Hpr F i σ "\ u/irH *»in r»i-aUttcr>K(ac Ancfiih.

rungsbeispiel der Erfindung im einzelnen beschrieben. Das Presserschaltungsteil 22 des Pressers 20 enthält eine Emitterfolgerstufe 30 mit einem Transistor 31, der mit einem niedrigen Ausgangswiderstand das Eingangssignal X an eine Presserschaltung 32 liefert, der eine Verstärkerstufe 33 nachgeschaltet ist, die das Ausgangssignal der Presserschaltung 32 verstärkt.

Wenn die -Verstärkerstufe 33 in dem Presserschaltungsteil 22 in der oben beschriebenen Weise vorgesehen ist, kann man die Beziehung Y= kX der auf die F i g. 2 bezogenen Gleichung (1) wie folgt schreiben:

7 = kX ■ Ac.

(Ia)

Dabei ist Acaes Verstärkungsgrad der Verstärkerstufe 33. Aus der Beziehung Z= X der Gleichung (5) folgt dann:

= X-Ac.

(5a)

60 Die obigen Änderungen haben keinen Einfluß auf die Kennlinien des Systems nach der Erfindung.

Die Pressungsschaltung 32 stellt ein Netzwerk mit veränderbarer Dämpfung aus Widerständen 34 und 35 sowie einer Steuerelementschaltung 36 dar. Der Widerstand 34 ist mit seinem einen Ende über einen Kondensator 37 an den Emitter eines Transistors 31 angeschlossen. Das eine Ende des Widerstands 35 und

das andere Ende des Widerstands 34 sind gemeinsam über einen Kondensator 38 mit der Verstärkerstufe 33 Verbunden. Das andere Ende des Widerslands 35 ist geerdet. Die Steuerelemenlschaltung 36 ist dem Widerstand 35 pafallelgeschaltet. Die Steuerelemenlschaltung 36 enthält ein Halbleitersteuerelement 39, beispielsweise einen Transistor, der als veränderbares Widerslandselcment arbeitet, dessen Widerstand sich in Abhängigkeit von der Eingangsspannung ändert, wie es in der F i g. 4 veranschaulicht ist. Mit dem Steuerelement 39 ist ein Begrenzungswideistand 40 in Reihe geschaltet. Der Begrenzungswiderstand 40 hat einen Widerstandswert, der innerhalb des Bereichs der Widerstandsänderung der Stetierelementschaltung 36 liegt. Der Widerstandswert der Steuerelementschallung 36 ist die Summe aus dem Widerstandswert des Widerstands 40 und dem inneren Widerstandswert zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 39, dessen Widerstand sich in Abhängigkeit von der an der Basis liegenden Steuerspannung ändert.

In der folgenden Beschreibung wird der Widerstandswert der Steuerelementschaltung 36 mit VR bezeichnet. Anstelle eines Transistors kann man auch als Steuerelement 39 einen Feldeffekttransistor oder eine aus einer Lampe und einer Fotozelle zusammengesetzten Schaltung verwenden.

Das von der Emitterfolgerstufe 30 der Presserschaltung 32 mit dem veränderbaren Dämpfungs- oder Teilungsnetzwerk zugeführte Eingangssignal X wird um einen Betrag gedämpft oder geteilt, der durch die folgende Beziehung gegeben ist:

Rl

R1K2
VR

(6)

Dabei ist R 1 der Widerstandswert des Widerstands 34 und R 2 der Widerstandswert des Widerstands 35. Das gedämpfte Signal wird der Verstärkerstufe 33 zugeführt.

Der durch die Beziehung (6) gegebene Wert ändert

cir*h in AhhänoioVpit win Apr ΛηΗρπιησ Ηρς WiHpr-

— ■» ■ ■ ■ - · ο ο ' '-'ο'

Standswerts VR der Steuerelementschaltung 36. Der Widerstand dieser Schaltung ändert sich wiederum in Abhängigkeit von der Steuerspannung, die von der Pressersteuerschaltung 23 geliefert wird. Der Betrag der Dämpfung des Eingangssignals X hängt von dem durch die Beziehung (6) gegebenen Wert ab. Die Änderungscharakteristik des durch die Beziehung (6) gegebenen Werts stellt somit eine zusammengesetzte Charakteristik der Steuerspannungscharakteristik der Pressersteuerschaltung 23 und der Widerstandsänderungscharakteristik der Steuerelementschaltung 36 dar. Diese Änderungscharakteristik verkörpert somit den Koeffizienten k der Amplitudensteuercharakteristik des Pressers 20.

Die Pressungssteuerschaltung 23 des Pressers 20 enthält eine Emitterfolgerstufe 41 mit einem Transistor, ein Einstellglied 42 zum Einstellen des Steuersignalpegels, eine Verstärkerstufe 43, erforderlichenfalls einen Begrenzer 44, einen Gleichrichter 45 und ein Glättungsfilternetzwerk 46 mit einer passend gewählten Zeitkonstanten. Dem Transistor der Emitterfolgerstufe 41 wird das Ausgangssignal des Presserschaltungsteils 22 über einen Kondensator 47 zugeführt. Die Pressersteuerschaltung 23 erzeugt in Abhängigkeit vom Ausgangssignal Y des Pressers 20 eine Steuergleichspannung und führt d>ese Steuerspannung dem Steuerelement 39 des Pressungsschahungsteiis 22 zu. Wenn ein Begrenzer 44 benutzt wird, wie es bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fall ist, nimmt die Steuergleichspannung der Pressersteuerschaltung 23 einen konstanten Spannungs* wert an, der über einer Spannung liegt, bei der der Begrenzer 44 zu arbeiten beginnt. Diese Steuerspannung ändert den inneren Widerstand des Steuerelements 39, so daß aus dem Eingangssignal X ein Signal ZfA" wird, das dadurch entsteht, daß das Dämpfungsvei'·

ίο hältnis in bezug auf das Eingangssignal ^geändert wird. Auf diese Weise erhält man die in der Fig. 6 dargestellte Eingangs-Ausgangs-Charakteristik des Pressers 20. Die Beziehung zwischen dem Eingangssignal X und dem Ausgangssignal Y ist linear, wenn der Pegel des Eingangssignals X ein besonderes Niveau überschreitet.

Als nächstes wird der in der Fig.3 dargestellte Dehner 21 beseht ieben. dem das von dem Presser 20 abgegebene Signai Y über das Übertragungssystem Ί5 als Eingangssignal /zugeführt wird.

