DE3830423C2

DE3830423C2 -

Info

Publication number: DE3830423C2
Application number: DE3830423A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Kato; Shinjiro Kato; Fumio Kawagoe Saitama Jp Tamura
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1987-11-25
Filing date: 1988-09-07
Publication date: 1991-11-14
Also published as: DE3830423A1; US4864246A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät mit automatischer Lautstärkeregelung, welches beispielsweise als ASL (automatic sound levelizer; automatischer Klangausgleicher) bezeichnet wird, zur Verwendung bei einem mobilen Audiogerät.

Ein mobiles Audiogerät ist häufig durch Probleme aufgrund von Umgebungsgeräuschen beeinträchtigt, beispielsweise Motor geräusch und Straßengeräusche, die zwischen den Rädern und der Straßenoberfläche erzeugt werden. Der von dem Gerät wieder gegebene Klang leidet an einem Maskierungseffekt infolge derartiger Geräusche. Daher muß entsprechend dem Geräuschpegel eine Lautstärkeeinstellung erfolgen.

Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild eines konventionellen mobilen Geräts mit automatischer Lautstärkeregelung dar, wie es beispielsweise aus der japanischen Offenlegungsschrift 58-2 25 713 bekannt ist.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Signalleitung, die ein Audiosignal empfängt, 2 einen Klanglautstärkensteuer abschnitt, der als Eingangssignal das Audiosignal empfängt, 3 einen Leistungsverstärker zur Leistungsverstärkung des Ausgangssignals des Lautstärkesteuerabschitts 2 und 4 einen Lautsprecher zur Wandlung des Ausgangssignals vom Leistungsver stärker 3 in ein Audiosignal. Die Bezugsziffer 5 bezeichnet ein Mikrophon zum Nachweis von Hintergrundgeräuschen, 6 einen Geräuschnachweisabschnitt, der als Eingangssignal das Ausgangs signal des Mikrophons 5 empfängt, 7 eine Diode, deren Kathode und Anode mit dem Ausgang des Geräuschnachweisabschnitts 6 beziehungsweise einem Steuersignaleingang des Lautstärke steuerabschnitts 2 verbunden sind, 8 einen Widerstand, der parallel an die Diode 7 angeschlossen ist, und 9 einen Kondensator 9, der zwischen den Steuersignaleingang des Lautstärkerege lungsabschnitts 2 und einen Referenzpotentialpunkt (Masse) geschaltet ist.

Bei der voranstehend beschriebenen Anordnung wird das auf der Signalleitung 1 empfangene Audiosignal in seiner Lautstärke im Lautstärkensteuerabschnitt 2 gesteuert, in dem Leistungs verstärker 3 leistungsverstärkt und dann als Klang vom Laut sprecher 4 wiedergegeben. Wenn der Verstärkungsfaktor des Lautstärkesteuerabschnitts 2 direkt entsprechend einer Geräusch spannung gesteuert würde, die vom Mikrofon 5 erhalten wird, wären die resultierenden extremen Lautstärkeänderungen uner träglich. Zur Vermeidung dieses Problems wird durch ein Tiefpaß filter, welches aus dem Widerstand 8 und dem Kondensator 9 besteht, eine Zeitkonstante zur Verfügung gestellt, so daß eine sich allmählicher ändernde Spannung, die über dem Kondensator 9 erzeugt wird, als Steuerspannung für den Lautstärke steuerabschnitt 2 verwendet wird. Die durch das aus dem Wider stand 8 und dem Kondensator 9 bestehende Filter bereitgestellte Zeitkonstante weist jedoch für Anstieg und Abfall des Geräusch pegels dieselbe Charakteristik auf.

Da die wahrgenommene Abnormität der Klanglautstärke verringert werden kann, wenn die Zeitkonstante für Anstiege des Geräusch pegels kürzer gewählt wird als für einen Abfall des Geräuschpegels, ist eine Diode 7 parallel zum Widerstand 8 geschaltet, wie in Fig. 1 dargestellt ist. (Bei dieser Schaltung wird ange nommen, daß die Ausgangsspannung des Geräuschnachweisabschnitts 6 mit ansteigendem Geräuschpegel ansteigt.)

