DE813168C - Device for the automatic adjustment of the gain of a low frequency amplifier with reproducing equipment to the sound level of the environment - Google Patents

Description

Vorrichtung zur selbsttätigen Anpassung des Verstärkungsgrades eines Niederfrequenzverstärkers mit Wiedergabeapparatur an den Schallpegel der Umgebung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur selbsttätigen Anpassung des Verstärkungsgrades eines Niederfrequenzverstärkers mit Wiedergabeapparatur an den Schallpegel der Umgebung, in der diese Wiedergabeapparatur angeordnet ist. Die Vorrichtung ist besonders bestimmt als Lautsprecheranlage auf Bahnhofsgeländen verwendet zu «erden, wo es erforderlich ist, daß die vom Bahnhofslautsprecher entwickelte Schallenergiemenge im Verhältnis zu derjenigen der Umgebung um eine konstante dB-Zahl, z. B. .4o dB, höher liegt, da in diesem Fall die Verständlichkeit des vom Lautsprecher ausgesandten Schalls stets gleich bleiben wird.Device for the automatic adjustment of the gain of a Low frequency amplifier with playback equipment to the sound level of the environment The invention relates to a device for the automatic adjustment of the Gain of a low frequency amplifier with playback equipment to the Sound level of the environment in which this playback equipment is located. The device is especially intended to be used as a loudspeaker system on train station premises «Ground where it is necessary that the amount of sound energy developed by the station loudspeaker in relation to that of the environment by a constant dB figure, e.g. B. 40 dB, higher, because in this case the intelligibility of what is sent out by the loudspeaker Sound will always stay the same.

Eine bekannte Vorrichtung für diesen Zweck enthält ein Mikrophon, einen Verstärker und einen Lautsprecher, wobei in der Umgebung des Lautsprechers ein Hilfsmikrophon angeordnet ist, dem eine Regelspannung entnommen wird, die den Verstärkungsgrad des erwähnten Verstärkers regelt. Bei einer solchen Vorrichtung stößt man auf die Schwierigkeit, daß das Hilfsmikrophon nicht nur den Schallpegel der Umgebung, sondern auch einen Teil der Schallenergie des Lautsprechers auffängt, so daß die Gefahr einer akustischen Rückkopplung besteht. Bei der bekannten Schaltung hat man versucht, diese Schwierigkeit zu beseitigen, indem die den Verstärkungsgrad des Verstärkers regelnde Regelspannung durch den Unterschied zwischen einer durch Gleichrichtung dem Hilfsmikrophon entnommenen Spannung und einer der Amplitude des den Lautsprecher durchfließenden Stromes proportionalen Spannung gebildet wird, derart, daß diese Differenzspannung nur ein Maß für den Schallpegel der Umgebung ist. Mit dieser Maßnahme ist erzielbar, daß die vom Lautsprecher entwickelte Schallenergie diejenige der Umgebung etwa um io dB übersteigt. Zur Erzielung eines höheren Wertes dieses Energieverhältnisses stößt man auf den Nachteil, daß die beiden Komponenten, derenUnterschied die Regelspannung liefern muß, einen sehr großen Wert gegenüber dieser Regelspannung haben, so daß sehr geringe. Phasenverschiebungen zwischen diesen beiden Komponenten, die z. B. durch Änderung des akustischen Abstandes des Lautsprechers vom Hilfsmikrophon hervorgerufen werden können, bereits akustische Rückkopplung veranlassen würden.A known device for this purpose includes a microphone, an amplifier and a speaker, being in the vicinity of the speaker an auxiliary microphone is arranged, from which a control voltage is taken that the Controls the gain of the amplifier mentioned. With such a device one encounters the difficulty that the auxiliary microphone does not only monitor the sound level the environment, but also absorbs part of the sound energy of the loudspeaker, so that there is a risk of acoustic feedback. With the known circuit Attempts have been made to eliminate this difficulty by increasing the gain of the amplifier regulating control voltage by the difference between a Rectification of the voltage taken from the auxiliary microphone and one of the amplitude of the voltage proportional to the current flowing through the loudspeaker is formed, such that this differential voltage is only a measure of the sound level the Environment is. With this measure it can be achieved that the developed from the loudspeaker Sound energy exceeds that of the surroundings by about 10 dB. To achieve a higher value of this energy ratio one encounters the disadvantage that the two Components, the difference of which must be supplied by the control voltage, have a very large value have compared to this control voltage, so that very low. Phase shifts between these two components, the z. B. by changing the acoustic distance of the loudspeaker can be caused by the auxiliary microphone, already acoustic Would induce feedback.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, daß das Energieverhältnis zwischen dem vom Lautsprecher und dem von der Umgebung erzeugten Schall einen beliebig großen Wert annimmt, da nur während der Zeit, in der keine akustische Energie vom Lautsprecher ausgesandt wird, eine den Verstärkungsgrad des Verstärkers regelnde Regelspannung dem Hilfsmikrophon entnommen wird, und von dem Augenblick an, in dem der Lautsprecher akustische Energie aussendet, diese Regelspannung einen von der Spannung am Hilfsmikrophon unabhängigen Wert annimmt.According to the invention it is possible that the energy ratio between the sound generated by the loudspeaker and the environment can be as large as desired Assumes value as only during the time when there is no acoustic energy from the loudspeaker is sent out, a control voltage regulating the gain of the amplifier from the auxiliary microphone, and from the moment the loudspeaker emits acoustic energy, this control voltage one of the voltage on the auxiliary microphone assumes independent value.

