Schaltungsanordnung zur Amplitudenregelung. Bei der Sprachübertragung, insbesondere über Fernsprechverbindungen, ist die Laut stärke des ankommenden Gespräches infolge der unterschiedlichen D'ä#mpfung ,
der verwen deten Leitungen oder drahtlosen Übertra gungsstrecken häufig starken Schwankungen unterworfen. Auch ergeben sieh durch ver- schieden lautes Sprechen während' eines Ge spräches unerwünschte Lautstärkeschwan- kungen. Für viele Zwecke ist jethoch eine durchechnittlieh immer Laut- ,stärke erforderlich,
um Übersteuerungen von Verstärkern, Sendlern, Aufzeichnungsgeräten .oder dergleichen zu vermeiden. Auch eine zu geringe Lautstärke mussi mit Rücksicht auf den Störpegel vermieden werden. Geräte zur Erzielung einer möglichst gleichbleibenden Lautstärke sind- all sagenan.nte Amplituden- regler bekanntgeworden.
Die Amplitu,denregler dürfen die Dyna mik der Sprache, d. h. normale LautGtärke- unterschiede, wie sie innerhalb einzelner Worte oder Silben vorkommen, nicht beein flussen. Es soll lediglich das durchschnitt- liche Sprachvolumen auf einen, konstanten Wert eingeregelt werden.
Bekannte Schaltungen sind jedoch nicht in der Lage, die an einen Amplitudenre.gler zu stellenden Anforderungen sämtlich zu er füllen. Dies soll an Handi der Fig. 1-3. im folgenden näher erläutert werden.
Von Fig. 1 seien zunächst nur die Schaltelemente 1, 2, 3, 4 und 81 in Betracht die eine bekannte Schaltung zur Amplitudenregelung darstellen. Zwischen deim Eingang, E und dem Ausgang A der Regelschaltung sind das Re- geil:glied 1 und der Verstärker 2, eingeschaltet.
Das Regelglied 1 'kann durch einen gesteuer ten Regelverstärker oder @dureh ein gesteuer tes Dämpfungsglied, beispielsweise einen Gleichrichter, gebildet werden. Die Schalt elemente zur Erzeugung ,der Steuerspannung sind, vor dem Regelglied abgezweigt, so dass es sich bei dem dlargestellten Beispieil um einen sogenannten Vorwärtsregler handelt. Die nachfolgend angestellten Überlegungen treffen jedoch auch auf die bekannten Rück wärtsregler zu.
In Fig. 2 ist die Kennlinie des gesteuerten Regelgliedes. 1 dargestellt, und zwar ist die Ausgangsspannung U, :des Gliedes in Abhän gigkeit von dier Einbgganbo!sspannung U1 auf getragen. Innerhalb eines gewissen Bereiches bleibt also die Ausgangespan.nung unabhän- @gig von der Grösse der Eingangsspannung konstant.
Die vordem Eingang "d@es Regelglie des alb:gezwesgte Spannung wird in dem Ver stärker 3 verstärkt und im Gleichrichter 4 gleichgerichtet. Die bleichgerichtete Span nung steuert über den Gleichstromverstärker 8 das Regelglied;. Das Glied 4 hat eine An sprechzeit von, mittlerem Wert, z. B. von etwa 2 sec, und eine Naehwirkze t von grossem Wert, z. B. von etwa<B>20'</B> s -ec.
Essei angenomnnen"dass an. die Schaltung eine Einganbms,spannung Ur angelegt wird, deren Verlauf in Fig. 3a in. Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt ist.
Die Ausgangsspan nung erhält dann den in Fig. 3b ,dargestell- ten Verlauf. Infolge der langen Ansprech zeit des Gliedes 4 stellt sich -der zur Regelung des Regelgliedes 1 erforderliche Steuerstrom nur langsam ein, so dass die Ausgangsspan nung auch nur langsam heruntergeregelt wird.