Die Diode 7 ist in Gegenrichtung vorgespannt, wenn das Ausgangs signal des Geräuschnachweisabschnitts 6 ansteigt, so daß durch die Diode 7 kein Strom fließt. Die Zeitkonstante bei ansteigendem Geräuschpegel hängt daher von den Bauteilwerten des Widerstands 8 und des Kondensators 9 ab. Wenn der Geräusch pegel sinkt, so wird die Diode 7 in Vorwärtsrichtung vorge spannt, so daß der äquivalente Widerstandswert des Widerstands 8 verringert wird. Daher ist die Zeitkonstante kürzer, wenn der Geräuschpegel sinkt, als wenn der Geräuschpegel ansteigt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung nach dem Stand der Technik steigt die Lautstärke allmählich an, wenn der Geräuschpegel ansteigt, jedoch schnell, wenn der Geräuschpegel fällt. Allerdings hängt die Zeitkonstante von Widerstands- und Kapazitätswerten ab, während die an den Lautstärkesteuerabschnitt 2 als Steuersignal angelegte Spannung sich gemäß einer Exponentialkurve ändert. Obwohl sich kein wesentlicher Eindruck einer Abnormität innerhalb eines Bereichs kleiner Änderungen des Geräuschpegels einstellt, tritt bei Auftreten einer starken Änderung des Geräuschpegels, beispielsweise bei plötzlichem Anhalten, ein bemerkenswerter Unterschied in der Änderungsrate der Lautstärke zwischen dem Beginn und dem Ende der Lautstärkeänderung auf, so daß sich ein deutlicher Eindruck einer Abnormität ergibt. Dies bedeutet, daß bei einem Absinken des Geräuschpegels die Anschlußspannung des Kondensators 9 durch niedrige Impedanz der Diode in ihrem durchgeschalteten Zustand entladen wird. Wenn allerdings der Geräuschpegel absinkt, sinkt der Strom durch die Diode 7 ab, während sich die Anschlußspannung des Kondensators 9 der Geräuschspannung zu diesem Zeitpunkt annähert, was dazu führt, daß die Impedanz über der Diode 7 abnimmt. Wenn dies zum selben Zeitpunkt auftritt, in welchem sich das Steuersignal entlang der Endbereiche der Exponentialkurve ändert, wird die wahrgenommene Abnormität der Änderung des Lautstärkepegels bemerkenswert.

Neben der oben beschriebenen Ausführungsform einer automatischen Lautstärkeregelung ist aus dem Stand der Technik noch eine weitere Ausführungsform allgemein bekannt, bei der das die Lautstärke einstellende Steuersignal durch Differenzbildung zwischen den generierten Audiosignalen und den detektierten Umgebungsgeräuschsignalen erhalten wird. Eine derartige Ausführungsform ist beispielsweise aus den DE-OS 29 28 816 und 29 42 331 bekannt.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild zur Erläuterung der eben angesprochenen weiteren Ausführungsform eines mobilen Geräts mit automatischer Lautstärkeregelung. In Fig. 2 bezeichnet die Bezugsziffer 101 ein Mikrofon 101 zum Nachweis des Umgebungsgeräuschpegels und 102 ist ein Geräuschnachweisabschnitt 102, welcher aus einem Verstärker zur Verstärkung des Ausgangssignals des Mikrofons 101 besteht sowie aus einem Tiefpaßfilter zum Ausfiltern einer Tiefpaßkomponente des Ausgangssignals des Verstärkers, einem Detektor zur Amplitudenmodulationsdetektion des Ausgangs signals des Filters und zugehörigen Bauteilen.

Die Abschneidefrequenz des Tiefpaßfilters in dem Geräuschnach weisabschnitt 102 ist auf etwa 10 Hz festgesetzt unter Berück sichtigung des Spektrums des Audiosignals und der Schwingungs frequenz eines typischen Fahrzeugmotors. (Beispielsweise beträgt die Schwingungsfrequenz etwa 27 Hz im Falle eines Vierzylinder-Viertaktmotors bei einer Leerlaufdrehzahl von 800 Umdrehungen pro Minute.)

Die Bezugsziffer 103 bezeichnet einen Audiosignaleingangs anschluß, an welchen ein Wiedergabeausgang von einem Radio empfänger, Tonbandgerät oder dergleichen angelegt wird. Der Wiedergabeausgang wird an einen Audiosignalnachweisabschnitt 104 angelegt. Der Audiosignalnachweisabschnitt 104, der aus einem Hülldetektor besteht, bestimmt den Eingangspegel des Audiosignals, welches an den Eingangsanschluß 103 angelegt ist.

Die Ausgänge des Geräuschnachweisabschnitts 102 und des Audio signalnachweisabschnitts 104 sind jeweils an logarithmische Verstärker 105 und 106 angelegt, welche dieselbe Charakter istik aufweisen, und werden dann an einen Subtrahierer 107 angelegt, nach dem sie durch die logarithmischen Verstärker 105 und 106 logarithmisch komprimiert wurden. Daher empfängt der Subtrahierer 107 Geräuschnachweisinformation von dem logarithmischen Verstärker 105 als positives Eingangssignal und Audiosignalnachweisinformation vom logarithmischen Verstärker 106 als negatives Eingangssignal. Das differentielle Ausgangs signal des Subtrahierers 107 wird an einen Lautstärkeregler 108 als ein Steuersignal angelegt. Der Lautstärkeregler 108 besteht aus einem Verstärker mit variabler Verstärkung. Das an den Audiosignaleingangsanschluß 103 angelegte Signal wird an einen Steuereingang des Lautstärkereglers 108 angelegt, wodurch der Pegel des Audiosignals entsprechend dem Ausgangs signals des Subtrahierers 107 gesteuert wird. Das einen durch den Lautstärkeregler 108 eingestellten Pegel aufweisende Audiosignal wird einem Ausgangsanschluß 109 zugeführt, durch einen Hauptverstärker (nicht dargestellt) verstärkt, und durch einen Lautsprecher wiedergegeben. Der Lautstärkeregler 108 reagiert auf einen linearen Anstieg/Abfall des an seinen Steuereingang angelegten Steuersignals, um die Verstärkung logarithmisch in Übereinstimmung mit dem Umgebungsgeräusch pegel zu erhöhen/abzusenken.

