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Magnettongerät
Die Erfindung betrifft ein Magnettongerät mit selbsttätiger Regelung des Verstärkungsgrades des Aufzeichnungsverstärkers nach dem Prinzip der Rückwärtsregelung, wobei die Regelspannung durch Vergleich einer dem Strom durch den Aufzeichnungskopf proportionalen Spannung mit einer annähernd konstanten Referenzspannung gewonnen wird.
Bei magnetischen Tonaufzeichnungen ist es wichtig, dass der niederfrequente Strom durch den Aufzeichnungskopf an den lautesten Stellen der aufzuzeichnenden Darbietung einen die magnetische Vollaussteuerung des Aufzeichnungsträgers bewirkenden Wert hat. Wird dieser Wert überschritten, so treten nichtlineare Verzerrungen auf ; wird er nicht erreicht, so wird die Dynamik des Verfahrens nicht ausgenutzt und der Störabstand reduziert.
Zur möglichst exakten Einhaltung dieses Wertes unter Vermeidung der weiter unten behandelten Nachteile bekannter Geräte ist erfindungsgemäss in der Regelleitung ein an sich bekanntes Verzögerungsglied vorgesehen, das für eine Ladezeitkonstante unter 200 ms und eine Entladezeitkonstante über 150 s bemessen und das bei Aufzeichnung von Sprache auf eine Entladezeitkonstante von 20 bis 50 s umschaltbar ist.
Um die optimale Einstellung des Verstärkungsgrades vorzunehmen und während der Aufnahme überwachen zu können, sind übliche Magnettongeräte in der Regel mit einem sogenannten Aussteuerungsanzeiger (Zeigerinstrument, Kathodenstrahlanzeiger, Glimmlampe od. dgl. ) ausgerüstet, mit dem die dem jeweiligen Aufzeichnungsstrom proportionale Spannung angezeigt wird. Mit Hilfe eines regelbaren Widerstandes kann der Benutzer dann den Verstärkungsgrad des Aufzeichnungsverstärkers so einstellen, dass der Strom durch den Aufzeichnungskopf an den lautesten Stellen der aufzuzeichnenden Darbietung eben den Wert für Vollaussteuerung erreicht.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines üblichen dreistufigen Aufzeichnungsverstärkers mit manueller Einstellung des Verstärkungsgrades. Das aufzuzeichnende Signal kommt über die Eingangsklemme 15 zur ersten Verstärkerstufe 1. Zwischen dieser und der folgenden Verstärkerstufe 2 ist ein regelbarer Widerstand 7 zur Einstellung des Verstärkungsgrades vorgesehen. Während die Verstärkerstufe 1 frequenz-
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frequenzabhängiges Gegenkopplungsnetzwerk 4 verbunden, um den notwendigen Aufzeichnungsfrequenzgang (des Stromes durch den Aufzeichnungskopf) zu erzielen. Der Aussteuerungsanzeiger 6 zeigt die dem durch den Aufzeichnungskopf 5 fliessenden Aufzeichnungsstrom proportionale Spannung an.
Diese im allgemeinen verwendete Anordnung hat für den Laien den erheblichen Nachteil, dass der Bedienende nahezu in allen Fällen den Aussteuerungsanzeiger 6 dauernd beobachten muss und den regelbaren Widerstand 7 nur sehr langsam und feinfühlig verstellen darf. Bei einem unerwarteten Fortissimo kann es vorkommen, dass der von Hand eingestellte Verstärkungsgrad nicht mehr stimmt, so dass der Aufzeichnungsträger übersteuert wird. Da die Nachregelung von Hand nicht genügend rasch erfolgen kann, ist zumindest der Beginn der Fortissimostelle durch den Klirrfaktor des Aufzeichnungsträgers gestört.
