CN1012121B

CN1012121B - 音量范围控制电路

Info

Publication number: CN1012121B
Application number: CN88102826A
Authority: CN
Inventors: 迈克尔·瓦尔克; 冈特·科勒
Original assignee: Alcatel NV
Current assignee: Alcatel Lucent NV
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1988-05-14
Publication date: 1991-03-20
Also published as: EP0290952A3; AU604544B2; CA1282511C; JPH0477497B2; JPS63314943A; EP0290952B1; DE3875650D1; US4891837A; AU1617788A; CN88102826A; EP0290952A2; ES2037128T3

Abstract

本电路用于控制通信终端例如具有非手持设备的视频电话中声音信号的音量范围。非手持设备的信噪比比手持电话的低。为了避免啸叫，在接收通路增益不降低的情况下以使用最大可能的回路增益。在话筒50的后面设置可控压缩扩展器52，从话筒50来的信号电压是A(如果信号高于预定电平，它被压缩)、B(如果信号低于预定电平它就扩展)、C(如果它们具有预定电平就得到最大增益)。

Description

本发明涉及通讯终端的声音控制电路，包括：

通过一发送通路连接到传送信道的话筒;

通过一接收通路连接到传送信道的喇叭;以及

确定给发送通路上的信号增益的控制单元。

非手持电话设备包括控制声音信号动态范围的电路（“Elektrisches Nachrichlenwesen”Vol.53（1978），No.4，第288到293页）。它给用户提供许多好处：可以不用手机进行谈话，通话期间，可以使用两只手，可记笔记或者流览文件等等。因为用户现在能在离电话机较远处讲话，所以他有较大的活动自由。由于远距离的另一方B用户的声音通过喇叭再生，因此第三者能听到谈话并可通过内设灵敏话筒讲话来参与谈话。这些优点在有关新通讯技术方面一例如电视电话，在计划的BISDN项目中提供的服务项目之一-中的意义越来越大。

但是另一方面，非手持操作从声学和传输的观点来看存在许多困难。由于全部环境噪声都被话筒以与声音完全相同的方式接收和处理，因此比起用接收完全限定的直接话筒输入的手机来说，其要低。在接收端情况也如此，人耳会同时听到有用信号和干扰信号。

由A用户接收的来自B用户的信号用非手持设备的喇叭重放出来。这个信号沿着空气通路并以一定的衰减被话筒接收，话筒把它返送回到B用户。这样，通过发送通路，接收通路及空气通路就形成一个闭合回路。如果这个回路增益是V＝1/K，K是喇叭和话筒之间的耦合系数，就产生了振鸣声，它非常刺耳，必须采取一些手段来防止它。

因此，先有技术的非手持设备包括一个声音控制系统，此系统在两条传输通路中的增益按声音电平的大小控制。在发送通路中，增益的增加引起接收通路中增益相应增加，反之亦同。声控摆幅的最佳值可按特定工作条件来估算。

本发明的目的是提供一个电路方案来控制声音信号的音量范围，该声音信号可在不降低接收通路中增益的情况下利用最大可能的回路增益。

按照本发明，这一目的是通过一种电路来达到的，其中，话筒后接一可控压缩扩展器52，其工作原理是，由话筒给出的信号电压。

A，若大于预定值，它就被衰减成一致的信号电平。

B，若低于预定值，它就被放大。

C，若等于预定值，就被施于最大增益。

本发明可以实现的自适应音量范围控制的主要优点在于：保持了通常在一般电话通讯中使用的“双工操作”，即，一方用户不会抑制另一方用户。此外，本发明能实现高质量广播带宽操作和立体声非手持操作。用简单的因而是低成本的电路就可获得比通常要高的信噪比。

如果使用者是在高环境噪音的室内，他将自然地以大声讲话来适应环境，这将被该电路和增加放声声音的音量来补偿，这样将降低发送的环境噪音。也可靠地避免了振鸣声。

本发明的其它优点从后面的实施例中给出。

现将参照附图说明本发明的实施例，其中，

图1，表示按本发明控制声音信号的音量范围的电路方案;

图2，是解释图1电路方案工作的压扩特性;