Bei einem Aufbau wie voranstehend beschrieben und auf der Grundlage der Annahme, daß sämtliches Umgebungsgeräusch auf unter 10 Hz frequenzbegrenzt ist, ist bei diesem bekannten Gerät zur automatischen Lautstärkeregelung das Problem aufge treten, daß es nicht mit Änderungen von Audiofrequenzkomponen ten von Geräusch fertig wird, die bei Änderungen der Fahrzeug geschwindigkeit auftreten. Im tatsächlichen Gebrauch wird daher die Lautstärkeregelung hauptsächlich in Reaktion auf Änderungen des Audiopegels statt des Geräusches ausgeführt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein mobiles Gerät mit automatischer Lautstärkeregelung zur Verfügung zu stellen, das in einer aus der Sicht des Zuhörers verbesserten und als natürlicher empfundenen Weise die Lautstärke regelt.

In vorteilhafter Weise wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein mobiles Gerät mit automatischer Lautstärkeregelung zur Verfügung gestellt, bei welchem die beim Stand der Technik auftretenden Schwierigkeiten, die infolge von RC-Zeitkonstanten durch die Exponentialkurve verursacht wurden, beseitigt werden, um eine Lautstärkensteuerung durchzuführen, bei welcher weniger wahrgenommene Abnormitäten auftreten.

Zur Erzielung der voranstehend angegebenen Vorteile wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein mobiles Gerät mit auto matischer Lautstärkeregelung bereitgestellt, welches einen Geräuschnachweisabschnitt zum Nachweis von Umgebungsgeräusch und zur Erzeugung eines Nachweisausgangssignals entsprechend dem Geräuschpegel aufweist, sowie eine Zeitkonstantenschaltung, die auf das Nachweisausgangssignal des Geräuschnachweisab schnitts mit der Erzeugung eines Steuerausgangssignals reagiert, und einen Lautstärkensteuerabschnitt, der ein Audiosignal empfängt, um den Ausgangspegel des Audiosignals in Reaktion auf das Steuerausgangssignal des Zeitkonstantenschaltkreises zu steuern, welches an seinem Steuersignaleingangsanschluß empfangen wird, wobei der Zeitkonstantenschaltkreis einen Komparator aufweist, um das Nachweisausgangssignal des Geräusch nachweisabschnitts mit dem an den Lautstärkesteuerabschnitt angelegten Steuerausgangssignal zu vergleichen, und einen Stromquellenabschnitt aufweist, der durch das Ausgangssignal des Komparators gesteuert wird, um zu veranlassen, daß ein Kondensator, der zwischen den Steuersignaleingangsanschluß des Lautstärkesteuerabschnitts und einen Referenzspannungspunkt geschaltet ist, mit konstanter Rate geladen/entladen wird.

Bei der voranstehenden Anordnung vergleicht der Komparator das Nachweisausgangssignal, welches durch den Geräuschnachweis abschnitt geliefert wird, mit dem an den Lautstärkesteuer abschnitt angelegten Steuerausgangssignal, und der Stromquellen abschnitt arbeitet auf der Grundlage des Ausgangssignals des Komparators, so daß der zwischen den Steuersignaleingangs anschluß des Lautstärkesteuerabschnitts und den Referenz spannungspunkt gekoppelte Kondensator mit einem konstanten Strom geladen oder entladen wird, um die Lautstärkeänderung konstant oder linear in bezug auf Änderungen des Geräuschpegels zu machen.

In vorteilhafter Weise werden gemäß der vorliegenden Erfindung auch die bei dem in Fig. 2 dargestellten Gerät auftretenden Schwierigkeiten beseitigt.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines mobilen Geräts mit automatischer Lautstärkeregelung, bei welchem die Zuordnung zwischen dem Pegel von hörbaren Frequenzkomponenten von Innengeräuschen des Fahrzeugs und dem Pegel von Frequenzkomponenten von 10 Hz oder weniger, die durch ein Tiefpaßfilter nachgewiesen werden, verbessert wird, um eine natürlichere Lautstärkeregelung zu ermöglichen.

Zur Erzielung der letztgenannten Vorteile wird bei einem mobilen Gerät mit automatischer Lautstärkeregelung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Steuersignal, welches einem aus einem Verstärker mit variabler Verstärkung bestehenden Lautstärkeregler zugeführt wird, erzeugt durch Subtrahieren eines Betrags der logarithmischen Änderung eines Audiosignal nachweissignals, welches von einem Audiosignalnachweisabschnitt erhalten wird, relativ zu einem Referenzwert von einem Wert, der durch Verstärken mit einem Verstärkungsfaktor im Bereich von 1,5 bis einschließlich 2,5 erhalten wird, eines Betrages der logarithmischen Änderung eines Geräuschnachweissignals, welches von einem Geräuschnachweisabschnitt relativ zu einem Referenzwert erhalten wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Beschreibung zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Merkmale und Vorteile hervorgehen.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines Beispiels für ein Lautstärkeregelgerät nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines weiteren Beispiels für den Stand der Technik;

Fig. 3 ein Schaltbild zur Erläuterung eines Hauptteils einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein Schaltbild zur Erläuterung eines Hauptteils einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 und 7 grafische Darstellungen des Zusammenhangs zwischen einem Pegel von im Fahrzeug auftretenden Umgebungsge räuschen und einem Geräuschnachweisausgangssignal; und