Die Erfindung wird an Hand des in Fig. i dargestellten Prinzipschaltbildes und der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.The invention is illustrated using the basic circuit diagram shown in FIG and the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 2 and 3.

In Fig. i sind mit i und 2 zwei Verstärkungsstufen bezeichnet, mit deren Hilfe die einem Mikrophon 3 entnommenen elektrischen Schwingungen verstärkt und mit Hilfe einer Wiedergabeapparatur, einfachheitshalber von einem Lautsprecher 4 dargestellt, in akustische Schwingungen umgewandelt werden. Der Lautsprecher 4 ist in einem Raum, z. B. auf einem Bahnhofsgelände, aufgestellt, wo außerdem andere Schallquellen 5, z. B. fahrende Züge, wirksam sind. Die vom Lautsprecher 4 und den Quellen 5 erzeugte Schallenergie wird von einem Hilfsmikrophon 6 aufgefangen, dem mit Hilfe einer Schaltung 7 eine Regelspannung entnommen wird, die über die Leitung 8 die Verstärkung des Verstärkers 2 regelt.In Fig. I, i and 2 denote two gain stages, with whose help amplifies the electrical vibrations taken from a microphone 3 and with the aid of a playback device, for the sake of simplicity, from a loudspeaker 4, can be converted into acoustic vibrations. The speaker 4 is in a room, e.g. B. on a station area, set up, where also others Sound sources 5, e.g. B. moving trains are effective. The speaker 4 and the Sources 5 generated sound energy is picked up by an auxiliary microphone 6, the with the aid of a circuit 7, a control voltage is taken which is transmitted via the line 8 regulates the gain of amplifier 2.

Gemäß der Erfindung wird die Schaltung 7 derart von einer über die Leitung 9 zugeführten Wechselspannung gesteuert, daß nur, wenn diese Wechselspannung und somit die vom Lautsprecher 4 ausgesandte Energie gleich Null ist, die in der Leitung 8 erzeugte Regelspannung von der vom Hilfsmikrophon 6 erzeugten Spannung abhängt, während von dem Augenblick an, in dem die Wechselspannung der Leitung 9 nicht gleich Null ist, z. B. indem in das Mikrophon 3 gesprochen wird, die in der Leitung 8 erzeugte Regelspannung unabhängig von der am Hilfsmikrophon erzeugten Spannung ist.According to the invention, the circuit 7 is so of a via the Line 9 supplied AC voltage controlled that only when this AC voltage and thus the energy emitted by the loudspeaker 4 is equal to zero, which in the Line 8 generated control voltage from the voltage generated by the auxiliary microphone 6 depends, while from the moment in which the alternating voltage of the line 9 is not zero, e.g. B. by speaking into the microphone 3 in the Line 8 generated control voltage independent of that generated on the auxiliary microphone Tension is.

