CH616033A5

CH616033A5 -

Info

Publication number: CH616033A5
Application number: CH21478A
Authority: CH
Inventors: Peter Boettcher
Original assignee: Peter Boettcher
Priority date: 1977-01-27
Filing date: 1978-01-10
Publication date: 1980-02-29
Also published as: IT7819679A0; FR2379194A1; GB1564282A; JPS5395557A; ATA14178A; FR2379194B1; US4179667A; BE863333A; AT377134B; DK24778A; IT1092358B

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Nachführung der Lautstärke eines Autoempfängers in Abhängigkeit vom Fahrgeräusch, mit einem Mikrofon, das das Geräusch aufnimmt und ein elektrisches Signal abgibt, das über einen Verstärker, einen Gleichrichter und eine zeitabhängige Schaltung einem Regelorgan zugeführt wird, das im Niederfrequenzkanal des Empfängers liegt.

Durch die Zeitschrift «Elektor», Juni 1974, Seite 29, ist eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Lautstärke eines Autoradios bekannt, bei der das Signal eines unter der Motorhaube angebrachten Kristallmikrofons nach Verstärkung und Gleichrichtung die Verstärkung eines in dem Niederfrequenzkanal liegenden Verstärkers regelt. Somit folgt der Verstärkungsgrad immer sofort dem gemessenen Geräuschpegel. Das ist von grossem Nachteil, weil bei kurzzeitigen Geräuschpegeländerungen die Lautstärke des Empfängers sofort folgt, also beim Fahren, insbesondere im Stadtverkehr, ständig schwankt.

Durch die Zeitschrift «Elektronikpraxis», Nr. 5, Mai 1976, Seite 104, ist eine Schaltung für eine geräuschgesteuerte Lautstärkeregelung eines Autoradios bekannt, die im Prinzip wie die zuvor geschilderte Schaltung aufgebaut ist, jedoch ein Zeitglied im Weg des gleichgerichteten Ausgangssignals des Mikrofons aufweist, das eine Zeitkonstante von etwa 10 Sekunden hat. Das Zeitglied besteht im wesentlichen aus einer RC-Kombination, so dass die Nachregelung im wesentlichen entsprechend einer e-Funktion verzögert erfolgt. Dies hat den Nachteil, dass die Nachführgeschwindigkeit aufgrund des RC-Gliedes mit zunehmender Annäherung der jeweiligen IST-Lautstärke an die SOLL-Lautstärke abnimmt. Das bedeutet,

dass wegen der grossen Zeitkonstanten, die sowohl für das Hochregeln als auch das Herunterregeln gleich ist, die jeweils gewünschte Lautstärke nur stark verzögert erreicht wird. Auch das ist in der Praxis von Nachteil, da es wegen des Überdek-kungseffektes, aufgrund dessen die vom Lautsprecher wiedergegebene Information vom Störgeräusch schon bei geringen Pegelunterschieden überdeckt und damit in hohem Masse beeinträchtigt wird, auf eine möglichst schnelle Anpassung der Wiedergabelautstärke im Verhältnis zu dem Geräuschpegel ankommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Nachführung der Lautstärke eines Autoempfängers in Abhängigkeit vom Fahrgeräusch zu schaffen, bei der die Nachteile der bekannten Schaltungen vermieden sind, also eine solche Nachführung der Wiedergabelautstärke in Abhängigkeit von dem gemessenen Störgeräusch erfolgt, dass der Fahrer nicht mit lästigen schnellen Nachführungen bei schnellen Geräuschpegeländerungen belastet wird, trotzdem jedoch sichergestellt ist, dass bei Geräuschpegeländerungen möglichst wenig oder gar keine Information verlorengeht.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die zeitabhängige Schaltung eine grösstenteils lineare Charakteristik aufweist.