Fig. 8 ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 ist ein Schaltbild zur Erläuterung einer ersten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung, insbesondere nur einer Darstellung des Teils, der der Zeitkonstantschaltung A aus Diode 7, Widerstand 8 und Kondensator 9 in der Anordnung nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 entspricht. Daher sind die Anschlüsse B und C mit dem Ausgang des Geräuschnach weisabschnitts 6 und dem Steuersignaleingang des Lautstärkeregel abschnitts 2 gemäß Fig. 1 verbunden.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform besteht im wesent lichen aus einem Vergleichsabschnitt 18, einem Stromquellenab schnitt 19 und einem Steuerspannungserzeugungsabschnitt 20. Der Vergleichsabschnitt 18 wird durch einen Komparator 10 gebildet, der einen negativen Eingang aufweist, der ein Nachweis ausgangssignal von dem Geräuschnachweisabschnitt 6 von Fig. 1 empfängt, und einen positiven Eingang, der eine Steuerspannung empfängt, nämlich das Steuereingangssignal C des Lautstärken regelabschnitts 2 von Fig. 1. Der Ausgang des Komparators 10 ist mit dem Stromquellenabschnitt 19 verbunden. Der Strom quellenabschnitt 19 umfaßt eine Diode 11, deren Anode mit einer Spannungsversorgungsleitung verbunden ist, einen Wider stand 13, dessen einer Anschluß mit der Kathode der Diode 11 verbunden ist, und einem Widerstand 14, dessen einer Anschluß mit dem anderen Anschluß des Widerstands 13 und dessen anderer Anschluß mit der Anode einer Diode 12 verbunden ist, deren Kathode mit Masse verbunden ist. Der Ausgang des Komparators 10 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 13 und 14 verbunden. Der Stromquellenabschnitt 19 umfaßt weiterhin einen PNP-Transistor 15 und einen NPN-Transistor 16. Der Emitter des PNP-Transistors 15 ist mit der Spannungs versorgungsleitung verbunden, die Basis mit dem Verbindungspunkt zwischen der Diode 11 und dem Widerstand 13, und der Kollektor mit dem positiven Eingang des Komparators 10. Der Kollektor des NPN-Transistors 16 ist mit dem positiven Eingang des Komparators 10 verbunden, die Basis mit dem Verbindungspunkt zwischem dem Widerstand 14 und der Diode 12, und sein Emitter mit einem Referenzpotentialpunkt. Der Steuerspannungserzeugungs abschnitt 20 besteht aus einem Kondensator 17, der zwischen einen Referenzpotentialpunkt, beispielsweise einen Punkt mittleren Potentials, und einen Verbindungspunkt zwischen den Kollektoren der Transistoren 15 und 16 geschaltet ist. Die Anschlußspannung V_c des Kondensators 17 wird als Lautstärke steuerspannung verwendet.

Bei der voranstehend beschriebenen Anordnung wird das Geräusch nachweissignal (das Potential am Punkt B) höher als das mittlere Potential, wenn der Geräuschpegel ansteigt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Steuerspannung (das Potential im Punkt C) höher als das mittlere Potential.

Das Geräuschnachweisausgangssignal und die Steuerspannung sind durch V_b beziehungsweise V_c bezeichnet. Es wird ange nommen, daß die Spannungen V_b und V_c einen im wesentlichen konstanten Wert aufweisen, und daß der Geräuschpegel anzu steigen beginnt, so daß die Geräuschnachweisspannung V_b hoch wird. Zu diesem Zeitpunkt ist V_b größer als V_c, und in diesem Fall nimmt das Ausgangssignal des Komparators 10 eine negative Maximalamplitude ein, das heißt etwa 0 Volt. Zu diesem Zeitpunkt geht die Anode der Diode 12 ebenfalls auf 0 Volt, so daß sich die Diode 12 in ihrem ausgeschalteten Zustand befindet. Dann liegt über der Diode 12 keine Spannung. Der Transistor 16, dessen Basis mit der Anode der Diode 12 verbunden ist, ist daher abgeschnitten, so daß der Kollektorpegel des Transis tors 16 keinen Einfluß auf die Steuerspannung V_c hat. Anderer seits werden Spannungsabfälle über dem Widerstand 13 und über der Diode 11 erzeugt, da ein Ende des Widerstands 13 auf 0 Volt geht und das andere Ende mit der Versorgungsspannungs leitung über die Diode 11 verbunden ist. Falls nun angenommen wird, daß die Versorgungsspannung der Versorgungsspannungs leitung V_cc beträgt, der Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung über die Diode 11 0,6 Volt beträgt, und daß der Widerstandswert des Widerstands 13 R_R beträgt, dann wird der Strom I_R, der durch die Diode 11 und den Widerstand 13 fließt, gegeben durch

I_R = (V_cc-0,6)/R_R (1)