Dies ist aus dem allmählich abfallenden Amplitudenverdauf in Fig. 3b ersichtlich. Wird die Eingangssipannung abgeschaltet und nach der Zeit t' wieder eingeschaltet (vgl.. Fig. 3U), so stellt sich infolge der langen Nachwirkzeit des Gliedles 4 sogleich die rieh tige Ausgangsspannung ein.
Ein derart gebauter Ampl'itudenregler würde nicht befriedigend arbeiten, da nach jeder Pause, die länger,dauert als. die Nach- wirk@zeit des Gliedes 4, zunächst eine Über- steuerung der nachfolgenden Geräte eintre ten würde. Dies könnte an sich durch eine Verringerung der Anspre-ohzeit des Gliedes 4 verhindert werden. .Dies ist jedoch nicht mög lich, da sonst jeder -kurz;d@auernde Impuls, z. B.
Schaltstösse, gelegentliche sehr laute Sprachspitzen usw., während der sehr grossen Naehwirkzeit ,des Gliedes 4 -die richtigle Ein regelung für lange Zeit fälschen würden. Anderseits kann auch ,die Nachwirkzeit nicht verkürzt werden, de sonst die Dynamik der Sprache verändert würde.
Die erfindungsgemässe Schaltungsanord nung zur Amplitudenregelungdurch Steue- rung smindestens eines Regelgliedes mit Hilfe einer durch Gleichrichtung einer mit der zu regelndlen Spannung in eindeutigem funktio nellem Zusammenhang stehenden Spannung erhaltenen Regelspannung ist -dadurch ge- kennzeichnet,
dass zu dieser hegelsplannung mindestens eine weitere Regelspannung ad, diert wird, die durch Differenzbildung aus Steuerspannungen gewonnen ist, welche in Stromkreisen. mit voneinander abweichenden Zeitkonstanten durch Gleichrichten der mit der zu regelnden Spannung in eindeutigem funktionellem Zusammeühangetehend!en Span nung erzeugt werden. Unter,
der mit der zu regelnden Spannur in eindeutigem funktionellem Zusammenhang stehenden. Spannung soll bei der Vorwärts- ; regelung ein Teil der zu regelnden Spannung und bei der Rückwärtsregelung ein Teil der geregelten Spannung verstanden werdlen.
Im folgenden .sind an Hand: der Figuren Aueführungsbeispiele des Erfindungsgegen- standess näher erläutert. Nach Fig. 1 wird .die aus den Gliedern 1, 2, 3@, 4 und 8 beste- hende bekannte Schaltung durch die Glieder 5, 6, 9 und 7 ergänzt.
5, und 6 sind Gleich richter, von denen der Gleichrichter 6- prak tisch dieselben Zeitkonstanten aufweist wie .der Gleichrichter 4, d. h.
die Nachwirkzeit hat einen grossen Wert (grösser als 15 sec) und die Anssprechzeit einen mittleren Wert (1-5 sec). Der Gleichrlahter 5@ ,dagegen hat eine kurze Ansprechzeit (weniger als 50 m/sec) und eine verhältnismässig kleine Nachwirk- zeit (100-5s00 m/,sec). In.
#de#m Netzwerk 9 wird) die Differenz der von den Gleichrich tern 5 und 6 .gelieferten. Spannungen gebil- -det. Diese Differenzspannung ist über den Verstärkergleichrichter 7 an den Eingang des Gleichstromverstärkers. 8, derart angelegt, dass sie sieh zu :der von. dem Gleichrichter 4 ge lieferten. Spannung addiert.
Es. sei angenommen, @d@ass, beispielsweise in folge geringer Dämpfung :des Übertragungs weges oder ha,utes Sprechen eine verhältnis mässig grosse Eingangsespannung dem Ampli- tudenregler zugeführt wird. Die von dem f Kreis 5 ,gelieferte Steuerspannung U5 hat dann den in Fig. 4 gezeichneten Verlauf.
Die von dem Glied -6- gelieferte Steuerspannung U, zeigt dagegen infolge der .grösseren An- spreehzeit und) der längeren Nachwirkezeit. ; fiere in F'ig. 5 @d(argiestellten Verlauf in Ab hängigkeit von der Zeit.