Die Fig.2 und 3 stellen Ausführungsbeispiele einer solchen Schaltung 7 dar, die darauf beruhen, daß ein Kondensator ii in der Größe von einigen ,uF, über den eine die Regelspannung bedingende Spannung erzeugt wird, schnell bis zu einer dem Schallpegel der Umgebung entsprechenden, den Klemmen io zugeführten Spannung während der Zeit aufgeladen wird, in der die Wechselspannung an den Klemmen 9 gleich Null ist, während er sich sehr langsam in der Zeit entlädt, in der diese Spannung nicht gleich Null ist. Um eine sehr langsame Entladung des Kondensators i i zu bewirken, ist in die Schaltungen ein von der über die Leitung io zugeführten Spannung am Hilfsmikrophon 6 gesteuerter Reihenkreis aufgenommen, der die Entladungsröhren 12 und 13 gleicher Durchlaßrichtung und mit einer Speisespannungsquelle 14 enthält, wobei die eine Belegung des Kondensators i i mit einem Punkt IS eines gegenüber der Speisespannungsquelle 14 definierten Potentials und die andere Belegung mit einem zwischen den beiden Entladungsröhren liegenden Punkt des erwähnten Reihenkreises verbunden ist. Die beiden Entladungsröhren 12 und 13 sind hierbei nur dann leitend, wenn die Wechselspannung an den Klemmen 9 gleich Null ist. Infolgedessen kann der Kondensator i i sich nur über Isolationswiderstände mit einem Gesamtwert z. B. von iooo M.2 entladen, so daß mit einer sehr langen Entladezeitkonstante von einigen tausend Sekunden gerechnet werden kann.FIGS. 2 and 3 represent exemplary embodiments of such a circuit 7, which are based on the fact that a capacitor ii in the size of a few, uF, which is used to generate a voltage causing the control voltage, quickly up to a voltage corresponding to the sound level of the environment and applied to the terminals io is charged during the time in which the alternating voltage at terminals 9 is the same Is zero, while it discharges very slowly in the time that this tension is present is not zero. In order to cause a very slow discharge of the capacitor i i, is in the circuits one of the voltage supplied via line io to the auxiliary microphone 6 controlled series circuit included, the discharge tubes 12 and 13 the same Forward direction and with a supply voltage source 14, the one Allocation of the capacitor i i with a point IS one opposite the supply voltage source 14 defined potential and the other occupancy with one between the two Discharge tubes lying point of the mentioned series circle is connected. the both discharge tubes 12 and 13 are only conductive when the AC voltage at terminals 9 is equal to zero. As a result, the capacitor i i can only turn via insulation resistances with a total value z. B. discharged from iooo M.2, so that calculated with a very long discharge time constant of a few thousand seconds can be.

In Fig. 2 werden die den Klemmen 9 zugeführten Schwingungen mit Hilfe eines Gleichrichters 16 mit Abflachfilter 17 gleichgerichtet, worauf diese gleichgerichtete Spannung zum Öffnen der normalerweise nicht leitenden, gasgefüllten, von einer Wechselspannungsquelle i9 gespeisten Entladungsröhre 18 hinreichend ist. Die im Ausgangstransformator 2o der Röhre 18 erzeugte Wechselspannung wird mit Hilfe der beiden Gleichrichterschaltungen 2i und 22 gleichgerichtet, deren Ausgangsspannungen zum Sperren der Röhren 12 und 13 hinreichen. Die Zeitkonstante des Kreises 16, 17 ist von der Größenordnung von einigen Metersekunden und somit hinreichend klein, um jegliche unerwünschte akustische Rückkopplungserscheinungen iu vermeiden. Die Entladezeitkonstante der Kreise 21 und 22 ist z. B. von der Größenordnung von einigen Zehntelsekunden.In Fig. 2, the vibrations applied to the terminals 9 are shown with the aid a rectifier 16 rectified with a flat filter 17, whereupon this rectified Voltage to open the normally non-conductive, gas-filled, from an AC voltage source i9 fed discharge tube 18 is sufficient. The in the output transformer 2o the tube 18 generated AC voltage is with the help of the two rectifier circuits 2i and 22 rectified, the output voltages for blocking the tubes 12 and 13 are sufficient. The time constant of the circle 16, 17 is of the order of magnitude a few meter seconds and thus sufficiently small to avoid any unwanted acoustic Avoid feedback phenomena. The discharge time constant of the circles 21 and 22 is e.g. B. of the order of a few tenths of a second.

