DE3019431C2 - Signalverarbeitungsschaltung zur Erzeugung eines an ein Aufzeichnungsgerät abzugebendes Signals - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Signalverarbeitungsschaltung zur Erzeugung eines an ein Aufzeichnungsgerät abzugebenden Signals nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Schaltung der genannten Art ist aus der DE-OS 22 11 348 bekannt. Bei dieser bekannten Schaltung weist ein zwischen einer Eingangsklemme und einem ersten Anschluß­ punkt liegender erster Übertragungskanal ein linares Betriebs­ verhalten hinsichtlich des dynamischen Bereiches aufweist, daß ein zweiter an die Eingangsklemme angeschlossener Übertragungs­ kanal, der einen zweiten Anschlußpunkt und einen Ausgang auf­ weist und dessen Anschluß über eine veränderliche Kopplung mit dem ersten Anschlußpunkt verbunden ist, eine Schaltung enthält, deren Komponenten mit dem zweiten Anschlußpunkt so verbunden sind, daß der Frequenzgang dieser Schaltung in Verbindung mit der veränderlichen Kopplung durch die Parameter der veränder­ lichen Kopplung beeinflußt wird, wobei die veränderliche Kopp­ lung so ausgebildet ist, daß sie sich in Abhängigkeit von einem oder mehreren Signalpegeln oder Pegelunterschieden in der Schaltung derart ändert, daß sie einen ersten Extremwert annimmt, bei dem der Signalpegel und der Frequenzgang an dem Ausgang im wesentlichen durch die festen Komponenten bestimmt sind, wenn der Signalpegel sich innerhalb eines ersten Endabschnittes des vorgegebenen dynamischen Bereichs befindet, und daß die Kopp­ lung einen entgegengesetzten Extremwert annimmt, wenn sich der Eingangssignalpegel im entgegengesetzten Endbereich des vorge­ gebenen dynamischen Bereichs befindet, wodurch das Frequenzband, innerhalb dessen die Dynamikänderung stattfindet, eingeengt wird. Die veränderbare Kopplung kann veränderbare Widerstände, ver­ änderbare Kondensatoren und veränderbare Induktivitäten ent­ halten.

Es sind Rauschverminderungssysteme bekannt, die so ausgebildet sind, daß sie den dynamischen Bereich des Signals erhöhen, das auf einem Aufzeichnungsmedium, wie einem Magnetband, auf­ gezeichnet werden kann, bzw. von diesem wiedergegeben werden kann. Derartige Rauschverminderungssysteme ver­ wenden im allgemeinen ein Codierverfahren, das den Pegel des Informationssignals komprimiert und dessen Hoch­ frequenzkomponenten verstärkt vor dem Aufzeichnen des Signals auf dem Aufzeichnungsmedium. Ein Decodierverfahren wird während des Wiedergabebetriebes verwendet, das zur Kom­ pression und Verstärkung komplementär ist, die während des Aufzeichnungsbetriebes auftreten. Das heißt, das De­ codierverfahren hat eine Dehnung des Pegels des wieder­ gegebenen Informationssignals und eine Dämpfung deren Hoch­ frequenzkomponenten zur Folge.

Bei einem herkömmlichen Rauschverminderungssystem wird während des Aufzeichnungsbetriebes das Informationssignal zunächst durch eine Vorverzerrerschaltung übertragen, die mit hohem Verstärkungsfaktor zum Vorverzerren der Hoch­ frequenzkomponenten des daran angelegten Signals vorge­ sehen ist. Das vorverzerrte Signal von der Vorverzerrer­ schaltung wird dann einer Kompressionsschaltung zuge­ führt, die das vorverzerrte Signal komprimiert, wenn der Pegel des Informationssignals niedriger als ein vorge­ gebener Wert ist, und die das Signal mit im wesentlichen Einheitsverstärkung (Verstärkungsfaktor 1) für Signal­ pegel, die größer als der vorgebene Wert sind, überträgt. Beispielsweise kann die Kompressionsschaltung einen Ver­ stärker veränderbaren Verstärkungsfaktors, wie einen spannungs­ gesteuerten Verstärker, aufweisen, der auf das Ausgangs­ signal von der Vorverzerrerschaltung einwirkt. Eine Steuer­ spannung zum Ändern des Verstärkungsfaktors des Verstär­ kers veränderbarer Verstärkung wird von einer Pegelerfassungs­ schaltung und einer Begrenzerschaltung abhängig vom Ausgangs­ signal des Verstärkers veränderbarer Verstärkung abgeleitet. Wenn der Pegel des Informationssignals niedriger als der vorgegebene Wert ist, ist die Begrenzerschaltung außer Betrieb, so daß das Steuersignal von der Pegelerfassungs­ schaltung erreicht, daß im Verstärker veränderbarer Ver­ stärkung eine Kompressionscharakteristik auf das Informations­ signal ausgeübt wird, und wenn der Pegel des Informations­ signals größer als der vorgegebene Wert ist, erdet die Be­ grenzerschaltung das Steuersignal (bzw. legt es an Masse), so daß der Verstärker veränderbarer Verstärkung das In­ formationssignal mit im wesentlichen Einheitsverstärkung überträgt. Eine komplementäre Entzerrungs- und Dehnungs- Schaltungsanordnung ist während des Wiedergabebetriebes vorgesehen.

Jedoch gibt es bei einem derartigen Rauschverminderungs­ system bestimmte Nachteile. Beispielsweise muß zusätzlich zu dem Einstellung erfordernden Verstärker veränderbarer Verstärkung die Begrenzerschaltung ebenfalls genau einge­ stellt werden für einen richtigen Betrieb, wobei eine der­ artige Einstellung häufig schwierig ist. Zusätzlich zeigt ein derartiges Rauschverminderungssystem eine schlechte Übergangscharakteristik bezüglich Änderungen des Pegels des Informationssignals. Insbesondere spricht die Kom­ pressionsschaltung des Rauschverminderungssystems nicht in geeigneter Weise an, wenn der Pegel des Informations­ signals plötzlich erhöht wird, wodurch Überschwingungen in dem Informationssignal erzeugt werden. Dies tritt auf, weil der Verstärkungsfaktor (die Verstärkung) des Ver­ stärkers veränderbarer Verstärkung sich nicht mit Änderungen des Signalpegels sofort oder momentan ändern kann mit dem Ergebnis, daß die hohe Verstärkung, die normalerweise bei Niederpegelsignalen verwendet ist, während einer kurzen Zeit bei Hochpegelsignalen verwendet wird, wenn der Pegel des Informationssignals plötzlich von einem niedrigen auf einen hohen Pegel ansteigt. Dadurch tritt das sogenannte "Rausch-Atmen" (noise breathing) auf. Dies ist insbesondere merkbar, wenn der Pegel des Infor­ mationssignals sich von einem Pegel unter dem erwähnten vorgegebenen Wert auf einen Pegel über dem vorgegebenen Wert ändert, wodurch sich die Verstärkung des Verstär­ kers veränderbarer Verstärkung nicht momentan von der Kompressions-Verstärkungscharakteristik zur Charakteristik mit im wesentlichen Einheitsverstärkung ändern kann. Derartige Überschwingungen im Pegel des Informationssignals haben einen verzerrten Signalverlauf zur Folge, der aufgezeichnet und von dem Aufzeichnungsmedium wiedergegeben wird auf­ grund von magnetischer Sättigung des Aufzeichnungsbandes.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Signalverarbeitungsschaltung nach dem Oberbegriff dieses Anspruchs anzugeben, die zum Erreichen sich ändernder Verstärkungscharakteristiken für sich ändernde Pegel eines Informationssignals geringe Einstellung der verschie­ denen Elemente erfordert; gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Durch die Erfindung ist eine Signalverarbeitungsschaltung geschaffen, bei der das Informations­ signal während des Aufzeichnungsbetriebs komprimiert und während des Wiedergabebetriebs gedehnt wird durch jeweilige erste Übertragungswege, wenn der Pegel des Informations­ signals, das daran angelegt wird, niedriger als ein vorge­ gebener Wert ist, und bei der das Informationssignal, während des Aufzeichnungs- und des Wiedergabebetriebes, durch jeweilige zweite Übertragungswege mit im wesentlichen Einheitsverstärkung übertragen wird, wenn der Pegel des Informa­ tionssignals größer als der vorgegebene Wert ist.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Durch die Erfindung kann eine Signalverarbeitungsschaltung realisiert werden, bei der Überschwingungen im Informationssignal und sich ergebende magnetische Sättigung des magnetischen Aufzeich­ nungsbandes im wesentlichen beseitigt sind.

Durch die Erfindung ist auch eine Signalverarbeitungsschaltung realisierbar, bei der eine komplementäre Anpassung der Kompressions- und Dehnungsschaltungen leicht erreichbar ist. Ferner ist durch die Erfindung eine Signalverarbeitungsschaltung realisierbar, bei der jeweilige dritte Übertragungswege in der Aufzeichnungs- und der Wiedergabeschaltung vorgesehen sind zum Erhöhen des Rauschabstandes für niederpegelige hochfrequente Signale.

Eine erfindungsgemäße Signalverarbeitungsschaltung für ein Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät für ein Infor­ mationssignal ist relativ einfach im Aufbau und bei Aufzeichnungs- und Wiedergabeschaltungen von Ton-Aufzeichnungs- und -Wiedergabe-Bandgeräten in bequemer Weise verwendbar.

Bei der Erfindung weist die Signalverarbeitungs­ schaltung für ein Tonsignal-Aufzeichnungsgerät einen ersten Übertragungsweg zum Komprimieren eines angelegten Tonsignals auf, der einen Kompressionsverstärker veränderbarer Verstärkung und eine Steuereinrichtung aufweist, die ein Steuersignal dem Kompressionsverstärker veränderbarer Verstärkung zur Änderung dessen Verstärkung zuführt, einen zweiten Übertragungsweg zum Übertragen des Tonsignals mit im wesent­ lichen Einheitsverstärkung über einen Widerstand und einen addierenden Verstärker zum Addieren des komprimierten Tonsignals vom ersten Übertragungsweg und des Tonsignals mit im wesentlichen Einheitsverstärkung vom zweiten Über­ tragungsweg, wodurch das komprimierte Tonsignal wirksam zum Aufzeichnen übertragen wird, wenn der Pegel des Ton­ signals unter einem vorgegebenen Wert liegt, und das Ton­ signal mit im wesentlichen Einheitsgewinn zur Aufzeichnung übertragen wird, wenn der Pegel des Tonsignals über dem vorgegebenen Wert ist. Eine komplementäre Ausgangs-Ver­ stärkungsregelschaltung erzeugt im wesentlichen das ur­ sprüngliche Tonsignal wieder, wenn das wie oben aufge­ zeichnete Signal wiedergegeben wird.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Verstärkungsregel­ schaltung eines herkömmlichen Rauschverminderungs­ systems,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Vorverzerrungs- und der Entzerrungs-Frequenzcharakteristik der Verstärkungsregelschaltung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Kompressions- und der Dehnungs-Charakteristik der Verstärkungs­ regelschaltung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Kom­ pressionsschaltung, die bei der Verstärkungs­ regelschaltung gemäß Fig. 1 verwendbar ist,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Dehn­ schaltung, die bei der Verstärkungsregelschaltung gemäß Fig. 1 verwendbar ist,

Fig. 6 in einem Blockschaltbild die Verschaltung einer anderen herkömmlichen Kompressionsschaltung, die bei der Verstärkungsregelschaltung gemäß Fig. 1 verwendbar ist,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Eingangs-/Aus­ gangspegel-Charakteristik der Kompressionsschal­ tung gemäß Fig. 6,

Fig. 8A einen Signalverlauf zur Darstellung von Ände­ rungen im Signalpegel eines Eingangs-Informations­ signals,

Fig. 8B einen Signalverlauf zur Darstellung von Änderungen im Pegel des Signals gemäß Fig. 8A bei Übertragung durch die Aufzeichnungsschaltungenn gemäß den Fig. 1 und 6,

Fig. 9 in einem Blockschaltbild die Verschaltung einer Kompressionsschaltung der Verstärkungsregelschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 10 eine graphische Darstellung der Eingangs-/Ausgangs­ pegel-Charakteristik einer nichtlinearen Schaltung der Kompressionsschaltung gemäß Fig. 9,

Fig. 11 eine graphische Darstellung der Eingangs-/Ausgangs­ pegel-Charakteristik der Kompressionsschaltung gemäß Fig. 9,

Fig. 12 ein Schaltbild einer nichtlinearen Schaltung, die bei der Kompressionsschaltung gemäß Fig. 9 verwendbar ist,

Fig. 13 ein Schaltbild einer Begrenzerschaltung, die bei der Kompressionsschaltung gemäß Fig. 9 verwend­ bar ist,

Fig. 14 ein Schaltbild einer anderen Begrenzerschaltung mit einer Frequenzabhängigkeit, die bei der Kompressionsschaltung gemäß Fig. 9 verwendbar ist,

Fig. 15 eine graphische Darstelluung der Frequenzcharak­ teristik der Begrenzerschaltung gemäß Fig. 14,

Fig. 16 ein Schaltbild einer weiteren Begrenzerschaltung mit Frequenzabhängigkeit, die bei der Kompressions­ schaltung gemäß Fig. 9 verwendbar ist,

Fig. 17 ein Blockschaltbild einer weiteren Begrenzer­ schaltung mit Frequenzabhängigkeit, die bei der Kompressionsschaltung gemäß Fig. 9 verwendbar ist,