Die in de@m Netz werk 9 gebildete Differenzspannung U,, <I>U,,</I> ändert sieh dann in Abhängigkeit von der Zeit t in der aus. Fig. 6: durch .die angezogene Kurve ers'ichtliehen Weise.
Es ist dabei vor ausgesetzt, dass: die beider Differenzbildung entstehenden negativen Spannungsanteile der Differenzspannung unterd'rüekt sind. Dies läss,t sich beispielsweiee,dbdhrch -erreichen"dass die Differenzspannung auf das Gitter der Röhre des Verstärkergleiehrichters 7 begeben wird, deren Arbeitspunkt so gewählt ist, dass negative Anteile unterdrückt werden.
Dies ist in Fig. 7 beispiels,#veise darbeste.llt. Der Anodenstrom 1a kann nur bei dem Gitter auf- ged,rück'ten positiven Differenzspannungen fliessen.
Es 'ist einleuchtend, dass bei Hinzu fügen der Spannung (Ui-I',;) zu der vom Gleichriehter 4 gelieferten Spannung L'.k, deren Verlauf in Fig. 3e dargestellt ist, die aus F'i"g. 3b ersichtliche störende Überhöhung der Ausgangsspannung LTA während der An- sprec.hzeit. des Gliedes 4 vermieJen wird.
Durch die Schaltung nach Fig. 1 wird also der zu einer Übersteuerung der angeseh@osse- nen Geräte führende Nachteil der bekannten Schaltungen beseitigt, ohne dass, die Dynamik der Sprache wecsentlieh verändert wird.
Diese Schaltung bietet ,dien weiteren Vor teil, dass die Stärke der Begrenzung besonders lauter Spraehspitzen durch Veränderung des Verhältnisses der Grösse der Steuerspannun gen U@ und LT,; belie@.big eingestellt werden kann.
Bei den den Fig. 4-6 zugrunde ge:le fi- ten Verhältnissen würdlen beeis pielsweise mach Ablauf der Ansprechzeit des Gliedes 4 die anfangs gezeichneten normalen Sprachspitzen unverändert übertragen werden, während die a.m Ende der Kurve (Fi-. 4) gezeiehnete grosse Spraohspitze infolge der an dieser Stelle vorhandenen,
die negativen Anteile nicht aufweisenden Differenzspannung L% bis ZIb (vgl. Fig. 6) begren=zt würde.
Dadurch, dass gemäss Fig. 7 die negativen Anteile der Differenzspannung U;, LT,; unter- drüekt sind, wird ein plötzliches und für längere Zeit anhaltendes Heruntergehen der Eingangsspannung rrE erst nach Ablauf der Nachwirkzeit des Gliedes 4,<B>d</B>. h. nach länge rer Zeit (etwa nach \?0 sec), ausgeglichen.
Für viele Zwecke ist, jedoch erforderlich, einen derartigen Ausgleich schneller herbeizufüh ren. Dies kann in folgender Weise geschehen: Nach der in Fig. 8 dargestellten Schaltung, die der Einfachheit halber nurüie Teile 4, 5, 6, 9, 7 und 8 der Schaltung nach Fi;
g. 1 'enthält. wird die von dem Netzwerk 9 gebil- Bete Differenzspannung einem weiteren Ver- stärkergleichriehter 10 zugeführt. Die Zu führung erfolgt mit einer derartigen Polari tät, dass in diesem Verstärkergleichriehter nicht die negativen, sondern -die positiven Anteile der Differenzspannung unterdrückt werden.
Die Ausgangsspannung U,a ides Ver- stärkergleichriehters 10 zeigt also den. aus F'ig. 10 ersichtlichen Verlauf, wenn eine Ein- ga.ngsspannunb UE von Jem darüber in Fi:g. 9 dargestellten Verlauf zugeführt wird.
