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Schallwiedergabevorrichtung.
Bei Schallwiedergabevorrichtungen, bei denen elektrische Ströme in Schallschwingungen umgesetzt werden, hat man bisher immer versucht, eine möglichst naturgetreue Wiedergabe des Schalles zu erzielen.
Die Naturtreue wurde stets darin gesucht, dass im wiedergegebenen Schall das Verhältnis der Stärke der verschiedenen Töne in physikalischer Hinsicht dasselbe wie beim ursprünglichen
Schall sein sollte. Bei den erwähnten Vorrichtungen kommt es öfters vor, dass man den wieder- gegebenen Schall zu verstärken oder zu schwächen wünscht. Dies geschieht mittels der sogenannten Lautstärkeregelung. Diese erfolgte bisher so, dass mit Hilfe irgendeines Regel- organs die physikalische Stärke aller Töne oder Tonhöhen ungefähr in gleichem Masse ver- grössert oder verringert wurde.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass man nicht an allererster Stelle einer Naturtreu im obenerwähnten Sinne nachstreben muss, sondern dass man vielmehr die Lautstärkeregelung derart ausführen muss, dass bei Schwächung oder Verstärkung des wiedergegebenen Schalles dessen Charakter, wie er physiologisch wahrgenommen wird, sich nicht ändert.
Die Bedeutung dieses Satzes wird nachstehend an Hand einer sehr einfachen Erörterung erklärt. Übrigens ist aber zu bemerken, dass die Erfindung selbst an die gegebenen theoretischen Betrachtungen nicht gebunden ist.
Das menschliche Ohr ist bekanntlich nicht für alle im Hörbarkeitsgebiet liegenden Fre- quenzen gleich empfindlich. Die Empfindlichkeit des Ohres ist am grössten für Frequenzen in der Nähe von 1500-2000 Hertz, während aufwärts und abwärts die Empfindlichkeit allmählich abnimmt. Es besteht femer ein sogenannter Schwellenwert, der von der Frequenz abhängig ist und der für jene Frequenzen am niedrigsten ist, für die das Ohr am empfindlichten ist. Für die sehr hohen sowie für die sehr niedrigen Frequenzen ist der Schwellen. wert sehr hoch. Unter Schwellenwert wird hier die physikalische Intensität verstanden, die erforderlich ist, um einen gerade noch wahrnehmbaren Schalleindruck zu verursachen.
Die Kurve, die den Schwellenwert in Abhängigkeit der Frequenz darstellt, weist in der Nähe der Frequenz 1500-2000 ein Minimum auf, und sowohl unter als auch über diesen Frequenzen steigt sie allmählich an.
Bei einem bestimmten Schall, in dem neben den Tönen des Mittelregisters auch die hohen und die tiefen Töne vorkommen, kann es sich ergeben, dass bei gleichmässiger Schwächung aller Töne, die hohen und die tiefen eine unter dem Schwellenwert liegende Intensität erhalten, wodurch sich der Charakter des Schalles ändern würde.
Unter dem Charakter des Schalles ist das physiologisch wahrgenommene Intensitätsverhältnis der verschiedenen Töne zu verstehen.
Besteht der Schall z. B. aus zwei einfachen Tönen, deren physikalische Intensitäten durch A und B angegehen werden, so sind die physiologischen Eindrücke der Stärke dieser beiden Töne ganz anders, und sie können durch die Buchstaben C und D dargestellt werden. Das Verhältnis zwischen C und D bestimmt nun im obenerwähnten Sinne den Charakter des
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wahrgenommenen Schalles. Die Erfindung besteht darin, dass Mittel angewendet werden, um das obenerwähnte Verhältnis C : D unabhängig von der absoluten Stärke, also von der in physikalischem Masse gemessenen Stärke, wenigstens annähernd konstant zu halten. Das hier Gesagte ist natürlich auch auf Schalleindrücke mehr zusammengesetzter Natur anwendbar.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung kann neben der gewöhnlichen Lautstärkeregelung angewendet werden, bei der die Stärke sämtlicher To-ne ungefähr in gleichem Masse geändert wird.
Dem besonders bei Radiogeräten, Tonfilmanlagen, Grammophon-und ähnlichen Verstärkern auftretenden Ubelstand, dass sich mit der Stärke des Schalles auch seine Natur im obenerwähnten Sinne ändert, wird dadurch abgeholfen. Viele Benutzer von elektrischen Verstärkern, denen es nicht ausschliesslich um eine möglichst grosse Lautstärke zu tun ist, stellen die Lautstärke schwächer ein, bis der Gesamteindruck ein angenehmer ist. In diesem Fall ist jedoch die Stärke oft nicht genügend, wenn sich die Hörer in einiger Entfernung von der Wiedergabevorrichtung befinden. Steigerung der Stärke ändert bei den normalen Geräten die Qualität. Durch Anwendung der Vorrichtung wird dieser Übelstand ganz vermieden, und man
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grössert hat, die ursprüngliche Qualität wieder erhalten.
