DE1068026B - Anordnung zur Abtastung von Schallplatten mittels einer Abtastnadel, deren Schwingungen auf zwei getrennte Wandler wirken - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abtastung von Schallplatten mittels einer Abtastnadel, deren Schwingungen auf zwei getrennte Wandler wirken, von denen der eine den hohen und der andere den tiefen Frequenzbereich bevorzugt überträgt.

Die bei der Aufnahme von Schallplatten erzielten Fortschritte verlangen eine Bauart für den Tonabnehmerverstärker, die so vollkommen wie nur irgend möglich ist.

Als Art der Aufzeichnung auf Schallplatten ist allgemein die Seitenschrift eingeführt, bei der der Aufzeichnungsstichel in einer waagerechten Ebene bewegt wird. Wenn der Stichel einer wechselweise sinusförmigen Beschleunigung unterworfen wird, bewegt sich seine Spitze aus einer mittleren oder Ruhelage heraus nach beiden Seiten. Die diese Bewegungen kennzeichnenden Größen sind: der Ausschlag oder die Amplitude der Verschiebungen (L) und die größte Änderungsgeschwindigkeit (V) der Verschiebung, im folgenden kurz Geschwindigkeit genannt.

Mit Hilfe verschiedener Mittel kann man eine dieser beiden Größen konstant halten. Somit gibt es zwei entsprechende Verfahren, nämlich: Aufzeichnung mit konstanter Geschwindigkeit und Aufzeichnung mit konstanter Amplitude.

Als Aufzeichnungscharakteristik bezeichnet man die Geschwindigkeit als Funktion der Frequenz: Die Fig. 1 zeigt die Charakteristik bei konstanter Amplitude (Gerade A) und die Charakteristik bei konstanter Geschwindigkeit (Gerade B). Auf der Abszisse sind die Frequenzen und auf der Ordinate ist die Geschwindigkeit aufgetragen.

Die drei in Fig. 2 dargestellten Kurven A, B₁C sind mit geringen Abweichungen bei der Aufnahme von handelsübßchen Schallplatten gebräuchlich.

Die Charakteristik A (Fig. 2) entspricht einer Aufzeichnung mit konstanter Amplitude. Sie ist von der National Association Broadcasting als Kennzeichen für die Aufnahme in Schallplatten mit Mikrorillen vorgeschlagen worden.

Die Charakteristik B (Fig. 2), deren geneigter Teil einer Aufzeichnung mit konstanter Amplitude und deren waagerechter Teil einer solchen mit konstanter Geschwindigkeit entspricht, ist für Schallplatten mit 78 Umdrehungen vorgesehen. Sie wird Standardkurve genannt. Der Punkt P auf dieser Kurve (Knickpunkt) liegt normalerweise bei 500 Hertz. Die Charakteristik C wird im allgemeinen für Mikrorillenaufzeichnung verwendet. Wenn man eine hohe Wiedergabequalität anstrebt, muß das Wiedergabesystem mit Korrekturgliedern versehen sein, damit sich beim Abtasten der Schallplatte bei allen Frequenzen eine konstante EMK am Verstärkereingang ergibt.

Das ist eine Bedingung, die für naturgetreue Wiedergabe unerläßlich ist.

Anordnung zur Abtastung

von Schallplatten mittels einer

Abtastnadel, deren Schwingungen

auf zwei getrennte Wandler wirken

Anmelder:

Marcel Jean-Marie Ghidone,
Bordeaux (Frankreich)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Jooß, Patentanwalt,
Braunschweig, Steinweg 5

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 21. Januar 1956

Marcel Jean-Marie Ghidone, Bordeaux (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

Die Frequenzkurve des Tonabnehmers bei den beiden genannten Aufzeichnungsarten muß daher folgenden Bedingungen genügen:

A) Elektromagnetischer oder elektrodynamischer
Tonabnehmer

Es ist bekannt, daß die am Ausgang dieser Tonabnehmer zur Verfügung stehende EMK den Veränderungen des magnetischen Flusses proportional ist.