Falls in der Leitung 9 keine Wechselspannung erzeugt wird, ist die Röhre 18 gesperrt, so daß die Röhren 12 und 13 leitend sind. Im Gitterkreis der Röhre 12 ist dann eine Spannung wirksam, die über ein Abflachfilter 23 des Gleichrichters 24 erzeugt wird, dem die von den Klemmen io abgegriffene Spannung zugeführt wird, wodurch die Leitfähigkeit der Röhre 12 entsprechend der Spannung an den Klemmen io, d. h. entsprechend der Schallenergie der Umgebung geregelt wird. Der Kondensator i i erhält somit ein Potential, das vom Teilverhältnis zwischen dem Widerstand der Röhre 12 mit Kathodenwiderstand 25 und demjenigen der Röhre 13 bedingt wird, wobei die Zeitkonstante zum Aufladen des Kondensators i i vom Produkt der Größe dieses Kondensators und des Parallelwiderstandes des vorerwähnten Widerstandes bestimmt wird und einen Wert von So m/sek. haben kann.If no alternating voltage is generated in the line 9, this is Tube 18 locked so that tubes 12 and 13 are conductive. In the grid circle of Tube 12 is then a voltage effective through a flat filter 23 of the rectifier 24 is generated, to which the voltage tapped from the terminals io is fed, whereby the conductivity of the tube 12 corresponds to the voltage on the terminals io, d. H. is regulated according to the sound energy of the environment. The condenser i i thus receives a potential that depends on the division ratio between the resistance of the Tube 12 with cathode resistor 25 and that of the tube 13 is conditioned, wherein the time constant for charging the capacitor i i from the product of its size Capacitor and the parallel resistance of the aforementioned resistor is determined and a value of So m / sec. may have.

Die am Kondensator i i erzeugte Spannung wird mit Hilfe der Röhre 26 verstärkt, wonach die Regelspannung über das Filter 27 mit einer Zeitkonstante von einigen Zehntelsekunden, das eine allmähliche Änderung des Verstärkungsgrades bewirkt, von den Klemmen 8 abgegriffen wird.The voltage generated across the capacitor i i is measured with the help of the tube 26 amplified, after which the control voltage through the filter 27 with a time constant from a few tenths of a second, which causes a gradual change in the gain, is tapped from terminals 8.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung werden die über die Klemmen 9 zugeführten Schwingungen verstärkt und mit Hilfe der Röhre 16 mit großem Anodenwiderstand 29 und Entkopplungskondensator 17 gleichgerichtet. Die über den Widerstand 29 erzeugte Spannung ist in den Gitterkreisen der Röhren 12 und 13 wirksam und macht diese Röhren nur leitend, wenn die Wechselspannung an den Klemmen 9 gleich Null ist. Dabei beträgt die zum Aufladen des Kondensators 17 erforderliche Zeit, z.13. 0.1 !IF, nur o. l m/Sek., da der innere Widerstand der Röhre 16 durch Gegenkopplung z. B. nur lo k12 beträgt, wiihrend sich die Entladezeit dieses Kondensators nur auf einige Zehntelsekunden stellt.In the circuit shown in FIG. 3, the vibrations supplied via the terminals 9 are amplified and rectified with the aid of the tube 16 with a large anode resistance 29 and a decoupling capacitor 17. The voltage generated via the resistor 29 is effective in the grid circles of the tubes 12 and 13 and only makes these tubes conductive when the alternating voltage at the terminals 9 is equal to zero. The time required to charge the capacitor 17 is, for example, 13. 0.1 ! IF, only o. Lm / sec., Since the internal resistance of the tube 16 by negative feedback z. B. is only lo k12, while the discharge time of this capacitor is only a few tenths of a second.

