DD149744A1 - Kompander zur umschaltung auf unterschiedliche kompanderkennlinien - Google Patents

Abstract

In einer Schaltung zur automatischen Dynamik-Kompression und -Expansion ist ein steuerbarer Verstaerker mit einem Stellglied zur Aenderung der Verstaerkung der Nutzsignale und ein zweiter steuerbarer Verstaerker mit einem gleichartigen Stellglied und einem nachgeschalteten Schwellwertgleichrichter zur Erzeugung einer Steuergleichspannung angeordnet. Durch das Stellglied werden alle Frequenzanteile des Nutzsignals im gleichen Verhaeltnis zueinander beeinfluszt. Ferner ist im Signalweg fuer die Nutzsignale ein Filter mit fester Grenzfrequenz vorhanden, das bei Expansion als Tiefpasz eine De-Emphase der mittleren und hohen Frequenzanteile und bei Kompression durch inversen Betrieb eine komplementaere Pre-Emphase bewirkt. Mit dieser Schaltung arbeitet der Kompander als Breitbandsystem. Zur Umschaltung auf eine andere Kompander-Kennlinie, bei der nur die hohen Frequenzen behandelt werden, wird das im Signalweg angeordnete Stellglied als steuerbarer Hochpasz umgeschaltet. Seine Grenzfrequenz liegt in der Groeszenanordnung der Grenzfrequenz d.Tiefpasses. Der steuerbare Hochpasz wird durch denselben Steuerspannungserzeuger gesteuert. Durch Ueberlagerung des Hochpasz- und des Tiefpaszverhaltens der beiden Filter ergibt sich eine Charakteristik, bei der nur die mittleren und hohen Frequenzen eines Nutzsignals behandelt werden. Dabei wird ein Uebertragungsverhalten aehnlich dem von Sliding-Band-Kompandern erreicht.

Description

Kompander zur Umschaltung auf unterschiedliche Kompanderkennlinien

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur automatischen Dynamik-Kompression und/oder -Expansion mit einem Stellglied zur Veränderung dos Ubertragungsmaßes in einem Nutzsignalv/eg und einem v/eiteren gleichartigen Stellglied zur Veränderung des Übertragungsmaßes in einem Zv/eigweg, der zur Gewinnung einer Steuerspannung dient, die den Steuereingängen der im llutzsignalweg und im Zv/eigv/eg liegenden Stellglieder zugeführt ist, und mit einer Tiefpaßschaltung, die mit dem im Nutzsignalweg liegenden Stellglied verbunden ist·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das Blockschaltbild eines Kompander ist in dem Aufsatz "Der Telefunken-Kompander" in der Zeitschrift "Rundfunktechnische Mitteilungen", Jahrgang 22 (1978), Heft 2, Bild 13 dargestellt und in Abschnitt 4·2· beschrieben. Da dieser Kompander eine breitbandige Bearbeitung der Signale vornimmt, ist eine kompatible Wiedergabe von Aufzeichnungen, die z· B. mit einem Kompressor nach dem Sliding-Band-Verfahren durchgeführt v/urden, nicht möglich· Zwar könnte zur Aufnahme und Wiedergabe von NF-Darbietungen nach diesem Verfahren eine völlige Umschaltung des Kompanders vorgenommen werden, so daß die für ein bekanntes Sliding-Band-Verfohren eingeführten Parameter exakt eingehalten werden; diese Umschaltung wäre aber zu aufwendig·

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Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen Kompander zur Umschaltung auf unterschiedliche Kompanderkennlinien zu schaffen, bei dem die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermieden v/erden·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfache, möglichst wenig abgewandelte Schaltung anzugeben, die die Sliding-Band-Parameter so genau nachbildet, daß die verbleibenden Abweichungen physiologisch nicht bemerkt werden können»