Fig. 18 ein Blockschaltbild einer Dehnschaltung der Verstärkungsregelschaltung gemäß der Erfindung mit einer Charakteristik, die komplementär zu der der Kompressionsschaltung gemäß Fig. 9 ist,

Fig. 19A ein Blockschaltbild, auf das bei der Erläuterung des Betriebes der Kompressionsschaltung gemäß Fig. 9 Bezug genommen wird,

Fig. 19B ein Blockschaltbild, auf das bei der Erläuterung des Betriebes der Dehnschaltung gemäß Fig. 18 Bezug genommen wird,

Fig. 20 ein Blockschaltbild, auf das bei der Erläuterung einer anderen Betriebsart der Dehnschaltung gemäß Fig. 18 unter Verwenden zahlreicher gleicher Komponenten wie bei der Kompressionsschaltung gemäß Fig. 9 Bezug genommen wird,

Fig. 21 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungs­ beispiels einer Eingangs-Verstärkungsregelschaltung gemäß der Erfindung,

Fig. 22 ein Blockschaltbild, auf das bei der Erläuterung des Betriebes der Schaltung gemäß Fig. 21 Bezug genommen wird,

Fig. 23 eine graphische Darstellung der veränderbaren Vor­ verzerrungs-Frequenzcharakteristik der Verstärkungs­ regelschaltung gemäß Fig. 21,

Fig. 24 eine graphsiche Darstellung der Eingangs-/Aus­ gangs-Charakteristik der Kompressionsschaltung der Verstärkungsregelschaltung gemäß Fig. 21,

Fig. 25 ein Schaltbild einer nichtlinearen Schaltung, die in der Kompressionsschaltung gemäß Fig. 21 ent­ halten ist,

Fig. 26 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Eingangs-/Ausgangs-Charakteristik der nicht­ linearen Schaltung gemäß Fig. 25,

Fig. 27 eine graphische Darstellung der Eingangs-/Ausgangs­ pegel-Charakteristik der Verstärkungsregelschal­ tung gemäß Fig. 21,

Fig. 28 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungs­ beispiels einer Ausgangs-Verstärkungsregelschal­ tung gemäß der Erfindung mit einer Charakteristik, die komplementär zu der der Eingangs-Verstärkungs­ regelschaltung gemäß Fig. 21 ist,

Fig. 29 ein Blockschaltbild, auf das bei der Erläuterung des Betriebes der Ausgangs-Verstärkungsregel­ schaltung gemäß Fig. 28 Bezug genommen wird,

Fig. 30 ein Blockschaltbild, auf das bei der Erläuterung des Betriebes der Eingangs-Verstärkungsregelschal­ tung gemäß Fig. 21 Bezug genommen wird,

Fig. 31 ein Blockschaltbild, auf das bei der Erläuterung der komplementären Ausgangscharakteristik der Verstärkungsregelschaltung gemäß Fig. 28 Bezug genommen wird.

Gemäß Fig. 1 wird bei einer Verstärkungsregelschaltung eines herkömmlichen Auf­ zeichnungs- und Wiedergabegeräts für ein Informationssignal das Informationssignal einem Eingangsanschluß 4 einer Eingangs-Verstärkungsregelschaltung oder Codierschal­ tung 2 zur Entfernung bestimmter hochfrequenter Komponenten des Signals, wie Rauschen oder dergleichen zugeführt. Die Codierschaltung 2 enthält eine Vorverzerrerschaltung 6, der das Informationssignal vom Eingangsanschluß 4 zugeführt ist und die einen hohen Verstärkungsfaktor zur Vorverzerrung der Hochfrequenzkomponenten des Informationssignals auf­ weist, wie das durch die Kurve PE in Fig. 2 dargestellt ist. Das Ausgangssignal der Vorverzerrerschaltung 6 wird einer Kompressionsschaltung 7 der Codierschaltung 2, insbesondere einem Verstärker 8 veränderbarer Verstärkung, beispielsweise einem spannungsgesteuerten Verstärker der Kompressionsschaltung zugeführt. Gemäß Fig. 1 ist die Vorverzerrerschaltung 6 vor der Kom­ pressionsschaltung 7 angeordnet, jedoch kann diese Reihenfolge ohne Änderung der Wirkung auf das Signal umgekehrt werden. Die Kompressionsschaltung 7 weist ferner einen Pegel­ detektor 9 auf, der den Pegel des Ausgangssignals des Ver­ stärkers 8 veränderbarer Verstärkung erfaßt und in Abhängigkeit davon eine Gleich- Steuerspannung erzeugt, die dem Verstärker 8 veränderbarer Verstärkung zur Änderung dessen Verstärkung zugeführt wird. Die Eingangs-/Ausgangspegel-Charakteristik der Kompressionsschaltung 7 ist durch die Kurve R in Fig. 3 dargestellt, aus der sich ergibt, daß das angelegte Eingangs-In­ formationssignal x in im wesent­ lichen linearer Weise bei logarithmischer Darstellung komprimiert wird.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer herkömmlichen Kompressionsschaltung 7, das bei der herkömmlichen Ver­ stärkungsregelschaltung gemäß Fig. 1 verwendbar ist. Nach Fig. 4 erzeugt der Verstärker 8 veränderbarer Ver­ stärkung ein Ausgangssignal y gemäß:

y = x · e^-Vc (1),

wobei V_c eine dem Verstärker 8 veränder­ barer Verstärkung vom Pegeldetektor 9 zugeführt Steuerspannung ist. Der Pegeldetektor 9 weist eine Umsetzerschaltung 9a für natürlichen Logarithmus auf, die mit dem Ausgangssignal vom Ver­ stärker 8 veränderbarer Verstärkung versorgt ist und ihrerseits ein in den natürlichen Logarithmus umgesetztes Signal einer Glättungsschaltung 9b zuführt. Das Ausgangssignal Glättungsschaltung 9b wird in einem Ver­ stärker 9c mit Verstärkungsfaktor A verstärkt, die eben­ falls im Pegeldetektor 9 enthalten ist. Der Verstärker 9c gibt daher eine Steuerspannung V_c an den Verstärker 8 veränderbarer Verstärkung ab gemäß:

V_c=A · ln y=ln y^A (2).

Die Gleichungen (1) und (2) können zur Bildung eines ver­ einfachten Ausdrucks für das Ausgangssignal y kombiniert werden gemäß:

Wenn das Eingangssignal x und das Ausgangssignal y in ihre Dezibel- oder logarithmischen Äquivalente umge­ setzt werden, ergibt sich das Ausgangssignal y zu:

Es zeigt sich daher, daß das Eingangssignal x und das Aus­ gangssignal y in einer linearlogarithmischen Beziehung zu­ einander stehen, wie das durch die Kurve R in Fig. 3 dargestellt ist, wobei das Ausgangssignal y bezüglich dem Eingangssignal x komprimiert ist und wobei das Kompressions­ verhältnis abhängig vom Verstärkungsfaktor A des Verstär­ kers 9c ist. Beispielsweise ergibt sich für A=1 und log y=½ log x nach Fig. 3 bei einem Pegel des Eingangssignals x von -20 dB ein komprimiertes Ausgangssignal y mit einem Pegel von -10 dB. Das komprimierte Signal von der Kompressionsschaltung 7 wird dann einer Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung 1 über einen Ausgangsanschluß 5 der Codierschaltung 2 zugeführt. Die Einrichtung 1 kann üblichen Aufbau, beispielsweise wie ein Tonsignal-Bandaufzeichnungs- und -wiedergabegerät aufweisen und bewirkt das Aufzeichnen auf ein Magnetband oder ein anderes Aufzeichnungsmedium des am Anschluß 5 empfangenen codier­ ten Signals.

Gemäß Fig. 1 weist bei dem herkömmlichen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät für ein Informations­ signal ein Wiedergabeabschnitt eine Ausgangs-Verstärkungsregelschaltung oder eine Decodier­ schaltung 3 mit einem Eingangsanschluß 11 auf, der das vom Aufzeichnungsmedium wiedergegebene codierte Signal zugeführt ist. Die Decodierschaltung 3 setzt das wiedergegebene codierte Signal in das ursprüngliche Infor­ mationssignal, das dem Eingangsanschluß 4 der Codier­ schaltung 2 zugeführt ist, um, und wirkt auf das daran angelegte Signal in einer Weise ein, die im wesentlichen komplementär zur Codierschaltung 2 ist. Die Decodier­ schaltung 3 enthält eine Dehnschaltung 13 (Expansions­ schaltung) zum Dehnen des wiedergegebenen Informations­ signals in einer Weise, die im wesentlichen komplementär zum Betrag der Kompression von der Kompressionsschaltung 7 ist. Daher ist, wie in Fig. 3 durch die Kurve P darge­ stellt, die Eingangs-/Ausgangspegel-Charakteristik der Dehnschaltung 13 ein Spiegelbild der Kurve R der Kom­ pressionsschaltung 7. Wenn beispielsweise der Pegel des der Kompressionsschaltung 7 zu­ geführten Informationssignals -20 dB ist, erzeugt die Kompressionsschal­ tung 7 ein Ausgangssignal mit einem Pegel von -10 dB. Wenn dieses Ausgangssignal mit einem Pegel von -10 dB der Dehn­ schaltung 13 zugeführt wird, kehrt das Informationssignal auf seinen ursprünglichen Pegel von -20 dB zurück, wie das durch die gestrichelten Linien in Fig. 3 dargestellt ist. Das Aus­ gangssignal der Dehnschaltung 13 wird einer Entzerrerschal­ tung 14 zugeführt, die ebenfalls in der Decodierschaltung 3 enthalten ist, um die hochfrequenten Komponenten des wiedergegebenen codierten Signals in einer Weise zu dämpfen, die im wesentlichen komplementär zum Betrag der Vorverzerrung von der Vorverzerrerschaltung 6 ist wie das durch die Kurve DE in Fig. 2 dargestellt ist. Es sei jedoch erinnert, daß die Lageanordnung der Dehnschaltung 13 und der Entzerrer­ schaltung 14 ohne Änderung der Wir­ kung auf das wiedergegebene codierte Signal umgekehrt werden kann. Das sich ergebende wiedergegebene Signal wird einem Ausgangsan­ schluß 12 der Decodierschaltung 3 zugeführt.

Nach Fig. 1 weist die Dehnschaltung 13 einen Verstärker 15 veränderbarer Verstärkung auf, der mit dem wiedergegebenen codierten Signal vom Eingangsan­ schluß 11 versorgt ist und der ähnlich dem Verstärker 8 veränderbarer Verstärkung der Kompressionsschaltung 7 ist. Ein Pegeldetektor 16 ist ebenfalls mit dem codier­ ten Signal versorgt und erzeugt in Abhängigkeit davon eine Steuerspannung, die dem Verstärker 15 veränderbarer Ver­ stärkung zur Einstellung dessen Verstärkung zugeführt wird.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Dehnschaltung 13, die üblicherweise bei der Decodierschaltung 3 gemäß Fig. 1 verwendet wird. Nach Fig. 5 wird der Ver­ stärker 15 veränderbarer Verstärkung an seinem einen Eingangsanschluß 26 mit dem codierten Informationssignal y versorgt und erzeugt in Abhängigkeit davon ein Ausgangssignal z an einem Aus­ gangsanschluß 27, das sich gemäß

z = y · e^-Vc′ (5),

ergibt, wobei V_c′ eine dem Verstärker 15 durch den Pegeldetektor 16 zugeführte Steuerspannung bedeutet. Die letztere Schaltung weist eine Umsetzerschaltung 16a für natürlichen Logarithmus auf, die mit dem codierten Informationssignal y versorgt ist und die ihrerseits ein Ausgangssignal erzeugt, das über eine Glättungsschaltung 16b einem Verstärker 16c mit einem Verstärkungsfaktor von -A zugeführt wird. Der Verstärker 16c erzeugt eine Steuerspannnung V_c′ gemäß:

V_c′ = -A · ln y (6).

Die Gleichungen (5) und (6) können zur Bildung eines ver­ einfachten Ausdrucks für das Ausgangssignal z kombiniert werden, gemäß:

Die Gleichung (7) kann in ihr logarithmisches bzw. Dezibel- Äquivalent umgeformt werden und ergibt sich gemäß:

log z = (1 + A) log y (8).

Durch Vergleich der Gleichungen (4) und (8) ergibt sich, daß die Neigungen der logarithmischen Eingangs-/Ausgangs- Charakteristiken zueinander in reziproker Beziehung stehen. Für beispielsweise A=1 ergibt sich die Neigung der logarithmischen Eingangs-/Ausgangs-Kurve für die Kom­ pressionsschaltung 7 zu 1/2, während sich die Neigung der logarithmischen Eingangs-/Ausgangs-Kurve der Dehnschaltung 13 zu 2 ergibt.