Wenn die Basis-Emitterspannung des Transistors 15 gleich dem Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung über der Diode 11 ist, und falls der Transistor 15 dieselbe Charakteristik aufweist wie die Diode 11, so ist der durch den Transistor 15 fließende Strom gleich dem durch die Diode 11 fließenden Strom. Da der Transistor 16 sich im ausgeschalteten Zustand befindet, wie voranstehend angegeben wurde, fließt der Kollektor strom des Transistors 15 in den Kondensator 17. Daher steigt die Spannung über den Kondensator 17 mit einer konstanten Anstiegsrate, die ausgedrückt wird durch:

da i×t= C×V ist. Das Potential über dem Kondensator 17 ist gleich der Spannung V_c. Wenn die Spannung V_c über die Spannung V_b ansteigt, so ändert das Ausgangssignal des Komparators 10 seinen Zustand, so daß die Spannung V_c aufhört anzusteigen. Daher steigt die Spannung V_c mit einer konstanten Rate an, die unabhängig von der Anstiegsrate der Spannung V_b ist, bevor die Spannung V_c gleich der Spannung V_b wird. Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, in welchem die Spannung V_b unter die Spannung V_c abfällt, der Transistor 15 abge schnitten und der Transistor 16 eingeschaltet. Daher fließt unter der Annahme, daß der Widerstandswert des Widerstands 14 R_F beträgt, ein Strom I_F, der durch die nachstehende Gleichung gegeben ist, durch den Widerstand 14 und die Diode 12 vom Komparator 17, und dies führt dazu, daß die Spannung V_c mit konstanter Rate sinkt, bis die Spannung V_c gleich der Spannung V_b wird, das heißt V_c = V_b.

I_F = (V_cc-0,6)/R_F (3)

Wie voranstehend beschrieben wurde, wird in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform eine Ladungsschaltung für den Kondensator 17 erzeugt durch eine erste Konstantstromquelle, die aus dem Transistor 15, der Diode 11 und dem Widerstand 13 besteht, und eine Entladungsschaltung für den Kondensator 17 wird durch eine zweite Konstantstromquelle gebildet, die aus dem Transistor 16, der Diode 12 und dem Widerstand 14 besteht. Der Lade- und Entladebetrieb der Lade- und Entlade schaltung werden durch das Ausgangssignal vom Komparator 10 gesteuert und die Größe des Lade- und Entladestroms werden durch das Verhältnis der Widerstandswerte des Widerstands 13 und des Widerstands 14 festgelegt.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ändert sich sowohl bei einem Anstieg und Abfall des Umgebungsgeräuschpegels die Steuerspannung mit konstanter Rate, unabhängig von der Änderung des Geräuschpegels. Wie voranstehend angegeben wurde ist es bekannt, daß die wahrgenommene Abnormität im Klangpegel gering ist, wenn die Zeitkonstante, mit der der Geräuschpegel absinkt, kürzer gewählt wird als die, wenn der Geräuschpegel ansteigt. Es wurde bestätigt, daß mit der in Fig. 3 darge stellten Ausführungsform gute Ergebnisse erhalten werden können, wenn das voranstehend angegebene Verhältnis so aus gewählt wird, daß es 100 oder mehr beträgt, also so, daß das Verhältnis R_R/R_F 100 ist, wobei R_R und R_F den Widerstands wert des Widerstands 13 beziehungsweise 14 darstellen.

Fig. 4 ist ein Schaltbild zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Aus führungsform werden der Lade- und Entladebetrieb für einen Kondensator durch eine Kombination einer Konstantstromquelle, die von einem Komparator gesteuert wird, und einer normal arbeitenden Konstantstromquelle erzielt.

Daher unterscheidet sich die Ausführungsform gemäß Fig. 4 von der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform nur bezüglich des Stromquellenabschnitts 19, in welchem Widerstände 21 bis 23 und ein Transistor 24 die durch den Komparator 10 gesteuerte Stromquelle bilden, und ein FET 25 bildet die normal arbeitende Stromquelle.

Der Betrieb der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform wird unter der Annahme beschrieben, daß sowohl die Geräusch nachweisspannung V_b und die Steuerspannung V_c absinken, wenn der Geräuschpegel ansteigt.

Zunächst wird für den Fall eines Anstiegs des Geräuschpegels das Ausgangssignal des Komparators 10 null, da V_b kleiner als V_c ist, so daß der Transistor 24 abgeschnitten wird, da seine Basis und sein Emitter auf gleichem Potential liegen. Der Kondensator 17 wird daher durch die Konstantstromquelle entladen, die durch den FET 25 gebildet wird, um hierdurch die Spannung V_c zu erniedrigen, also die Anschlußspannung des Kondensators 17, bis die Spannung V_c gleich der Spannung V_b wird, also V_b=V_c.

Im Gegensatz hierzu steigt bei sinkendem Geräuschpegel die Spannung V_b über die Spannung V_c an, also V_b<V_c, und daher nimmt der Ausgang des Komparators 10 den Wert V_cc an. Der Kondensator 17 wird daher durch den Kollektor des Transistors 24 geladen mit einem konstanten Strom, welcher der Spannung über der Basis und dem Emitter des Transistors 24 entspricht, welche durch die Werte der Widerstände 21 bis 23 festgelegt wird. Diese Ladung wird gehalten, bevor die Spannung V_c gleich V_b wird, also V_c=V_b.

An diesem Punkt wird der Kollektorstrom I_F des Transistors 24 ausgedrückt durch:

I_F = [R₂₁/(R₂₁+R₂₂) × V_cc-0,6]/R₂₃ (4)

Um daher den Stromwert I_F um einen Faktor 100 oder mehr größer zu machen als den Konstantstrom von dem FET 25 reicht es daher aus, die Widerstandswerte R₂₁ bis R₂₃ auf der Grundlage der voranstehenden Gleichung (4) geeignet auszuwählen.

