DE2912346C2 - Kompander zur Umschaltung auf unterschiedliche Kompanderkennlinien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur automatischen Dynamik-Kompression und/oder -Expansion gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Das Blockschaltbild eines derartigen Kompanders ist in dem Aufsatz »Der Telefunken-Kompander« in der Zeitschrift »Rundfunktechnische Mitteilungen«, Jahrgang 22 (1978), Heft 2, Bild 13, dargestellt und in Abschnitt 4.2. beschrieben. Da dieser Kompander eine breitbandige Bearbeitung der Signale vornimmt, ist eine kompatible Wiedergabe von Aufzeichnungen, die z. B. mit einem Kompressor nach dem Sliding-Band-Verfahren durchgeführt wurden, nicht möglich. Beim Sliding-Band-Verfahren werden nur mittel- und höherfrequente Signalkomponenten einer Kompandierung unterzogen. Dabei hängt die Frequenzgrenze, oberhalb der die Kompandierung stattfindet, von der Verteilung der Spektralanteile im zu übertragenden Signal selbst ab. Die Grenze verschiebt sich je nach Signalform selbsttätig, daher der Name »Sliding-Band«. Zwar könnte zur Aufnahme und Wiedergabe von NF-Darbietungen nach diesem Verfahren eine völlige Umschaltung des Kompanders vorgenommen werden, so daß die für ein bekanntes Sliding-Band-Verfahren eingeführten Parameter exakt eingehalten werden; diese Umschaltung wäre aber zu aufwendig.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfache, möglichst wenig abgewandelte Schaltung anzugeben, die die Süding-Band-Parameter so genau nachbildet, daß die verbleibenden Abweichungen physiologisch nicht bemerkt werden können.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der Erfindung werden in vorteilhafter Weise bereits vorhandene Verstärker, Stellglieder sowie frequenzabhängige Netzwerke mitbenutzt Das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Schaltung beruht im wesentlichen darauf, daß die Frequenzgangbeeinflussung einer Tiefpaßschaltung mit fester Grenzfrequenz durch ein steuerbares Hochpaßfilter mit veränderbarer Grenzfrequenz in Abhängigkeit von Nutzsignalen teilweise kompensiert wird. Gegenüber einer exakten Behandlung der NF-Signale durch eine Sliding-Band-Schaltung bewirkt die erfindungsgemäße Schaltung zwar eine Amplitudenverschiebung einzelner Spektralanteile; es hat sich aber gezeigt, daß diese Übertragungsfehler in der Praxis nicht bemerkt werden. Im übrigen ist bei einer kritischen Beurteilung dieser Übertragungsfehler zu berücksichtigen, daß auch eine exakt bemessene und aufgebaute Sliding-Band-Schaltung eine Amplitudenverschiebung der Spektralanteile bewirkt, wenn ein Magnetbandspeichergerät z. B. durch unterschiedliche Bandsorten einen Pegelfehler zwischen dem Kompressorausgangs- und dem Expandereingangssignal hervorruft.

Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, erläutert. Es wird zunächst die Betriebsart betrachtet, bei der die gekoppelten Schalter 13,14 und 28 in der eingezeichneten Stellung liegen. In diesem Fall arbeitet die Schaltung als Breitbandkompander. Zur Bearbeitung der Nutzsignale im Sinne einer Kompression wird der Schalter 7 geschlossen. Der Weg für die Nutzsignale führt dann von einer Eingangsklemme 1 über den nichtinvertierenden Eingang 3 eines Verstärkers 2 zu dem Ausgang 5 des Verstärkers und weiter zu einer Ausgangsklemme 37 bei der die komprimierten Signale abgreifbar sind. Der Verstärker 2 ist von seinem Ausgang 5 auf seinen invertierenden Eingang 4 gegengekoppelt über die Reihenschaltung eines Dämpfungsgliedes 8, eines Hochpasses 9, eines steuerbaren Widerstandes 10, eines Inverters 16, sowie einer Tiefpaßschaltung mit den Schaltelementen 20—26. Zur Gewinnung der Steuerspannung für das Stellglied 10 ist ein Zweigweg mit einem gleichartigen Stellglied 30 vorgesehen. Die komprimierten Signale werden dem Zweigweg vom Ausgang des Hochpasses 9 aus zugeführt und gelangen über eine invertierende Verstärkeranordnung 30,32,38 zu dem Ausgang 34 dieses Verstärkers und weiter über einen Hochpaß 35 zu einem Gleichrichter 36. Die am Ausgang dieses Gleichrichters abgreifbare Steuerspannung wird Steuereingängen U und 31 der Stellglieder 10 und 30 zugeführt. Da bei Kompression das dem Nutzsignalweg zugeordnete Stellglied 10 im Gegenkopplungsweg des Verstärkers 2 angeordnet ist, und sowohl das Stellglied 10 als auch das Stellglied 31 in gleicher Weise angesteuert werden, wird die Dynamik eines an die Eingangsklemme 1 angelegten Nutzsignals hinter dem Verstärker 2 auf den halben Dynamikwert und dam Eingang des Gleichrichters 36 auf den Dynamikwert 0 dB geregelt.

Wird der Schalter 7 zur Umschaltung auf die Betriebsart »Expansion« geöffnet, so liegen die für die Betriebsart »Kompression« im Gegenkopplungsweg angeordneten Schaltelemente nunmehr im Signalweg. Die expandierten Signale sind an einer Ausgangsklemme 29 abgreifbar. Der Verstärker 2 besitzt durch die Beschallung mit einem Gegenkopp.ungswiderstand 6 zwischen seinem Ausgang 5 und seinem invertierenden Eingang 4 die konstante Verstärkung »1«. Auch in der Betriebsart »Expansion« werden die dem Zweigweg zugeführten Signale auf den stationären Wert OdB geregelt. Da aber im Gegensatz zu dem steuerbaren Widerstand 30 im Zweigweg der steuerbare Widerstand 10 im Signalweg in Sorie bezüglich der Nutzsignale liegt, erfolgt bei gleichartiger Ansteuerung der steuerbaren Widerstände 30,10 im Signalweg eine Expansion.

Das Dämpfungsglied 8 dient zur Pegelanpassung der Ausgangssignale des Verstärkers 2 an den Aussteuerber^ich der steuerbaren Widerstände 10 und 30. Ausgangsseitig wird diese Pegelabsenkujig durch die Verstärkung der Verstärker 16 und 21 wieder aufgehoben. Der Hochpaß 9 sowie der Hochpaß 35 haben die Aufgabe, für hohe Frequenzen eine Höhenabsenkung zu bewirken, um bei der Magnetbandaufzeichnung Bandübersteuerungseffekte zu vermeiden. Der Verstärker 21 hat durch seine äußere Beschallung Tiefpaßcharakter. In der Betriebsart »Kompression« liegt dieser Tiefpaß im Gegenkopplungsweg des Verstärkers 2, so daß die Gesamtschaltung als Hochpaß arbeitet. Durch die Umordnung der Tiefpaßschaltung bei der Kompression und bei der Expansion wird bei »Kompression« eine Pre-Emphasis und bei Expansion eine De-Emphasis vorgenommen. Diese Maßnahme ist vergleichbar mit der Bandgrenzenverschiebung nach dem Sliding-Band-Verfahren. Bei der beschriebenen Schaltung liegen die Grenzfrequenzen aber fest.