Erfindungsgemuß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das im Nutzsignalweg liegende Stellglied аіз steuerbarer Hochpaß geschaltet ist und daß seine Grensfrequenz in der Größenordnung der Grenzfrequenz der Tiefpaßcchaltung liegt. Zur Umschaltung von der Kennlinie eines Breitbandkompanders auf die Kennlinie eines Sliding-Band-Kompanders ist da3 im üutzsignalweg liegende Stellglied in einen steuerbaren Hochpaß umschaltbar. Der Hochpaß ist durch eine Serienkapazität zu dem Stellglied gebildet· Die Hochpaßfunktion für tiefe Frequenzen v/ird durch einen Parallelwiderstand zu dem Stellglied und der Kapazität begrenzt. Die Grenzfrequenz der Tiefpaß3chaltung v/ird durch eine zusätzliche Parallelkapazität zu der bereits vorhandenen Kapazität verringert« Derselbe Steuersparmungserzeuger dient in beiden Betriebsarten zur Steuerung de3 im Nutzsignalweg liegenden Stellgliedes·

Bei der Erfindung werden in vorteilhafter Weise bereits vorhandene Verstärker, Stellglieder sowie frequenzabhängige Netzwerke mitbenutzt« Das Punktionoprinzip der erfindungsgemäßen Schaltung beruht im wesentlichen darauf, daß die Frequenzgangbeeinflussung einer '.Diefpaßschalv.mg mit fester

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Grenzfrequenz durch ein steuerbares Hochpaßfilter mit veränderbarer Grenzfrequenz in Abhängigkeit von NutζSignalen teilweise kompensiert wird· Gegenüber einer exakten Behandlung der HP-Signale durch eine Sliding-Band-Schaltung bewirkt die erfindungagemäße Schaltung zwar eine Amplitudenverschiebung einzelner Spektralanteile; es hat sich aber gezeigt, daß .diese Übertragungsfehler in der Praxis nicht bemerkt v/erden· Im übrigen ist bei einer kritischen Beurteilung dieser Ubertragungsfehler zu berücksichtigen, daß auch eine exakt bemessene und aufgebaute Sliding-Band-Schaltung eine Amplitudenverschiebung der Spektralanteile bewirkt, wenn ein Llagnetbandcpeichergerät z· B· durch unterschiedliche Bandsorten einen Pegelfehler zwischen dem Kompressorausgangs- und dem Expandereingangssignal hervorruft»

AusfÜIirunpjsbeiopiel

Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, erläutert. Es wird zunächst die Betriebsart betrachtet, bei der die gekoppelten Schalter 13, 14 und 28 in der eingezeichneten Stellung liegen· In diesem Fall arbeitet die Schaltung als Breitbandkompander· Zur Bearbeitung der Nutzsignale im Sinne einer Kompression wird der Schalter 7 geschlossen· Der Weg für die Nutzsignale führt dann von einer Eingangsklernme 1 über den nichtinvertierenden Eingang 3 eines Verstärkers 2 zu dem Ausgang 5 des Verstärkers und v/eiter zu einer AuGgangsklemme 37, bei der die komprimierten Signale abgreifbar sind· Der Verstärker 2 ist von seinem Ausgang 5 auf seinen invertierenden Eingang 4 gegengekoppelt über die Reihenschaltung eines Dämpfungsgliedes 8, eines Hochpasses 9, eines steuerbaren Widerstandes 10, eines Inverters 16 (mit Eingang 17, Ausgang 18 und Gegenkopplungswiderstand 19), sowie einer Tiefpaßachaltung mit

