DE3627055A1 - Schaltung zur dynamik-kompression oder -expansion in einem nutzsignalweg - Google Patents

Description

Es ist bekannt, die Qualität der Wiedergabe von Tonfrequenz- Darbietungen durch Vergrößern des Signal-Rausch-Abstandes durch ein Kompression-Expansion-System (Kompandersystem) zu verbessern. Die Nutzsignale werden vor dem gestörten Übertragungsweg, z. B. Leitung oder Tonband, in ihrer Amplitude komprimiert und nach der Übertragung expandiert.

Bei einem bekannten Kompandersystem (DE-PS 24 06 258) wird vom Ausgang oder Eingang des Nutzsignalweges ein Zweigweg abgezweigt, in dem aus dem Nutzsignal in einem Steuerspannungserzeuger eine Steuerspannung gewonnen wird, die Mitteln zur Änderung des Übertragungsmaßes im Nutzsignalweg, sogenannten Stellgliedern, zugeführt wird. Dabei wird die Steuerspannung auch im Zweigweg liegenden Mitteln zur Änderung des Übertragungsmaßes zugeführt, und zwar im Sinne einer Gegenregelung des Übertragungsmaßes im Zweigweg.

Die Änderung des Übertragungsmaßes, d. h. der Verstärkung eines im Signalweg liegenden Verstärkers, erfolgt vorzugsweise über einen dem Verstärker zugeordneten Gegenkopplungsweg mit einem Widerstand, dessen Wert durch die Steuerspannung veränderbar ist.

Es ist bekannt (DE-OS 27 07 609), den steuerbaren Widerstand durch einen Feldeffekttransistor (FET) zu realisieren und diesen FET über einen Kondensator an den Weg des Nutzsignales anzuschließen. Durch den Kondensator wird insbesondere erreicht, daß die Gleichstromgegenkopplung des Verstärkers unverändert bleibt und die Steuerspannung nicht als ein scheinbares Nutzsignal am Eingang des Verstärkers erscheint. Da die Steuerspannung sowohl das Übertragungsmaß im Nutzsignalweg als auch das Übertragungsmaß im Zweigweg beeinflußt, erfordert eine solche Schaltung insgesamt zwei FET.

Der Weg der Steuerspannung hat eine relativ geringe Zeitkonstante. Das ist notwendig, damit bei einem Sprung in der Amplitude des Nutzsignals die Verstärkung im Weg des Nutzsignals möglichst schnell der neuen Amplitude angepaßt wird. Diese Anpassung erfolgt etwa in einer Zeit von 500 µs bis 1 ms. Das bedeutet, daß in der Steuerspannung relativ steile Spannungssprünge auftreten, die in erwünschter Weise auf die Stellglieder im Weg des Nutzsignals und im Zweigweg gelangen. Dabei hat sich gezeigt, daß derartige Spannungssprünge in der Steuerspannung in unerwünschter Weise als scheinbares Signal in den Weg des Nutzsignales gelangen und das Nutzsignal stören oder verfälschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluß derartiger Spannungssprünge in der Steuerspannung auf das Nutzsignal zu verringern.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung beruht auf folgenden Tatsachen. Feldeffekttransistoren haben eine unvermeidbare Kapazität in der Größenordnung von 5 pF zwischen der Steuerelektrode und der an den Nutzsignalweg angeschlossenen Ausgangselektrode. Über diese Kapazität gelangen die Spannungssprünge in der Steuerspannung von der Steuerelektrode auf die Ausgangselektrode und erscheinen dadurch als störendes scheinbares Signal im Weg des Nutzsignals. An der Steuerelektrode indessen müssen diese Spannungssprünge stehen, weil der Feldeffekttransistor angesteuerst werden muß, um die Verstärkung im Nutzsignalweg entsprechend schnell zu ändern. Erfindungsgemäß wird nun der an der Steuerelektrode vorhandene und über die Kapazität auf die Ausgangselektrode gekoppelte Spannungssprung durch einen Spannungssprung gleicher Größe, aber entgegengesetzter Polarität auf die Ausgangselektrode gekoppelt. Die Steuerung des Feldeffekttransistors als steuerbarer Widerstand bleibt dabei erhalten, während aber in erwünschter Weise der Spannungssprung an der Ausgangselektrode kompensiert wird.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert.