Es ist eine Anordnung bekanntgeworden, die diese Nachteile vermeidet. Ein Blockschaltbild dieser Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt. Das Signal durchläuft zwischen der Eingangsklemme 15 und dem Aufzeichnungskopf 5 einen dreistufigen Verstärker mit zwei frequenzunabhängig arbeitenden Regelstufen 1 und 2 und einer nicht geregelten Stufe 3. Diese ist von einem frequenzabhängigen Gegenkopplungsnetzwerk 4 überbrückt und bewirkt den notwendigen Aufzeichnungsfrequenzgang des Stromes durch den Aufzeichnungskopf 5. Zwischen den Stufen 1 und 2 wird ein Teil der Signalspannung über einen regelbaren Widerstand 16 abgegriffen und einer zusätzlichen Regelverstärkerstufe 17 zugeführt. Die Ausgangsspannung dieser Stufe 17 lädt über einen Gleichrichter 14 einen Verzögerungskondensator 13 auf.
Die negative Gleichspannung des Verzögerungskondensators 13 wird den Verstärkerstufen 1 und 2 als Regelspannung zugeführt und bewirkt bei entsprechender Einstellung des regelbaren Widerstandes 16, dass die Ausgangsspannung der Verstärkerstufe 2 im wesentlichen unabhängig von der Spannung an der Eingangsklemme 15 wird und über einen bestimmten, für die Praxis ausreichenden Bereich der Eingangsspannung konstant bleibt.
Der Verzögerungskondensator 13 wird bei der Aufzeichnung der lautesten Stelle der Darbietung auf eine negative Spannung aufgeladen, die zur Ausregelung dieser lautesten Stelle ausreicht. Die Ladezeit
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des Verzögerungskondensators 13 ist so klein (zirka 200 ms), dass die während des Regelvorganges unvermeidbaren Verzerrungen durch Übersteuerung der Aufzeichnungsträger nicht wahrgenommen werden.
Parallel zum Verzögerungskondensator 13 liegen verschiedene, unvermeidbare Ableitwiderstände (z. B. der Sperrwiderstand des Ladegleicbrichters, die Gitterableitwiderstände der Verstärkerstufen 1 und 2), die zum Widerstand 18 zusammengefasst sind. Dieser entlädt den Verzögerungskondensator 13 langsam, so dass die Verstärkung nacb einer lauten Stelle solange ansteigt, bis die Ausgangsspannung der Regelstufe 17 grösser als die Spannung am Verzögerungskondensator 13 ist und diesen somit wieder auflädt.
Diese bekannte Anordnung vermeidet zwar die Nachteile der bisher üblichen manuellen Regelung, jedoch weist sie ihrerseits auch erhebliche Nachteile auf :
Nach erfolgter Einstellung des regelbaren Widerstandes 16 werden alle z. B. durch Alterung, Netzspannungsschwankungen od. dgl. hervorgerufenen Änderungen in den Verstärkerstufen 2 und 3 von der Regelung nicht erfasst und verändern den Strom durch den Aufzeichnungskopf 5. Wenn die spektrale Zusammensetzung des Signals (seine Amplitudenstatistik) nicht invers zur Frequenzgangkorrektur verläuft, sondern z. B. mehr hohe Frequenzen enthält als nach der Frequenzgangkorrektur zulässig sind, kommt es zu einer Übersteuerung des Aufzeichnungsträgers, damit zu linearen und nichtlinearen Verzerrungen und schliesslich zur Bildung von Zwischenfrequenzen.
Die relativ kleine Zeitkonstante von etwa 40 s des Verzögerungsgliedes, bestehend aus dem Verzögerungskondensator 13 und dem Widerstand 18, lässt die Verstärkung bei der Aufzeichnung länger andauernder Pianostellen hörbar ansteigen, so dass erhebliche Verfälschungen der Dynamik der aufgezeichneten Darbietung entstehen.
Die bekannte Anordnung wird bei Beginn der Aufzeichnung mit der höchstmöglichen Verstärkung, d. h. mit entladenem Verzögerungskondensator 13 eingeschaltet. Bei Beginn jeder Darbietung wird also mit Vollpegel ausgesteuert, selbst wenn die Darbietung piano beginnt.