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dein !vertierenden Verstärker 21 · Zu der Tiefpaßschaltung gehören neben dem invertierenden Verstärker 21 mit dem Eingang 22 und dem Ausgang 23 die Widerstände 20, 24 und 25 und der Kondensator 26· Zur Gewinnung der Steuerspannung für das Stellglied 10 ist ein Zweigweg mit einem gleichartigen Stellglied 30 vorgesehen· Die komprimierten Signale werden dem Zweigweg vom Ausgang des Hochpa3ses 9 aus zugeführt und gelangen über eine invertierende Veretärkungsanordnung, die mit dem Widerstand 38, dem Verstärker 32 (mit Eingang 33 und Ausgang 34) und dem Stellglied 30 aufgebaut ist, und über einen Hochpaß 35 zu einem Gleichrichter 36· Die am Ausgang dieses Gleichrichters 36 abgreifbare Steuersparmuns wird Steuereinheiten 11 und 31 der Stellglieder 10 und 30 zugeführt· Da bei Kompression das dem Nutzsignalweg zugeordnete Stellglied 10 im Gegenkopplungsweg des Verstärkers 2 angeordnet ist und sowohl das Stellglied 10 als auch das Stellglied 31 in gleicher Weise angesteuert werden, wird die Dynamik eines an die Eingangsklemrae 1 angelegten Nutzsignals hinter dem Verstärker 2 auf den halben Dynamikwert und am Eingang des Gleichrichters 36 auf den Dynamikwert 0 dB geregelt·

Wird der Schalter 7 zur Umschaltung auf die Betriebsart "Expansion" geöffnet, so liegen die für die Betriebsart "Kompression¹¹ im Gegenkopplungsv/eg angeordneten Schaltelemente nunmehr im Signalweg. Die expandierten Signale sind an einer Ausgangsklemme 29 abgreifbar· Der Verstärker 2 besitzt durch die Beschaltung mit einem Gegenkopplungswiderstand 6 zwischen seinem Ausgang 5 und seinem invertierenden Eingang 4 die konstante Verstärkung "1"» Auch in der Betriebsart "Expansion" werden die dem Zweigweg zugeführten Signale auf den stationären Wert 0 dB geregelt» Da aber im Gegensatz zu dem steuerbaren Widerstand 30 im Zweigweg der steuerbare Widerstand

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im Signalweg in Serie bezüglich der Nutzsignale liegt, erfolgt bei gleichartiger Ansteuerung der Steuerbaren Widerstände 30, 10 im Signalv/eg eine Expansion·

Das Dämpfungsglied 8 dient zur Pegelanpassung der Ausgangssignale des Verstärkers 2 an den Aussteuerbereich der steuerbaren Widerstände 10 und 30, Ausgangs3eitig wird diese Pegelabsenkung durch die Verstärkung der Verstärker 16 und 21 wieder aufgehoben· Der Hochpaß 9 sowie der Hochpaß 35 haben die Aufgabe, für hohe Frequenzen eine Höhenabsenkung zu bewirken, um bei der Magnetbandaufzeichnung Bandüber3teuerungceffekte zu vennei-don. Der Verstärker 21 hat durch seine äußere Besclialtung Tiefpaßcharakter· In der Betriebsart "Kompression" liegt dieser Tiefpaß im Gegenkopplungsweg des Verstärkers 2, so daß die Genamtßchaltung als Ilochpaß arbeitet· Durch die Umordnung der Tiefpaßschaltung bei der Kompression und bei der Expansion wird bei "Kompression" eine Pre-Emphasis und bei Expansion eine De-Emphasis vorgenommen· Diese Maßnahme ist vergleichbar mit der Bandgrenzenverschiebung nach dem Sliding-Band-Verfahren· Bei der beschriebenen Schaltung liegen die Grenzfrequenzen aber fest.