Zur Umschaltung der Anordnung auf eine andere Kompanderkennlinie werden die gekoppelten Schalter 13, 14 und 28 in die nichteingezeichnete Stellung gebracht; d.h. Schal-er 13 und 28 geschlossen und Schalter 14 geöffnet Dabei besteht die wichtigste Maßnahme darin, durch Hinzuführen eines Kondensators 15 in Serie zu dem Stellglied 10 einen steuerbaren Hechpaß zu schaffen. Die Hochpaßfunktion wird zu tiefen Frequenzen hin durch einen Parallelwiderstand 12 parallel zu dem Steliwiderstand 10 und dem Kondensator 15 begrenzt Die Parallelschaltung eines Kondensators 27 zu dem bereits vorhandenen Kondensator 26 stellt eine zusätzliche Maßnahme dar, die zu einer optimalen Anpassung an die Sliding-Band-Parameter beiträgt. Die Grenzfrequenzen der Tiefpaßschaltung 20—28 und der Hochpaßschaltung 10—15 liegen in derselben Größenordnung. Die Wirkungen der beiden Schaltungen sind somit entgegengesetzt gerichtet Durch Variieren des Stellgliedes 10 wird eine Verschiebung der Grenzfrequenz des Hochpasses sowie eine Änderung der Verstärkung im oberen Frequenzbereich bewirkt. Im Gegensatz zum Sliding-Band-Verfahren wird hier aber nur eine Grenzfrequen-d verändert. Es ergeben sich daher in bestimmten Spektralbereichen der Signale Amplitudenverschiebungen. Diese Frequenzgangsfehler sind aber selbst im direkten A-B- Vergleich mit einer exakt arbeitenden Sliding-Band-Schaltung praktisch nicht nachweisbar. Auch eine meßtechnische Überprüfung zeigt, daß Toleranzen erreichbar sind, die innerhalb eines =3 dB-Feldes liegen.

Bemerkenswert ist, daß für die Steuerung des Stellgliedes 10 derselbe Steuerspannungserzeuger benutzt wird wie in der Betriebsart »Breitband«. Dies beruht auf der Erkenntnis, daß der Zweigweg mit seinem Stellglied und dem Steuerspannungserzeuger als gegengekoppelter Gleichrichter arbeitet und damit als eine Schaltung wirkt, die unabhängig von der Art der Signale ein reproduzierbares Maß für die Wechselspannung darstellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur automatischen Dynamik-Kompression und/oder -Expansion mit einer durch ein Stellglied (iO) im Übertragungsmaß veränderbaren ί Verstärkeranordnung (10, 14, 16, 19) und einem weiteren gleichartigen Stellglied (30) zur Veränderung des ÜbertragungFmaßes in einem Zweigweg (30—36), der zur Gewinnung einer Steuerspannung dient, die den Steuereingängen (11, 31) der im Nutzsignalweg und im Zweigweg liegenden Stellglieder (10, 30) zugeführt ist, und mit einer Tiefpaßschaltung (20—28), die mit der irn Nutzsignalweg liegenden Verstärkeranordnung (10, 14,16,19) in Reihe geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur wahlweisen Umschaltung auf eine andere Kompanderkennlinie zu dem im Nutzsignalweg liegenden Stollglied (10) die Serienkapazität (15) geschaltet und dadurch ein steuerbarer Hochpaß (10—15) gebildet wird und daß der Kondensator (15) einen solchen Kapazitätswert hat, daß, wenn das Stellglied (10) einen Minimalwert aufweist, die Grenzfrequenz des Hochpaßfilters (10—15) mit der Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters (20—28) identisch oder nahezu identisch ist

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochpaßfunktion für tiefe Frequenzen durch einen Parallelwiderstand (12) zu der Reihenschaltung aus dem Stellglied (10) und der Kapazität (15) begrenzt wird.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfrequenz der Tiefpaßschaltung (20—26) durch eine zusätzliche Parallelkapazität (27) zu der bereits vo^rhandenen Kapazität (26) verringert wird.

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe Steuerspannungserzeuger (30—36) in beiden Betriebsarten zur Steuerung des im Nutzsignalweg liegender Stellgliedes (10) dient.

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