Diese Nachteile der bekannten Anordnung vermeidet die Anordnung gemäss der Erfindung. Ein Blockschaltbild der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung zeigt Fig. 3.
Das aufzuzeichnende Signal durchläuft von der Eingangsklemme 15 bis zum Aufzeichnungskopf 5 drei Verstärkerstufen 1, 2,3. Die Verstärkerstufen 1 und 2 sind frequenzunabhängig arbeitende Regelstufen, die nicht geregelte Verstärkerstufe 3 ist von einem frequenzabhängigen Gegenkopplungsnetzwerk 4 überbrückt und bewirkt in bekannter Weise die notwendige Frequenzgangkorrektur des Stromes durch den Aufzeichnungskopf 5.
Die dem Aufzeichnungsstrom proportionale Ausgangsspannung der Verstärkerstufe 3 wird einer Röhre 9 zugeführt, deren Kathode 24 an einer konstanten oder zumindest im wesentlichen konstanten positiven Gleichspannung (Referenzspannung) liegt. Die Anode 10 der Röhre 9 ist wechselstrommässig mit dem Gitter 11 der Röhre 12 verbunden, die als Anodenbasis-Stufe (Kathodenfolger) geschaltet ist.
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direkt (bei geschlossenem Schalter 21) oder über den Widerstand 20 auflädt. Die unvermeidbaren Entladewiderstände des Verzögerungskondensators 13 sind entsprechend Fig. 2 mit 18 bezeichnet.
Durch entsprechende Wahl der Referenzspannung an der Kathode 24 der Röhre 9 und des Vorwiderstandes 19 vor dem Aufzeichnungskopf 5 bleibt die Röhre 9 solange gesperrt, als der Strom durch den Aufzeichnungskopf den Wert für die Vollaussteuerung des Aufzeichnungsträgers nicht erreicht.
Beim Überschreiten dieses Wertes wird die Röhre 9 angesteuert, steuert ihrerseits die Röhre 12, die den Verzögerungskondensator 13 solange auflädt, bis die Verstärkerstufen 1 und 2 das Ausgangssignal der Stufe 3 wieder auf oder unter Vollaussteuerung gebracht haben. Das bedeutet : Bis zum Erreichen der Vollaussteuerung sind Eingangsspannung und Aufzeichnungsstrom proportional. Steigt die Eingangsspannung bei einem praktisch notwendigen Bereich weiter an, dann bleibt der Aufzeichnungsstrom unabhängig von der Frequenz konstant.
Mit dieser neuen Anordnung wird eine Überschreitung des höchsten zulässigen Wertes für den Aufzeichnungsstrom bei beliebiger Amplitudenstatistik des aufzunehmenden Signals vermieden.
Ebenso gleicht die erfindungsgemässe Anordnung Änderungen des Verstärkungsgrades der einzelnen Verstärkerstufen während der Betriebsdauer genauso aus, wie der Aufnehmende bei einem manuell nach einem Aussteuerungsanzeiger einstellbaren Gerät.
Bei der Aufzeichnung von Musik ist zur Beibehaltung des Verstärkergrades bei einer lang andauernden Pianostelle eine möglichst grosse Zeitkonstante des Verzögerungsgliedes wichtig. Ein Wert von mindestens 150 s hat sich für die Praxis als notwendig erwiesen. Da die im Widerstand 18 zusammengefassten Ableitwiderstände naturgemäss nicht auf beliebig hohen Wert gebracht werden können, kann diese Zeitkonstante nur durch einen Kondensator entsprechend grosser Kapazität erzielt werden. Um diesen Kondensator wiederum in hinreichend kurzer Zeit (etwa 200 ms) aufladen zu können, verwendet die erfindungsgemässe Anordnung die Röhre 12 in Anodenbasisschaltung, die praktisch keine Spannungsverstärkung, aber einen niedrigen Innenwiderstand aufweist.
Durch die grosse Zeitkonstante des Verzögerungsgliedes 13, 18 wird erreicht, dass die Verstärkung bei der Aufzeichnung von Musik auch bei langen Pianostellen nicht oder kaum hörbar ansteigt.