图3，是解释图1电路方案中均衡器工作情况的频率特性图。

图4，按本发明电路方案的第二个实施例;

图5，按本发明电路方案的第三个实施例;

图6，按本发明电路方案的第四个实施例;其具有数字信号处理;

图7，按本发明电路方案的第五个实施例;

图8，作为解释图4到图7电路方案的图示;

图9，作为解释图4到图7电路方案的另一图示;

图10，是解释在图7电路方案中使用的电压对电流变换器工作的图例;

图11，是解释图4电路方案工作的另一图示;

图12，表示按本发明电路方案的第六个实施例;

图13，表示按本发明电路方案的第七个实施例;

图14，表示按本发明电路方案的第八个实施例;

图15，是按本发明电路方案的环境中表现声音信号的图示说明;

图16，是解释按本发明电路方案工作的另一图示;

图17，是解释按本发明电路方案工作的又一图示。

非手持电话具有话筒1，其通过传送通路2（见图1）连接到用户线AL（未表示出）。用户线AL又通过接收通路3连接到喇叭4上。对于两线传输，发送通路2和接收通路3必须以传统方式通过有平衡网络的一混合电路接到用户线AL上;对于四线传输，它们可以直接连接到用户线AL的各自的线对上。

发送通路2包含可控的压缩器6、扩展器7、该压缩器6和扩展器7之间的均衡器8和反相器9。压缩器6和扩展器7的细节将在以后解释。反相器9由远算放大器实现（例如SGS-ATES公司的SL404，国家半导体公司（此后缩写为NS）的LM324或者VALVO公司的NE324。）

发送通路2的输出通过包含有耦合级30的线10反馈到压缩器6。接收通路3包含乘法器12，其后接放大器13，13的输出连接到喇叭4上。乘法器12由NS公司的LM13600或TDA4292（西门子），或者TCA730，或VALVO的NE572来实现。

借助于音量控制14，用户能改变喇叭4产生的声音音量。因此，音量控制14的输出加到乘法器12的控制输入端16，它使加到乘法器12的信号输入端17的信号幅度和电平处于需要的范围。乘法器12的输出经放大器13放大后馈送到喇叭上。

压缩器6包含一反相放大器18和在放大器18反馈回路中的乘法器20。后者和乘法器20也能够看作变增益放大器。放大器18的输出耦合到乘法器20的信号输入端21。反相放大器18也由运算放大器（参看反相器9）实现，乘法器20用VALVA的NE572或NS公司的LM13600来实现。

话筒1的输出是压缩器6的输入信号U_θ，它通过加法器22加到放大器18的输入端，并通过一整流器23和低通滤波器24加到乘法器20的控制输入端25。经整流并平滑过的信号相当于输入电压的算术平均值。根据这个平均值来确定放大器18的反馈系数和增益。随着话筒1的音量增加，话筒信号的幅度增加，反馈也增加，故增益降低。这使压缩器6产生压缩。对于在按本发明的电路方案中的压缩器6的作用也要参看图2。

在低通滤波器24和乘法器20的控制输入端25之间连接的是加法器26，通过加法器26，音量控制14的输出加到控制输入端25。从音量控制来的信号值决定压缩的开始点。变动这个开始点以维持最后的回路增益K。最终，乘法器12的增益是通过控制输入端16来改变的。位于开始点范围中的信号电平-等于最低的声音电平-被赋于最大增益，而较大信号通过压缩而成为同样的幅度。在压缩器6的开始点以上，加到控制输入端25的控制信号U_st由整流过的话筒信号U_eg确定;在开始点以下，音量控制信号UL_s的影响起作用。若不采取进一步的手段，扩展范围和压缩范围之间的过渡是渐变的。

在一较简单的非手持设备中，音量控制14由固定电阻器代替，它决定音量和压缩开始点。

把非手持设备发送通路的输出U_a返馈到压缩器6，可使从扩展范围到压缩范围的过渡特性变得更窄更尖些。与反相器9输出相连的传输线10又被连接到一附属加法器28上，它后面是整流器23。因而输出信号U_a在加到信号输入端25以前先被整流和平滑。