e =

δ φ

Infolgedessen muß die Geschwindigkeit der Flußänderung konstant sein, wenn man von einer Aufzeichnung mit konstanter Geschwindigkeit bei der Wiedergabe eine konstante EMK erhalten will. Das heißt aber, daß die Flußänderungen eine Funktion der Ausschläge der Zunge des Tonabnehmers sind. Folglich ist die EMK konstant, wenn die Geschwindigkeit der Auslenkung der Zunge konstant ist. Tatsächlich handelt es sich um die Höchstgeschwindigkeit, also um die Geschwindigkeit beim Durchgang durch die Nullage. Daraus ergibt sich, daß ein elektromagnetischer Tonabnehmer, der auf eine mit konstanter Geschwindigkeit beschriebene Frequenzplatte aufgesetzt ist, bei allen Frequenzen eine konstante EMK ergibt. Diese Arten von Tonabnehmern sind daher

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insbesondere für Wiedergabe dieser Art der Aufzeich- angeführt, die ein Ausführungsbeispiel wiedergeben,

nung üblich. ohne sich darauf zu beschränken.

B) Ein Kristall-Tonabnehmer . ^Fi%- \ ^{und 2} ™%™ entsprechend den obigen Angaben

einerseits eine Charakteristik mit konstanter Amplitude

liefert eine den ausgeübten Kräften unmittelbar pro- 5 und eine Charakteristik mit konstanter Geschwindigkeit

portionale EMK. Die EMK ist also jenen Kräften pro- und andererseits drei Charakteristiken entsprechend der

portional, die auf den Kristall wirken, d. h. aber den Aufzeichnung handelsüblicher Platten;

Auslenkungen der Zunge, gemäß der Formel: Fig. 3 stellt schematisch einen Tonabnehmer mit einem

elektromagnetischen und einem Kristallelement dar;

e = Kx. ₁₀ pjg_ 4 zeigt Kennlinie des elektromagnetischen EIe-

K ist ein Verhältniskoeffizient und * der Augenblicks- ments und

wert des Abstandes der Zunge von ihrer Nullage. Mit Fig. 5 die Kennlinie des Kristallelements mit einer

anderen Worten: e ist der Amplitude der Auslenkungen Frequenzplatte, die mit konstanter Amplitude ge-

der Zunge unmittelbar proportional, und damit e kon- schnitten worden ist;

stant wird, muß die Amplitude konstant sein. Diese 15 Fig. 6 ist die schematische Darstellung eines Tiefpaß-Bedingung ist bei Schallaufzeichnungen mit konstanter filters;

Amplitude erfüllt; der Kristall-Tonabnehmer eignet sich Fig. 7 zeigt die Kurve am Ausgang des Tiefpaßfilters

daher besonders für solche Schallplatten, die nach diesem an der Seite des Kristallelements. Schließlich zeigt

Verfahren geschnitten sind. Fig. 8 die Kurven der Fig. 4 und 7 sowie deren Addition;

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß man bei jedem Abtasten 20 Fig. 9 zeigt ein vollständiges Schaltschema einer Vorfür den unteren Frequenzbereich des Tonspektrums das richtung gemäß Fig. 3.

Verfahren mit konstanter Amplitude anwendet. Des- Gemäß Fig. 3 ist die Zunge 1 eines Tonabnehmers an halb ist hier für die Wiedergabe dieses Frequenzbandes einem Drehzapfen 2 befestigt. Mit 3 sind die Spulen eines die Verwendung eines Kristall-Tonabnehmers vorteilhaft. elektromagnetischen Elements und mit 4 ein Kristall-Dagegen ergibt der elektromagnetische Tonabnehmer bei 25 element bezeichnet, das bei 5 mit der Zunge 1 gekuppelt mittleren und hohen Frequenzen, die mit oder ohne ist. 6 ist ein permanenter Magnet,
konstante Geschwindigkeit geschnitten sind, ein viel Schaltet man den Ausgang des elektromagnetischen besseres Resultat. Die Erfindung hat sich die Aufgabe Elements an ein nicht dargestelltes Röhrenvoltmeter und gestellt, die günstigen Wirkungen der beiden Ton- nimmt Punkt für Punkt, d. h. Frequenzwert für Frequenzabnehmerarten zu vereinigen. 30 wert, die Abtastkurve auf, indem man beispielsweise von

Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die von einer Frequenzplatte mit konstanter Amplitude ab-

dem für die Übertragung des hohen Frequenzbereiches tastet, so liegt die Abtastkurve N (Fig. 4) dicht bei der

vorgesehenen elektromagnetischen Wandler abgegebenen theoretischen Kurve und kann als genaue Wiedergabe

Spannungen über ein Hochpaßfilter und die von dem für der Aufsprechkurve betrachtet werden. Die größte EMK

die Übertragung des tiefen Frequenzbereiches vor- 35 liegt etwa bei 12 Millivolt.

gesehenen piezoelektrischen Wandler abgegebenen Span- Wenn man das Röhrenvoltmeter am Kristallelement

nungen über ein Tiefpaßfilter auf eine an sich bekannte anschließt, so erhält man die Kurve gemäß Fig. 5.

Mischstufe gegeben werden, wobei die am Eingang der Theoretisch müßte die Kurve eine Parallele zur X-Achse

Filter um 90° gegeneinander phasenverschobenen Span- sein, da man eine Aufsprechkurve vor sich hat, die mehr

nungen durch Regeln des Widerstandes und der Filter- 40 oder weniger regelmäßig ansteigt und bei 7000 Hz einen

kapazitäten derart in der Phase gedreht werden, daß sie markanten Punkt besitzt, an den sich ein sehr plötzlicher

am Ausgang gleiche Phasenlage besitzen. Abfall bis 10 000 Hz anschließt.

Es sind zwar Vorrichtungen zum Abtasten von Schall- Dies läßt deutlich die Unvollkommenheiten des Kriplatten bekannt, die zwei Abtastsysteme aufweisen, an stalls im Vergleich zu dem elektromagnetischen Tonderen Ausgang ein Filter sowie ein Mischer, z. B. eine 45 abnehmer erkennen. Die aufgenommene mittlere Span-Doppeltriode, und Potentiometer für die Dosierung der nung liegt bei 50 Millivolt. Diese Spannung ist abhängig EMK vorgesehen sind. von der Stellung des Punktes 5 auf der Zunge 1.

Diese bekannten Systeme zeigen demgegenüber aber Man schließt an das Kristallelement ein geeignetes technische Unvollkommenheiten, ganz abgesehen von Tiefpaßfilter an, das aus einem Widerstand und einer den Schwierigkeiten, die ihrer praktischen Verwirklichung 50 Kapazität (Fig. 6) gebildet ist und nimmt die Abtastentgegenstehen. Wenn ein System zum Abspielen von kurve nochmals auf. Dann ergibt sich ein Verlauf der Schallplatten optimal wirksam sein soll, ist es erforder- Kurve M gemäß Fig. 7. Die Frequenzspitzen sind auflich, daß die von den beiden Energieerzeugern gelieferten gehoben, und die gesamte EMK bei 50 Hz liegt etwa bei Spannungen unbedingt in Phase sind. In diesem Punkt 12 Millivolt,
ist die Erfindung ausgesprochen neu und eigenartig. 55 In Fig. 8 sind die beiden Kurven gemeinsam dargestellt.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Er- Unterstellt man, daß die verschiedenen Frequenzen

findung benutzt man zwei mechanisch gekuppelte genau in Phase liegen, so ergibt die geometrische Summe

Energieerzeuger, deren einer ein elektromagnetisches der Kurven Mund N eine Gerade S, parallel zur X-Achse,

und deren anderer ein Kristallelement ist. An das die EMK ist bei allen Frequenzen konstant und die weiter

elektromagnetische Element ist ein Hochpaßfilter und 60 oben aufgestellte Bedingung der naturgetreuen genauen

an das Kristallelement in gleicher Weise ein Tiefpaßfilter Wiedergabe ist verwirklicht. Das gleiche Resultat ist bei

am Ausgang angeschlossen. Der Mischer ist eine Doppel- Abtastung einer Aufzeichnung nach einer Standardkurve

triode, wodurch eine entsprechende Wahl der Wider- oder einer beliebigen Zwischenkurve erreichbar, indem

stände und der Kapazitäten der Filter möglich ist, um man die Werte der Filterelemente ändert,

einerseits die EMK in Phase zu bringen und andererseits, 65 Fig. 9 zeigt das elektromagnetische Element 3 und

um diese EMK zweckmäßig zu dosieren. das Kristallelement 4 aus Fig. 3 sowie das Hochpaß-