Zur Umschaltung der Anordnung auf eine andere Kompanderkennlinie werden die gekoppelten Schalter 13, 14 und 28 in die nichteingezeichnete Stellung gebracht, d· h· Schalter 13 und 28 geschlossen und Schalter 14 geöffnet· Dabei besteht die wichtigste Uaßnahme darin, durch Hinzuführen eines kondensators 15 in Serie zu dem Stellglied 10 einen steuerbaren Hochpaß zu schaffen· Die Hochpaßfunktion wird zu tiefen Frequenzen hin durch einen Parallelwiderstand 12 parallel zu dem Stellwidei-3tand 10 und dem Kondensator 15 begrenzt· Die Parallelschaltung eines Kondensators 27

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zu dem bereits vorhandenen Kondensator 26 stellt eine zusätzliche Maßnahme dar, die zu einer optimalen Anpassung an die Sliding-Band-Parameter beiträgt· Die Grenzfrequenzen der Tiefpaßschaltung 20·.,28 und der Hochpaßschaltung 10·.,15 liegen in derselben Grüßenordnung· Die Wirkungen der beiden Schaltungen sind somit entgegengesetzt gerichtet. Durch Variieren des Stellgliedes 10 v/ird eine Verschiebung der Grenzfrequenz des Hochpas3es sowie eine Änderung der Verstärkung im oberen Frequenzbereich bewirkt. Im Gegensatz zum SljLding-Band-Verfahren wird hier nur eine Grenzfrequenz verändert· Ii з ergeben sich daher in bestimmten Spektralbereichen der Signale Amplitudenverschiebungen. Diese Frequenzgangsfehler sind aber selbst im direkten A-B-Vergleich mit einer exakt arbeitenden Sliding-Band-Schaltung praktisch nicht nachweisbar· Auch eine meßtechnische Überprüfung zeigt, daß Toleranzen erreichbar sind, die innerhalb eines + 3 dB-Peldes liegen.

Bemerkenswert ist, daß für die Steuerung des Stellgliedes 10 derselbe Steuerspannungserzeuger benutzt v/ird wie in der Betriebsart "Breitband"· Dies beruht auf der Erkenntnis, daß der Zweigweg mit seinem Stellglied und dem Steuerspannungoerzeuger als gegengekoppelter Gleichrichter arbeitet und damit als eine Schaltung wirkt, die unabhängig von der Art der Signale ein reproduzierbares LIaß für die Y/echselspannung darstellt·

Claims (5)

1. Erfindun^sanspruch

   1φ Schaltung zur automatischen Dynamik-Kompression und/oder -Expansion mit einem Stellglied zur Veränderung des Übertragungsmaßes in einem Nutzsignalweg und einem weiteren gleichartigen Stellglied zur Veränderung des Übertragungsmaßes in einem Zweigweg, der zur Gewinnung einer Steuerspannung dient, die den Steuereingängen der im Nutzsignalweg und im Zweigweg liegenden Stellglieder zugeführt i3t, und mit einer Tiefpaßschaltung, die mit dem im llutzsignalweg liegenden Stellglied verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, daß das im llutzsignalweg liegende Stellglied (10) als steuerbarer Hochpaß (10, 15) geschaltet ist und daß seine Grenzfrequenz in der Größenordnung der Grenzfrequenz der Tiefpaß3chaltung (20...26) liegt.
2. 2» Schaltung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Umschaltung von der Kennlinie eines Breitbandkoinpanders auf die Kennlinie eines Sliding-Band-Kompander3 das im Hutzsignalweg liegende Stellglied (10) in einen steuerbaren Hochpaß (10, 15) umschaltbar ist·
3. 3· Schaltung nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Hochpaß durch eine Serienkapazität (15) zu dem Stellglied (10) gebildet ist und daß die Hochpaßfunktion für tiefe Prequenzen durch einen Parallelwiderstand (12) zu dem Stellglied (10) und der Kapazität (15) begrenzt wird.
4. 4· Schaltung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Grenzfrequenz der Tiefpaßschaltung (20.·.26) durch eine zusätzliche Parallelkapazität (27) zu der bereits vorhandenen Kapazität (26) verringert wird·

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5. 5· Schaltung nach einem der Punkte 1 bis 4» gekennzeichnet dadurch, daß derselbe Steuerspannungseraeuger (30*,.36) i η beiden Betriebsarten zur Steuerung des im Nutzsignalweg liegenden Stellgliedes (10) dient»

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