Der Verstärker 24 des Dehnungsschaltungsteils 27 weist eine passende Anzahl von Verstärkerstufen auf. Die Ausgangsstufe des Verstärkers 24 ist ein Emitterfolger. Ein Kondensator 50 und Widerstände 51 und 52 bilden eine negative Wechselstromrückführung, die zwischen den Emitter eines Transistors 49 der Ausgangsstufe und den Emitter eines Transistors 48 in der Eingangsstufe geschaltet ist. Ein Kondensator 53 und eine Steuerelementschaltung 54 sind in Reihe miteinander verbunden. Diese Reihenschaltung ist dem Emitterwiderstand 52 des Transistors 48 parallelgeschaltet. Die Steuerelementschaltung 54 enthält einen Widerstand 55 und ein Steuerelement 56, die in Reihe geschaltet sind.

Das Rückführverhäitnis β der negativen Rückführschaltung 25, die die Widerstände 51 und 52 sowie die Steuerelementschaltung 54 umfaßt, ist durch die folgende Gleichung gegeben:

R₂

t«2t

(7)

VR

Dabei ist R\ der Widerstandswert des Widerstands51, /?2 der Widerstandswert des Widerstands 52 und VT? der Widerstandswert der Steuerelementschaltung 54.

Die Gleichung (7) ist mit der Gleichung (6) identisch. Wenn man daher die Widerstandswerte der Widerstände 51 und 52 sowie der Steuerelementschaltung 54 in der negativen Rückführschaltung 25 gleich den Widerstandswerten der Widerstände 34 und 35 sowie der Steuerelementschaltung 36 in der oben beschriebenen Presserschaltung 32 macht ist das negative Rückführverhäitnis β gleich dem Koeffizienten /rder Amplitudensteuercharakteristik des Pressers 20. Wenn der Verstärkungsgrad des Verstärkers durch A ausgedrückt wird und das Rückführverhältnis ß=k und ferner die Beziehung Aß> 1 gilt, kann man das Ausgangssignal Z des Dehners 21 durch die folgende Gleichung ausdrücken:

(8)

Da das Eingangssignal Y des Dehners 21 durch die Gleichung (1) dargestellt werden kann, also Y—kX,

ergibt sich für das Ausgangssigna! Zdes Dehners 21 der folgende Ausdruck:

nisjSdes Dehners 21 den gleichen festen Wert, der durch die folgende Gleichung gegeben ist:

Z=^=X.

Das oben beschriebene Rückführverhältnis β enthält, wie der Koeffizient k, eine Charakteristik der Schaltung, die das Steuersignal erzeugt, das der Steuerelementschaltung 54 zugeführt wird. Wenn daher die Bedingung ß = k eingehalten werden soll, müssen nicht nur die Rückführschaltung 25 des Dehners 21 und die Presserscha.Mimg 32 des Pressers 20 den gleichen Aufbau haben, sondern auch die Dehnungssteuerschaltung 26 des Dehners 21 und die Pressersteuerschaltung 23 des Pressers 20.

Die Dehnungssteuerschaltung 26 enthält eine Emitterloigerstufe 57 mit einem Transistor, ein Einsteiiglied 58 für den Steuersignalpegel, eine Verstärkerstufe 59, erforderlichenfalls einen Begrenzer 60, einen Gleichrichter 61 und ein Glättungsfilternetzwerk 62 mit einer passenden Zeitkonstanten. Dem Transistor der Emitterfolgerstufe 57 wird über einen Kondensator 63 dasselbe Eingangssignal Y zugeführt, das von dem Übertragungssystem 13 übertragen und auch an dem Dehnungsschaltungsteil 27 anliegt Die Dehnungssteuerschaltung 26 erzeugt eine Steuergleichspannung, die dem Ausgangssignal Y des Pressers 20 entspricht. Dieses Ausgangssignal ist gleich eiern Eingangssignal Y des Dehners 21. Die Steuergleichspannung wird einem Steuerelement 56 des Dehnungsschaltungsteils 27 zugeführt. Wenn ein Begrenzer 60 vorhanden ist, wie es bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fall ist, nimmt die Steuergleichspannung der Dehnungssteuerschaltung 26 einen konstanten Wert an, wenn diese Spannung einen Wert überschreitet, bei dem der Begrenzer 17 zu arbeiten beginnt.

Die Charakteristik oder Kennlinie der Dehnungssteuerschaltung 26 kann man sehr leicht mit derjenigen der Pressersteuerschaltung 23 identisch machen, indem man

HiA FmiMArfrtlorArCttlfA ζ7 rtoc D^iToloinctellfrliÄ^l ^B Ait*

Verstärkerstufe 59, den Begrenzer 60, den Gleichrichter 61 und das Glättungsfilternet^werk 62 der Dehnungssteuerschaltung 26 genauso aufgebaut wie die Emitterfolgerstufe 41, das Pegeleinstellglied 42, die Verstärkerstufe 43, den Begrenzer 44, den Gleichrichter 45 und das GlättungsRlternetzwerk 46 der Pressersteuerschaltung 23.

Da die Pressungssteuerschaltung 23 und die Dehnungssteuerschaltung 26 den gleichen Aufbau und die gleiche Charakteristik haben und das diesen Schaltungen zugeführte Eingangssignal das gleiche ist, nämlich das Signal Y, weisen die von den beiden Steuerschaltungen 23 und 26 gelieferten Steuerspannungen den Gleichen Betrag auf. Weiterhin haben die Pressungsschaltung 32 des Pressers 20 und die Rückführschaltung 25 des Dehners 21, die von den Steuerschaltungen 23 und 26 gelieferten Steuerspannungen gesteuert werden, den gleichen Aufbau. Folglich haben auch der Koeffizient k der Amplitudensteuercharakteristik des Pressers 20 und das Rückführverhältnis β des Dehners 21 den gleichen Wert.

Wenn es sich bei dem Steuerelement 29 um einen Transistor handelt, wird dessen Leitfähigkeit vermindert, wenn die zugeführte Steuerspannung abnimmt Im nichtleitenden Zustand des Transistors haben der Koeffizient k des Pressers 20 und das Rückführverhält k = fi =

+ R₂

(10)

Der obige Zustand ist für kleine Signalpegel in den in den Fig.5, 6 und 7 dargestellten Kennlinien deutlich

ίο gezeigt. Weiterhin kann man den Kennlinien entnehmen, daß bei hohem Signalpegel der Begrenzer arbeitet. Die F i g. 8 zeigt einen relativen Pegel für das dem Presser 21 zugeführte Eingangssignal X und das vom Dehner 21 abgegebene Ausgangssignal Z bei einer tatsächlichen Ausführungsform der Erfindung. Bei der Figur ist zwischen den beiden Signalpegeln ein Unterschied in der Größenordnung von ±0,2 dB. Diese Pegelschwankungen sind zum Teil auf die unterschiedlichen Signaipegei zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal zurückzuführen, die durch die Einführung der Gleichung (3) entstanden sind, also durch die Annahme Z= Ylß bzw. die Anwendung der Bedingung aufdieGleichtung(2)

Z= AYI(X+Aß),

und zum Teil auf geringe Unterschiede bei den einzelnen Bauteilen des Pressers 20 und des Dehners 21. Die erwähnte Schwankungsbreite von ± 0,2 dB zwischen dem Eingangssignal- und dem Ausgangssignalpegel hat jedoch bei praktischen Anwendungen keine nachteiligen Wirkungen.