Es ergibt sich weiter, daß die Decodierschaltung 3 genau an ihrem Ausgangsanschluß 12 das ursprüngliche Informations­ signal wiedergibt, das dem Eingangsanschluß 4 der Codier­ schaltung 2 zugeführt worden ist. Insbesondere ergibt sich bei Einsetzen der Gleichung (3) in die Gleichung (7):

Die obige Codier- oder Verstärkungsregelschaltung 2 kom­ primiert jedoch unnötigerweise sowohl hohe als auch niedrige Signalpegel des Informationssignals, wie das durch die Kurve R in Fig. 3 dargestellt ist. Das heißt, hohe Signal­ pegel haben einen ausreichend hohen Rauschabstand zur Folge, so daß keine Notwendigkeit besteht, solche Signale zu komprimieren. Im Vergleich dazu ist bei relativ niedrigem Wert des Signalpegels, der Verstärkungs­ faktor des Verstärkers 8 veränderbarer Verstärkung auf relativ hohem Wert, so daß das Hintergrundrauschen hoch verstärkt wird, wodurch sich ein niedriger Rauschabstand ergibt. Dadurch ergibt sich ein Zischlaut im wiedergege­ benen Signal, der sich insbesondere bemerkbar macht, wenn der Pegel des Signals sich ändert. Folglich ist es nur notwendig, niedrige Pegel des Informationssignals zu komprimieren, um das Hintergrundrauschen in bezug auf das Niederpegelsignal zu dämpfen, während keine Kompression für Signal­ pegel relativ hohen Pegels vorzusehen ist.

Fig. 6 zeigt eine verbesserte herkömmliche Kompressions­ schaltung 7, bei der Elemente, die denjenigen entsprechen, die mit Bezug auf die Kompressionsschaltung gemäß Fig. 4 erläutert worden sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Wie dargestellt, wird das vorverzerrte Informationssignal von der Vorverzerrerschaltung 6 (Fig. 1) dem Verstärker 8 veränderbarer Verstärkung vom Eingangsanschluß 21 zuge­ führt. Wie bereits mit Bezug auf Fig. 4 erläutert, er­ zeugt der Verstärker 8 veränderbarer Verstärkung ein kom­ primiertes Ausgangssignal y an seinem Ausgangsanschluß 22, das auch dem Pegeldetektor 9 zugeführt wird. Der Pegeldetektor 9 erzeugt die Steuerspannung, die dem Ver­ stärker 8 veränderbarer Verstärkung zur Änderung dessen Verstärkung zugeführt wird. Die Steuerspannung vom Pegel­ detektor 9 wird dem Verstärker 8 veränderbarer Verstärkung über eine Begrenzerschaltung 28 zugeführt, die keinen Ein­ fluß auf die Steuerspannung hat, wenn deren Pegel unter einem vorgegebenen Wert ist, die jedoch die Steuerspannung erdet (an Masse legt), wenn deren Pegel größer als der vorgegebene Wert ist. Insbesondere weist die Begrenzer­ schaltung 28 einen PNP-Transistor 28b auf, der kollektorseitig mit Masse und emitterseitig über eine Diode 28a mit dem Ausgang des Pegeldetektors 9 und dem Steuerspannungseingang des Verstärkers 8 veränderbarer Verstärkung verbunden ist. Die Basis des Transistors 28b ist mit dem bewegbaren Ab­ griff eines veränderbaren Widerstands 28c verbunden, der seinerseits mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Daher wird, wenn der Pegel des Ausgangssignals y vom Verstärker 8 veränderbarer Verstärkung zunimmt, so daß die Steuer­ spannung von dem Pegeldetektor größer als ein vorgegebener Wert wird, die Diode 28a durchgeschaltet, um den Transistor 28b leitend zu halten. Folglich wird der Ausgang des Pegel­ detektors 9 über die Diode 28a und die Kollektor-Emitter- Strecke des Transistors 28b geerdet, so daß eine Steuer­ spannung auf Erdpotential (Massepotential) dem Verstärker 8 veränderbarer Verstärkung zugeführt wird. Da die Eingangs-/ Ausgangs-Charakteristik des Verstärkers 8 veränderbarer Ver­ stärkung durch die Gleichung (1) wiedergegeben ist, zeigt sich, daß dann, wenn die dem Verstärker 8 veränderbarer Ver­ stärkung zugeführte Steuerspannung auf Erdpotential (Masse­ potential) ist, der die Verstärkung des Verstärkers 8 veränderbarer Verstärkung die Einheitsverstärkung ist. Das heißt, das Informations­ signal wird nicht komprimiert, wenn dessen Pegel den vor­ gegebenen Wert überschreitet. Wenn jedoch der Pegel des Informationssignals unter dem vorgegebenen Wert ist, ist die Diode 28a gesperrt, so daß der Verstärker 8 veränder­ barer Verstärkung eine Kompressionswirkung auf das nieder­ pegelige Informationssignal abhängig von der daran von der Pegelerfassungsschaltung zugeführten Steuerspannung ausübt. Die Eingangs-/Ausgangs-Charakteristik für die Kompressionsschaltung 7 gemäß Fig. 6 ist durch die Voll­ linie in Fig. 7 wiedergegeben. Es ist zu bemerken, daß auch bei Verwendung der Kompressionsschaltung gemäß Fig. 6 in der Eingangs- Verstärkungsregelschaltung eine Dehn­ schaltung an der Ausgangsseite der Aufzeichnungsvorrichtung 1 vorgesehen ist, die eine Eingangs-/Ausgangs-Dehnungs­ charakteristik aufweist, die komplementär zur Charakteristik der Kompressionsschaltung 7 gemäß Fig. 7 ist.

Die obige Kompressionsschaltung 7 gemäß Fig. 6 ergibt jedoch verschiedene Probleme. Beispielsweise ist zusätz­ lich zur Notwendigkeit, den Verstärker 8 veränderbarer Verstärkung so einzustellen, daß er richtig auf die daran angelegte Steuerspannung anspricht, eine Einstellung des Begrenzungspegels der Begrenzerschaltung 28 und insbe­ sondere des veränderbaren Widerstands 28c ebenfalls er­ forderlich. Wegen dieser beiden Einstellphasen ist es je­ doch häufig schwierig, genaue Einstellpegel zu erhalten. Das heißt, daß der Pegel des Ausgangssignals y nicht immer genau dem Pegel des Eingangssignals x gemäß Fig. 7 entsprechen kann.

Zusätzlich weisen die Kompressions- und die Dehnschal­ tung gemäß den Fig. 4-6 eine schlechte Übergangscharakteris­ tik für Änderungen im Signalpegel auf. Insbesondere sprechen diese Schaltungen nicht geeignet an, wenn der Signalpegel plötzlich von einem ersten niedrigen Pegel auf einen zweiten hohen Pegel ansteigt. Beispielsweise wird bei einem plötzlichen Anstieg des Pegels das Eingangssignals gemäß Fig. 8A, ein Ausgangssignal y wie gemäß Fig. 8B am Ausgang 22 der Kompressionsschaltungen 7 gemäß den Fig. 4 und 6 erzeugt. Daher weist einer Erhöhung des Eingangssignalpegels, wie sie durch die positiv werdende Flanke (Anstiegsflanke) in Fig. 8A dargestellt ist, das sich ergebende Ausgangs­ signal einen entsprechenden Überschwingungsanteil auf, der wesentlich größer als der gewünschte Pegel des Ausgangs­ signals ist. Die Zeit, innerhalb der diese Überschwingung auf den Soll-Pegel abfällt, wird als Einschwingzeit t_A be­ zeichnet. Es wird jedoch schwierig, eine richtige Einschwing­ zeit t_A zu wählen, da eine zu lange Einschwingzeit den Ton verzerrt, der gegebenenfalls wiedergegeben wird, und eine zu kurze Einschwingzeit ein Klickgeräusch im wiedergege­ benen Ton zur Folge hat. Eine optimale Einschwingzeit t_A wird daher auf den Bereich von 100 µs-10 ms einge­ stellt. In ähnlicher Weise tritt bei einem Abfall des Eingangssignal­ pegels von einem hohen Wert auf einen niedrigen Wert, wie er durch die negativ werdende oder Abfallflanke des Signals in Fig. 8A dargestellt ist, ein negatives Überschwingen auf, und die Zeit, in der der Pegel des Signals von dem Über­ schwingungspegel auf den Soll-Pegel zurückkehrt, wird als Erholungszeit t_R bezeichnet. Wie in Fig. 8B dargestellt, ist die Erholungszeit t_R optimal auf eine vergleichsweise lange Zeit eingestellt, die allgemein größer als 100 ms ist. Es zeigt sich, daß die Einschwingzeit t_A und die Er­ holungszeit t_R sich aus dem Laden und Entladen eines Kon­ densators in der Schaltung ergeben. Jedoch ist das Ein­ stellen dieser Ansprechzeiten t_A und t_R schwierig.

Weiter können Überschwingungen als Ergebnis zunehmender Signalpegel innerhalb der relativ kurzen Einschwingzeit t_A beispielsweise einen Pegel aufzuweisen, der um 10 dB größer als der Soll-Signalpegel ist. Eine solche Erhöhung des Signalpegels ist selbstverständlich unerwünscht und hat bei Wiedergabe von einem Magnetband das Auftreten eines verzerrten Tons zur Folge. Diese Verzerrung er­ gibt sich, weil das Magnetband lediglich dazu bestimmt ist, Signale bis zu einem bestimmten Pegel ohne Ver­ zerrung aufzuzeichnen. Oberhalb dieses Pegels wird das Magnetband gesättigt, so daß das Aufzeichnen von Signalen oberhalb dieses Pegels eine Verzerrung im wiedergegebenen Ton zur Folge hat.

Aus Fig. 7 ergibt sich, daß bei einer Änderung des Eingangssignal­ pegels von -20 dB auf +10 dB der Ausgangssignal­ pegel sich von einem Punkt I auf der Vollinie gemäß Fig. 7 zu einem Punkt II ändert. Weil jedoch die Verstärkung des Verstärkers 8 veränderbarer Verstärkung nicht augen­ blicklich der erläuterten schnellen Signalpegelerhöhung folgen kann, wird der Ausgangssignalpegel zunächst vom Punkt I zu einem Punkt III erhöht, wie das durch die gestrichelte Linie in Fig. 7 dargestellt ist. Das hat zur Folge, daß das hochpegelige Eingangssignal während eines kurzen Intervalls mit hoher Verstärkung von dem Verstärker 8 veränderbarer Verstärkung verarbeitet wird. Danach wird der Ausgangssignalpegel langsam vom Punkt III zum Punkt II innerhalb der Einschwingzeit t_A abgesenkt, wenn die Verstärkung des Verstärkers 8 langsam abnimmt. Es zeigt sich daher, daß die Verwendung eines einzigen Signalweges für Signale oberhalb des erwähnten Begrenzungspegels und für Signale unterhalb des erwähnten Begrenzungspegels einen nachteiligen Einfluß auf den wiedergegebenen Ton aufweist, wie das vorstehend erläutert worden ist.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Signalverarbeitungs­ schaltung 30 für eine Verstärkungsregelschaltung gemäß der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Informationssignal einer Vorverzerrerschaltung 6 (Fig. 1) zum Vorverzerren der Hochfrequenzkomponenten des Signals zugeführt. Das vorverzerrte Signal wird dann einem Ein­ gangsanschluß 31a einer Signalverarbeitungsschaltung 30 (Fig. 9) zugeführt, in der Signalpegel unter einem vorgegebenen Wert komprimiert werden und Signalpegel über dem vorge­ gebenen Wert mit im wesentlichen Einheitsverstärkung hin­ durchgeführt werden. Insbesondere weist die Signalverarbeitungs­ schaltung 30 einen ersten Übertragungsweg 113 (Fig. 19) mit einem Kompressionsver­ stärker 33 veränderbarer Verstärkung, beispielsweise ein spannungs­ gesteuerte Verstärker, auf, dessen Eingang mit dem Eingangsanschluß 31a über einen Widerstand 32 verbunden ist. Eine Steuereinrichtung 34 führt eine Steuerspannung dem Kompressionsverstärker 33 veränderbarer Verstärkung zur Veränderung dessen Verstärkung zu und weist einen Pegeldetektor 35 auf, dem das Ausgangssignal des Kompressionsverstärkers 33 veränderbarer Verstärkung zugeführt ist, und eine nichtlineare Schaltung 36, welche die Steuerspannung abhängig vom erfaßten Detektor­ signal des Pegeldetektors 35 erzeugt. Die nichtlineare Schal­ tung 36 weist eine Eingangs-/Ausgangs-Charakteristik auf, die nach Fig. 10 eine erste lineare Nei­ gung aufweist, wenn das erfaßte Detektorsignal des Pegel­ detektors 35 niedriger als eine vorgegebene Spannung V_S ist, und eine zweite lineare Neigung aufweist, die größer als die erste lineare Neigung ist, wenn der Pegel des erfaßten Detektorsignals größer als die vorgegebene Span­ nung V_S ist. Das heißt, die Eingangs-/Ausgangs-Charak­ teristik der nichtlinearen Schaltung 36 ist "geknickt-linear".

Infolgedessen ist die Eingangs-/Ausgangs-Pegel- Charakteristik des Kompressionsverstärkers 33 veränderbarer Verstär­ kung eine geknickt-lineare Kurve, wie sie durch die gestrichelte Linie in Fig. 11 dargestellt ist. Diesbezüglich entspricht der Null-dB-Bezugspegel, an dem die gestrichelte Kurve gemäß Fig. 11 geknickt ist, der vor­ gegebenen Spannung V_S des erfaßten Ausgangssignals vom Pegeldetektor 35. Infolgedessen ist der Gradient der Ein­ gangs-/Ausgangspegel-Kurve des Kompressionsverstärkers 33 veränderbarer Verstärkung für Eingangspegel unter 0 dB gleich 2. Das heißt, für solche niedrige Pegel des Eingangssignals wird ein Kompressionsverhältnis von 2 : 1 erzeugt. (Für Ein­ gangspegel größer als 0 dB dagegen ist der Gradient der Eingangs-/ Ausgangspegel-Kurve niedriger als der vorerwähnte Gradient, so daß ein Kompressionsverhältnis von n : 1 erzeugt wird, wobei n größer als 2 ist.