Die lineare Charakteristik der zeitabhängigen Schaltung bedeutet, dass die Nachführgeschwindigkeit konstant ist, wenn der IST-Wert der wiedergegebenen Lautstärke dem SOLL-Wert nachgeführt wird, der durch den gemessenen Geräuschpegel vorgegeben ist Aufgrund der grösstenteils linearen Charakteristik erfolgt gegenüber der bisher bekannten im Anfangsbereich eine langsamere Nachführung, im Endbereich jedoch eine zunehmend schnellere, so dass in einer zum Beispiel durch die Zeitkonstante vorgegebenen Zeit der Endwert erreicht wird, wodurch der SOLL- und IST-Wert der wiedergegebenen Lautstärke übereinstimmen. Bei Zugrundelegung einer e-Funktion wird diese Übereinstimmung praktisch erst nach längerer Zeit erreicht, zumal von ständigen Änderungen des Geräuschpegels auszugehen ist.

Die praktische Ausbildung der zeitabhängigen Zeitschaltung ist derart, dass eine grösstenteils lineare Charakteristik der beschriebenen Art erzielt wird und ist dem Fachmann in bekannter Weise möglich. Eine zweckmässige Ausbildung besteht darin, die zeitabhängige Schaltung mit einem Kondensator auszustatten, der über ein Glied mit hohem Innenwiderstand aufgeladen wird, das einen konstanten Strom liefert.

Aufgrund des konstanten Ladestroms ergibt sich ein im wesentlichen linearer Anstieg der Spannung des Kondensators. Dabei ist allerdings dafür Sorge zu tragen, dass bei Übereinstimmung von SOLL- und IST-Wert der wiedergegebenen Lautstärke die Aufladung (bzw. Entladung) beendet wird.

Zweckmässig ist es, als Glied einen Transistor zu verwenden, der eine Aufladung mit konstantem Strom und gleichzeitig eine Beendigung der Aufladung (bzw. Entladung) aufgrund seiner Charakteristik ermöglicht.

Ist das Glied ein grosser ohmscher Widerstand, so wird dieser zur Beendigung der Aufladung bei Übereinstimmung von SOLL- und IST-Wert der wiedergegebenen Lautstärke mit einem Schalter in Reihe geschaltet, der in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem von dem Geräuschpegel abhängigen elektrischen Signal und der niederfrequenten Ausgangsspannung des Empfängers betätigt wird, also bei Übereinstimmung von SOLL- und IST-Wert öffnet und die Aufladung (bzw. Entladung) beendet.

Eine besonders zweckmässige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die zeitabhängige Schaltung zwei verschiedene Zeitglieder aufweist, von denen das eine beim Anstieg und das andere beim Abfall des vom Geräuschpegel abhängigen elektrischen Signals wirksam ist. Dies bedeutet in der Praxis, dass die Wiedergabelautstärke des Empfängers bei

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Geräuschpegelanstieg mit anderer Geschwindigkeit nachgeregelt wird als bei Abfall des Geräuschpegels. Dadurch werden unnötige Lautstärkeänderungen und damit unnötige Belastungen des Hörers, gleichzeitig jedoch ein Verlust an Wiedergabeinformation vermieden. Dies hat sich durch praktisch ausgeführte Versuche bestätigt.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Charakteristik der zeitabhängigen Schaltung im Anfangsbereich nicht linear ist, derart, dass eine Schwelle gebildet ist, die einen verzögerten Einsatz der Regelung bewirkt. Ein derart verzögerter Einsatz der Regelung bewirkt, dass trotz der an sich möglichen schnellen Nachregelung unnötige kurze Nachregelungen aufgrund kurzzeitiger Geräuschpegeländerungen vermieden werden, wenn sich diese Geräuschpegeländerungen in engen Grenzen halten, die durch die Schwelle einstellbar sind.

Schliesslich besteht eine zweckmässige Weiterbildung darin, dass die zeitabhängige Schaltung bei höheren Frequenzen des übertragenen Frequenzbandes stärker auf das Regelorgan einwirkt als bei niedrigen Frequenzen. Das bedeutet, dass mit ansteigender Regelspannung eine zusätzliche Höhenanhe-bung erfolgt.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Schaltungsanordnung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Das von einem Mikrofon, das die Störgeräusche im Auto auffängt, abgegebene Signal wird über ein Potentiometer Pi und einen Kondensator Ci einem Transistor Ti zugeführt, mit dem ein Transistor T2 direkt gekoppelt ist. Der Arbeitspunkt des so gebildeten Verstärkers wird über einen Widerstand R4 stabilisiert. Die Speisung der beiden Transistoren Ti und T2 erfolgt über Widerstände Ri und R2, die zu einer Speiseleitung mit der Spannung UB führen.