In den F i g. 9A und 9B ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach der Fig.3 ändert sich der Wert des Innenwiderstands des Steuerelements 39, also der Widerstand zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors, in Abhängigkeit von Spannungsänderungen zwischen dem Kollektor und dem Emitter, selbst wenn eint, konstante Steuergleichspannung an der Basis anliegt. Es kann daher in einem dem Netzwerk zugeführten Signal eine Amplitudenverzer-

höhere Harmonische enthalten, die einen une· 'vünscht hohen Klirrfaktor zur Folge haben können.

Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die durch die genannte Eigenschaft des Steuerelements im Presser 20 und im Dehner 21 hervorgerufene Verzerrung durch höhere Harmonische vermieden. In den Fig.3, 9A und 9B werden für gleiche Schaltungsbauteile gleiche Bezugszeichen verwendet Wie die Fig.9A zeigt, wird das Eingangssigna) X der Signalquelle 11 über einen Kondensator 70, einen veränderbaren Widerstand 71 und einen Kondensator 72 der Basis eines Transistors 73 zugeführt Ferner sind an die Basis des Transistors 73 Vorspannungswiderstände 74 und 75 angeschlossen. In der folgenden Beschreibung wird jedoch auf die Vorspannungsschaltungen, Belastungsschaltungen und die anderen allgemeinen Schaltungen nicht besonders eingegangen. Ein veränderbarer Widerstand 76 und ein Emitterwiderstand 77 sind an den Kollektor bzw. an den Emitter des Widerstands 73 angeschlossen. Der Transistor 73 arbeitet als Phasenumkehrstufe, an der Signale entgegengesetzter Phase am Emitter und am Kollektor abgenommen werden können.

Das am Emitter des Transistors 73 auftretende Ausgangssignal wird einer Presserschaltung 32a mit einem Netzwerk veränderbarer Dämnfnnor ühc WirW-

ständen 79,80 und 81 und aus einem Steuerelement 82, beispielsweise einem Transistor, über einen Kondensator 78 zugeführt. Das am Kollektor des Transistors 73 auftretende Au&rangssignal wird der Basis eines Transistors 83 zugeführt, der mit einem Widerstand 84 einen Emitterfolger bildet- Das Ausgangssignal am Emitter des Transistors 83 wird einer Presserschaltung 326 mit einem Netzwerk veränderbarer Dämpfung aus Widerständen 86, 87 und 88 und einem Steuerelement 89. beispielsweise einem Transistor, über einen Kondensator 85 zugeführt.

Der veränderbare Widerstand 76 dient zum Einstelien der beiden gegenphasigen Signale, so daß diese Signale mit gleich großer Amplitude Tiber die Kondensatoren 78 und 85 den zugeordneten Pressungsschaltungen 32a und 32b zugeführt werden. Die Pressungsschaltungen 32a und 320 ändern den Dämpfungsgrad der Signale in Abhängigkeit von einer Steuerspannung, die von der Pressungssteuerschaltung 23 geliefert wird. Die Ausgangsr.ignaie der Pressungsschaitungen 52a und 320 werden den Basen von Transistoren 90 und 91 zugeführt. Wenn die Signale durch die Pressungsschaltungen 32a und 326 laufen, wird ihr Verlauf infolge der Widerstandsänderungen der Steuerelemente 82 und 89 verändert. Die den Transistoren 90 und 91 zugeführten Signale sind daher durch zahlreiche höhere Harmonische verzerrt.

Der Transistor 91 stellt eine als Emitterfolger aufgebaute Verstärkerschaltung dar. Das Ausgangssignal des Transistors 91 ist mit dem der Basis dieses Transistors zugeführten Eingangssignal in Phase. Der Transistor 90 bildet einen als Emittergrundschaltung aufgebauten Verstärker. Das Ausgangssignal des Transistors 90 ist mit dem Eingangssignal an der Basis dieses Transistors in Gegenphase. Der Emitter des Transistors 91 und der Kollektor des Transistors 90 sind über einen Widerstand 92 in Reihe geschaltet. In dem zusammengesetzten Ausgangssignal der Transistoren

90 und 91. das am Kollektor des Transistors 90 abgegriffen wird, treten daher keine oder nur geringe Verzerrungen infolge von höheren Harmonischen auf Der Klirrfaktor isl daher gering. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Ausgangssignale der beiden Transistoren von entgegengesetzter Phase sind, wenn sie zu dem gemeinsamen Ausgangssignal zusammengesetzt werden. Dieses Ausgangssignal wird dann als Signal Y des Pressers 20 über Transistoren 93 und 94 und einen Kondensator 100 zu dem Übertragungssystem 13 übertragen.

Ein Widerstand 95 und ein veränderbarer Widerstand 96 sind parallel zueinander zwischen den Emitter des Transistors 90 und Erde geschaltet. Diese Widerstände dienen zum Einstellen der Betriebsweise der Schaltung, so daß sich die Ausgangssignale der Transistoren 90 und

91 in der richtigen Weise zusammensetzen. Den Widerstand 95 kann man auch weglassen.

Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel enthält die Pressungssteuerschaltung 23 eine Emitterfolgerstufe 41 mit einem Transistor, ein Einstellglied 42 zum Einstellen des Steuersignalpegels, eine Verslärkerstufe 43, einen Begrenzer 44, einen Gleichrichter 45 und ein Glättungs* fillernelzwerk 46. Bei der vorliegenden Aüsführungs^ form enthält die PressUhgssteuerschaltung 23 weitere Widerstände 97 und 98 Und eine Diode 99, Die aus den Widerständen 97 und 98 sowie der Diode 99 bestehende Schaltung liefert eine durch die Diode 99 beispielsweise auf 0,4 V Stabilisierte Vorspannung an die Steuerelemente 82 und 89. Diese Vorspannung verhindert das Auftreten von Verzerrungen im Signalverlauf infolge einer Krümmung nahe beim Sperrbereich in der Steuercharakteristik der Steuerelemente 82 und 89.
Als nächstes wird der Dehner 21 beschrieben. Wie es in der Fig.9B gezeigt ist, wird das Eingangssignal Y dem Dehner 21 über das Übertragungssystem 13 und eine Eingangsklemme 144 zugeführt Von dort gelangt das Eingangssignal Y über einen Kondensator 101, veränderbare Widerstände 102 und 103 sowie über

ίο einen Kondensator 104 an die Basis eines Transistors 105. Der Transistor 105 teilt das Eingangssignal in zwei Signale. Die Werte für einen veränderbaren Widerstand 106 und einen Widerstand 107, die an den Kollektor bzw. Emitter des Transistors 105 angeschlossen sind, werden derart gewählt, daß der Transistor 105 über Kondensatoren 108 und 109 zwei Signale gleicher Amplitude und entgegengesetzter Phase abgibt Dabei dient der veränderbare Widerstand 106 zum Einstellen des Gleichgewichtszustands zwischen den beiden Signalen entgegengesetzter Phase.