Die Steuerspannung Ulo wird zu der von dem Verstärkergleiehrichter 7 gelieferten Steuer- spaununb, deren Verlauf dem in Fig. 6 punk tiert dargestellten entspricht, hinzugefügt. Dies hat zur Folge, dass die zu geringe Laut stärke während der Zeit t" (Fig. 9) ausge glichen wird.
Die Zeitkonstante dee Gliedes 10 wird' dabei so gewählt, dass .die Dynamik der Sprache nicht z11 stark be.einflusst wird, d. h. die Ansprechzeit wird zu etwa 5 sec ge wählt. Damit ein nachfolg nder Anstieg der, Lautstärke nicht zu einer Ü%ersteuerun.g führt.
erhält. das Glied 10 eine. geringe Na.ohwirkzeit von etwa ?i0.0 m/sec. Auf diese Weise und durch geeignete Wahl, dies Grössenverhältnis- ses der Spannungen von den Gliedern 5 und 6 kann. erreicht werden, @dass dias HerunteTregeln nicht zu häufig ,geschieht.
Der Anschluss des Eingangskreis es des Verstärkergleiehrichters 10 kann auch vor dem differenzbildenden Netzwerk 9 vorgenommen werdeni. Man. er hält dann die Möglichkeit, auf den Verstär- kergleichriehter 10 ein anderes.
Verhältnis der Spannungen Th und U, einwirken zu lassen als auf den Verstärkerg:leichriehter 7, indem man gesonderte Glieder 5 und 6 verwendet.
Um zu verhindern, da.ss das Gerät währe-md .der Sprechpausen sogleich hochregelt, kann eine Vorriehtung vorgesehen -,verdien, die beim völligen Aufhören der Sprache beispiels@veise mit Hilfe eines Relais den Verstärkergleich- richter 10 unwirksam maeht.
Das besehriebene Gerät würde bei länge ren Spreehpausen, die über die Nachwirkzeit des Gliedes 4 hinausgehen, auf grösste Ver stärkung einregeln. Um die damit verbunde nen Nachteile, wie grosse Geräuschlautstärke am Ausgang, Gefährdung der Stabilität des Sprechkreises usw., zu vermeiden, kann eine zusätzliche Einrichtung vorgesehen werden, ,
die bei zu hohen Geräuschen eine Herunter- regelsung bewirkt.
Bei der in F'ig. 1- ,dlargestel.lten Schaltung ist eine Vorwärtsregelum,g angewendet wor den. Eine Verminderung der unter Umotän- -den hierbei auftretenden grossen Anderungen .der Steuerspannungen kann: erzielt werden, wenn, wie in Fig. 10 s heniatis,ch angedeutet, eine zusammengesetzte Vor- und Rückwärts- regelun;
g zur Anwendung kommt. Es sind hier zwei Regelglieder 1 und 1' vorgesehen, die von dler Ausgangsspannung des Gleich- stro:m@verstärk:ers, $ gesteuert werden. Vordem Gleioh.strornveretärker 8 sind die in Zusam menhang mit Fi,g. 1 .näher erläuterten Glieder 4, 5, 6, 7 und 9 s:Ghematis:ch angedeutet.
Circuit arrangement for amplitude control. In the case of voice transmission, especially over telephone connections, the volume of the incoming call is due to the different attenuation,
the lines or wireless transmission links used are often subject to strong fluctuations. You can also see unwanted volume fluctuations when you speak at different levels during a conversation. For many purposes, however, an average volume and strength is always required,
to avoid overloading of amplifiers, transmitters, recording devices or the like. Too low a volume must also be avoided, taking into account the noise level. Devices for achieving a volume that is as constant as possible have become known, all of which are said to be amplitude regulators.
The amplitude regulators may change the dynamics of the language, i. H. Normal differences in volume, as they occur within individual words or syllables, do not influence. Only the average voice volume should be adjusted to a constant value.
However, known circuits are not able to meet all of the requirements to be placed on an amplitude regulator. This should be done using FIGS. 1-3. are explained in more detail below.
From FIG. 1, only the switching elements 1, 2, 3, 4 and 81 are initially considered, which represent a known circuit for amplitude control. Between the input, E and the output A of the control circuit, the rule: element 1 and the amplifier 2 are switched on.