Das Ausgangssignal vom Kompressionsverstärker 33 veränderbarer Verstär­ kung wird über einen Widerstand 37 zu einer Dioden-Begrenzer­ schaltung 40 übertragen, die aus zwei Dioden 38, 39 besteht, die jeweils zwischen den Ausgang des Widerstands 37 und Masse (Erde) und zueinander entgegengesetzt geschaltet sind. Das heißt, daß die Kathode der Diode 38 und die Anode der Diode 39 mit dem Ausgang des Widerstands 37 verbunden sind und die Anode der Diode 38 und die Kathode der Diode 39 mit Masse (Erde) verbunden sind, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Es zeigt sich daher, daß für Ausgangspegel des Kompressionsverstärkers 33 veränderbarer Verstärkung, die größer als der positive Begrenzungs­ pegel L (Fig. 11) der Begrenzerschaltung 40 sind, die Diode 39 durchgeschaltet wird, um dieses Ausgangssignal mit Masse zu verbinden. In ähnlicher Weise ergibt sich, daß die Diode 38 zur Erzeugung eines negativen Begrenzungs­ pegels für Ausgangssignale des Verstärkers 33 veränder­ barer Verstärkung wirkt. Das Ausgangssignal des Verstär­ kers 33 veränderbarer Verstärkung wird daher über die Be­ grenzerschaltung 40 und einen weiteren Widerstand 41 einem Eingang eines addierenden Verstärkers 42 zugeführt. Der addierende Verstärker 42 ist vorzugsweise ein Operations­ verstärker, wobei das Ausgangssignal des Kompressionsverstärkers 33 veränderbarer Verstärkung dem invertierenden Eingang des Verstärkers 42 zugeführt wird.

Ein zweiter Übertragungsweg ist parallel zum ersten Über­ tragungsweg zwischen dem Eingangsanschluß 31a und dem invertierenden Eingang des addierenden Verstärkers 42 an­ geschlossen und besteht aus einem einzigen Widerstand 43, der eine Charakteristik mit konstanter Ver­ stärkung erreicht. Insbesondere und wie in Fig. 11 durch die strichpunktierte Linie dargestellt, weist die Eingangs-/ Ausgangs-Charakteristik des zweiten Übertragungsweges 112 (Fig. 19) einen Gradienten von 1 zur Übertragung des Informations­ signals mit im wesentlichen Einheitsverstärkung auf. Daher werden sowohl das komprimierte Informationssignal von dem ersten Übertragungsweg 113 des Kompressionsverstärkers 33 veränderbarer Verstärkung, als auch das Informationssignal mit im wesent­ lichen Einheitsverstärkung vom zweiten Übertragungsweg 112 über den Widerstand 43 einem Eingang, vorzugsweise dem invertierenden Eingang, des Operationsverstärkers 42 zu­ geführt.

Wie sich aus der gestrichelten und der strichpunktierten Charakteristik gemäß Fig. 11 ergibt, ist, wenn der Pegel des Eingangsinformationssignals kleiner als der Null-dB- Bezugspegel ist, das komprimierte Informationssignal vom Kompressions­ verstärker 33 variabler Verstärkung des ersten Übertragungs­ weges 113 viel größer als das von dem zweiten Übertragungsweg 112 übertragene Informationssignal, so daß das komprimierte Signal vom Kompressionsverstärker 33 veränderbarer Verstärkung wirk­ sam am Ausgang des Verstärkers 42 erzeugt wird. Im Ver­ gleich dazu ist, wenn der Pegel des Eingangs-Informations­ signals größer als der Null-dB-Bezugspegel ist, das über den zweiten Übertragungsweg 112 über­ tragene Informationssignal mit dem Widerstand 43 viel größer, als das kompri­ mierte Signal über dem Kompressionsverstärker 33 veränderbarer Ver­ stärkung, so daß das übertragene Signal von dem zweiten Übertragungsweg 112 mit dem Widerstand 43 wirksam am Aus­ gang des Verstärkers 42 erzeugt wird. Das heißt, das Ausgangssignal vom zweiten Übertragungsweg 112 mit dem Wider­ stand 43 kann wirksam unterdrückt werden, wenn der Pegel des Informationssignals kleiner als der Null-dB-Bezugs­ pegel ist, und das komprimierte Signal vom Kompressionsverstärker 33 veränderbarer Verstärkung kann wirksam unterdrückt wer­ den, wenn der Pegel des Informationssignals größer als der Null-dB-Bezugspegel ist. Folglich addiert der Ver­ stärker 42 die wirksamen Signale zu solchen Zeitpunkten, zur Erzeugung einer wirksamen zusammengesetzten Eingangs-/ Ausgangs-Charakteristik, die durch die Vollinie in Fig. 11 dargestellt ist. Es zeigt sich, daß diese Charakteristik im wesentlichen identisch mit der herkömmlichen Charakteristik gemäß Fig. 7 ist. Weiter ist ein Rückkopplungswiderstand 44 zwischen dem Ausgang des Verstärkers 42 und dessen invertierenden Eingang angeschlossen, um die Verstärkung des Verstärkers 42 zu stabilisieren.

Es zeigt sich, daß die Verwendung des ersten und des zwei­ ten Übertragungsweges 113 und 112 wesentlich die Probleme beseitigt, die dem zuvor erläuterten herkömmlichen Gerät inhärent sind. Beispielsweise wirkt bei der herkömmlichen Kom­ pressionsschaltung gemäß Fig. 6, da die Verstärkung des Verstärkers 8 veränderbarer Verstärkung sich nicht augen­ blicklich bei Änderungen des Signalpegels ändern kann, wenn ein Signalpegel niedrigen Wertes plötzlich auf höheren Wert ansteigt, die hohe Verstärkung des Ver­ stärkers 8, die auf das niederpegelige Signal einwirkt, auch auf das plötzlich erhöhte höherpegelige Signal wäh­ rend einer kurzen Zeit ein. Dies hat wie erwähnt ein Überschwingen zur Folge, das in dem Signal gebildet wird, wodurch sich eine nachteilige Wirkung bezüglich des von einem solchen auf einem Magnetband aufgezeichneten Signal wiedergegebenen Ton ergibt. Die Signalverarbeitungsschaltung gemäß der Erfindung, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist, beseitigt im wesentlichen diese nachteiligen Wirkungen. Wenn sich daher der Pegel des Eingangssignals von einem niedrigen Wert, beispielsweise unter 0 dB, auf einen höheren Wert über dem Null-dB-Bezugspegel ändert, erzeugt der Kompressionsver­ stärker 33 veränderbarer Verstärkung ein Ausgangssignal mit Überschwingungen. Da jedoch die Begrenzerschaltung 40 außerhalb der Steuerschaltung 34 angeordnet ist, werden die Überschwingungen wirksam unterdrückt. Das heißt, wenn große Überschwingungen von dem Kompressionsverstärker 33 ver­ änderbarer Verstärkung der Begrenzerschaltung 40 zuge­ führt werden, schaltet die Diode 39 durch zum Erden solcher Überschwingungen. Da jedoch der Ausgangspegel nicht größer als 0 dB ist, wird der addierende Verstärker 42 wirksam mit dem Informationssignal über den zweiten Übertragungs­ weg mit dem Widerstand 43 versorgt. Folglich wird jegliche Verzerrung in den Signalen im wesentlichen vermieden.

Fig. 12 zeigt eine Schaltungsanordnung, die als nicht­ lineare Schaltung 36 bei der Signalverarbeitungsschaltung gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Wie dargestellt wird das erfaßte Detektorsignal vom Pegeldetektors 35 über einen Eingangsanschluß 45a und einen Widerstand 46 einem Verstärker 47 zugeführt. Eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 48a, einer Spannungsquelle 48b zum Erzeugen einer Spannung, die im wesentlichen gleich der vorgegebenen Spannung V_S (Fig. 10) ist, und deren positiver Anschluß mit dem Widerstand 48a verbunden ist, und einer Diode 48c, deren Anode mit dem negativen Anschluß der Spannungsquelle 48b verbunden ist, ist parallel zum Widerstand 46 zwischen dem Eingangsanschluß 45a und dem Eingang des Verstärkers 47 geschaltet. Weiter ist der Eingang des Verstärkers 47 mit Erde (Masse) über einen Widerstand 49 verbunden und ist der Ausgang des Verstärkers 47 mit einem Anschluß 45b ver­ bunden, der seinerseits mit dem Steueranschluß des Kompressionsver­ stärkers 33 veränderbarer Verstärkung verbunden ist. Wenn daher der Pegel des Informationssignals, das dem Eingangs­ anschluß 45a zugeführt ist, kleiner als die vorgegebene Spannung V_S ist, ist die Diode 48c außer Betrieb bzw. gesperrt, so daß ein erster Spannungsteiler aus den Widerständen 46 und 49 ein Spannungsteilersignal dem Verstärker 47 zuführt. Wenn jedoch der Pegel des Informationssignals, das dem Eingangsanschluß 45a zugeführt ist, größer als die vor­ gegebene Spannung V_S ist, wird die Diode 48c durchge­ schaltet. Dies bedeutet, daß die Widerstände 46 und 48a, die parallel geschaltet sind, einen äquivalenten Wider­ stand bilden, der eine Spannungsteilerschaltung mit dem Widerstand 49 bildet. Folglich ändert sich das Spannungs­ teilerverhältnis, das auf das dem Verstärker 47 zuge­ führte Signal einwirkt, so, daß die geknickt-lineare Eingangs-/Ausgangs-Charakteristik gemäß Fig. 10 erhalten wird.

Obwohl die bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 ver­ wendete Begrenzerschaltung eine Diodenbegrenzerschaltung 40 ist, sei erwähnt, daß jede äquivalente Begrenzer­ schaltung statt dessen verwendet werden kann. Beispiels­ weise kann gemäß Fig. 13 eine Transistor-Begrenzerschal­ tung 50 verwendet werden. Bei dieser Schaltung sind drei Widerstände 53, 54, 55 reihengeschaltet zwischen einem Ein­ gangsanschluß und einem Ausgangsanschluß der Begrenzer­ schaltung 50 und sind zwei Widerstände 56, 57 reihengeschal­ tet zwischen einem Verbindungspunkt der Widerstände 53 und 54 und Masse (Erde). Ein NPN-Transistor 58 ist basisseitig mit Masse über den Widerstand 57, emitterseitig direkt mit Masse und kollektorseitig mit einem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 54 und 55 verbunden. Daher reicht, wenn der Pegel des Informationssignals, das vom Kompressions­ verstärker 33 veränderbarer Verstärkung gemäß Fig. 9 dem Eingangsanschluß der Begrenzerschaltung 50 zugeführt ist, kleiner als die vorgegebene Spannung V_S ist, die der Basis des Transistors 58 zugeführte Spannung nicht aus, um den Transistor durchzuschalten. Folglich wird zu solchen Zeiten das komprimierte Informationssignal vom Kompressionsverstär­ ker 33 veränderbarer Verstärkung über die Widerstände 53, 54 und 55 dem invertierenden Eingang des Operationsver­ stärkers 42 zugeführt. Wenn jedoch der Pegel des kompri­ mierten Informationssignals größer als die vorgegebene Spannung V_S ist, wird der Transistor 58 durchgeschaltet, so daß das komprimierte Informationssignal über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 58 geerdet wird.

Die Begrenzerschaltungen 40 und 50 weisen eine relativ flache Frequenzcharakteristik auf, d. h., eine Charakteristik, die lediglich vom Pegel des daran angelegten Signals abhängt und nicht von der Frequenz des Signals. Jedoch weist übliches Magnetband, das bei einem Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät für Tonsignale (Audiosignale) verwendet wird, eine Frequenzcharakteristik auf, durch die infolge der Sättigungscharakteristik des Bandes der maximale Signalpegel, der von dem Magnetband wiedergegeben werden kann, mit höheren Frequenzen abnimmt. Da die Begrenzerschaltungen 40 und 50 eine flache Frequenzcharakteristik aufweisen, d. h., nicht frequenzabhängig sind, werden deren Begrenzungs­ pegel in Übereinstimmung mit dem maximalen Ausgangspegel eingestellt, der von dem Magnetband für hochfrequente Sig­ nale wiedergegeben werden kann. Die Signalpegel für nieder- und mittelfrequente Signale werden dadurch in größerem Maße begrenzt als notwendig. Für den Fall, für den ein Kompromiß zwischen der zu großen Begrenzung in den nieder- und mittelfrequenten Bereichen und dem verringerten Be­ grenzungspegel für den höherfrequenten Bereich gesucht wird, werden bei den nieder- und den mittelfrequenten Signalen deren Signalpegel weiterhin in einem Ausmaß begrenzt, das größer als notwendig ist, während Signal­ pegel im hochfrequenten Bereich nicht ausreichend be­ grenzt werden, so daß eine gewisse Sättigung im letzteren Bereich auftritt. Folglich ist es erwünscht, über eine Begrenzerschaltung zu verfügen, die in einer komplemen­ tären Weise von der Frequenzcharakteristik des verwen­ deten Magnetbandes frequenzabhängig ist.