Die über die Kondensatoren 108 und 109 übertragenen Signale werden einer Verstärkerschaltung 114 mit Transistoren 110 und 111 bzw. einer Verstärkerschaltung 115 mit Transistoren 112 und 113 zugeführt. Die Verstärkerschaltung 114 weist eine negative Rückführung aut. Zwischen den Kollektor des Transistors 111 und den Emitter ^s Transistors 110 ist eine negative Rückführschaltung 116 geschaltet. Die negative Rückführschaltung 116 enthält Widerstände 117,118 und 119.

einen Transistor 120 und einen Kondensator 121. Die Verstärkerschaltung 115 weist ebenfalls eine negative Rückführung auf. Eine negative Rückführschaltung 122 ist zwischen den Kollektor des Transistors 113 und den Emitter des Transistors 112 geschaltet. Die negative Rückführschaltung 122 enthält Widerstände 123, 124 und 125. einen Transistor 126 und einen Kondensator 127. Die negativen Rückführschaltungen 116 und 122 sind an die Kollektoren der Transistoren 111 und 113 über Kondensatoren 128 und 129 angeschlossen. Die Widerstände 117 und 118 und der Kondensator 121 sind mit dem Emitter des Transistors 110 verbunden. Die Widerstände 123 und 124 und der Kondensator 127 sind mit dem Emitter des Transistors 112 verbunden. Der Widerstand 119 ist zwischen den Kondensator 121 und den Kollektor des Transistors 120 geschaltet Der Widerstand 125 ist zwischen den Kondensator 127 und den Kollektor des Transistors 126 geschaltet.

Die Schaltungsparameter der Schaltungsbauteile, die in den Rückführschaltungen 116 und 122 benutzt werden, sind die gleichen wie bei den Schaltungsbauelementen in den bereits erwähnten Pressungsschaltungen 32a und 326 des Pressers 20. Die Rückführschaltungen 116 und 122 haben daher die gleiche AC-Cnarakteristik wie die Pressungsschaltungen 32a und 32c V/ie bei der ersten Ausführungsform ist daher auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Bedingung k-ß erfüllt. Die Kapazitätswerte der Kondensatoren 121 und 127 in den Rückführschaltungen 116 und 122 sind derart gewählt, daß die Kapazitäten gegenüber der niedrigsten

Frequenz innerhalb des beirachteten Frequenzbandes einen hinreichend niedrigen Widerstand darstellen.

Das Aüsgangssigrial der Verstärkerschaltung 114 wird über einen Kondensator 130 und einen Widerstand 131 einem Verbindungspunkt 132 zugeführt Das

Ausgangssignal der Verstärkerschaltung 115 wird über einen Kondensator 133, einen veränderbaren Widef* stand 134 Und einen Kondensator 135 der Basis eines Transistors 136 zugeführt, die als Ernittergrundschal-

lung aufgebaut ist. Das am Kollektor des Transistors 136 abgenommene Ausgangssignal, dessen Phase umgekehrt ist, wird über einen Kondensator 137 und einen Widerstand 138 dem Verbindungspunkt 132 zugeführt. Die dem Verbindungspunkt 132 zugeführten Signale werden von einem Widerstand 139 gemischt und als verzerrungsfreies Ausgangssignal Z einem Signalverwerter 16 zugeführt. Da das Ausgangssignal Z durch Mischen von zwei Signalen mit entgegengesetzter Phase erzeugt wird, ist der Klirrfaktor des Ausgangssignals Z im gesamten Frequenzband äußerst gering, wie es in der F i g. 10 dargestellt ist

Der Aufbau der Dehnungssteuerschaltung 26, die den Basen der Transistoren 120 und 126 der Rückführschaltungen 116 und 122 die Steuerspannungen zuführt, ist in der gleichen Weise aufgebaut wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Schaltung 26 enthält eine Emitterfolgerstufe 57. ein Einstellglied 58 zum Einstellen des Steuersignalpegels, eine Verstärkerstufe 59. einen Begrenzer 60, einen Gleichrichter 61 und ein Glättungsfiltemetzwerk 62. Der Emitterfolgerstufe 57 wird das Eingangssignal Y vom veränderbaren Widerstand 102 über einen Kondensator 140 zugeführt. Die Dehnungssteuerschaltung 26 weist ferner eine Schaltung mit Widerständen 141 und 142 und Dioder: 143 auf. Die Charakteristik oder die Kennwerte der Dehnungssteuerschaltung 26 sind mit denjenigen der Pressungssteuerschaltung 23 des Pressers 20 identisch, und zwar bezüglich der Beziehung zwischen der Ausgangssteuerspa lnungunddem Eingangssignal Y.

Das Signal, das durch die Verstärkerschaltung 115 läuft, wird in einem höheren Maße verstärkt, als das Signal, das durch die Verstärkerschaltung 114 läuft. Dies ist auf die zusätzliche Verstärkerschaltung mit dem Transistor 136 zurückzuführen. Der veränderbare Widerstand 134 wird daher derart eingestellt, daß die Amplituden der beiden Signale am Verbindungspunkt 132 gleich sind.