In der Reihenschaltung der Entladungsröhren 12 und 13 ist eine den Klemmen lo über einen Eingangstransformator zugeführte Spannung wirksam, die während der Zeit, in der die Röhren 12 und 13 leitend sind, bewirkt, daß der Kondensator 11 über die Röhre 12 bis zu einem-der Amplitude der den Klemmen lo zugeführten Spannung entsprechenden Wert aufgeladen wird, während die Röhre 13 mit einem Anodenwiderstand von etwa lo k-Q als Entladekreis fungiert. Die Aufladezeit des Kondensators 1 1 beträgt z. 13. 5o m/Sek.In the series connection of the discharge tubes 12 and 13 is one of the Terminals lo over an input transformer supplied voltage effective during the time the tubes 12 and 13 are conductive causes the capacitor 11 through the tube 12 up to one of the amplitude of the voltage supplied to the terminals lo corresponding value is charged while the tube 13 with an anode resistor of about lo k-Q acts as a discharge circuit. The charging time of the capacitor 1 1 is z. 13. 50 m / sec.

Die der Klemme 8 entnommene, negative Regelspannung regelt auf bekannte Weise den Verstärkungsgrad der Verstärkerstufe 2; sie beeinflußt z. B. die Gittereinstellung einer oder mehrerer der in die Verstärkerstufe aufgenommenen Entladungsröhren.The negative control voltage taken from terminal 8 regulates to known values Way the gain of amplifier stage 2; it affects z. B. the grid setting one or more of the discharge tubes included in the amplifier stage.

Neben der obengeschilderten Regelung ist es bei der erwähnten Lautsprecheranlage erwünscht, noch eine zweite Regelung vorzusehen, die bewirkt, daß die Amplitude der Eingangsspannung des Verstärkers 2 einen etwa konstanten Wert hat, so daß die vom Lautsprecher 4 ausgesandte Schallenergie unabhängig von der Tatsache ist, ob der Sprecher mehr oder weniger dicht vor dem Mikrophon 3 steht. Diese zweite Regelung ist in Form einer bekannten selbsttätigen Lautstärkeregelung (in Fig. 1 mit 30 bezeichnet) durchführbar.In addition to the regulation described above, it is also the case with the loudspeaker system mentioned It is desirable to provide a second control which causes the amplitude the input voltage of the amplifier 2 has an approximately constant value, so that the Sound energy emitted by the loudspeaker 4 is independent of the fact whether the speaker is more or less close to microphone 3. This second rule is in the form of a known automatic volume control (designated 30 in Fig. 1) feasible.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Lautsprecheranlage beschränkt; sie ist z. B. auch bei einer Einrichtung anwendbar, bei der das in Fig. 1 dargestellte Mikrophon 3 mit Verstärker 1 und selbsttätiger Lautstärkeregelung 30 z. B. durch ein Grammophon- bzw. ein Radioempfangsgerät ersetzt wird.However, the invention is not limited to such a loudspeaker system; she is z. B. also applicable to a device in which the microphone 3 shown in Fig. 1 with amplifier 1 and automatic volume control 30 z. B. is replaced by a gramophone or a radio receiver.