The control element 1 'can be formed by a steered control amplifier or @dureh a steered th attenuator, for example a rectifier. The switching elements for generating the control voltage are branched off in front of the control element, so that the example shown is a so-called forward regulator. However, the considerations made below also apply to the known reverse regulator.
In Fig. 2 is the characteristic of the controlled regulating member. 1, namely the output voltage U i of the element is plotted as a function of the input voltage U1. The output voltage remains constant within a certain range, regardless of the size of the input voltage.
The before input "d @ es Regelglie des alb: Zwesgte voltage is amplified in the amplifier 3 and rectified in the rectifier 4. The bleached voltage controls the regulating element via the direct current amplifier 8. The element 4 has a response time of, average value , e.g. of about 2 seconds, and a sewing time t of great value, e.g. of about <B> 20 '</B> s -ec.
It is assumed that an input voltage Ur is applied to the circuit, the course of which is shown in FIG. 3a as a function of time t.
The output voltage then has the curve shown in FIG. 3b. As a result of the long response time of the element 4, the control current required to regulate the control element 1 only sets in slowly, so that the output voltage is also only slowly reduced.
This can be seen from the gradually decreasing amplitude digestion in FIG. 3b. If the input voltage is switched off and switched on again after the time t '(cf. FIG. 3U), the rieh term output voltage is immediately established due to the long after-effect of the link 4.
An amplitude regulator constructed in this way would not work satisfactorily, since after each pause that lasts longer than. the after-effect @ time of element 4 would initially override the following devices. This could be prevented by reducing the response time of the link 4. This is not possible, however, since otherwise every short; d @ uttering impulse, e.g. B.
Switching shocks, occasional very loud speech peaks, etc., during the very long sewing time, the link 4 - the correct regulation would falsify for a long time. On the other hand, the after-effect time cannot be shortened, otherwise the dynamics of the language would be changed.
The circuit arrangement according to the invention for amplitude regulation by controlling at least one regulating element with the aid of a regulating voltage obtained by rectifying a voltage that is clearly functionally related to the voltage to be regulated is characterized by:
that at least one further control voltage ad is dated to this hegel voltage, which is obtained by forming the difference from control voltages, which are in electrical circuits. with time constants that differ from one another by rectifying the voltage that is clearly functionally related to the voltage to be regulated. Under,
which is clearly functionally related to the tensioning area to be regulated. Tension should be when moving forward; regulation a part of the voltage to be regulated and, in the case of reverse regulation, a part of the regulated voltage.
In the following, examples of the subject of the invention are explained in more detail with reference to the figures. According to FIG. 1, the known circuit consisting of elements 1, 2, 3 @, 4 and 8 is supplemented by elements 5, 6, 9 and 7.
5 and 6 are rectifiers, of which the rectifier 6 has practically the same time constants as .the rectifier 4, d. H.
the after-action time has a large value (greater than 15 sec) and the response time a medium value (1-5 sec). The equalizer 5 @, on the other hand, has a short response time (less than 50 m / sec) and a relatively short post-action time (100-5s00 m /, sec). In.
# de # m network 9 is) the difference between the rectifiers 5 and 6. Tensions are formed. This differential voltage is via the amplifier rectifier 7 to the input of the direct current amplifier. 8, laid out in such a way that she looks on: that of. the rectifier 4 delivered ge. Voltage added.
It. Let us assume that @ d @ ass, for example as a result of low attenuation: of the transmission path or ha, where speaking a relatively large input voltage is fed to the amplitude regulator. The control voltage U5 supplied by circuit 5 then has the curve shown in FIG.
On the other hand, the control voltage U supplied by the element -6- shows as a result of the greater response time and) the longer after-effect time. ; fierce in fig. 5 @d (set course as a function of time.
The differential voltage U ,, <I> U ,, </I> formed in the network 9 then changes as a function of the time t in the. Fig. 6: indicated by the drawn curve.