An Hand der Fig. 11 wird ein drittes Ausführungsbeispiel des Systems nach der Erfindung beschrieben. Bei einem Aufnahme- und Wiedergabesystem ist im allgemeinen die Störverteilung in jedem Frequenzband verschieden. Im allgemeinen besteht die Gefahr, daß die Störverteilung in den hohen und mittleren Frequenzbändern des Tonfrequenzbereichs größer ist. Infolge dieser Gefahr ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Brückenschaltung vorgesehen, deren Frequenzcharakteristik in Abhängigkeit von einem Frequenzband einstellbar ist. In den Fig.9A. 9B und 11 werden für gleiche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet. Das von der Signalquelle 11 stammende Eingangssignal X wird der Basis eines Transistors 73 zugeführt. Ein am Emitter d<-s Transistors 73 abgenommenes Ausgangs Signal wird über den Kondensator 78 und den Widerstand 79 einer Briickenschaltung 150 zugeführt. Die Brückenschaltung 150 enthält eine LC-Schaltung 151 mit einem Kondensator 152 und einer Spule 153. Man kann aber auch zum Aufbau der Schaltung 151 den Kondensator 152 allein benutzen. Die Z-C" Schaltung 151 arbeitet als Hochpaß oder Bandpaß, Weiterhin enthält die Brückenschaltung 150 eine Steuerelementschallung 134 mit Transistöfen 155 Und156. Diese Schaltung dient zum Erhöhen (Pressen) des Pegels eines Bandes, in dem Störungen vermindert wefden sollen, wie noch beschrieben wird. Weiterhin weist die Brückenschaltung 150 Widerstände 157 bis 16i auf.

Das durch die BrÜckenscliälfUng 150 gelaufene Signal frill nach einer Verstärkung in einer Lineäfvefsiäfkef' schaltung 162 an einem Verbindungspunkt 163 auf. Das Ausgangssignal am Verbindungspunkt 163 wird über einen veränderbaren Widerstand 164, der zum Einstellen des Steuersignalpegels dient, einer Steuersignalver-Stärkerschaltung 165 zugeführt Das im Verstärker 165 verstärkte Signal passiert eine Filterschaltung 166, die dem Signal eine Frequenzcharakteristik gibt, die etwa mit der Frequenzcharakteristik der Brückenschaltung 150 übereinstimmt. Das Ausgangssignal der Filterschaltung 166 wird über eine Begrenzungsverstärkerschaltung 167 einer Gleichrichterschaltung 168 zugeführt. Von dort gelangt das Signal zu einer Zeitkonstantenschaltung 169. Eine von der Zeitkonstantenschaltung 169 gelieferte Steuerspannung wird der Steuerelementschaltung 154 zugeführt.

Die Gleichrichterschaltung 168 enthält Dioden 170 und 171 sowie einen Widerstand 176. Die Dioi'en 170 und 17t sind mit entgegengesetzter Polarität zueinander parallel geschaltet, liegen also in einer Antiparallelschaltung. Die Gleichrichterschaltung 168 liefert daher positive und negative Spannungen. Die Zeitkonstantenschaltung 169 besteht aus zwei Zeitkonstantenschaltungen 172 und 173. Die positive und negative Ausgangssteuerspannung der Zeitkonstantenschaltungen 172 und 173 werden den Basen der Transistoren 155 und 156 der Steuerelementschaltung 154 über Widerstände 174 und 175 zugeführt. Der Transistor 155 ist ein NPN-Transistor und der Transistor 156 ein PNP-Transistor. Die Transistoren 155 und 156 werden von de^r genannten positiven und negativen Steuerspannung als Konstantstromschaltung ausgesteuert und ändern ihre inneren Widerstände dementsprechend. Die Änderungen der inneren Widerstände der Transistoren 155 und 156 ändern das Gleichgewicht einer Brückenbedingung in

J5 der Brückenschaltung 150. Dadurch wird der Frequenzverlauf des Signafs, das die Brückenschaltung 150 passiert, durch die LC-Schaltung 151 geändert. Das durch die Brückenschaltung 150 gelaufene Signal wird über den Verstärker, den Verbindungspunkt 163 und

den Kondensator 100 zum Übertragungssystem 13 übertragen. Bei dem Ausgangssignal V des Pressers 20 ist daher der Signalpegel insbesondere in den hohen und mittleren Frequenzbändern angehoben, wie es in der Fig. 18A gezeigt ist. Der Grad der Zunahme des Signalpegels in den hohen und mittleren Frequenzbändern hängt, wie es in der F i g. 18 durch mehrere Kurven angedeutet ist. von dem dem Pegel des Eingangssignals X entsprechenden Betrag des Gesamtausgangspegels ab.

Die Steuerelementschaltung 154 besteht in Kombina tion au^r dem NPN-Transistor 155 und dem PNP-Transistor 156. Der Verlauf des Ausgangssignals ist daher, wie es in der Fig. 19 gezeigt ist. eine normale Schwingung, selbst wenn der Verlauf der Ausgangssignale an den

Transistoren 155 und 156 komplementäre Verzerrungen aufweist. Da sich im Ausgangssignal der Schaltung die Verzerrungen aufheben, ist der Klirrfaktor infolge hoher harmonischer Schwingungen äußerst gering.

Als nächstes wird der in der Fig. Il dargestellte

6Q Dehner 21 beschrieben. Das Signal Y, das in den hohen und mittlereri Frequenzbändern durch den Presser 20 gepreßl ist* Wird dem Übertragungssystem 13 zugeführt und dem Dehner 21 als Eingangssignal angelegt. Das Eingangssignal Y gelangt übef den Kondensator 101

Und den veränderbaren Widerstand 102 sowie über den veränderbaren Widerstand 103 und den Kondensator 104 zur Basis eines Transistors 203. In einer direkt gekoppelten dreistufigen Verstärkerschaltung 185 mit

Zl Δί OÖZ

Transistoren 203, 204 und 205 wird das ankommende Signal verstärkt und als Ausgangssignal Z dem Signal verwerter 16 zugeführt.

Andererseits wird das Eingangssignal hinter dem veränderbaren Widerstand 102 einem veränderbaren Widerstand 179 zugeführt, der zum Einstellen des Steuersignalpegels dient Der veränderbare Widerstand 179, eine Steuersignalverstärkerschaltung 180, eine Filterschaltung 181, eine Begrenzungsverstärkerschaltung 182, eine Gleichrichterschaltung 183 und eine Zeitkonstantenschaltung 184 bilden die Dehnungssteuerschaltung. Diese Dehnungssteuerschaltung führt die gleiche Operation wie die Pressungssteuerschaltung des Pressers 20 aus, die aus ähnlichen Einheiten besteht, beginnend mit dem veränderbaren Widerstand 164 und endend mit der Zeitkonstantenschaltung 169.

In einem negativen Rückführkreis der Verstärkerschaltung 185 befindet sich eine Brückenschaltung 190 mit einer LC-Schaltung 188 und einer Steuerelementschaltung 189. Die LC-Schaltung 188 enthält einen Kondensator ίβό und eine Spuie iS7. Die Steuereiementschaltung 189 enthält einen NPN-Transistor 191 und einen PNP-Transistor 192. Weiterhin weist die Brückenschaltung 190 Widerstände 193, 194 und 195 sowie einen Kondensator 196 auf. Die Gleichrichterschaltung 183 enthält zwei Dioden 197 und 198, die antiparallel geschaltet sind. Die Zeitkonstantenschaltung 184 enthält zwei Zeitkonstantenschaltungen 199 und 200. Die Ausgangssteuersignale der Zeitkonstantenschaltungen 199 und 200 werden den Basen der Transistoren If** und 192 über Widerstände 201 und 202 zugeführt.