Claims (3)

PATE NT.aNshni'cHE: 1. Vorrichtung zur selbsttätigen Anpassung des Verstärkungsgrades eines Niederfrequenzverstärkers (2) mit Wiedergabeapparatur (4) an den Schallpegel der Umgebung dieser Wiedergabeapparatur mittels einer den Verstärkungsgrad des Verstärkers steuernden Regelspannung, die einem in der Nähe der Wiedergabeapparatur angeordneten Hilfsmikrophon (6) entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine automatisch wirkende Umschaltvorrichtung (9 bis 7) vorgesehen ist, die bewirkt, daß nur während der Zeit, in der keine akustische Energie von der Wiedergabeapparatur (.4) ausgesandt wird, eine den Verstärkungsgrad des Verstärkers (2) regelnde Regelspannung (über 8) dem Hilfsmikrophon (6) entnommen wird, und diese Regelspannung von dem Augenblick an, da die Wiedergabeapparatur (:1) akustische Energie aussendet, einen von der Spannung am Hilfsmikrophon (6) unabhängigen Wert annimmt. PATE NT.aNshni'cHE: 1. Device for automatic adjustment of the gain of a low-frequency amplifier (2) with playback equipment (4) to the sound level in the vicinity of this playback equipment by means of a control voltage which controls the gain of the amplifier and which is supplied to an auxiliary microphone located near the playback equipment (6) is removed, characterized in that an automatically acting switching device (9 to 7) is provided, which causes the gain of the only during the time in which no acoustic energy is emitted by the playback apparatus (.4) Amplifier (2) regulating control voltage (via 8) is taken from the auxiliary microphone (6), and this control voltage from the moment when the playback device (: 1) emits acoustic energy, assumes a value independent of the voltage at the auxiliary microphone (6). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die ein Kondensator (11), über den eine die Regelspannung bedingende Spannung erzeugt wird, schnell bis zu einer dem Schallpegel der Umgebung entsprechenden Spannung aufgeladen wird. während der Zeit in der die Wiedergabeapparatur (4) keine akustische Energie aussendet, während er sich in der übrigen Zeit sehr langsam entlädt. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that means are provided are through which a capacitor (11), through which the control voltage conditional Voltage is generated quickly up to a level corresponding to the sound level of the environment Voltage is charged. during the time in which the playback apparatus (4) does not emits acoustic energy, while the rest of the time it discharges very slowly. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Teil der Schaltung, mittels derer die Regelspannung über dem Kondensator (11) erzeugt wird, ein durch die Spannung am Hilfsmikrophon (6) gesteuerter geschlossener Kreis aufgenommen ist, der zwei Entladungsröhren (12 und 13) gleicher Durchlaßrichtung und eine Speisespannungsquelle (1,1 bis 1.1) enthält, wobei die eine Belegung des erwähnten Kondensators (11) mit einem Punkt (15) von gegenüber der Speisespannungsquelle definiertem Potential und die andere Belegung mit einem zwischen den beiden Entladungsöhren (12 und 13) liegenden Punkt des erwähnten Reihenkreises verbunden ist, wobei die beiden Entladungsröhren (12 und 13) nur dann leitend sind. wenn die Wiedergabeapparatur (4) keine akustische Energie aussendet. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der dem Verstärker (2) von einem Mikrophon (3) stammende, elektrische Schwingungen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dieses Mikrophon (3) und den Verstärker (2) eine Zwischenverstärkerstufe (1) geschaltet ist, deren Ausgangsschwingungen eine infolge selbsttätiger Lautstärkeregelung nahezu konstante Amplitude haben.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that in the part of the circuit by means of which the control voltage is generated across the capacitor (11) , a closed circuit controlled by the voltage on the auxiliary microphone (6) is included, the two discharge tubes (12 and 13) with the same forward direction and a supply voltage source (1.1 to 1.1), one assignment of the mentioned capacitor (11) with a point (15) of a potential defined with respect to the supply voltage source and the other assignment with a between the two discharge tubes ( 12 and 13) lying point of the aforementioned series circle is connected, the two discharge tubes (12 and 13) only then being conductive. when the reproducing apparatus (4) does not emit any acoustic energy. Device according to one of the preceding claims, in which electrical vibrations originating from a microphone (3) are fed to the amplifier (2), characterized in that an intermediate amplifier stage (1) is connected between this microphone (3) and the amplifier (2) whose output oscillations have an almost constant amplitude due to automatic volume control.