Wie voranstehend beschrieben wurde erfolgt daher, daß eine Spannung, die eine konstante Änderungsrate aufweist, also eine sich linear ändernde Spannung, die erzeugt wird, wenn ein Kondensator mit einem konstanten Strom geladen/entladen wird, als Steuerspannung verwendet wird, die Änderung der gesteuerten Lautstärke glatt und dieser Vorgang erzeugt einen überlegenen Klangeffekt.

Bei der voranstehend beschriebenen ersten Ausführungsform wird eine Ladungsstromquelle betätigt, und eine Spannung, die über dem Kondensator erzeugt wird und die mit einem konstanten Gradienten ansteigt, wird als Lautstärkesteuerspannung verwendet, so daß die Lautstärke mit konstanter Rate ansteigt. Weiterhin wird bei einem Absinken des Geräuschpegels eine Entladungsstrom quelle betätigt, um den Kondensator auf solche Weise zu entla den, daß die Spannung über dem Kondensator mit einem konstanten Gradienten absinkt. Wenn das Verhältnis zwischen den beiden Gradienten so gewählt wird, daß die Rate des Absinkens der Lautstärke in Gegenwart eines absinkenden Geräuschpegels genügend hoch ist, also wenn der Stromwert der verwendeten Stromquelle bei einem Absinken des Geräuschpegels um einen Faktor 100 oder mehr größer ist als der bei einem Anstieg des Geräuschpegels verwendete Strom, so wird die Geschwin digkeit des Absinkens der Lautstärke in Gegenwart eines sinken den Geräuschpegels erheblich höher gewählt als die Geschwindigkeit des Anstiegs der Lautstärke, wenn der Geräuschpegel ansteigt. Daher folgt die Lautstärkepegeländerung im wesentlichen dem Geräuschnachweissignal, wenn der Geräuschpegel sinkt, während die Lautstärke sich mit konstanter Rate ändert, unabhängig von der Geschwindigkeit, mit welcher der Geräuschpegel zunimmt.

Wie voranstehend angegeben wurde ist es zu bevorzugen, daß die Änderungsrate der Lautstärke groß ist, wenn der Geräuschpegel sinkt; sonst bleibt eine hohe Lautstärke hoch und erzeugt einen "Boom-Effekt", selbst wenn das Geräusch völlig aufhört, beispiels weise im Falle einer plötzlichen Bremsung oder dergleichen.

Wenn das Verhältnis des steigenden Lautstärkegradienten zum fallenden Lautstärkegradienten auf 100 : 1 oder mehr gesetzt wird, so sinkt die Lautstärke schnell bei sinkendem Geräuschpe gel ab. Wenn jedoch das Geräuschnachweissignal momentan abfällt, etwa bei einer kurzen Unterbrechung in einem ansonsten konstanten Geräuschpegel, so wird, wenn das Verhältnis auf 100 : 1 oder mehr wie voranstehend beschrieben gesetzt ist, die Lautstärke dennoch in Reaktion auf das Nachweissignal fallen, und es wird ein langer Zeitraum benötigt, um den Anfangslautstärkewert wieder zu erreichen, der dem Geräuschpegel angemessen ist. Um dieses Phänomen im wesentlichen auszuschalten und um ebenso zu bewirken, daß die Lautstärke genügend schnell absinkt, wenn der Geräuschpegel tatsächlich für einen merklichen Zeitraum absinkt, wurde durch Versuche bestätigt, daß es vorzuziehen ist, das voranstehend angegebene Verhältnis auf 10 : 1 oder mehr festzulegen.

Obwohl ein Kondensator während der Zeit des Anstiegs des Geräuschpegels geladen und bei einem Absinken des Geräusch pegels entladen wird, um die Lautstärkesteuerspannung bei der voranstehend erläuterten ersten Ausführungsform zu erzeugen, wird darauf hingewiesen, daß das Laden und Entladen umgekehrt werden kann, daß also der Kondensator entladen werden kann, wenn der Geräuschpegel ansteigt, und geladen, wenn der Geräusch pegel absinkt, um die Lautstärkesteuerspannung zu erzeugen, wie in dem Falle der zweiten, in Fig. 4 dargestellten Aus führungsform.

Wie voranstehend beschrieben wurde ist es gemäß der vorliegenden Erfindung bei Feldversuchen experimentell bestätigt worden, daß Lautstärkeänderungen, die während eines Anstiegs und Abfalls des Geräuschpegels auftreten, wesentlich im Vergleich zu konventionellen Geräten verbessert werden, bei welchen die Lautstärke in Übereinstimmung mit einer experimentellen Charakteristik geändert wird. Es wurde gleichzeitig bestätigt, daß es vorzuziehen ist, einen Ladungs-/Entladungsstrom um einen Faktor 100 oder mehr, weiter bevorzugt um einen Faktor 10 oder mehr, größer zu wählen als den, wenn der Geräuschpe gel ansteigt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann dieses Verhältnis einfach eingerichtet werden.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine weitere detaillierte Beschreibung der durch Bezugsziffern 101 bis 109 bezeichneten in Fig. 5 dargestellten Teile wird unterlassen, da diese Teile die gleichen sind wie die in Fig. 2 dargestellten. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist ein Analogverstärker 110 vorgesehen, der das Ausgangssignal eines logarithmischen Verstärkers 105 empfängt und dieses mit einem Verstärkungs faktor in einem Bereich von 1,5 bis einschließlich 2,5 verstärkt.

Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung wird auf der Grundlage von Meßergebnissen eingerichtet, die in Fig. 6 und 7 darge stellt sind. In den Fig. 6 und 7, in welchen die Abszisse den Geräuschpegel in einem Fahrzeug und die Ordinate die logarithmische Ausgangsspannung eines Tiefpaßfilters darstellt, welches eine Abschneidefrequenz von 10 Hz in einem Geräuschnach weisabschnitt 102 aufweist, sind der mit A gewichtete Pegel (dB A) des Geräuschpegels im Fahrzeug und die logarithmische Ausgangsspannung (Relativwert) des Tiefpaßfilters in dem Geräuschnachweisabschnitt 102 zu zusammengehörigen Zeiten dargestellt. Fig. 6 zeigt die gemessenen Werte in bezug auf zwei unterschiedliche Fahrzeugmodelle "C" und "M", die von demselben Automobilhersteller hergestellt wurden. Aus den gemessenen Werten sieht man, daß der Steigungskoeffizient etwa 0,42 für das Fahrzeug C und etwa 0,50 für das Fahrzeug M beträgt. Es wurde daher herausgefunden, daß das Verhältnis des Betrags der Änderung des Geräusches nach logarithmischer Kompression zum Betrag der Änderung der Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters in dem Geräuschnachweisabschnitt nach logarithmischer Kompression etwa 2 : 1 beträgt. Es ist daher möglich, ein bevorzugtes Ergebnis zu erzielen, wenn das Verhältnis so gesteuert wird, daß es etwa 2 : 1 beträgt, und dieses sollte daher in einem Bereich von etwa 1,5 : 1 bis 2,5 : 1 liegen.

Aus den voranstehend angegebenen Gründen kann die Zuordnung zwischen dem Pegel von Hörfrequenzkomponenten von Geräuschen im Fahrzeug und dem Pegel des Geräuschnachweissignals verbessert werden durch Einfügung des Analogverstärkers 110, der einen Verstärkungsfaktor in einem Bereich von 1,5 bis einschließlich 2,5 aufweist, in der Folgestufe des logarithmischen Verstärkers 105 für den Fall, daß die Abschneidefrequenz des Tiefpaßfilters in dem Geräuschnachweisabschnitt so gewählt wird, daß sie etwa 10 Hz beträgt.

Es ist daher möglich, einen Lautstärkeregler bereitzustellen, der in zufriedenstellender Weise auf die Änderungsrate des Pegels der Hörfrequenzkomponenten des Geräusches im Fahrzeug reagiert.

Fig. 8 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer vierten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung, bei welchem durch Bezugsziffern 101 und 103 bis 109 bezeichnete Teile die gleichen sind wie in Fig. 2 und 5.

Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform ist ein Mikrophonverstärker 111 vorgesehen, um das Ausgangssignal eines Mikrophons 101 zu verstärken, um so das Ausgangssignal durch ein Tiefpaßfilter zu erhalten, eine Quadrierschaltung 112 zum Quadrieren des Ausgangssignals des Mikrophonverstärkers 111, und ein Detektor 113 zum Nachweis des Ausgangssignals der Quadrierschaltung 112, wobei das Nachweisausgangssignal des Detektors 113 an den Analogverstärker 105 angelegt wird.

Der Fall, in dem die Quadrierschaltung 112 zwischen das Tiefpaß filter und den Detektor der Geräuschnachweisschaltung eingefügt ist, wie in Fig. 8 dargestellt ist, wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

log (A²) - 2 log A

Es ist daher auch in diesem Falle möglich, im Betrieb eine Wirkung zu erzielen, die der im Falle der Fig. 5 erzielten Wirkung equivalent ist.

Wie aus der voranstehenden Beschreibung deutlich wird, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Wiedergabelautstärke (dB) doppelt so groß gewählt wie beim Stand der Technik für dieselbe Änderungsrate von Frequenzkomponenten von 10 Hz oder weniger des Geräuschs im Fahrzeug, so daß die Zuordnung zwischen dem Pegel der Frequenzkomponenten von 10 Hz oder weniger und dem Pegel von Hörfrequenzkomponenten des Geräusches im Fahrzeug größer wird, wodurch es ermöglicht wird, eine natürliche Lautstärkeregelungswirkung zu erhalten, die sowohl für den Geräuschpegel als auch den gewünschten wiedergegebenen Klangpegel geeignet ist.