Die Erfindung betrifft gleichermaßen auch die Vor- filter C₁, R₁ und das Tiefpaßfilter R₂, R₃, C_a, C₃. Γ ist eine

richtungen zur Ausübung dieses Verfahrens. Doppeltriode, P₁ ein Regler für die hohen, und P₂ ein

Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung sind solcher für die niederen Frequenzen. i?₄ ist ein Belastungs-

in der Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen 70 widerstand und C ein Koppelkondensator.

Das Hochpaßfilter reduziert die Niederfrequenzamplitude und dreht die Spannung des elektromagnetischen Generators um den Winkel φ für alle Frequenzen. Das Tiefpaßfilter senkt die Amplitude auf einen entsprechenden Betrag. Dadurch werden die hohen Frequenzen bis auf ein Minimum geschwächt. Gleichzeitig wird die vom Kristallgenerator ausgehende Spannung um den Winkel φ' für alle Frequenzen gedreht.

Es gelten die Formeln:

2nfrC

Bei passender Wahl der Kapazitäten C₁ und C₂, C₃ und der Widerstände R₁ und R₂, R₃ der Filter ist für alle Fre-

quenzentg^J = —— _r. Anders ausgedrückt, ist die Summe

der absoluten Werte von φ und φ' stets gleich 90°.

Dementsprechend wird unter der Voraussetzung, daß φ und φ' entgegengesetzt sind (die Spannung Us am Ausgang des Hochpaßfilters eilt der Spannung Ue an dessen Eingang voraus; die Spannung U₁ am Ausgang des Tiefpaßfilters ist gegenüber der Spannung Ue' an dessen Eingang verzögert), der anfängliche Phasenunterschied von 90° zwischen den Spannungen am Filtereingang aufgehoben. Das heißt, am Ausgang der Filter sind die Spannungen für alle Frequenzen in Phase.

Die Widerstände R₁ und R₂, R₃ und die Kapazitäten C₁ und C₂, C₃ der beiden Filter können so ausgewählt werden, daß φ = φ' = 45° ist. Dieser Wert ist jedoch nicht zwingend. Die einzige Bedingung ist, daß (φ) -j- (φ') = 90° ist.

Beispielsweise können R₁, R₂, R₃, C₁, C₂ so gewählt werden, daß φ = 60° und φ' = 30° wird. Dann sind die Spannungen am Ausgang der Filter noch in Phase.

Man verwendet eine Doppeltriode als Mischer. Das Gitter der einen der beiden Trioden wird von der Spannung des Tiefpaßfilters und das Gitter der anderen Triode von der Spannung des Hochpaßfilters gespeist. Die beiden Spannungen addieren sich.

Claims (2)

Patentansprüche.·

1. Anordnung zur Abtastung von Schallplatten mittels einer Abtastnadel, deren Schwingungen auf zwei getrennte Wandler wirken, von denen der eine den hohen und der andere den tiefen Frequenzbereich bevorzugt überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem für die Übertragung des hohen Frequenzbereiches vorgesehenen elektromagnetischen Wandler abgegebenen Spannungen über ein Hochpaßfilter und die von dem für die Übertragung des tiefen Frequenzbereiches vorgesehenen piezoelektrischen Wandler abgegebenen Spannungen über ein Tiefpaßfilter auf eine an sich bekannte Mischstufe gegeben werden, wobei die am Eingang der Filter um 90° gegeneinander phasenverschobenen Spannungen durch Regeln des Widerstandes und der Filterkapazitäten derart in der Phase gedreht werden, daß sie am Ausgang gleiche Phasenlage besitzen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Eingang der Filter um 90° phasenverschobenen elektromotorischen Kräfte beim Durchgang durch die Filter in entgegengesetztem Sinne Phasenverschiebungen um φ bzw. φ' erfahren, deren absolute Werte stets die Summe von 90° ergeben, so daß die elektromotorischen Kräfte am Filterausgang in Phase sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 1 689 564, 1 732 427.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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