Die Brückenschaltung 190 arbeitet in ähnlicher Weise wie die Brückenschaltung 150 des Pressers 20. Die Brückenschaltung 150 ist jedoch in den offenen Kreis des Pressers 20 eingefügt, wohingegen die Brückenschaltung 190 des Dehners 21 in den negativen Rückführkreis der Verstärkerschaltung 185 eingeschaltet ist. Die Verstärkerschaltung 185 arbeitet daher in bezug auf die Verstärkerschaltung des Pressers in einer genau entgegengesetzten Weise. Die Verstärkerschaltung, bei der die Brückenschaltung 190 in der negativen Rückführschleife liegt, vermindert daher in den hohen und mutieren Frequenzbändern den Signalpegel. Auf diese Weise wird die Dehnung durchgeführt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Brückenschaltung an Hand der Fig. 12A bis 12D und 13 beschrieben, und /war unter der Annahme, daß die LC-Schaltung 151 lediglich aus einem Kondensator C" besteht Bei der in der Fig. 12A gezeigten Brücken schaltung mit den Widerständen r\ bis r4 wird das Eingangssignal mit e_m und das Ausgangssignal mit e_o„, bezeichnet. Wenn man die Werte für die Widerstände rl bis λ 4 derart auswählt. daß die Spannungen ei und e* an den Widerständen r 3 und r4 gleich sind, also ei= e<. gilt die folgende Gleichung:

tung flach, selbst wenn zwischen die Punkte a und b der Kondensator C eingefügt ist. Da bei diesem dritten Ausführungsbeispiel die Steuerelementschaltung 189 als Widerstand r3 verwendet wird, ändert sich der Wert des Widerstands r3 in Abhängigkeit von der Steuerspannung, die sich wiederum in Abhängigkeit von dem Pegel des die Schaltung passierenden Signals ändert

Wenn der Eingangssginalpegel unendlich kWn ist, ist der Wert des Widerstands r3 unendlich groß. Der Zweig mit dem Widerstand r3 kann daher als offen betrachtet werden. Das dazugehörige äquivalente Schaltbild ist in der Fig. 12.5 dargestellt. In bezug auf eine Hochbandfrequenz des Eingangssignals kann man den Kondensator C vernachlässigen. Die in der F i g. 12B dargestellte Schaltung wird daher durch die in der Fig. 12C dargestellte Schaltung äquivalent nachgebildet Es gilt dann die folgende Gleichung:

r4

Ll ΐλ + _r4
rl + r2

Für eine Tiefbandfrequenz ist das äquivalente Schaltbild der Schaltung in der F i g. 12D dargestellt für diesen Fall ergibt sich die Gleichung:

rl rl + r4

(14)

Daraus folge

rj

1-4

rl * ;·4

r\

= r2 · r3 .

(12)

Die Spannung am Punkt a ist daher gleich der Spannung am Punkt b.

In diesem aUsgeglichefiefi Zustand bleibt der Fre· quenzgang oder die Frequenzcharakteristik der Schäl· Aus den Gleichungen (13) und (14) ergibt sich für das Ausgangssignal e_ouf der in der Fig. 13 dargestellte Frequenzverlauf. Hieraus sieht man. daß sich die Ausgangspegel in Abhängigkeit von der Frequenz ändern und daß sich der Pegel für die hohen und mittleren Frequenzbänder in Abhängigkeit von dem Wert des veränderbaren Widerstands r3 des Steuerelements gemäß der vollausgezogpnen oder der gestrichelten Linien ändert.

Die Fig. 14 stellt eine Brückenschaltung dar, bei der die LC-Schaltung 151 aus einem Kondensator C und einer Spule L besteht. Bei dieser Schaltung hat der Frequenzgang des Ausgangssignals e_OI/, ein Maximum bei einem Resonanzpunkt f\ des Kondensators C und der Spule L. wie es in der Fig. 15 dargestellt ist. Bei dieser Resonanzfrequenz /i und in dem an diese Resonanzfrequenz angerenzenden Frequenzband ändert sich der Wert des Ausgangssignalpegels in Abhängigkeit von dem Wert des Widerstands r3 des oben beschriebenen Steuerelements

Wenn ein Frequenzband unterteilt ist und in jedem Frequenzband der Pegel gesteuert werden soll, sind zwei Brückenschaltungen 210a und 2106 vorgesehen, wie es in der Fig. 16 gezeigt ist. Der Aufbau dieser Brückenschaltungen ist dem Aufbau der in der Fig. 14 dargestellten Brückenschaltung ähnlich. Die Brückenschaltungen 210a und 2106 sind parallelgeschaltet. Sie werden von Steuerschaltungen ?.llaund 211/jgesteuert. In diesem Fall hat die Frequenzcharakteristik oder der Frequen/verlauf zwei verschiedene Resonanzpunkte /j und fa wie es in der Fig, 17 dargestellt ist, Der Signalpegel wird also an den Resortartzpünkten hUnd h sowie in den Frequenzbändern gesteuert, die an diese Resonanzpurikte angrenzen.

Entsprechend dieser Ausführungsform der Erfindung sind also der Presser und der Dehner mit Brückenschaltungen ausgerüstet, riiit denen man in einem oder mehreren vorgegebenen Frequenzbändern in Übereilt

Stimmung mit dem Eingangssignalpegel den Frequenzverlauf veränderbar steuern kann. Das Frequenzpressungs- und Frequenzdehnungsverhältnis ändert sich daher in einem vorgegebenen Frequenzband, insbesondere bei hohen und mittleren Frequenzbändern, in denen die Rauschverteiluiig groß ist. In Frequenzbändern mit geringer Rauschverteilung werden praktisch keine Pressungs- und Dehnungsvorgänge ausgeführt, so daß die Eingangs-Ausgangs-Charakteristik linear ist Da man die Zeitkonstantenschaltung in Abhängigkeit von dem Zustand eines Störbandes frei auswählen kann, können dynamische Vorgänge vollkommen kompensiert und das Signal stabilisiert werden, so daß Störungen wirksam vermindert werden können, ohne daß dabei eine Modulationsstörung verstärkt und die Tonqualität geschmälert wird.