Fig. 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Begrenzer­ schaltung 60, die statt der Begrenzerschaltung 40 gemäß Fig. 9 verwendet werden kann und die eine Frequenzcharak­ teristik aufweist, die der Sättigungscharakteristik eines Magnetbandes entspricht. Wie dargestellt, sind Wider­ stände 61 und 62 zwischen dem Ausgang des Kompressionsverstärkers 33 veränderbarer Verstärkung und dem Ausgang der Be­ grenzerschaltung 60 reihengeschaltet, der seinerseits mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 42 verbunden ist. Eine Reihenschaltung eines Widerstands 63 und eines Kondensators 64 ist zwischen einem Verbindungs­ punkt der Widerstände 61 und 62 und Masse angeschlossen. Zwei Dioden 65 und 66 sind jeweils parallel zum Widerstand 63 und zueinander entgegengesetzt angeordnet. Insbesondere sind die Kathode der Diode 65 und die Anode der Diode 66 mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 61 und 62 und die Anode der Diode 65 und die Kathode der Diode 66 gemeinsam mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Wider­ stand 63 und dem Kondensator 64 verbunden. Mit einem Wider­ standswert R₁ und R₃ der Widerstände 61 bzw. 63 und einem Kapazitätswert C des Kondensators 64 ergibt sich eine über den Widerstand 63 und selbstverständlich über jede der Dioden 65 und 66 angelegte Spannung V₀ zu:

wobei V_in die der Begrenzerschaltung 60 vom Verstärker 33 veränderbarer Verstärkung zugeführte Spannung bedeutet. Es zeigt sich daher, daß bei höheren Frequenzen der Kondensator 64 in der Schaltung wirksam kurzgeschlossen ist, so daß die Dioden 65 und 66 in im wesentlichen identischer Weise zur Begrenzerschaltung 40 gemäß Fig. 9 arbeiten. Das heißt, und wie in Fig. 15 dargestellt, daß eine im wesentlichen flache Frequenz-Antwort für höherfrequentierte Signale oberhalb der Frequenz f_C erzeugt wird, wobei der Maximalwert des Ausgangssignals von der Begrenzerschaltung 60 (R₃/(R₁+R₃))·V_in beträgt. Der letztere Wert ist selbstverständlich gleich der Einschaltspannung jeder der Dioden 65, 66, abhängig von der Polarität der Eingangsspannung V_in. Im Vergleich dazu behält bei niederen Frequenzen der Kondensator 64 eine Ladung, wodurch der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 63 und dem Kondensator 64 auf eine Spannung angehoben wird, die größer als Massepotential ist. Das heißt, daß ein höherer Pegel der Eingangsspannung V_in erforderlich ist, um die Diode 66 durchzuschalten, so daß der maximale Ausgangspegel von der Begrenzerschaltung 60, der auf dem Magnetband aufgezeichnet werden kann, für niederfrequente Signale größer ist. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Schaltung gemäß Fig. 14 erreicht die Frequenzcharakteristik der über dem Widerstand 63 und damit über den Dioden 65 und 66 abgefallenen Spannung eine im wesentlichen flache Charakteristik für hohe Frequenzen, während bei niederen Frequenzen unter der Abschaltfrequenz f_C, mit:

die über dem Widerstand 63 abfallende Spannung V₀ mit einer Rate von 6 dB/Oktave abfällt. Es sei erwähnt, daß jedoch ein vorgegebener Begrenzungspegel für die niederfrequenten Signale erreicht werden kann, der sich von dem der hochfrequenzten Signale lediglich dadurch unterscheidet, daß ein Widerstand parallel zum Kondensator 64 geschaltet wird.

Fig. 16 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer frequenzabhängigen Begrenzerschaltung 70, die anstelle der Begrenzerschaltung 40 (Fig. 9) verwendet werden kann und die eine Frequenzcharakteristik aufweist, die im wesentlichen gleich der der Begrenzerschaltung 60 gemäß Fig. 14 ist. Wie dargestellt, sind Widerstände 71 und 72 zwischen dem Ausgang des Kompressionsverstärkers 33 veränderbarer Verstärkung und dem Ausgang der Begrenzerschaltung 70 reihengeschaltet. Ein Kondensator 73 und ein Widerstand 74 sind zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 71 und 72 und Masse reihengeschaltet, und bei einem Paar von Transistoren 75, 76 sind deren jeweilige Kollektor-Emitter- Strecken parallel zum Widerstand 74 geschaltet. Insbesondere ist der Transistor 75 ein PNP-Transistor und ist der Transistor 76 ein NPN-Transistor, wobei der Emitter des Transistors 75 und der Kollektor des Transistors 76 gemeinsam mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 73 und dem Widerstand 74 verbunden sind, und wobei der Kollektor des Transistors 75 und der Emitter des Transistors 76 gemeinsam mit Masse verbunden sind. Weiter ist ein Verstärker 77 eingangsseitig mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 73 und dem Widerstand 74 und ausgangsseitig über einen Widerstand 78 mit den gemeinsam miteinander verbundenen Basen der Transistoren 75 und 76 verbunden. Es zeigt sich, daß diese Schaltung in im wesentlichen identischer Weise wie die Begrenzerschaltung 60 gemäß Fig. 14 arbeitet. Insbesondere ist bei höheren Frequenzen der Kondensator 73 wirksam kurzgeschlossen, so daß das Signal vom Kompressionsverstärker 33 veränderbarer Verstärkung über dem Widerstand 74 anliegt zum Durchschalten eines der Transistoren 75, 76 abhängig von der Polarität des Signals über dem Widerstand 74. Wenn einer der Transistoren 75 oder 76 durchgeschaltet wird, wird das Ausgangssignal vom Kompressionsverstärker 33 veränderbarer Verstärkung über dessen Kollektor-Emitter-Strecke geerdet. Bei niederen Frequenzen muß jedoch der Pegel des Signals vom Kompressionsverstärker 33 veränderbarer Verstärkung höher sein, um die gleiche Betriebsspannung über den Widerstand 74 anzulegen, aufgrund der Aufladung des Kondensators 73. Folglich ist der maximale Pegel des Eingangssignals, der auf dem Magnetband aufgezeichnet wird, für nieder- und mittelfrequente Signale höher, als für höherfrequente Signale.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer frequenzabhängigen Begrenzerschaltung 80 ist in Fig. 17 dargestellt. Die Begrenzerschaltung 80 weist eine Unter-Begrenzerschaltung 40 auf, die identisch der Begrenzerschaltung gemäß Fig. 9 ist, und die eine im wesentlichen flache Frequenzcharakteristik aufweist. Eine erste Filterschaltung 81 ist zwischen dem Kompressionsverstärker 33 veränderbarer Verstärkung und dem Eingang der Unter-Begrenzerschaltung 40 angeordnet und besitzt eine Frequenzcharakteristik f (ω), und eine zweite Filterschaltung 82 ist mit dem Ausgangssignal der Unter- Begrenzerschaltung 40 versorgt und weist eine Frequenzcharakteristik von 1/f (ω) auf, die das reziproke oder invertierte der Frequenzcharakteristik der Filterschaltung 81 ist. Auf diese Weise sind die Filterschaltungen 81 und 82 so ausgebildet, daß sie eine Soll-Frequenzcharakteristik besitzen, die zusammen mit der Begrenzerschaltung 40 gemäß Fig. 17 eine wirksame frequenzabhängige Begrenzerschaltung 80 bildet.

Fig. 18 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Dehnschaltung 90 für eine Signalbearbeitungsschaltung gemäß der Erfindung, die anstelle der Dehnschaltung 13 gemäß Fig. 1 verwendet werden kann und die eine Eingangs-/Ausgangs-Charakteristik aufweist, die komplementär zu der der Signalverarbeitungsschaltung 30 gemäß Fig. 9 ist. Das heißt, die Dehnschaltung 90 erreicht eine Expansions- oder Dehncharakteristik des reproduzierten codierten Signals, die umgekehrt zu der Charakteristik ist, die durch die Signalverarbeitungsschaltung 30 gemäß Fig. 9 ausgeübt wird, zur Rückführung des codierten Signals in dessen ursprüngliche Form.

Insbesondere wird ein reproduziertes codiertes Signal, das auf einem Aufzeichnungsmedium, wie einem Magnetband aufgezeichnet ist, mittels Wandler oder dergleichen einem Eingangsanschluß 91a der Dehnschaltung 90 zugeführt. Dieses Signal wird weiter über einen Widerstand 92 einem Ausgangsanschluß 91b der Dehnschaltung 90 über einen ersten und einen zweiten Übertragungsweg übertragen. Der erste Übertragungsweg weist einen Verstärker 93 veränderbarer Verstärkung auf, der an seinem Eingangsanschluß mit dem codierten Signal vom Eingangsanschluß 91a über einen Widerstand 92 und einen Dioden-Kern- oder Begrenzerschaltung 100 versorgt ist. Letztere Begrenzerschaltung 100 besteht aus einem Paar von Dioden 101, 102, die zwischen dem Widerstand 92 und dem Verstärker 93 veränderbarer Verstärkung antiparallel geschaltet sind. Ein Widerstand 103 ist zwischen dem Eingang des Verstärkers 93 veränderbarer Verstärkung und Masse (Erde) angeschlossen. Auf diese Weise begrenzt die Dioden-Begrenzerschaltung 100 den Pegel des wiedergegebenen codierten Signals, das daran zugeführt worden ist, auf zwei unabhängige Pegel und erreicht eine Charakteristik, die entgegengesetzt zu der der Begrenzerchaltung 40 gemäß Fig. 9 ist. Beispielsweise wird, wenn die Dioden 101, 102 identischen Aufbau besitzen und einen Einschaltspannungspegel von 0,7 V besitzen, das reproduzierte codierte Signal vom Anschluß 91a dem Verstärker 93 veränderbarer Verstärkung nur dann zugeführt, wenn der Pegel dieses Signals über 0,7 V (über die Diode 102) oder unter -0,7 V (über die Diode 101) ist.

Der erste Übertragungsweg weist ferner eine Steuerschaltung 94 zum Zuführen einer Steuerspannung zum Verstärker 93 veränderbarer Verstärkung zur Veränderung dessen Verstärkung auf. Die Steuerschaltung 94 weist einen Pegeldetektor 95 auf, der mit dem wiedergegebenen codierten Signal vom Eingangsanschluß 91a versorgt ist und der seinerseits ein erfaßtes Ausangssignal einer nichtlinearen Schaltung 96 ebenfalls der Steuerschaltung 94 zuführt. Ein Verstärker 97 mit einer Verstärkung von -1, d. h., ein Inverter ist mit dem Ausgangssignal der nichtlinearen Schaltung 96 versorgt und erzeugt die Steuerspannung, die dem Verstärker 93 veränderbarer Verstärkung zugeführt wird. Es zeigt sich, daß die Steuerschaltung 94 zusammen mit dem Verstärker 93 veränderbarer Verstärkung auf das wiedergegebene codierte Signal in einer Weise einwirkt, die im wesentlichen komplementär zu der des entsprechenden Kompressionsverstärkers 33 veränderbarer Verstärkung und der Steuereinrichtung 34 gemäß Fig. 9 ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers 93 veränderbarer Verstärkung wird einen invertierenden Verstärker 104 über einen Widerstand 98 zugeführt.

Der zweite Übertragungsweg besteht aus einem Gegenkopplungswiderstand 105, der mit dem gedehnten invertierten Signal vom Verstärker 104 versorgt ist und der dieses Signal mit einer Charakteristik mit im wesentlichen Einheitsverstärkung zum Eingang des ersten Übertragungsweges überträgt und insbesondere zu dessen Begrenzerschaltung 100. Insbesondere ist der Widerstand 105 zwischen der Ausgangsseite des Widerstands 92 und dem Ausgang des invertierenden Verstärkers 104 angeschlossen. Auf diese Weise wird das über den ersten Übertragungsweg zugeführte codierte Signal durch den Verstärker 104 invertiert, wobei dieses invertierte Signal zum ersten Übertragungsweg rückgeführt wird zur Wiedergabe des ursprünglichen Informationssignals, das zuvor der Signalverarbeitungsschaltung 30 gemäß Fig. 9 zugeführt worden ist. Ein Rückkopplungswiderstand 106 ist auch zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des invertierenden Verstärkers 104 zum Einstellen dessen Verstärkung angeschlossen. Weiter enthält die Ausgangs-Verstärkungsregelschaltung oder Decodierschaltung eine (Nach-)Entzerrerschaltung, wie die Schaltung 14 gemäß Fig. 1, die mit entweder dem Eingangsanschluß 91a oder dem Ausgangsanschluß 91b der Dehnschaltung 90 verbunden ist, um eine Charakteristik zu erreichen, die komplementär der Vorverzerrerschaltung der Signalverarbeitungsschaltung gemäß der Erfindung ist. Das heißt, die Entzerrerschaltung dämpft die hochfrequenten Komponenten des codierten Signals.