Ein einfaches Mittel zum Konstanthalten des genannten physiologischen Charakters des Schalles besteht darin, dass parallel zu der Primär-oder Sekundärwicklung eines Transformators, der als Kopplungselement zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verstärkungsstufen eines Verstärkers dient, eine Impedanz geschaltet wird, die aus einer Reihenschaltung einer Selbstinduktion und einer Kapazität parallel zu einem Widerstand besteht, der als Potentiometer eingerichtet sein kann.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. Wird bei einem bestimmten Schall die Stärke mittels einer bekannten Lautstärkeregelung geändert, so ändert sich auch der Charakter. Durch Verschiebung des Potentiometerkontaktes kann der ursprüngliche Qualitätseindruck wiederhergestellt werden.
Die Erfindung ist auf alle elektrischen Verstärker anwendbar, die Schälle zu irgendeinem Zwecke wiedergeben.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der eine Ausführungsform beispielsweise dargestellt ist.
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faden einer thermionischen Röhre 5 verbunden ist. Parallel zur Primärwicklung des Transforma. tors ist eine Impedanz geschaltet, die einerseits aus einem Widerstand 6 und anderseits aus einem Widerstand 7 in Reihe mit einer Kapazität C und einer Selbstinduktion L besteht. Die Impedanz besteht also aus den zwei parallelen Zweigen 6 und 7, C, L. Die Widerstände 6 und 7 können zu einem einzigen Potentiometerwiderstand kombiniert werden, bei dem ein veränderlicher Punkt, z. B. mittels eines Gleitkontakts 9, mit dem einen Ende der Primärwicklung 2 verbunden ist. Ist der Widerstand 6 klein im Vergleich zum Widerstand 7, so ist der Endschall verhältnismässig schwach.
Wird der Widerstand 6 allmählich vergrössert, so wird, solange der Widerstand 6 in bezug auf den Ohmschen Widerstand in Zweig 7, C, L noch klein ist, der Schall derart verstärkt, dass die physikalischen Intensitäten sämtlicher Frequenzen in gleichem Masse zunehmen. Wird jedoch der Widerstand 6 gross, so ist für jene Frequenzen, die in der Nähe der Resonanzfrequenz des Kreises liegen, der mit den Elementen L und C gebildet werden kann, der Wechselstromwiderstand im Zweige 7, C, L verhältnismässig gering.
Dies hat zur Folge, dass die in der Nähe der genannten Resonanzfrequenz liegenden Frequenzen verhältnismässig weniger verstärkt werden als die Frequenzen, die höher und die niedriger als diese Resonanzfrequenzen sind.
Es hat sich herausgestellt, dass auf die obenbesehriebene Weise eine Regelung der Lautstärke erzielt wird, bei der der Charakter des Schalles unabhängig von der Stärke nach Belieben geregelt werden kann.
Statt einer einzigen L-C-Verbindung können selbstverständlich auch mehrere solche Verbindungen parallel geschaltet werden, und in diesem Fall können die Resonanzfrequenzen dieser-L-C-Verbindungen verschieden sein.
Die Breite des Minimums in der Frequenzkennlinie der Vorrichtung wird durch die Dämpfung des L-. c-Kreises bedingt. Bei einem inneren Widerstand der Röhre 1 von 1040 Ohm und einem Gesamtwert der Widerstände 7 und 6 von 11'104, Ohm wurden sehr gute Ergebnisse erzielt. Ist der Widerstand des Teiles 7 erheblich geringer und zugleich der. Widerstand 6 grösser als der innere Widerstand der Röhre, so zeigt die Frequenzkennlinie einen"Sack", dessen Lage durch die Werte von L und C bedingt ist. Die totale Verstärkung verringert sich etwas, aber diese Verringerung wird vom'Gewinn an Qualität mehr als ausgeglichen. Ist z.
B.
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der Widerstand 6 dem inneren Widerstand ungefähr gleich und ist überdies der Widerstand 7 grösser als der innere Widerstand, so beträgt die mittlere Verstärkung sämtlicher Frequenzen noch 500/0 des höchst erreichbaren Wertes.
Selbstverständlich kann die beschriebene Regelung der Lautstärke auch im Sekundärkreis des Transformators 3 angewendet werden. Man erhält in diesem Fall die in Fig. 2 dargestellte Schaltung, die aus der Figur deutlich ersichtlich ist und keiner näheren Erläuterung bedarf.
An Stelle von Transformatoren können auch andere Kopplungselemente benutzt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Verstärken von niederfrequenten Strömen, gekennzeichnet durch eine Regelvorrichtung, welche durch die Intensität der zu verstärkenden Töne derart frequenzabhängig geregelt werden kann, dass der physiologisch wahrgenommene Charakter des wiedergegebenen Schalles ungeändert beibehalten wird.