传输线10可包含一耦合级30。如果要完成线性耦合，将由电阻构成耦合级30。如果耦合级用具有曲线特性（最好是指数特性）的元件来实现的话，将在扩展范围和压缩范围之间得到尖锐的过渡特性。

压缩器6的输出馈送到均衡器8，8由带阻滤波系统组成，并能抑制电声转换系统的谐振。图3中，用实线表示未滤波信号，用虚线表示均衡器8相应的通带曲线。由于系统谐振被滤除，有用信号被从V₁放大到V₂。△V是最大可能的放大增量。由于谐振产生的失真被抑制，明显地改善了声音信号的清晰度。带阻滤波器的设计依赖于所用的电声转换器的特性、终端的位置以及话筒与喇叭之间的距离。

均衡器8的输出送到扩展器7，它包括一乘法器31，一整流器32和一低通滤波器33。均衡器输出信号直接加到乘法器31的第一输入端（信号输入端），也通过整流器32和低通滤波器33加到乘法器31的第二输入端（控制输入端）。通过该输入信号和这个信号相应的直流量值的相乘，在扩展器中输入信号按平方变化。为了使有用信号在压缩器6中产生均匀的幅度，扩展器7有一预置增益，它代表扩展器的最大增益。对于那些幅度位于压缩开始点以下的信号，增益随输入电压降低成比例地降低，即小于有用信号的电压随增益的减小而大大降低。输入电平的减小使输出电平以二次方更快地减小：即U_a2＝U_a1×（U_e2/U_e1）²，其中，U_e1和U_e2是第一和第二输入电压电平，U_a1和U_a2是第一和第二输出电压电平。

声音信号自适应音量范围控制的优点可用图2来说明，图中，画出了输出电压U_a与输入电压U_e的关系曲线，都用dB度量。用虚线表示固定增益的非手持装置的原理，用实线表示按本发明的非手持装置的原理。在低声音电平上-直线G1-能够调整成高灵敏度。但是，在与电平无关的固定增益的非手持设备中，非常快地到达过载电平，干扰信号和声音信号一起被放大。

按本发明的非手持设备中，位于压缩开始点以下的输入信号，也就是话筒信号，被大大地抑制了。这个范围用直线E1到En来表示。该压缩的开始点，因而扩展的各条直线的位置依赖于音量控制14的位置。最小可能的音量设置值用箭头Lsmin指出，而最大可能的音量设定值用箭头Lsmax指出。对于位于这个范围内的输入信号，扩展器赋于一可变增益，它随信号幅度降低而降低，故大大地抑制了干扰信号，而压缩器的增益具有固定的最大值。位于压缩器开始点以上的输入信号产生近似恒定的输出电压-直线K。-因此，在B用户扩展器的增益假设定为固定的最大值时，能给出响应基本不变的再生声音。

形象地说，对于B用户来说，就好象使用A用户的非手持设备的几个人距他们的终端在同样的距离上讲话，并且具有同样的音量，而噪音源看来好象离终端很远。此外，通话时的回音也被抑制了。

为了处理立体声信号，用于传输语音或声音信号的非手持设备或任何其它通信设备-例如具有反馈通路的喇叭系统-必须提供两个通道，也就是，所说的电路必须备两份。

图4中所示的自适应音量范围控制电路具有图1电话方案的先进特性，但是因为取消一个乘法器而使所需的元件较少。由话筒50提供的信号电压加到均衡器51，在均衡器51中抑制了上述系统谐振。从均衡器51出来的滤波了的话筒或输入电压U₁加到压缩扩展器52上，它代替图1电路的压缩器6和扩展器7。加法器53、运算放大器54（实现方法如同反相器9），乘法器55（参看乘法器20）、高通滤波器56、整流器57，和低通滤波器58组成一个常规的压缩器，其工作情况如下：

输入电压U₁通过加法器53加到运算放大器54，54的输出U₂经过乘法器55反馈到加法器53。

输入电压U₁也经过高通滤波器56、整流器57和低通滤波器58，并以平均电压值U₄加到乘法器55的第二输入端（控制输入端）。如果没有其它电压加到加法器59，那么平均电压U₄就等于输入电压U₁的平均值。