Anhand der Fig. 19 und 20 wird das Arbeitsprinzip der Signalverarbeitungsschaltung erläutert. Zunächst zeigt Fig. 19A eine Codierschaltung 110 die repräsentativ für die Signalverarbeitungsschaltung 30 gemäß Fig. 9 ist, wobei ein Eingangs-Informationssignal x einem Eingangsanschluß 111a der Codierschaltung 110 zugeführt wird. Dieses Signal wird dann über den ersten Übertragungsweg 113, der auf das Signal mit einer Übertragungsfunktion β einwirkt, und über den zweiten Übertragungsweg 112, der auf das Signal mit einer Übertragungsfunktion α einwirkt, zugeführt. Die über die beiden Übertragungswege 112, 113 übertragenen Signale werden in einer Addierschaltung 114 addiert, wobei dieses addierte Signal als Ausgangssignal y einem Ausgangsanschluß 111b der Codierschaltung 110 zugeführt wird. Der erste Übertragungweg 113 weist den Kompressionsverstärker 33 veränderbarer Verstärkung und die Steuereinrichtung 34 auf, die das Eingangs-Informationssignal komprimieren, und der zweite Übertragungsweg 112 besteht aus dem Widerstand 43, der das Informationssignal mit im wesentlichen Einheitsverstärkung überträgt. Daher ergibt sich das Ausgangssignal y von der Addierschaltung 114 gemäß

y = (α+β) x (12).

Die Decodierschaltung 115 ist in Fig. 19B dargestellt. Insbesondere wird das codierte Signal y vom Ausgangsanschluß 111b der Codierschaltung 110 einem Eingangsanschluß 116a der Decodierschaltung 115 zugeführt. Dieses Signal wird dann einem positiven Eingangsanschluß einer Addierschaltung 117 zugeführt, die ihrerseits das Signal einem Ausgangsanschluß 116b der Decodierschaltung 115 über einen ersten Übertragungsweg 118 mit einer Übertragungsfunktion 1/β überträgt, die das Reziproke der Funktion des ersten Übertragungsweges 113 der Codierschaltung 110 ist. Dies ergibt ein Ausgangssignal z, das dem Ausgangsanschluß 116b der Decodierschaltung 115 und auch einem negativen Eingangsanschluß der Addierschaltung 117 über einen zweiten Übertragungsweg 119 mit einer Übertragungsfunktion α zugeführt wird. Folglich wird ein Ausgangssignal z am Ausgangsanschluß 116b erzeugt, gemäß:

z = 1/β (y - αz) (13).

Die Gleichung (12) ist in die Gleichung (13) einsetzbar, wodurch sich ergibt:

z = 1/β [(α+β) x - αz]

βz = (α+β) x - αz

(α+β)z = (α+β) x

z = x (14).

Das heißt, das Informationssignal, das zuvor einer Kompression in der Codierschaltung 110 unterworfen ist, wird in seine ursprüngliche Form mittels der Decodierschaltung 115 zurückgeführt, die eine komplementäre Dehnung des codierten Signals erreicht. Es sei jedoch erwähnt, daß zum Erreichen komplementärer Charakteristiken zwischen der Signalverarbeitungsschaltung 30 (Codierschaltung 110) und der Dehnschaltung 90 (Decodierschaltung 115) der Widerstandswert des Widerstandes 43 (Fig. 9) äquivalent dem Widerstandswert des Widerstands 105 (Fig. 18) und die Verstärkungscharakteristik des Kompressionsverstärkers 33 veränderbarer Verstärkung (Fig. 9) gleich und entgegengesetzt der des Verstärkers 93 veränderbarer Verstärkung (Fig. 18) sein soll.

Es zeigt sich, daß die inverse oder reziproke Übertragungsfunktion 1/β des Übertragungsweges 118 (Fig. 19B) dadurch erhalten werden kann, daß die Schaltungsanordnung der Codierschaltung 110 (Fig. 19A) verwendet wird. Beispielsweise kann eine Gegenkopplungsschaltung 122 gemäß Fig. 20 einen Operationsverstärker 121 aufweisen, wobei das codierte Signal y dessen nichtinvertierendem Eingang zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 121 wird dessen invertierendem Eingang in einer Gegenkopplungsschleife über einen Übertragungsweg 120 mit einer Übertragungsfunktion β zugeführt, wobei der Übertragungsweg 120 äquivalent dem ersten Übertragungsweg 113 gemäß Fig. 19A ist. Wenn die Verstärkung des Operationsverstärkers 121 α beträgt, ergibt sich die Übertragungsfunktion G der Gegenkopplungsschaltung 122 zu:

Wenn die Werte von α und β so gewählt sind, daß αβ » 1, dann ergibt sich die Übertragungsfunktion G zu:

Auf diese Weise wird die reziproke oder inverse Übertragungsfunktion 1/β für den Übertragungsweg 118 gemäß Fig. 19B durch Verwenden einer Schaltungsanordnung ähnlich der der Codierschaltung 110 erhalten.

Es zeigt sich daher, daß die Signalverarbeitungsschaltung gemäß der Erfindung deutliche Vorteile gegenüber der beschriebenen herkömmlichen Verstärkungsregelschaltung aufweist. Beispielsweise ist es durch das Vorsehen zweier Übertragungswege und eines Null-dB-Bezugspegels, an dem sich die Wirkung der beiden Übertragungswege der Kompressions- und der Dehnungscharakteristik der Signalverarbeitungschaltung 30 bzw. der Dehnschaltung 90 ändert, lediglich notwendig, den Kompressions­ verstärker 33 bzw. 93 veränderbarer Verstärkung einzustellen, ohne daß weiter ein veränderbarer Widerstand 28c (Fig. 6) wie bei einer herkömmlichen Schaltung eingestellt werden muß. Weiter werden durch Vorsehen der Begrenzerschaltungen 40, 50, 60, 70 oder 80 am Ausgang des Kompressionsverstärkers 33 veränderbarer Verstärkung oder der Kern- oder Begrenzerschaltung 100 am Eingang des Verstärkers 93 veränderbarer Verstärkung jegliche Überschwingungen im komprimierten Signal wirksam unterdrückt zum im wesentlichen Beseitigen irgenwelcher nachteiliger Wirkungen aufgrund der Sättigung eines Magnetbandes. Es zeigt sich, daß die Kompression und die Dehnung des Pegels eines Informationssignals auf diese Weise in erwünschter Weise durchgeführt werden, wobei eine Sättigung eines Magnetbandes verhindert ist und jegliche spektrale Komponente im niederfrequenten Bereich des Informationssignals, die normalerweise als Ergebnis einer solchen Sättigung erzeugt wird, im wesentlichen beseitigt oder zumindest verringert ist.

Fig. 21 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Signalverarbeitungsschaltung 130 gemäß der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Informationssignal über einen Eingangsanschluß 131a und eine Vorverzerrerschaltung 132 einer Signalverarbeitungsschaltung 130 zugeführt, die drei Übertragungswege aufweist. Die Vorverzerrerschaltung 132 vorverzerrt die hochfrequenten Komponenten im zugeführten Informationssignal in im wesentlichen der gleichen Weise, wie die Vorverzerrerschaltung 6 gemäß Fig. 1.

Die Signalverarbeitungsschaltung 130 weist einen ersten Übertragungsweg, der eine Schaltung 137 mit einem Kompressionsverstärker 135 veränderbarer Verstärkung, wie einem Operationsverstärker, und eine Steuereinrichtung 136 zum Verändern der Verstärkung des Kompressionsverstärkers 135 aufweist. Der Kompressionsverstärker 135 veränderbarer Verstärkung ist mit dem vorverzerrten Signal von der Vorverzerrerschaltung 132 über einen Widerstand 141 beispielsweise an seinem invertierenden Eingang versorgt. Die Steuereinrichtung 136 weist eine Gewichtungsschaltung 143 auf, die mit dem Ausgangssignal des Kompressionsverstärkers 135 veränderbarer Verstärkung versorgt ist und die das zugeführte Signal abhängig von der Frequenz des Signals gewichtet. Beispielsweise kann die Bewertungs- oder Gewichtungsschaltung 143 ein Hochpaßfilter aufweisen, welches das Hochfrequenzspektrum des Signals gewichtet (bewertet). Das Ausgangssignal der Gewichtungsschaltung 143 wird einem Pegeldetektor 144 zugeführt, der den Pegel des Signals von der Gewichtungsschaltung 143 erfaßt, und der beispielsweise einen Vollwellengleichrichter zum Gleichrichten oder Glätten des Signals aufweist. Eine nichtlineare Schaltung 145 ist mit dem Ausgangssignal des Pegeldetektors 144 versorgt zum nichtlinearen Umsetzen des pegelerfaßten Ausgangssignals und zum Erzeugen einer Steuerspannung zum Verändern der Verstärkung des Kompressionsverstärkers 135. Insbesondere ist ein Gegenkopplungswiderstand 142, wie eine CdS-Fotowiderstandszelle, zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des Kompressionsverstärkers 135 veränderbarer Verstärkung angeschlossen und gibt ein (nicht dargestelltes) lichtemittierendes Element, wie eine lichtemittierende Diode, Licht abhängig von der Steuerspannung von der nichtlinearen Schaltung 145 ab zum Beleuchten des Gegenkopplungswiderstandes 142. Auf diese Weise wird abhängig vom Pegel des Steuersignals von der nichtlinearen Schaltung 145 der Widerstandswert des Gegenkopplungswiderstandes 142 so verändert, daß die Verstärkung des Kompressionsverstärkers 135 veränderbarer Verstärkung geändert wird.

Das Ausgangssignal des Kompressionsverstärkers 135 veränderbarer Verstärkung wird einer Begrenzerschaltung 138 zugeführt, die den Pegel des Ausgangssignals des Kompressionsverstärkers 135 veränderbarer Verstärkung begrenzt. In der Begrenzerschaltung 138 ist ein Widerstand 148 parallel zu einer Reihenanordnung aus einem Kondensator 149 und einem Widerstand 150 geschaltet, wobei diese Parallelanordnung zwischen dem Ausgang des Kompressionsverstärkers 135 veränderbarer Verstärkung und dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 147 angeschlossen ist. Ein Widerstand 151, eine erste Diode 152 und eine zweite Diode 153 sind jeweils parallel zueinander geschaltet und zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 147 angeschlossen, wobei die Dioden 152, 153 entgegengesetzt geschaltet sind. Es zeigt sich, daß die Dioden 152 und 153 die gleiche Wirkung wie die Dioden 38 und 39 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 9 besitzen, und daß der Widerstand 151 ein Gegenkopplungswiderstand zum Stabilisieren der Verstärkung des Verstärkers 147 ist. Die Begrenzerschaltung 138 weist ferner weiter einen Operationsverstärker 155, der mit dem Ausgangssignal des Verstärkers 147 an seinem nichtinvertierenden Eingang über einen Widerstand 154 versorgt ist. Der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 155 ist weiter über einen Kondensator 161 und einen Widerstand 162 mit Masse (Erde) verbunden und ein Gegenkopplungswiderstand ist zwischen dem Ausgang des Verstärkers 155 und dessen invertierenden Eingang zum Stabilisieren der Verstärkung des Verstärkers 155 angeschlossen. Es zeigt sich, daß das Ausgangssignal der Begrenzerschaltung 138 im wesentlichen identisch dem Ausgangssignal der Begrenzerschaltung 40 gemäß Fig. 9 ist. Das heißt, das Ausgangssignal der Begrenzerschaltung 138, das in der Schaltung 137 komprimiert worden ist, ist im Pegel durch die Begrenzerschaltung 138 begrenzt. Das Ausgangssignal der Begrenzerschaltung 138 wird über einen Widerstand 156 dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 157 zugeführt.

Der zweite Übertragungsweg besteht aus einem Widerstand 134, der mit dem Ausgangssignal der Vorverzerrerschaltung 132 versorgt ist und der ein Signal mit einer Charakteristik erzeugt, bei der das Informationssignal mit im wesentlichen Einheitsverstärkung verstärkt wird, wobei das Informationssignal auch dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 157 zugeführt wird. Auf diese Weise arbeitet der den Widerstand 134 aufweisende zweite Übertragungsweg in im wesentlichen identischer Weise wie der zweite Übertragungsweg 112 gemäß Fig. 9, der den Widerstand 43 enthält. Der erste und der zweite Übertragungsweg sind parallel zueinander geschaltet und die jeweiligen Signale davon werden am Eingang des Operationsverstärkers 157 in im wesentlichen gleicher Weise wie mit Bezug auf den Verstärker 42 gemäß Fig. 9 erläutert, addiert. Der Operationsverstärker 157 weist weiter einen zwischen seinem Ausgang und seinem invertierenden Eingang angeschlossenen Widerstand zum Stabilisieren der Verstärkung des Verstärkers 157 auf. Das addierte Signal wird durch den Verstärker 157 invertiert und dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 159 über einen Widerstand 158 zugeführt.

Der dritte Übertragungsweg 201 weist ein Hochpaßfilter 133 auf, das mit dem Ausgangssignal von der Vorverzerrerschaltung 132 versorgt ist. Das Hochpaßfilter 133 überträgt die hochfrequenten Komponenten des vorverzerrten Signals zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 159. Es zeigt sich daher, daß, da das addierte Signal von dem ersten und dem zweiten Übertragungsweg durch den Operationsverstärker 157 invertiert wird, dieses addierte Signal von dem durch das Hochpaßfilter übertragenen Signal am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 159 subtrahiert wird. Das sich ergebende Signal wird weiter durch den Verstärker 159 invertiert und dem Ausgangsanschluß 131b der Codierschaltung 130 zugeführt. Ein Gegenkopplungswiderstand ist zwischen dem Ausgangs- und dem Eingangsanschluß des Verstärkers 159 zur Stabilisierung dessen Verstärkung angeschlossen.