Bei der Aufzeichnung von Sprache mit dem Mikrophon hingegen ist es wünschenswert, diese Zeitkonstante auf etwa 40 s zu verkleinern, weil sich dadurch z. B. der unterschiedliche Mikrophonabstand verschiedener Sprecher schneller ausgleicht, was letzlich zu einer besseren Verständlichkeit der Darbietung
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führt. Zu diesem Zweck dient der Widerstand 22, der mit dem Schalter 23 parallel zum Widerstand 18geschaltet werden kann, so dass sich bei Sprachaufzeichnungen der Verzögerungskondensator 13 schneller entlädt und die Zeitkonstante verkleinert. Da bei Heimmagnettongeräten mit dem Mikrophon nahezu auschliesslich Sprachaufzeichnungen gemacht werden, ist es möglich, den Schalter 23 so mit einem (nicht dargestellten) Eingangswahlschalter zu verbinden, dass er in Stellung "Mikrophon" des Eingangswahlschalters geschlossen, sonst aber geöffnet ist.
Wie bereits eingangs erwähnt, hat die bekannte Anordnung den Nachteil, dass bei Beginn der Aufzeichnung mit höchstmöglicher Verstärkung eingeschaltet wird, d. h. mit entladenem Verzögerungskondensator 13. Dadurch wird jede Darbietung bei Beginn mit Vollpegel ausgesteuert, selbst wenn die Darbietung piano beginnt. Um nun auch den Anfang einer Darbietung mit dem richtigen Pegel aufzeichnen zu können, sieht die erfindungsgemässe Anordnung vor, dass der Aufzeichnungsverstärker bereits vor Beginn der Aufzeichnung z. B. durch Drücken einer Taste eingeschaltet werden kann. Der Aufzeichnungsverstärker kann sich so an einer der aufzunehmenden Darbietung vorhergehenden Ansage oder musikalischen Darbietung oder-bei Überspielung von Schallplatten-an Hand eines Probespieles vor Aufnahme auf den richtigen oder annähernd richtigen Verstärkungsgrad einstellen.
Während dieser Zeit des Einpegelns ist der Schalter 21 geöffnet, so dass die Ladezeit des Verzögerungskondensators durch den Widerstand 20 auf etwa 1 s verlängert ist. Damit wird erreicht, dass die Spannung des Verzögerungskondensators 13 beim Auftreten einzelner kurzer Störimpulse auch von beträchtlicher Höhe keine wesentliche Änderung erfährt.
Derartige Störimpulse entstehen z. B. durch das Aufsetzgeräusch eines Tonabnehmers. Wenn die Aufnahme beginnt, d. h. wenn der Aufzeichnungsträger an die Köpfe gelegt und in Bewegung gesetzt wird, wird der Schalter 21 geschlossen, wodurch der Widerstand 20 zwischen dem Verzögerungskondensator 13 und dem Gleichrichter 14 kurzgeschlossen ist. Dann beträgt die Ladezeit des Verzögerungskondensators 13, wie eingangs bereits erwähnt, nur zirka 200 ms. Das Schliessen des Schalters 21 erfolgt erfindungsgemäss mit demselben Bedienungselement, das den Aufzeichnungsträger an die Köpfe legt und in Bewegung setzt, beispielsweise einer Start-oder Lauftaste.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Magnettongerät mit selbsttätiger Regelung des Verstärkungsgrades des Aufzeichnungsverstärkers nach dem Prinzip der Rückwärtsregelung, wobei die Regelspannung durch Vergleich einer dem Strom durch den Aufzeichnungskopf proportionalen Spannung mit einer annähernd konstanten Referenzspannung gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Regelleitung ein an sich bekanntes Verzögerungsglied vorgesehen ist, das für eine Ladezeitkonstante unter 200 ms und eine Entladezeitkonstante über 150 s bemessen und das bei Aufzeichnung von Sprache auf eine Entladezeitkonstante von 20 bis 50 s umschaltbar ist.