乘法器55把时变输出电压U₂与平均电压值U₄相乘。输入电压U₁中的增量使增益乘积U₄×V₂中产生一成比例的增量。结果，加到加法器53的反馈电压U₅也增加了与输入电压U₁的相同量值。但是放大器54的时变输入和输出电压U₃、U₂保持不变。这就使语音信号在压缩器52中被压缩。

此外，压缩开始点是确定的，并且通过下述电路，使语言信号扩展：高通滤波器61、全滤整流器62、加法器63、音量控制64、低通滤波器65和二极管66（例如，ITT公司的IN4148或 IN4151）。

开始压缩的输入电压U₁依赖于控制电压U₆的幅度，它通过二极管66和加法器59加到乘法器55的输入端。如果输入电压U₁的平均值小于U₆，平均控制电压U₆就决定乘法器55的增益乘积U₄·V₂。

如果增益积仅由音量控制64预置的直流电压U₈决定的话，结果是对输入信号U₁进行恒定放大，U₁的动态变化成比例地传送到输出信号U₂。

如果输入电压U₁超过了控制电压U₆，二极管66截止，结果乘法器55的增益乘积又依赖于输入信号U₁，也就是发生了压缩。其特性由图8中的曲线a表示。

控制电压U₆包含由音量控制64的位置决定的直流电压和从时变输出电压U₂中导出的经整流的交流电压U₉。所以，输出电压U₂经过高通滤波器61除去了直流电压成份，并经全波整流器62进行整流。后者输出一个负电压-U₉，其幅度由输出信号U₂决定。

在加法器63中，U₈和-U₉加到一起。这样，U₆代表控制电压，它随输出电压U₂的增加而减小。在输入电压小于U₆的整个范围内，控制电压U₆＝U₄的减小引起反馈电压U₅的减小，并因此使输出电压U₂增加。

由加法器63输出的直流电压U₇的平均值输入到低通滤波器65。该低通滤波器65决定扩展器的控制时间常数。在图8的图示中，给出输出电压U₂与输入电压U₁的关系曲线。曲线b表示扩展量随输入电压的增加增加，这是由于经整流的交流电压-U₉对控制电压的作用随输入电压U₁的增加而增加。这个特性可通过使用具有对数特性的全波整器62来抵消。

根据整流器62的特性，能够决定扩展增量的特性（类型）。图8中的曲线b和d就是这种例子。借助于调节有源整流器62的增益，能确定扩展的斜率（图8，曲线C和e）。

由音量控制64给出的直流电压U₈也加到乘法器68（参照乘法器12）的输入端，因此，它决定了本电路方案接收通路的放声的音量，从用户线的远端用户接收到的信号U₁₂加到乘法器68的第二输入端。乘法器68的输出通过放大器69接到喇叭70。

如果音量控制64使音量增加，从而使接收的信号U₁₂的放大量增加的话，压缩开始点将移动。这可用图9中的曲线C和曲线b之间的距离来说明。这种压缩开始的移动可防止回路增益超过允许的最大值，因此可避免反馈自激。

如果把从接收电压U₁₂导出的一量值叠加到电压U₈上，将能按照接收信号的动态变化来控制压缩开始点。采用这种方法，将进一步减小反馈自激的危险并且放声音量能增加一个等于特性位移的量。在图11中给出了这种位移。通过把接收电压加到输入电压U₁能获得同样的效果，如在图4电路方案中所做的一样。在图4中，由放大器69提供的电压经过高通滤波器并作为派生出的接收电压U₁₁加到加法器72，72接在高通滤波器56和整流器57之间。

扩展和压缩的控制时间常数可各自独立地借助于低通滤波器58和65确定下来。在图5的电路方案中，扩展和压缩的控制时间常数是相同的;它仅由一个低通滤波器74决定，它起积分器的作用。因此，整流的交流电压U₁和U₇在加法器75中被加在一起，然后再积分。图5电路的其余部分和其电路工作原理基本与图4电路一致，因而不再解释了。