Das vom Transistor T2 abgegebene verstärkte Signal wird über eine durch einen Kondensator C3 und eine Diode Di gebildete Stufe zu einer Spannung UDi gleichgerichtet, die immer positiv ist.

Dieses Signal Udì gelangt über eine Diode D3 an eine aus Widerständen Re und R7 sowie einem Transistor T3 bestehende Aufladestufe für einen Kondensator C6, dessen Ladespannung mit UC6 bezeichnet ist.

R7 und T3 stellen für den Kondensator Ce eine Konstantstromquelle dar. Überschreitet der Spannungsabfall an R7, hervorgerufen durch den Ladestrom für den Kondensator C6, die Basis-Emitterschwellspannung Ube. so öffnet der Transistor T3 und führt über seine Emitterkollektorstrecke gerade so viel Strom ab, dass Ube nicht überschritten wird. Das bedeutet, dass die Spannung an R7 konstant ist und somit auch der Strom durch diesen Widerstand. Unterhalb dieses Wertes ist der Transistor T3 als nicht vorhanden anzusehen. Dies gilt für Ströme

Der Widerstand R6 hat nur die Aufgabe, einen Mindestein-gangswiderstand für die beschriebene Aufladestufe zu liefern.

Ein Aufladevorgang setzt dann ein, wenn die Spannungsdifferenz positiv ist, das heisst UC6 < UDi ist. Ist diese Voraussetzung nicht erfüllt, so kann sich der Fall einstellen, dass Uc6= UDi ist. In diesem Fall wird der Kondensator C6 weder aufgeladen noch entladen.

Wird jedoch UC6 > UDi, so wird eine Entladestufe wirksam, die aus einem Transistor Tt, Widerständen Rs, Rs, Rs, Kondensatoren C5 und Ce und einer Diode D2 gebildet ist.

Die Spannung an Di wird zunächst über die Diode D2 an die Parallelschaltung von Cs und Rs geführt, an der dann die Spannung Ur5 liegt, die so ein Mass für den momentanen Geräuschpegel darstellt. Diese Gleichspannung UR5 wird für den Vergleich mit der Spannung UC6 benutzt.

Mit einem Spannungsteiler RioRs zwischen der Speisespannung UB und Ur5 wird die Referenzspannung für die Stromquelle (Basisspannung für Tt) erzeugt, die aus dem Transistor T4 und dem Widerstand R9 besteht. Auf diese Weise ergibt sich eine mehrfache Abhängigkeit des Entladestroms von UR5. Ist Urs < UC6. so fliesst über die Kollektoremitterstrecke von Tt und Rs ein Entladestrom nach Rs. Der maximale Strom durch Rs stellt sich wieder so ein, dass UBE nicht überschritten wird, wobei die Referenzspannung an der Basis von Tt von der Differenz zwischen den Spannungen UB-UR5 abhängt (über den Spannungsteiler RsRio) und ausserdem Ur5 durch den Entladestrom von C6 durch Rs beeinflusst wird.

Die Spannung UC6 wird durch das Siebglied RnC7 an die Basis eines Transistors Ts geführt, der mit einem als Emitterfol-ger geschalteten Transistor Te gekoppelt ist. Die beiden Transistoren Ts und T6 sind in der dargestellten Form PNP- bzw. NPN-Transistoren.

Das am Emitter von T> stehende Signal ist die Regelspannung, die einem nachfolgenden Regelorgan über ein Potentiometer P2 und einen Widerstand Rh zugeführt wird.

Das Regelorgan weist im wesentlichen einen integrierten Verstärker IC auf, dessen Ausgang 6 über einen Widerstand R22 mit einem invertierenden Eingang 2 verbunden ist. Die maximale Verstärkung wird durch das Verhältnis von Widerständen R22 und R18 bestimmt. Parallel zu Ris liegt eine Reihenschaltung eines Widerstandes R17 und eines Kondensators Cs. Dadurch ergibt sich eine frequenzabhängige Verstärkung in Abhängigkeit von dem Teilerverhältnis des Gegenkopplungsnetzwerks. Ausserdem wird die Verstärkung bestimmt durch den Strom in dem Steuereingang 5. Wird dieser so gross, dass die Leerlaufverstärkung den durch das Gegenkopplungsnetzwerk gegebenen Wert überschreitet, so ist diese Verstärkung voll wirksam. Von diesem Punkt beginnend ist das Übertragungsverhalten durch die Kombination von RnCs frequenzabhängig.