Claims

1. Mobiles Gerät mit automatischer Lautstärkeregelung, mit einem Geräuschnachweisabschnitt (6) zum Nachweis eines Umgebungsgeräuschpegels und zur Erzeugung eines Nachweisausgangssignals entsprechend dem ermittelten Geräuschpegel,
mit einer auf das Nachweisausgangssignal des Geräuschnachweisabschnitts (6) reagierenden Zeitkonstantenschaltung (A) zur Erzeugung eines Lautstärkesteuerausgangssignals,
mit einem Lautstärkesteuerabschnitt (2), welcher ein Audiosignal empfängt und den Ausgangspegel des Audiosignals in Antwort auf das an einem Steuersignaleingangsanschluß des Lautstärkesteuerabschnitts (2) empfangene Lautstärkesteuerausgangssignal der Zeitkonstantenschaltung (A) steuert,
und mit einem zwischen den Steuersignaleingangsanschluß des Lautstärkesteuerabschnitts und einen Referenzpunkt geschalteten Kondensator,
wobei die Zeitkonstantenschaltung (A) einen Komparator zum Vergleich des Nachweisausgangssignals des Geräuschnachweisabschnitts (6) mit dem an den Lautstärkesteuerabschnitt (2) angelegten Lautstärkesteuerausgangssignal aufweist, und einen Stromquellenabschnitt (19) aufweist, welcher durch ein Ausgangssignal des Komparators (10) gesteuert wird, um den Kondensator (17) mit einem konstanten Strom zu laden/ entladen, und der eine Einrichtung aufweist, die den Kondensator in Reaktion auf einen Geräuschpegelabfall mit einem höheren Strom als in Reaktion auf einen Geräuschpegelanstieg lädt/entlädt.

2. Mobiles Gerät mit automatischer Lautstärkeregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromquellenabschnitt (19) zwei Konstantstromquellenschaltungen aufweist, wobei die eine für das Laden des Kondensators (17) mit einem konstanten Strom und die andere für das Entladen des Kondensators (17) mit einem konstanten Strom vorgesehen ist.

3. Mobiles Gerät mit automatischer Lautstärkeregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquellenschaltungen (15, 16) jeweils in unterschiedlichen Schaltzuständen des Komparators (10) aktiv sind.

4. Mobiles Gerät mit automatischer Lautstärkeregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Konstantstromquellenschaltung (25) den Kondensator (17) ständig entlädt und die andere Konstantstromquellenschaltung (21, 22, 23, 24) den Kondensator (17) lädt, wenn der Komparator (10) einen Schaltzustand einnimmt, der einem Umgebungsgeräuschpegelabfall entspricht.

5. Mobiles Gerät mit automatischer Lautstärkeregelung nach mindestens einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sich einstellende Lade/Entlade-Strom im Falle eines Umgebungsgeräuschpegelabfalls mehr als 100mal so groß ist wie der Entlade/Lade-Strom bei einem Umgebungsgeräuschpegelanstieg.

6. Mobiles Gerät mit automatischer Lautstärkeregelung nach mindestens einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sich einstellende Lade/Entlade-Strom für einen Umgebungsgeräuschpegelabfall um mehr als 10mal so groß ist wie der Entlade/Lade-Strom für einen Umgebungsgeräuschpegelanstieg.

7. Mobiles Gerät mit automatischer Lautstärkeregelung mit
einer Einrichtung (101) zur Erzeugung eines dem Umgebungsgeräusch entsprechenden Signals,
einem Geräuschnachweisabschnitt (102), der einen Tiefpaßfilter zum Herausfiltern von niederfrequenten Umgebungsgeräuschkomponenten aufweist,
einem Audiosignalnachweisabschnitt (104) zum Nachweis des Eingangspegels eines empfangenen Audiosignals,
einer Einrichtung (107, 106, 105) zur Erzeugung eines Steuersignals, das durch Subtrahieren zweier Beträge gebildet ist, wobei der erste Betrag einer auf einen Bezugswert bezogenen logarithmischen Änderung eines vom Audiosignalnachweisabschnitt (104) bereitgestellten Audiosignals entspricht und der zweite Betrag einer auf einen Bezugswert bezogenen logarithmischen Änderung eines vom Geräuschnachweisabschnitt (102) gelieferten Umgebungsgeräuschsignals entspricht, wobei der zweite Betrag zusätzlich mit einer Verstärkung im Bereich von 1,5 bis 2,5 beaufschlagt ist, und
einer Lautstärkesteuereinrichtung zum Erhöhen/Erniedrigen eines Ausgangspegels des Audiosignals in Antwort auf das Steuersignal.

8. Mobiles Gerät mit automatischer Lautstärkeregelung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Steuersignals einen ersten logarithmischen Verstärker (105) zum logarithmischen Komprimieren eines Ausgangssignals des Geräuschnachweisabschnitts (102) aufweist, einen Analogverstärker (110) zum Verstärken eines Ausgangssignals des ersten logarithmischen Verstärkers mit einem Verstärkungsfaktor von 1,5 bis 2,5 und einen zweiten logarithmischen Verstärker (106) zum logarithmischen Komprimieren eines Ausgangssignals des Audiosignalnachweisabschnitts (104), wobei das Steuersignal durch Subtrahieren einer Ausgangskomponente des zweiten logarithmischen Verstärkers von einer Ausgangskomponente des Analogverstärkers erhalten wird.

9. Mobiles Gerät mit automatischer Lautstärkeregelung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Steuersignals eine Quadrierschaltung (112) zum Quadrieren eines Ausgangssignals des Geräuschnachweisabschnitts (111) aufweist, einen ersten logarithmischen Verstärker (113) zum logarithmischen Komprimieren eines Ausgangssignals der Quadrierschaltung und einen zweiten logarithmischen Verstärker (106) zum logarithmischen Komprimieren eines Ausgangssignals des Audiosignalnachweisabschnitts (104), wobei das Steuersignal durch Substrahieren einer Ausgangskomponente des zweiten logarithmischen Verstärkers von einer Ausgangskomponente des ersten logarithmischen Verstärkers erhalten wird.