在图6所示的电路方案中，以数字形式来处理和传送语音信号。点划线框出的电路部分具有与图4或图5的对应电路相似的功能，但不同的是它们被设计为处理数字化的信号。数字电路标有与图4及图5相同的参照字符，但它们带有＊号。

由于喇叭和话筒信号仍然是模拟信号，它们必须首先从模拟信号分别变换成时间离散的数字样点值。这需要少量的附加元件，话筒50通过抑制高于取样频率一半的频率成分的防混淆滤波器78连接到模/数转换器79。在接收通路中，在用户线AL上接收的信号在数/模转换器80中转换成模拟信号，低通滤波器81除去任何残留的谐波。要处理这些信号，所有数字成分都需要时钟信号。在图中用时钟线82表示。由整流器57^＊和加法器63^＊分别输出的电压U₁和U₇的瞬时值在比较器83中比较，其作用是控制开关84，以便把较大值的电压加到积分器74^＊。这相应于图5中二极管66功能并且由它决定了从扩展到压缩的转变。此外，电路的工作原理也与前述实施例中的一样。

图7电路的工作也和上述实施例一样，但是该电路是用市场畅销的压缩扩展器部件（VALVO的NE572）来实现的。由于这种部件包含一具有电流输入的整流器86，且该整流器的输出连接到积分器87上而不能触及到;叠加的交流电压U₇被电压电流转换器88变换成控制电流I7，它加到了整流前的输入电流I₁上。电压电流转换器88如同一个取幂器按以下函数工作：

I₇＝EXP（U₇/U_T）

这个函数关系I₇＝f（U₇）示于图10。高直流电压U₈产生一高直流电压分量U₇，后者使控制电流I₇移动到曲线的陡峭部位，此处，叠加的交流电压分量U₂产生的U₇的微小变化产生了陡峭的扩展作用。当直流电压降低时，扩展作用也减小，如图9中曲线c、d和e所示。

有源整流器62的增益决定了扩展曲线的斜率。直流电压U₈决定了整流器62的工作点。

按本发明的电路方案，干扰信号被衰减，而使有用信号产生恒定的发送电平。利用移动压缩开始点这种简单而有效的方法防止了声学反馈。在非手持操作时经常出现的反射声响大大减小。因而本电路方案适用于非手持电话和其它种类的讲话电路，比如，演讲室的声学处理电路，或者被干扰噪音包围的有用声音信号的接收电路。

如果重放声音的音量用手动调节，可能会发生使用者把音量置于比需要值要高的情况，在一个具有如50dB（A）环境噪音的办公室中，用户一般用适中音量讲话，也就是约60dB（A）的音量。在这种情况下，在所用电话终端接收声音的音量应该达到同样的声压，即60dB（A）。

如果重放声音的音量调得太高，压缩开始点，即最大话筒灵敏度状态可以移动很运，以致于有用信号不再处于压缩范围之内，同时又降低了低音节的发送量，这是因为它们已落在扩展区之内了。

图12中所示的音量范围控制电路自动地提供给用户一个近似等于他自己声音音量的最大可调音量值。因此，信号电压的预定值，即压缩开始点由控制电路按环境噪音的大小来改变。

由于在较高的环境噪音-例如从60dB（A）到70dB（A）-中，用户讲话的声音会更大，约有70到80dB（A），压缩开始点能够随环境噪音的增加而变化10到20dB（A）。因此，接收语音的音量自动适应特定的环境条件。在声音通路中对干扰信号的抑制量随环境噪音的增加而增加。这就得到了近似恒定的信噪比，这是本电路方案的主要优点。

话筒50通过发送电路2连接到用户线AL上（图12）。该用户线通过接收通路3连接到喇叭70上。发送通路2，接收通路3和压缩扩展器52在设计上和图4实施例相同。

借助于以下电路，可确定压缩开始点并影响语音信号的扩展量：高通滤波器61、全波整流器62、加法器63、低通滤波器65、二极管66和具有音量控制64的控制电路90。

如上所述，开始压缩的输入电压U₁取决于通过二极管66和加法器59加到乘法器55的输入上的控制电压U₆的大小。如果输入电压U₁的平均值小于U₆，平均控制电压U₆的大小就决定了乘法器55的增益积U₄·V₂。