Der invertierende Eingang 2 liegt über einen Widerstand Ris an einer Referenzspannung, die durch einen Spannungsteiler RieRis gebildet ist. Diese Referenzspannung wird über einen Widerstand Ris dem nicht invertierenden Eingang 3 zugeführt, dem über einen Kondensator C11 und einen Widerstand R21 auch das zu verstärkende NF-Eingangssignal des Empfängers zugeführt wird. Ein Kondensator C10 dient der Frequenzkompensation. Der Ausgang des Verstärkers IC ist über einen Kondensator C12 herausgeführt. Kondensator C13 dient zur Unterdrückung möglicher Schwingungen.

Der Strom für die Grundverstärkung (Minimalverstärkung) wird über einen Widerstand R20 geliefert. Steigt die Spannung am Emitter von Te an, so wird ein zusätzlicher Strom, dessen Grösse durch die Einstellung des Potentiometers P2 veränderbar ist, über das Potentiometer P2, Widerstand Ru und eine Diode Ü4 in den Steuereingang 5 fliessen. Da eine weitere Abhängigkeit der Verstärkung von der tatsächlich eingestellten Lautstärke erwünscht ist, und zwar hier umgekehrt proportional, das heisst je lauter desto weniger Regelung, ist eine Möglichkeit vorgesehen, den für die Verstärkungsregelung von Te gelieferten Strom zu reduzieren. Dies geschieht in der folgenden Weise.

Die an Lautsprecherbuchsen stehende Ausgangsspannung wird über C16 bzw. Cn symmetrisch geführt und an den Dioden D7 und Ds gelegt. Die negativen Halbwellen des Signals werden über Ds, De und über den Widerstand R25 dem Kondensator Cu zugeführt. Die Spannung dieses Siebgliedes ist über einen Widerstand R23 und D4 mit dem Regeleingang des Verstärkers IC verbunden, wobei der Wert des Widerstandes R23 die Grösse des abfliessenden Stromes bestimmt. Durch die symmetrische Eingangsschaltung für die vom Lautsprecher kommende Spannung wird der nachträgliche Anschluss an einen vorhandenen Empfänger erleichtert.

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616033 PATENTANSPRÜCHE

1. Schaltungsanordnung zur Nachführung der Lautstärke eines Autoempfängers in Abhängigkeit vom Fahrgeräusch, mit einem Mikrofon, das das Geräusch aufnimmt und ein elektrisches Signal abgibt, das über einen Verstärker, einen Gleichrichter und eine zeitabhängige Schaltung einem Regelorgan zugeführt wird, das im Niederfrequenzkanal des Empfängers liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitabhängige Schaltung (Ce, R7, T3) eine grösstenteils lineare Charakteristik aufweist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitabhängige Schaltung einen Kondensator (Gs) aufweist, der über ein Glied (R7, T3) aufgeladen wird, das einen konstanten Strom liefert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Glied ein Transistor (T3) ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Glied eine Reihenschaltung aus einem Widerstand (Rs) und einem Schalter (Tt) ist, der in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem von dem Geräuschpegel abhängigen elektrischen Signal und der niederfrequenten Ausgangsspannung des Empfängers betätigt wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitabhängige Schaltung zwei verschiedene Zeitglieder aufweist, von denen das eine (Ce, R7, T3) beim Anstieg und das andere (C6, T4, Rs) beim Abfall des vom Geräuschpegel abhängigen elektrischen Signals wirksam ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Charakteristik der zeitabhängigen Schaltung im Anfangsbereich nichtlinear ist, derart, dass eine Schwelle (Di, D3, D4) aufweist, die einen verzögerten Einsatz der Nachführung bewirkt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitabhängige Schaltung (Cs, R7, T3; Cö, Tt, R9) bei höheren Frequenzen des übertragenen Frequenzbandes stärker auf das Regelorgan einwirkt als bei niedrigen Frequenzen (R17, C9; R22).