Die Figur zeigt eine Kompressionsschaltung, deren Grundprinzip in der DE-PS 24 06 258, Fig. 8, beschrieben ist. Das Nutzsignal U 1 gelangt von der Klemme a über den Widerstand 1 und den Verstärker 2 an die Klemme c, wo es als komprimiertes Signal U 2 zur Verfügung steht. Zwischen dem Ausgang c und dem Eingang b des Verstärkers 2 liegt ein Gegenkopplungsweg mit dem Verstärker 4. Auf oberen Eingang des Verstärkers 4 liegt das Signal von der Klemme c über den Tiefpaß 3. Am unteren Eingang liegt die Reihenschaltung eines Kondensators 13 und eines FET F 1, die zusammen einen steuerbaren Widerstand darstellen. Das Signal gelangt außerdem über den Widerstand 5 an den Eingang eines Differenzverstärkers 6, dessen Ausgang an einen Gleichrichter 8 angeschlossen ist. Der Gleichrichter 8 arbeitet als Gegentaktgleichrichter mit zwei Differenzverstärkern 9, 10 und zwei Dioden 11, 12. An der Klemme g wird dadurch eine Steuerspannung gewonnen, die bei starken Sprüngen in der Amplitude des Nutzsignals einen Spannungssprung S aufweist. Die Steuerspannung wirkt auf den FET F 1 ein und ändert über den Verstärker 4 die wirksame Verstärkung des Verstärkers 2 im Sinne einer Dynamik-Kompression des Signals U 1. Die Steuerspannung steuert außerdem den FET F 2, der im Sinne einer Gegenregelung die wirksame Verstärkung des Verstärkers 6 ändert. Die soweit beschriebene Schaltung ist im Prinzip bekannt.

An die Klemme g ist zusätzlich der Transistor T 1 mit seiner Basis über den Kondensator 14 angekoppelt. Der Arbeitswiderstand 16 des Transistors T 1 ist über den Kondensator 15 mit der Ausgangselektrode des FET F 1 verbunden. Bei einem Spannungssprung in der Steuerspannung an der Klemme g würde durch die Wirkung der störenden Kapazität C zwischen der Steuerelektrode und der Ausgangselektrode des FET F 1 an der Ausgangselektrode und damit am Eingang des Verstärkers 4 der dargestellte Spannungssprung S′ wirksam, der als störendes scheinbares Signal im Nutzsignalweg erscheinen würde. Die Verstärkung des Transistors T 1, der eine Phasenumkehr bewirkt, ist so bemessen, daß vom Transistor T 1 über den Kondensator 15 ein entgegengesetzter Spannungssprung S″ gleicher Amplitude auf die Ausgangselektrode des FET F 1 gekoppelt und der störende Spannungssprung S′ kompensiert wird. Die Steuerung des FET F 1 als veränderbarer Widerstand entsprechend dem Spannungssprung bleibt dabei in erwünschter Weise erhalten.

Die gleiche Schaltung wird vorzugsweise angewendet in einer ähnlich aufgebauten Schaltung, mit der das Nutzsignal bei der Wiedergabe wieder zeitlich expandiert wird. Vorzugsweise sind dem Verstärker 2 mehrere derartige Schaltungen 3, 4, 5, 6, 8 bis 15 über entsprechende Frequenzweichen für unterschiedliche Frequenzbänder, z. B. die tiefen, die mittleren und die hohen Frequenzen zugeordnet. Dann hat jede dieser Schaltungen eine derartige Kompensationsschaltung mit dem Transistor T 1. Für den FET F 2 ist die beschriebene Kompensation nicht erforderlich, weil dieser FET nicht im Nutzsignalweg liegt, sondern in dem Zweigweg zur Gewinnung der Steuerspannung an der Klemme g.

Die für die vorliegende Erfindung wesentlichen Bauteile hatten in einer praktisch erprobten Schaltung gemäß der Figur folgende Werte:

FET F 1, F 2 :realisiert durch ein IC vom Typ MC4049 der Firma Motorola C 13:100 µF für niedrige, 22 µF für mittlere und hohe Frequenzbereiche C 14:22 nF C 15:5,6 pF R 16:22 kOhm

Claims (5)

1. Schaltung zur Dynamik-Kompression oder -Expansion in einem Nutzsignalweg durch Änderung des Übertragungsmaßes eines Stellgliedes, bei der eine in einem Steuerspannungserzeuger (8) gewonnene Steuerspannung an die Steuerelektrode eines Feldeffekttransistors (F 1) angelegt ist, dessen Ausgangselektrode an einem Steuereingang des Stellgliedes (4) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (g) des Steuerspannungserzeugers (8) mit der Ausgangselektrode des Feldeffekttransistors (F 1) über einen invertierenden Wechselspannungsverstärker (T 1) verbunden ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (g) über einen ersten Kondensator (14) mit der Basis eines Transistors (T 1) verbunden ist, dessen Kollektorwiderstand (16) mit der Ausgangselektrode des Feldeffekttransistors (F 1) verbunden ist.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kollektorwiderstand (16) und der Ausgangselektrode des Feldeffekttransistors (F 1) ein zweiter Kondensator (15) liegt.

4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kondensator (14) einen Wert in der Größenordnung von 20 nF hat.

5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kondensator (15) einen Wert in der Größenordnung von 6 pF hat.