如果该增益积仅由控制电路90提供的直流电压U₈所决定，就将对输入信号U₁进行恒定放大，其动态变化将按比例传送到输出信号U₂上。

当该输入电压U₁超过控制电压U₆，二极管66截止，故乘法器55的增益乘积又依赖于输入信号U₁，因而发生压缩。

控制电压U₆由控制电路90提供的直流电压U₈和从时变输出电压U₂派生出的已整流交流电压U₉所组成。因此，输出电压U₂通过高通滤波器61之后滤除了直流电压分量并经过全滤整流器62整流。后者输出负电压-U₉，其幅度随输出信号U₂变化。

在加法器63中把U₈和-U₉加到一起。因此，U₆代表控制电压，一方面它随着输出电压U₂的增加而降低，另一方面，又依赖于控制电路提供的直流电压U₈的幅度。在输入电压U₁小于U₆的整个范围内，控制电压U₆＝U₄的减小引起了反馈电压的减小，因而，使输出电压U₂增加。

低通滤波器65从相加的结果中取出直流电压U₇的平均值。该低通滤波器65决定了扩展时间常数。

由控制电路90提供的直流电压U₈也要加到乘法器68的输入端，因此，它决定了本电路方案中的接收通路3重放声音的音量。通过用户线从远端用户接收到的信号U₁₂加到乘法器68的第二输入端。乘法器68的输出接到放大器69，其输出将放大了的接收信号U₁₃送给喇叭70。如果从控制电路90来的直流电压U₃增加，因而使接收信号U₁₂的放大量增加的话，则压缩开始点将移动。这就防止超出最大允许回路增益，故避免了反馈自激。

压缩开始点可随接收信号的动态变化而变化。用这种方法，进一步减小了反馈自激的危险，并且重放音量也能够增加与压缩开始点移动量相同的量值。这是通过把放大的接收电压U₁₃加到输入电压U₁上来实现的。为此，从放大器69输出的电压U₁₃通过高通滤波器71并以派生出的接收电压U₁₄的方式加到加法器72，该加法器处于高通滤波器56和整流器57之间。

借助于低通滤波器58和65，可以彼此独立地决定扩展和压缩的控制时间常数。有源整流器62的增益决定了扩展的斜率。而直流电压U₈决定了整流器62的工作点。

控制电路90的工作变量是整流器62的输出信号-U₉，如上所述，它决定了压缩扩展器52的扩展作用。该信号通过倒相放大器91和积分器92，并作为信号电压U₁₉加到取样保持电路93。

图15给出了积分器92输出端的电压U₁G的波形。该图相应于用户正在讲话时环境噪音增加的情况。实线表示声音信号，用点划线表示环境噪音。

为了防止声音信号引起压缩扩展器52的特性的飘移，发生在人讲话时，只有当电压U_1G的动态变化不宽（比如人还在讲话时出现的情况）时，才把一个新的工作变量值引入到控制电路中。为此，把电压U_1G通过微分电路94和门限电路95加到定时元件96。在宽动态变化的情况下，在门限电路95的输出端上的脉冲经延时元件96展宽并通过二极管97加到取样保持电路93的控制输入端，就可阻止取样保持电路在用户正讲话时接收信号电压U_1G。因而，识别在终端环境中的不需要的噪音的依据是这个噪音的连续性;而语音信号不存在这种连续性。

由于喇叭70发出的接收的语音信号也会对本电路方案产生不期望的影响，因此接收信号电压U₁₂通过整流器98、积分器99、门限电路100和二极管101加到取样保持电路93的控制输入端。因而，在接收语音电压被输出时，取样保持电路不接收信号电压U_1G的新值。只有在寂静期间，它才接收依赖于该操作变量U₉的信号电压而计算它的变化。

取样保持电路93的输出经过积分器102并且以信号U_3G加到加法器103，从这儿出来它再加到音量控制器64，用户通过该音量控制器来手动调节喇叭70的音量。从音量控制64的输出，此信号被加到压缩扩展器的控制输入端（加法器63）上。在音量控制64的给定位置上，信号U_3G控制压缩扩展器52，使其特性随环境噪音而变化。