Das heißt, daß wie in Fig. 22 dargestellt, das Ausgangssignal der Vorverzerrerschaltung 132 über einen ersten Übertragungsweg mit der Schaltung 137 und der Begrenzerschaltung 138 und über einen zweiten Übertragungsweg mit dem Widerstand 134 abgegeben wird, wobei die Ausgangssignale von erstem und zweitem Übertragungsweg in einer Addierschaltung 139 zum Erzeugen eines addierten Ausgangssignals addiert werden. Weiter wird das vorverzerrte Signal von der Vorverzerrerschaltung 132 über einen dritten Übertragungsweg mit dem Hochpaßfilter 133 abgegeben, wobei es wirksam von dem addierten Ausgangssignal von der Addierschaltung 139 in einer zweiten Addierschaltung 140 subtrahiert wird, wobei das sich ergebende Signal einem Ausgangsanschluß 131b zugeführt wird. Es ist zu bemerken, daß die Verwendung der Addierschaltung 140 in Fig. 22, in der das Signal des dritten Übertragungsweges einem negativen Eingang zugeführt wird und das kombinierte Signal von erstem und zweitem Übertragungsweg einem positiven Eingang zugeführt wird, äquivalent der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 21 ist, die die Verstärker 157 und 159 aufweist.

Es zeigt sich, daß als Ergebnis der Schaltung gemäß Fig. 21 eine Frequenzcharakteristik gemäß Fig. 23 erhalten wird. Insbesondere ist, wenn das Eingangsinformationssignal, das dem Anschluß 131a zugeführt wird, auf relativ hohem Wert ist, die Verstärkung des ersten und des zweiten Übertragungswegs mit der Schaltung 137 bzw. dem Widerstand 134 lediglich geringfügig größer, als die Verstärkung des dritten Übertragungsweges mit dem Hochpaßfilter 133. Wenn jedoch das Eingangsinformationssignal auf relativ hohem Pegel ist, besitzt die Addition der Signale von erstem und zweitem Übertragungsweg relativ flache Charakteristik aufgrund des Vorherrschensd des zweiten Übertragungswegs über den ersten Übertragungsweg. Da die Vorverzerrungsschaltung 132 die hochfrequenten Komponenten des Informationssignals vorverzerrt, sind bei dem sich ergebenden Signal über den zweiten Übertragungsweg, d. h., über den Widerstand 134 dessen Hochfrequenzkomponenten verzerrt. Der dritte Übertragungsweg mit dem Hochpaßfilter 133 läßt lediglich die hochfrequenten Komponenten des vorverzerrten Informationssignals hindurch und das Ausgangssignal des Hochpaßfilters 133 wird wirksam von dem über den Widerstand 134 übertragenenen Informationssignal subtrahiert, bei dem ebenfalls die hochfrequenten Komponenten des Signals vorverzerrt sind. Das sich am Ausgangsanschluß 131b ergebende Signal besitzt daher im wesentlichen flache Frequenzcharakteristik, wie das durch den Null-dB-Eingangspegel in Fig. 23 dargestellt ist.

Im Vergleich dazu ist, wenn der Pegel des Eingangsinformationssignals auf relativ niedrigem Wert ist, die Verstärkung über ersten und zweiten Übertragungsweg mehr als 30 dB größer, als die Verstärkung über den dritten Übertragungsweg, so daß das Signal vom Hochpaßfilter 133 wirksam vernachlässigt werden kann. Bei niedrigen Signalpegeln herrscht der erste Übertragungsweg mit der Schaltung 137 und der Begrenzerschaltung 138 über dem zweiten Übertragungsweg mit dem Widerstand 134 vor, so daß das dem Ausgangsanschluß 131b zugeführte Signal im Pegel komprimiert ist als Ergebnis der Schaltung 137 und bezüglich der hochfrequenten Komponenten vorverzerrt ist aufgrund der Vorverzerrerschaltung 132, wie das beispielsweise durch den -60-dB-Eingangspegel in Fig. 23 dargestellt ist. Dieses Ergebnis steht in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung. Insbesondere ist die Erfindung dazu bestimmt, den Rauschabstand des Informationssignals zu verbessern. Da das Hintergrundrauschen bei niedrigen Eingangspegeln vorherrschender ist, als bei hohen Eingangspegeln, und da das Hintergrundrauschen relativ hochfrequent ist, werden die niederpegeligen hochfrequenten Komponenten des Informationssignals hervorgehoben im Vergleich zu den niederpegeligen niederfrequenten Komponenten, wie das beispielsweise bei dem -60-dB- Eingangspegel gemäß Fig. 23 dargestellt ist. Dies hat zur Folge, daß bei den niederpegeligen hochfrequenten Komponenten ein relativ hoher Rauschabstand beim Aufzeichnen auf ein Magnetband erreicht ist.

Der erste und zweite Übertragungsweg gemäß Fig. 21 arbeiten im wesentlichen identisch zur Signalverarbeitungsschaltung 30 gemäß Fig. 9. Daher weist beispielsweise der erste Übertragungsweg mit der Schaltung 137 und der Begrenzerschaltung 138 eine Eingangs-/Ausgangs- Charakteristik auf, wie sie durch Vollinien in Fig. 24 für Frequenzen von 1 kHz und 10 kHz dargestellt ist, wobei jeder die dargestellte geknickt-lineare Eingangs-/Ausgangs- Charakteristik im wesentlichen abhängig von der nichtlinearen Charakteristik der nichtlinearen Schaltung 145 ist. Zusätzlich erreicht der zweite Übertragungsweg eine Charakteristik, die das Informationssignal mit im wesentlichen Einheitsverstärkung überträgt, wie das durch die Strichpunktlinie in Fig. 24 dargestellt ist.

Fig. 25 zeigt eine besondere Schaltungsanordnung, die für die nichtlineare Schaltung 145 gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Bei der nichtlinearen Schaltung 145 gemäß Fig. 25 wird eine pegelerfaßte Gleichspannung vom Pegeldetektor 144 (Fig. 21) über einen Eingangsanschluß 165 dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 166 zugeführt, dessen Ausgang mit den Basen von NPN-Transistoren 167 und 168, dem Kollektor des Transistors 168 und dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 170 über einen Widerstand 169 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 167 ist mit einer Spannung von einer Spannungsquelle versorgt, wobei dessen Emitter mit Masse (Erde) über einen Widerstand 171 sowie mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 166 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 168 ist mit Masse über einen Widerstand 172 verbunden sowie mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 170 über einen Widerstand 173. Weiter ist der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 170 mit Masse über einen Widerstand verbunden und verbindet ein Gegenkopplungswiderstand 174 den Ausgang des Operationsverstärkers 170 mit dessen invertierendem Eingang.

Wenn daher der Pegel des erfaßten Ausgangssignals, das dem Eingangsanschluß 165 zugeführt ist, niedriger als ein vorgegebener Wert ist, sind die Transistoren 167 und 168 außer Betrieb (gesperrt), so daß das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 166 dem invertierenden Eingang des Verstärkers 170 nur über den Widerstand 169 zugeführt ist. Wenn jedoch der Pegel des dem Eingangsanschluß 165 zugeführten Signals größer als der vorgegebene Wert ist, werden die Transistoren 167 und 168 durchgeschaltet und wird das Ausgangssignal vom Verstärker 166 dem invertierenden Eingang des Verstärkers 170 über die Parallelanordnung der Widerstände 169 und 173 zugeführt, um so die Verstärkung des Verstärkers 135 veränderbarer Verstärkung zu ändern. Als Ergebnis eines solchen Betriebes wird die geknickt-lineare Eingangs-/Ausgangs- Charakteristik gemäß Fig. 26 erhalten. Es zeigt sich, daß als Ergebnis der invertierenden Bauart des Verstärkers 170 die geknickt-lineare Eingangs-/Ausgangs-Charakteristik gemäß Fig. 26 gegenüber der Eingangs-/Ausgangs-Charakteristik gemäß Fig. 10 invertiert ist. Jedoch kann die Charakteristik gemäß Fig. 26 invertiert werden, damit sie mit der Charakteristik gemäß Fig. 10 übereinstimmt, durch Anordnen des Operationsverstärkers 170, daß das sich ergebende Ausgangssignal am Ausgangsanschluß 175 der nichtlinearen Schaltung 145 in nichtinvertierter Form erhalten wird.

Wie bereits mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 erläutert, und wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 21 angewendet, begrenzt die Begrenzerschaltung 138 den Ausgangspegel der Kompressionsschaltung 137 ohne Beeinflussung der Eingangs-/Ausgangs-Charakteristitk der Kompressionsschaltung 137. Folglich kann die Eingangs-/ Ausgangs-Charakteristik für ersten und zweiten Übertragungsweg durch die Vollinienkurve gemäß Fig. 27 für Frequenzen 1 kHz, 5 kHz und 10 kHz wiedergegeben werden. Die sich ergebende Eingangs-/Ausgangs-Charakteristik zwischen dem Eingangsanschluß 131a und dem Ausgangsanschluß 131b der Signalverarbeitungsschaltung 130 als Ergebnis aller drei Übertragungswege kann, wie das durch die entsprechenden Strichlinien in Fig. 27 dargestellt ist, durch Subtrahieren des Ausgangssignals vom dritten Übertragungsweg vom Ausgangssignal von erstem und zweitem Übertragungsweg erhalten werden. Daher nimmt mit ansteigendem Pegel des Informationssignals im hochfrequenten Bereich der Pegel des Ausgangssignals am Ausgangsanschluß 131b ebenfalls zu, jedoch mit abnehmend 12194 00070 552 001000280000000200012000285911208300040 0002003019431 00004 12075er Rate.

Fig. 28 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Decodierschaltung 180, die eine komplementäre Charakteristik zur Signalverarbeitungsschaltung 130 gemäß Fig. 21 aufweist. Das heißt, die Decodierschaltung 180 arbeitet zum Wiederherstellen des codierten Signals in dessen ursprünglichen Zustand. Wie dargestellt, weist die Decodierschaltung 180 drei Übertragungswege auf, einen ersten Übertragungsweg mit einer Dehnschaltung 187 und einer Kern- oder Begrenzerschaltung 188, einen zweiten Übertragungsweg mit einem Widerstand 184 parallel zum ersten Übertragungsweg und einen dritten Übertragungsweg mit einem Hochpaßfilter 183.

Das codierte Signal am Eingangsanschluß 181a der Decodierschaltung 180 wird dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 191 über einen Widerstand zugeführt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 191 wird dem ersten Übertragungsweg zugeführt, der aus einer Kern- oder Begrenzerschaltung 188 besteht, an die sich eine Dehnschaltung 187 anschließt. Die Begrenzerschaltung 188 weist einen Operationsverstärker 355 auf, dessen invertierender Eingang mit dem Ausgangssignal des Verstärkers 191 versorgt ist. Der nicht­ invertierende Eingang des Verstärkers 355 ist mit Masse über einen Kondensator 361 und einen Widerstand 362 verbunden. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 355 wird dem invertierenden Eingang eines weiteren Operationsverstärkers 347 über einen Widerstand 368 und auch über eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 349 und einem Widerstand 350 zugeführt, wobei letztere Reihenschaltung parallel zum Widerstand 348 ist. Ein Widerstand 351, eine erste Diode 352 und eine zweite Diode 353 sind parallel zueinander angeordnet und jeweils zwischen dem invertierenden Eingangs- und Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 347 angeschlossen, wobei die Dioden 352 und 353 einander entgegengesetzt geschaltet sind. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 347 wird dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 355 über einen Widerstand 354 zugeführt.

Es zeigt sich, daß die Kern- oder Begrenzungsfunktion der Begrenzerschaltung 188 durch Verwenden der Prinzipien der Gegenkopplungsschleife gemäß Fig. 20 erhalten werden kann. Das heißt, die Begrenzerschaltung 138 gemäß Fig. 21 kann in eine Gegenkopplungsschaltung transformiert werden durch Zuführen des Ausgangssignals des Verstärkers 191 zum invertierenden Eingang des Verstärkers 155 und Zuführen des Ausgangssignals vom Operationsverstärker 155 zum invertierenden Eingang des Verstärkers 147 über den Widerstand 148, der parallel zur Reihenanordnung aus dem Kondensator 149 und dem Widerstand 150 ist. Dieses Ergebnis kann mittels eines relativ einfachen Schaltmechanismus (nicht dargestellt) erhalten werden.

Die Dehnschaltung 187 des ersten Übertragungsweges ist als einen Operationsverstärker 185 aufweisend dargestellt. der an seinem invertierenden Eingang mit dem Ausgangssignal des Verstärkers 355 über einen Widerstand 341 versorgt ist. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 355 wird auch einer Gewichtungsschaltung 343 über einen Widerstand 341 zugeführt, wobei das Ausgangssignal der Gewichtungsschaltung 343 einem Pegeldetektor 344 zugeführt wird. Eine nichtlineare Schaltung 345 empfängt das erfaßte Ausgangssignal vom Pegeldetektor 344 und führt eine Steuerspannung über einen Inverter 189 einem nicht dargestellten lichtemittierenden Element, wie einer lichtemittierenden Diode zu. Das lichtemittierende Element überträgt Licht zu einem Gegenkopplungswiderstand 342, der zwischen dem Ausgangs- und dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 185 angeschlossen ist und der eine CDS-Fotowiderstandszelle mit einem Widerstandswert sein kann, der sich bei Bestrahlung durch Licht von dem lichtemittierenden Element ändert. Der Aufbau der Gewichtungsschaltung 343 des Pegeldetektors 344 und der nichtlinearen Schaltung 345 ist im wesentlichen identisch deren jeweiligen Gegenstücken der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 21. Es zeigt sich daher, daß sich bei änderndem Widerstandswert des Gegenkopplungswiderstandes 342 die Verstärkung des Operationsverstärkers 185 und damit der Dehnschaltung 187 ebenfalls ändert. Es zeigt sich weiter, daß die Eingangs-/Ausgangs-Charakteristik des ersten Übertragungsweges mit der Kern- oder Begrenzerschaltung 188 und der Dehnschaltung 187 invers oder reziprok zur Eingangs-/Ausgangs-Charakteristik des ersten Übertragungsweges gemäß Fig. 21 ist.