An Hand der F i g. 20 und der folgenden Figuren wird ein Ausführungsbeispiel von einer Vorspannungsstabilisierungsschaltung für die .Steuerelementschaltung beschrieben. Die Fig.20 zeigt eine Ausführungsform der Vorspanriungsuabiiisierungssehaiiung für die Sieuerelementschaltung in dem Presser. Als Steuerelement wird in der Steuerelementschaltung 220 ein Feldeffekttransistor 221 benutzt, der ein aktives Element mit veränderbarem Verstärkungsgrad darstellt. In diesem Fall wird eine Gleichvorspannung an der Source des Feldeffektransistors 221 und ein Steuersginal an das Gate gelegt. Es wird daher die Spannung Vcs zwischen dem Gate und der Source geändert, so daß sich der Widerstandswert |Z| zwischen der Source und Drain verändert Bei einem konstanten Wechselstromsignal muß man unabhängig von Schwankungen der Speisespannung Vb₊ eine konstante Spannung Vas und damit einen konstanten Widerstandswert \Z\ erhalten.

Die F i g. 21 zeigt die Kennlinie für den Widerstandswert \Z\ in Abhängigkeit von der Gate-Source-Spannung Vgs Um den Widerstandswert \Z\ bei einer Steuerung, bei der ein Steuersignal in positiver Richtung zunimmt, zu vermindern, wird eine positive Vorspannung Vk, angelegt und eine Steuersignalspannung Vc dem Gate zugeführt. Als Ergebnis erhält man einen Widerstandswert, der der Spannung

Vas= Vsn- V_f,

entspricht. Wenn daher die Steuersignalspannung V₍, zunimmt, nimmt die Spannung V_(is ab und der Widerstandswert \2\ vermindert sich ebenfalls, wie es in der F ι g. 21 dargestellt ist.

Die in der Fi g. 20 gezeigte Schaltung 220 ist derart aufgebaut daß eine positive Vorspannung, die Vso entspricht, an den Feldeffekttransistor 221 gelegt wird, so daß der Widerstandswert abnimmt, wenn das Steuersignal anwächst. Insbesondere wird veranlaßt, daß ein Vorwärtsstrom durch Siliconiumdioden 223 und 224 eines .Schaltungsblocks 222 fließt, um unter Verwendung der Anfangscharakteristik der Dioden eine Stabilisierungsspannung zu erhallen. Diese Stabililierungsspannung wird als Vorspannung dem Feldeffekttransistor 221 zugeführt. In diesem Fall kann der Feldeffekttransistor 221 einen Widerstandswert anneh men, der trotz Schwankungen der Speisespannung V^ der Steuersignalspannung Vg entspricht

In einem Gleichriehterschaltungsblock 225 wird ein der Basis eines Transistors 226 zugeführtes Wechselstromsignal von einer ersten Stufe verstärkt Das am Kollektor des Transistors 226 auftretende Ausgangssignal wird zur doppelten Spannung durch eine Spannungsverdopplerschaltung aus Dioden 227 und 228 und aus Kondensatoren 229 und 230 gleichgerichtet Die

ίο dynamischen Eigenschaften des Dehners, also die Ansprechzeit und die Erholungszeit, werden von den Kondensatoren 229 und 230 und den Widerständen 231, 232 und 233 bestimmt.

In einer Schaltung nach der Fig.22, bei der die Vorspannung in einer herkömmlichen Weise vorgenommen wird, wenn ein Signalverstärkungsteil und eine Spannungsverdopplerschaltung zu einer Steuersignalgleichrichterschaltung vereint werden, wird die KoIIektorspannung des Transistors 234 trotz Schwankungen der Speisespannung Vb₊ konstar gehalten. Ein Schaltungsstrorn /ti nimmt daher mit der Speisespannung Vb₊ zu, wie es in der Fig.23A dargestellt ist Wenn daher die Vorspannung in einer üblichen Weise nach der F ι g. 22 einer Schaltung nach der Erfindung zugeführt wird, nimmt die Ausgangssteuerspannung Vo der Spannungsverdopplerschaltung am Kollektor mit dem Strom Ia zu, wie es in der F i g. 23B dargestellt ist, selbst wenn das Wechselstromeingangssignal des Transistors 220 konstant ist. In diesem Fall wird die Steuerspannung Vc durch die Schwankungen der Speisespannung Vg. beeinflußt, wie es in der F i g. 23C dargestellt ist. Da sich der Widerstandswert \Z\ in Übereinstimmung mit der Änderung der Spannung Vc ändert, wie es in der Fig. 23D gezeigt ist, ändert sich der Widerstandswert \Z\ in Übereinstimmung mit der Schwankung der Speisespannung Vb*, wie es die Fig. 23E zeigt. Dies verhindert eine genaue Steuerung der Schaltung.

Daher wird bei der Schaltung nach der Erfindung die Vorwärtsstabilisierungsspannung der Siliciumdioden 223 und 224 als Vorspannung der Basis des Transistors 226 zugeführt, wie es in der Fig. 20 dargestellt ist. Dadurch wird der Schaltungsstrom In konstant gehalten. Wenn daher das Wechselstromeinga.igssignal zum Transistor 226 konstant ist. ist auch die Ausgangsspannung Va der Spannungsverdopplerschaltung konstant und der Einfluß von Schwankungen der Speisespannung Vb₊ vermieden. Dem Feldeffekttransistor 221 wird daher eine Steuerspannung zugeführt, die dem Pegel des Wechselstromeingangssignals proportional ist. Bei

so dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Vorwärtsstabilisierungsspannung der Siliciumdioden 223 und 224 als Vorspannung für die Source des Feldeffekttransistors 221 und als Vorspannung für die Basis des Transistors 226 benutzt. Dadurch ergibt sich ein einfacherer Aufbau.

Abschließend soll erwähnt werden, daß dem hier vorkommenden Ausdruck »Expandor« oder »Dehner« eine Bedeutung zukommt, die sich von der Bedeutung des sonst üblichen Ausdrucks »Expander« unterschei·

6p det.