从图16中可以看出，在加到其控制输入端的电压U_2G的控制下，取样保持电路93在寂静期间取样，而在对话期间处于保持状态。

现将借助图17说明对压缩扩展器特性的影响，图中，画出控制信号U_3G随时间变化的波形，也以U₂＝f（U₁）的形式，给出了三个不同的U_3G值时的压缩扩展特性。

在时间t＝1到4.5秒期间，环境噪音低，因此，信号U_3G的值小。这时，语音信号的压缩也置于用户的相对低的讲话电平上。在图内压扩特性中，从陡峭的扩展线和渐升的压缩线交界处可得到压缩开始点，在图17（a）中，该开始点位于较小的U₁值处。

在时间t＝4.5到11.5秒期间，环境噪音以及U_3G的电平以不同速率增加了几倍。每次增加都引起压缩开始点向右移动，即向话筒信号的较高值移动，如图17b）中的箭头所示。

在时间t＝11.5到15秒期间，环境噪音非常高。压缩开始点向右远移，也就是说只有在用户相对高的讲话电平上才开始压缩，图17c）。

除控制压缩扩展器52外，信号U_3G还控制乘法器68，因此重放声音的音量也自动地适应于环境噪音。

在加法器103中，从基准电压源104来的基准电压Uref叠加在信号U_3G上。这个基础调节决定了可能最大音量的最小值。利用音量控制64，用户能调整所需要的放声音量，而各最大可能的音量由控制电路90确定。

如果是用于具有几乎不变环境噪音的场合，例如住房、办公室、宽敞设计室或在展览厅中，用图12所述的电路方案可实现非常有效的自适应音量控制。

在噪音电平变化大的环境中，如飞机场或火车站，对环境噪音的瞬时自适应是合理的。这能利用图13所示电路方案来完成。

用于控制电路110的操作变量是由测量话筒111提供的，测量话筒的设计是基本上由环境噪音决定出现在整流器112输出的测量电压电平。测量电压经过低通滤波器113并以积分测量电压U_G加到加法器114上，在这里，求出由讲话者和喇叭产生的电平的增加部分。输出信号U₂通过反相（inverting）整流器115加到低通滤波器116，116的输出-UT送到加法器114的一个输入端，而接收的信号U₁₂通过反相整流器117，把从乘法器68的输出加到低通滤波器118，其输（出）-UR送到加法器114的另一输入端。因此，在加法器114输出端的控制信号是，

U_S＝U_G-UT-UR。

此控制信号通过音量控制64加到压缩扩展器52的控制输入端，也就是加法器63上。此处，也可用一基准电压源来确定一基本调节位置，由它决定可能最大音量的最小值。

控制电压U_S不断地使自身适应于环境噪音，并按照环境噪音的大小改变压缩开始点和放音音量。

图14的控制电路适用于汽车上用的电话终端。汽车中噪音几乎完全取决于车辆速度。控制电路120的操作变量直接从汽车的测速表121中取得。测速表121的输出送到匹配电路122，从这儿它通过音量控制器64，并以控制信号U₈加到压缩扩展器52的加法器63。它也加到乘法器68，所以它也影响接收信号U₁₂的电平。除测速表121之外，转数表123可以为控制电路120提供驱动信号。它特别适用于那些发动机噪音基本上决定了噪音电平的汽车。

图14的电路方案的造价不贵且可靠性高，这也增加了安全性，因为在开车时，用户不需要进行任何音量校正。

Claims

1、控制通信终端声音信号动态范围的电路，它包括：

经发送通路与发送通道相接的话筒，

经接收通路与发送通道相连的喇叭，

决定发送通路中信号增益的控制单元，其特征在于：

可控压缩扩展器(52)接在话筒(50)的后面，其中，话筒(50)提供了信号电压(U₁)