Das Ausgangssignal von der Dehnschaltung 187 wird über den zweiten Übertragungsweg mit einem Widerstand 184 dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 191 zugeführt. Weiter wird das Ausgangssignal der Dehnschaltung 187 dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 192 über einen Widerstand zugeführt und wird das invertierende Ausgangssignal vom Verstärker 192 dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 191 über den dritten Übertragungsweg mit einem Hochpaßfilter 183 mit einer Frequenzcharakteristik, die im wesentlichen identisch der Frequenzcharakteristik des Hochpaßfilters 133 gemäß Fig. 21 ist, zugeführt.

Das heißt, daß wie in Fig. 29 dargestellt, das codierte Signal vom Eingangsanschluß 181a wird wirksam in einer Addierschaltung 190 zum Ausgangssignal des zweiten Übertragungsweges mit dem Widerstand 184, der eine Charakteristik mit Einheitsverstärkung erreicht, und zum Ausgangssignal des Hochpaßfilters 183 des dritten Übertragungsweges addiert. Die addierten Signale werden dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 191 zugeführt, der eine invertierende Funktion ausübt, und die invertierten Signale werden dann dem ersten Übertragungsweg, und insbesonder dessen Kern- oder Begrenzerschaltung 188 und Dehnschaltung 187 zugeführt. Das Ausgangssignal der Dehnschaltung 187 wird durch den invertierenden Operationsverstärker 192 invertiert und einer Entzerrerschaltung 182 zugeführt, welche die hochfrequenten Komponenten des daran angelegten Signals in einer Weise entzerrt, die im wesentlichen komplementär zur Vorverzerrerschaltung 132 gemäß Fig. 21 ist, um so das Informationssignal in seiner ursprünglichen Form wiederherzustellen, wobei es nun dem Ausgangsanschluß 181b der Decodierschaltung 180 zugeführt wird.

Die grundsätzliche Beziehung zwischen der Signalverarbeitungsschaltung 130 (Fig. 21) und der Decodierschaltung 180 (Fig. 28) wird nun mit Bezug auf die Fig. 30 und 31 erläutert, wobei Fig. 30 der Signalverarbeitungsschaltung 130 und Fig. 31 der Decodierschaltung 180 entsprechen. Wie in Fig. 30 dargestellt, ist eine Codierschaltung 200 am Eingangsanschluß 205 mit einem Informationssignal x versorgt. Dieses Informationssignal wird den jeweiligen addierenden Eingängen einer Addierschaltung 204 über einen ersten Übertragungsweg 203 mit einer Übertragungsfunktion γ und über einen zweiten Übertragungsweg 202 mit einer Übertragungsfunktion β zugeführt, wobei der erste Übertragungsweg 203 dem ersten Übertragungsweg gemäß Fig. 21 mit der Schaltung 137 und der Begrenzerschaltung 138 und der zweite Übertragungsweg 202 dem zweiten Übertragungsweg gemäß Fig. 21 mit dem Widerstand 134 entsprechen. Das Eingangsinformationssignal x wird auch einem subtrahierenden Eingang der Addierschaltung 204 über einen dritten Übertragungsweg 201 mit einer Übertragungsfunktion α zugeführt, der dem dritten Übertragungsweg gemäß Fig. 21 mit dem Hochpaßfilter 133 entspricht. Folglich ergibt sich das codierte Ausgangssignal y der Decodierschaltung 200 an dessen Ausgangsanschluß 206 zu:

y = (-α+β+γ) x (17).

Fig. 31 zeigt eine Decodierschaltung 210 mit komplementärer Charakteristik zur Codierschaltung zum Wiederherstellen des codierten Informationssignals y in seiner ursprünglichen Form. Das codierte Informationssignal y wird über einen Eingangsanschluß 215 der Decodierschaltung 210 einem addierenden Eingang einer Addierschaltung 214 zugeführt. Das Ausgangssignal der Addierschaltung 214 wird über einen ersten Übertragungsweg 213 mit einer Übertragungsfunktion 1/γ, die das Reziproke oder Inverse der Charakteristik des ersten Übertragungswegs 203 der Codierschaltung 200 ist, abgegeben. Das Ausgangssignal des ersten Übertragungswegs 213 wird einem subtrahierenden Eingang der Addierschaltung 214 über einen zweiten Übertragungsweg 212 mit einer Übertragungsfunktion β und einem zweiten addierenden Eingang der Addierschaltung 214 über einen dritten Übertragungsweg 211 mit einer Übertragungsfunktion α zugeführt. Es zeigt sich, daß der erste, der zweite und der dritte Übertragungsweg der Decodierschaltung 210 dem ersten, dem zweiten bzw. dem dritten Übertragungsweg der Decodierschaltung 180 gemäß Fig. 28 entsprechen. Es ist zu bemerken, daß der zweite Übertragungsweg 212, der den Widerstand 184 enthält, mit dem subtrahierenden Eingang der Addierschaltung 214 verbunden ist. Dies ergibt sich, weil das codierte Signal vom Eingangsanschluß 181a gemäß Fig. 28 über drei invertierende Operationsverstärker 191, 355 und 185 zugeführt ist, zum Anlegen eines invertierenden Signals über einen Widerstand 184. In ähnlicher Weise erreicht der dritte Übertragungsweg 211 ein Signal zum addierenden Eingang der Addierschaltung 214, da das über das Hochpaßfilter 183 vom Eingangsanschluß 181a zugeführte Signal über vier invertierende Operationsverstärker 191, 355, 185 und 192 übertragen wird. Das decodierte Ausgangssignal z ist einem Ausgangsanschluß 216 der Decodierschaltung 210 vom ersten Übertragungsweg 213 zugeführt und ergibt sich zu:

Durch Umformen der Gleichung (18) ergibt sich:

γz = y+(α-β) z

(-α+β+γ) z = y (19).

Durch Kombinieren der Gleichungen (17) und (19) ergibt sich:

(-α+β+γ) x = (-α+β+γ) z (20)

x = z (21),

wodurch sich ergibt, daß das ursprüngliche Informationssignal durch die Decodierschaltung 210 wiederhergestellt ist.

Claims (15)

1. Signalverarbeitungsschaltung, die ein an ein Aufzeichnungsgerät, in dem ein Informationssignal mittels einer Aufzeichnungseinrichtung auf einem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet wird, anzugebendes Signal erzeugt, und die einen ersten Übertragungsweg mit gesteuerter Signalverstärkung und einen dazu parallelen zweiten, nicht verstärkungsgesteuerten Übertragungsweg aufweist, wobei diese beiden Übertragungswege ausgangsseitig wieder zusammengeführt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß im ersten Übertragungsweg (113) zur Amplitudenkompression des Informationssignals ein steuerbarer Kompressionsverstärker (33, 135) angeordnet ist, aus dessen amplitudenkomprimiertem Ausgangssignal ein Anteil einer Steuereinrichtung (34, 136) zugeführt ist,
daß die Steuereinrichtung (34, 136) einen Pegeldetektor (35, 144) und eine nichtlineare Schaltung (36, 135) aufweist,
daß der Pegeldetektor (35, 144) eine den Ausgangssignalanteil logarithmierende Schaltung und einen dieser nachgeschalteten Verstärker aufweist, dessen Ausgangssignal die nichtlineare Schaltung (136, 145) durchläuft, bevor es als Steuersignal dem Steuereingang des steuerbaren Kompressionsverstärkers (33, 135) zugeführt ist, wobei die Steuereinrichtung (34, 136) das Steuersignal für den Kompressionsverstärker so aufbereitet, daß die Signalverstärkung im ersten Übertragungsweg (113, 203) gegenüber der Signalverstärkung im zweiten Übertragungsweg (112, 202) derart gewählt ist, daß am Ausgang der Signalaufbereitungsschaltung nur das über den ersten Übertragungsweg (113, 203) geführte Informationssignal wirksam ist, wenn der Pegel des Informationssignals unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, und
daß am Ausgang der Signalaufbereitungsschaltung nur das über den zweiten Übertragungsweg (112, 202) geführte Informationssignal wirksam ist, wenn der Pegel des Informationssignals oberhalb dieses vorbestimmten Wertes liegt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlineare Schaltung (36, 145) eine Eingangs- /Ausgangspegel-Charakteristik mit einem ersten linearen Gradienten für Pegel des Detektorsignals aus dem Pegeldetektor (35, 145), die kleiner als der vorbestimmte Wert sind und einem relativ zum ersten Gradienten größeren zweiten linearen Gradienten für Pegel des Detektorsignals, die größer als der vorbestimmten Wert sind, aufweist.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlineare Schaltung (36, 145) zur Erzeugung des ersten linearen Gradienten ein einen Spannungsteiler zum Teilen des Detektorsignals aus dem Pegeldetektor (35, 144) bildendes erstes und zweites Widerstandselement und eine zur Erzeugung des zweiten linearen Gradienten dienende Einrichtung zum Ändern des Spannungsteilerverhältnisses des Spannungsteilers durch Ändern des Widerstandswertes des ersten und/oder zweiten Widerstandselementes aufweist (Fig. 12).

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Widerstandswert ändernde Einrichtung eine Reihenschaltung aus einer Diode (48c), eine Einrichtung zum Vorspannen der Diode in Sperrichtung und ein drittes Widerstandselement (48a) aufweist, wobei die Reihenschaltung parallel zu einem (46) der beiden Widerstandselemente geschaltet ist.

5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Übertragungsweg (113) eine Begrenzerschaltung (40, 50, 60, 70; 138) zum Begrenzen des amplitudenkomprimierten Ausgangssignals des Kompressionsverstärkers (33, 135) auf zwei unabhängigen Pegeln angeordnet ist.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzerschaltung (40, 60) eine Diodenbegrenzerschaltung mit einander entgegengesetzt gepolten Dioden und parallel zwischen einem Ausgang des Kompressionsverstärkers (33) und einem Bezugspotential geschalteten Dioden (38, 39; 65, 66) aufweist.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzerschaltung (60) ein kapazitives Element (64) aufweist, das zwischen dem Bezugspotential und den einander entgegengesetzt geschalteten Dioden (65, 66) geschaltet ist, um ein gegenüber dem Bezugspotential höheres Bezugspotential für niederfrequente Komponenten des Informationssignals zu erzeugen.

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzerschaltung (60) ein zwischen dem Ausgang des Kompressionsverstärkers (33) und den einander entgegengesetzt geschalteten Dioden (65, 66) geschaltetes erstes Widerstandselement (61) und eine aus einem kapazitiven Element (64) und dem zweiten Widerstandselement (63) gebildete, parallel zum ersten Widerstandselement (61) geschaltete Reihenschaltung (63, 64) zur Verringerung des wirksamen Widerstandes zwischen dem Ausgang des Kompressionsverstärkers (33) und den einander entgegengesetzten Dioden (65, 66) für höherfrequente Komponenten des Informationssignals aufweist.

9. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzerschaltung (50, 70) einen Transistor (58, 75, 76) aufweist, dessen Kollektor-Emitter-Strecke zwischen dem Augang des Kompressionsverstärkers (33) und einem Bezugspotential geschaltet ist.

10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzerschaltung (70) einen weiteren Transistor (76 bzw. 75), der zwischen den Ausgang des Kompressionsverstärkers (33) und ein Bezugspotential geschaltet ist, und ein kapazitives Element (73) aufweist, das zwischen den Ausgang des Kompressionsverstärkers (33) und den einen und den weiteren Transistor (75, 76) geschaltet ist, um eine Frequenzabhängigkeit der Begrenzerschaltung (70) zu erzeugen.

11. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten Übertragungsweg (112) ein zum ersten Übertragungsweg (113) paralleles Widerstandselement (43) vorgesehen ist.

12. Schaltung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Verstärker (42) mit einem mit dem komprimierten Informationssignal des ersten Übertragungsweges (113) und dem Informationssignal des zweiten Übertragungswegs (112) beaufschlagten Eingang, der das komprimierte Informationssignal des ersten Übertragungswegs (113) und das Informationssignal des zweiten Übertragungswegs (112) addiert.

13. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit dem ersten und zweiten Übertragungsweg (113, 112) verbundene Vorverzerrerschaltung (106, 132) zum Vorverzerren der hochfrequenten Komponenten des Informationssignals.

14. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen dritten Übertragungsweg (201) zum Entzerren hochpegeliger und hochfrequenter Komponenten des Informationssignals und Erzeugen einer im wesentlichen flachen Frequenzcharakteristik für hochpegelige Komponenten des Informationssignals.

15. Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß im dritten Übertragungsweg (201) ein Hochpaßfilter (133) zum Übertragen nur hochfrequenter Komponenten des Informationssignals und eine Einrichtung (150) zum Subtrahieren der hochfrequenten Komponenten des Informationssignals von dem Summensignal, das durch die Addition des komprimierten Informationssignals des ersten Übertragungswegs (113) und des Informationssignals des zweiten Übertragungswegs (112) für hohe Pegel des Informationssignals gebildet ist.