Hierzu IÖ Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Geräuschverminderungsanlage, enthaltend einen Kompressor mit einer Kompressionsschaltungsanordnung, die die Amplitude eines Eingangssignals mit einem Kompressionsverhältnis komprimiert, das in Abhängigkeit von einer der Kompressionsschaltungsanordnung zugeführten ersten Steuerspannung veränderbar ist, sowie mit einer ersten Steuerschaltungsanordnung, die gemäß dem Pegel des Ausgangssignals der Kompressionsschaltungsanordnung die erste Steuerspannung erzeugt, ferner enthaltend ein das Ausgangssignal der Kompressionsschaltungsanordnung übertragendes Signalübertragungssystem und einen das übertragene Ausgangssignal der Kompressionsschaltungsanordnung .empfangenden Expander mit einer eine negative Rückführung aufweisenden Verstärkerichaltungsanordnung, die das vom Expander empfangene Ausgangssignal der Kompressionsschaltungsanordnung verstärkt, mit einer in der negativen Rückführschleife der Verstärkerschaltungsanordnung vorgesehenen Expansionsschaltungsanordnung, deren Expansionsverhäftnis in Abhängigkeit von einer der Expansionsschaltungsanordnung zugeführten zweiten Steuerspannung veränderbar ist, sowie mit einer zweiten Steuerschaltungsanordnung, die gemäß dem Pegel des von dem Expander empfangenen Ausgangssignals der Kompressionsschaltungssnordnung die zweite Steuerspannung erzeugt, wobei die Ko.npressionsschaltungsanordnung und die Expansionsschal'., ,igsanordnung praktisch den gleichen Aufbau und die erste und die zweite Steuerschaltungsanordnung ebenfalls praktisch den gleichen Aufbau haben,
dadurch gekennzeichnet,
iaß die Kompressionsschaltungsanordnung bzw. die Expansionsschaltungsanordnung jeweils mindestens eine Brückenschaltung (150 bzw. 190) enthalten, die in drei Brückenzweigen Widerstände (157, 158, 159 bzw. 193, 206, 207) und in einem vierten Brückenzweig ein Steuerelement (154 bzw. 189) aufweist, dessen Widerstandswert bei einer Zunahme der Steuerspannung abnimmt, und in deren einem Diagonalzweig ein Reaktanzglied (151 bzw. 188) mit einem frequenzabhängigen Reaktanzwert liegt, daß die Widerstandswerte der Widerstände in den drei Brücken/weigen derart ausgewählt sind, daß die Brücke abgeglichen ist. wenn ihr eine Steuerspan nung mit einem vorbestimmten Wert zugeführt wird, daß das Eingangssignal der Kompressionsschaltung bzw das Eingangssignal der Fxpansionsschaltung an den anderen Brückendiagonal/weig gelegt und das Atisgangssignal der Kompressionsschaltung bzw « da> Ausgangssignal der F.xpansionsschaltung an einem F nde des erstgenannten Diagonalzweigs abgenommen wird und daß sich die erste Steuer Schaltung bzw. die zweite Steuerschaltung auszeichnen durch jeweils eine Filterschaltung (166 bzw. 181) 6ö mit einer Frequenzcharakteristik, die etwa gleich der Frequenzcharakteristik dec nicht abgeglichenen Brückenschaltungen ist, eine Begfenzefvefstärkerschaliung (167 bzw. 182) zum Verstärken und Begrenzen des Ausgangssignals der Filterschaltung, 6} eine Gleiehrichtersehaltung (168 bzw. 183) zum Gleichrichten des Ausgangssignals der Begrenzerverstärkerschaltung und eine Zeitkonstantenschaltung (169 bzw. 184) zum Glätten des Ausgangssignals der Gleichrichterschaltung zwecks Erzeugung der Steuerspannung, die bei einer fortschreitenden Zunahme auf den vorbestimmten Wert, der durch den Begrenzungspegel der Begrenzerverstärkerschaltung (167 bzw. 182) festgesetzt ist, die Brückenschaltung allmählich in den abgewichenen Zustand bringt

2. Anlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Reaktanzglied (151 bzw. 188) einen Kondensator (C) enthält.

3. Anlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Reaktanzglied (151 bzw. 188) eine Reihenschaltung aus einer Spule (153 bzw 187) und einem Kondensator (152 bzw. 186) enthält.

4. Anlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet

daß die Kompressionsschaltungsanordnung bzw. die Expansionsschaltungsanordnung jeweils mehrere der Brückenschaltungen (210a, 2106) enthalten, daß das Reaktanzglied in dem einen Diagonalzweig eine Resonanzschaltung aufweist und daß die Resonanzschaltungen in den einzelnen Brückenschaltungen auf verschiedene Resonanzfrequenzen abgestimmt sind.

5. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement einen NPN- und einen PNP-Transistor(155 bzw. 191 und 156 bzw. 192) enthält, die zueinander parallelgeschaltet sind.

6. Anlage nach Anspruch 1.
dadurch gekennzeichnet.

daß die Kompressionsschaltungsanordnung bzw. die Expansionsschaltungsanordnung jeweils zwei Brükkenschaltungen aufweisen, daß jedes der Brückenschaltungen in einem Zweig ein Steuerelement mit einem sich in Abhängigkeit von der zugeordneten Steuerspannung ändernden Widerstandswert und in einem Diagonalzweig ein Reaktanzglied mit einem frequenzabhängigen Reaktanzwert aufweist, daß der Kompressor eine erste Signalteilerschaltungsanordnung (73) /ur Aufteilung des ihr zugeführten Eingangssignals in zwei Signale entgegengesetzter Phase und zur Zufuhr dieser Signale zu dem anderen Diagonalzweig der beiden Brückenschaltungen und eine erste Phasenumkehrschaltungsanordnung (90) aufweist, die die Phase des Ausgangssignals von einer der beiden Brückenschaltungen umkehrt und das umgekehrte Ausgangssignal mit dem Ausgangssignal von der anderen der beiden Brückenschaltungen mischt, und daß der F.xpander eine zweite Signalteilerschaltungsanordnung (105) zur Aufteilung des ihr /ugeführten Fingangssignals in zwei Signale entgegengesetzter Phase und zur Zufuhr dieser Signale zu dem anderen Diagonalzweig der beiden Brückenschaltungen und eine zweite Phasenumkehrschaltungsanordnung (136) aufweist, die die Phase des Ausgangssignals von einer der beiden Brückenschaltungen umkehrt und das umgekehrte Ausgangssignal mit dem Ausgangssignal von der anderen der beiden Brückenschaltungen mischt.

1. Anlage nach Anspruch 1,2,3,4 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Steuerelement ein aktives Element (221) mit einem veränderbaren Verstärkungsgrad zwecks Einstellung des Widerstandswerts aufweist, daß der

Kompressor bzw. Expander jeweils eine Vorspannungsstabilisierungsschaltung mit einem Verstärker (226) enthalten, der die Steuerspannung verstärkt und die verstärkte Steuerspannung dem aktiven Element zuführt, und daß jeweils eine Schallungseinrichtung mit mindestens einer Diode (223, 224) sehr kleine Speisespannungsschwankungen feststellt und sowohl dem aktiven Element als auch dem Verstärker eine derartige Vorspannung zuführt, daß die Spannung zwischen dem Gate und der Source des aktiven Elements praktisch auf einem konstanten Wert gehalten w^;rd.