A.若大于预定值(Uemin)，它就被衰减到统一的信号电平上，

B.如果小于预定值(Uemin)，它就被放大，

C.如果它们具有预定值(Uemin)，就被赋于最大增益。

2、如权利要求1所述的电路，其特征为，该信号电压预定值（Uemin）是由音量控制（14，64）来调整的，用户可通过它来改变喇叭（4，70）的响度。

3、如权利要求1所述的电路，其特征为，压缩扩展器（52）包含一压缩器（53到58），该压缩器包括一运算放大器（54）和插在运算放大器（54）反馈回路中的乘法器（55），该乘法器的控制输入端加一控制信号，视话筒信号电压（U₁）的大小，该控制信号或者由经整流的话筒信号（U₁）决定，或者由从音量控制（64）来的直流电压（U₃）决定，从压缩扩展器（52）输出电压（U₂）派生出的已整流交流电压（-U₉）叠加在该直流电压（U₈）上。

4、如权利要求3所述的电路，其特征为，从压缩扩展器（53）来的输出信号（U₂）在高通滤波器（61）中除去其直流电压分量，在全波整流器（62）中整流，并在加法器（63）中迭加在从音量控制（64）来的直流电压（U₈）上。

5、如权利要求4所述的电路，其特征为，由加法器（63）求出的直流电压信号（U₇）加到低通滤波器（65），在这里求得所说的已整流交流电压信号的平均值（U₆）。

6、权利要求1所述的电路，其特征为，

-压缩扩展器由压缩器（6）和扩展器（7）组成，

-在压缩器（6）中，从话筒（1）来的那些位于预定值以上的信号电压，通过改变增益而衰减成统一的电平。

-由压缩器得到的该信号送到扩展器（7），位于预定值以下的信号电压被扩展器赋于一个随信号电平降低而降低的增益，

-对具有预定值的信号电压，压缩器（6）的增益取最大值。

7、如权利要求6中所述的电路，其特征为，压缩器（6）包含一个运算放大器（18）和乘法器（20），它插在运算放大器（18）的反馈回路中，其控制输入端（25）上接有整流的话筒信号（U_θ）。

8、如权利要求7中所述的电路，其特征为，发送通路（2）的输出通过耦合级（30）连接到压缩器（6）的求和级（28）。

9、如权利要求6中所述的电路，其特征为，耦合级（30）包含一具有指数特性的元件。

10、如权利要求6中所述的电路，其特征为，在扩展器（7）之前，接有一个抑制电声转换系统谐振范围的均衡器（8）。

11、如权利要求1中所述的电路，其特征为，信号电压的预定值（Uemin）由控制电路（90）按照环境噪音的大小调整。

12、如权利要求11中的电路，其特征为，在发送通路（2）的输出端提供的声音信号（2）的信噪比在控制电路（90）的控制下维持恒定。

13、如权利要求11中所述的电路，其特征为，从发送通路（2）的输出电压（U₂）求出的整流交流电压（U₉）用作控制电路（90）的操作变量。

14、如权利要求13中所述的电路，其特征为，该控制电路（90）包含一取样保持电路（93），整流的交流电压（U₉）通过积分器（92）加到取样保持电路上，其积分输出（U_3G）加到压缩扩展器（52）的控制输入端（63）。

15、如权利要求13中所述的电路，其特征为：控制电路（90）包括第一阻塞电路（94、95、96），当用户讲话时，它阻止积分的交流电压（U₉）被取样保持电路（93）接收。

16、如权利要求13中所述的电路，其特征为，控制电路（90）包含第二阻塞电路（98、99、100），当通过喇叭（70）重放接收声音信号时，它阻止积分的交流电压（U₉）被取样保持电路（93）接收。

17、如权利要求14中所述的电路，其特征为，决定喇叭（70）最大音量最小值的基准电压（Uref）加到从取样保持电路（93）来的已积分输出信号（U_3G）上。

18、如权利要求11中所述的电路，其特征为，由测量话筒（111）产生的相应于环境噪音的测量信号作为控制电路（110）的操作变量。

19、如权利要求18中所述的电路，其特征为，测量话筒（111）的输出被放大并送到加法器（114），在这里，用户产生的语音信号和喇叭（70）产生的声音信号以负数形式相加。

20、如权利要求11中所述的电路，其特征为，取决于汽车行驶条件的检测信号作为控制电路（120）的操作变量。