It is assumed that: The negative voltage components of the differential voltage that arise during the formation of the difference are suppressed. This can be achieved, for example, by the differential voltage being transferred to the grid of the tube of the amplifier rectifier 7, the operating point of which is selected such that negative components are suppressed.
This is shown in Fig. 7, for example, # veise darbeste.llt. The anode current 1a can only flow when the grid is applied, applied positive differential voltages.
It is evident that when the voltage (Ui-I ',;) is added to the voltage L'.k supplied by the aligner 4, the course of which is shown in FIG. 3e, that can be seen from FIG. 3b disturbing increase in the output voltage LTA during the response time of the element 4 is avoided.
The circuit according to FIG. 1 thus eliminates the disadvantage of the known circuits leading to an overdrive of the devices in question, without the dynamics of the speech being changed.
This circuit offers the further advantage that the strength of the limitation of particularly loud speech peaks by changing the ratio of the size of the control voltages U @ and LT; can be set as desired.
4-6, the normal speech peaks drawn at the beginning would be transmitted unchanged, while the large speech peak drawn at the end of the curve (FIG. 4) would, for example, after the response time of member 4 expires due to the existing at this point,
the differential voltage L% to ZIb (cf. FIG. 6) which does not have negative components would be limited.
Because, according to FIG. 7, the negative components of the differential voltage U ;, LT ,; are suppressed, a sudden drop in the input voltage rrE that lasts for a longer period of time will only occur after the delay time of the element 4, <B> d </B>. H. after a long time (approximately after \? 0 sec), balanced.
For many purposes, however, it is necessary to bring about such a compensation more quickly. This can be done in the following way: According to the circuit shown in FIG. 8, which for the sake of simplicity only includes parts 4, 5, 6, 9, 7 and 8 of the circuit after Fi;
G. 1 'contains. the differential voltage generated by the network 9 is fed to a further amplifier rectifier 10. The supply takes place with such a polarity that in this amplifier rectifier it is not the negative but rather the positive components of the differential voltage that are suppressed.
The output voltage U, a of the amplifier equalizer 10 thus shows the. from Fig. 10 apparent course if an input voltage UE from Jem about it in Fi: g. 9 is fed to the course shown.
The control voltage Ulo is added to the control voltage supplied by the amplifier rectifier 7, the course of which corresponds to the dotted line shown in FIG. 6. As a result, the volume that is too low is compensated for during the time t "(FIG. 9).
The time constant of the element 10 is chosen in such a way that the dynamics of the language are not strongly influenced, i.e. H. the response time is selected to be about 5 seconds. So that a subsequent increase in the volume does not lead to a control.
receives. the link 10 one. low wet exposure time of about? i0.0 m / sec. In this way and through a suitable choice, this size ratio of the tensions of the links 5 and 6 can. can be achieved @that the downtime does not happen too often.
The connection of the input circuit es of the amplifier rectifier 10 can also be made before the difference-forming network 9. Man. he then has the option of changing the amplifier alignment device 10.
Ratio of the tensions Th and U to act as on the amplifier: easier 7 by using separate members 5 and 6.
In order to prevent the device from immediately turning up during the pauses in speech, provision can be provided which, when speech is completely ceased, for example with the help of a relay, makes the amplifier rectifier 10 ineffective.
The described device would adjust to the greatest amplification for longer speaking breaks that go beyond the after-effect time of the link 4. In order to avoid the associated disadvantages, such as loud noise at the exit, endangering the stability of the speech circuit, etc., an additional device can be provided,
which causes a down regulation if the noise is too high.
With the in Fig. 1-, shown. The first circuit is a forward rule, g has been applied. A reduction in the large changes in the control voltages that occur under Umotän- den can: be achieved if, as indicated in FIG. 10, a composite forward and backward regulation;
g is used. Two regulating elements 1 and 1 'are provided here, which are controlled by the output voltage of the direct current: m @ amplifiers, $. Before the Gleioh.strornveretärker 8 are in connexion with Fi, g. 1. Detailed links 4, 5, 6, 7 and 9 s: Ghematis: ch indicated.