DE1279100B

DE1279100B - Circuit arrangement with an amplifier and with a device for changing the sound character of acoustic signals

Info

Publication number: DE1279100B
Application number: DE1963N0022687
Authority: DE
Inventors: Cornelis Maria Boon; Pieter Roelof Everaars
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1962-02-06
Filing date: 1963-02-02
Publication date: 1968-10-03
Also published as: GB987315A; NL274458A; BE627974A; AT252610B

Description

Schaltungsanordnung mit einem Verstärker und mit einer Vorrichtung zum Andern des Klangcharakters von akustischen Signalen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit einem Verstärker und mit einer Vorrichtung zum Verändern des Klangcharakters von akustischen Signalen und eines von diesen abgeleiteten, im Klang veränderten Signals, beispielsweise zum Erzielen eines Nachhalleffektes, eines Choraleffektes, einer Frequenzmodulation, einer Amplitudenmodulation, wobei die originalen, akustischen Signale über einen Endverstärker einem Ausgang zugeleitet werden.Circuit arrangement with an amplifier and with a device for changing the sound character of acoustic signals The invention relates on a circuit arrangement with an amplifier and with a device for Changing the sound character of acoustic signals and one derived from them, signal with a changed sound, for example to achieve a reverberation effect, a chorale effect, a frequency modulation, an amplitude modulation, whereby the original acoustic signals are fed to an output via a power amplifier will.

Aus der USA: Patentschrift 2 230 836 ist eine Schaltungsanordnung der genannten Art bekannt, bei der erzeugte akustische Signale über einen Vorverstärker, ein Regelorgan, einen weiteren Verstärker schließlich einem Leistungsverstärker zugeführt werden, an dessen Ausgang der Lautsprecher angeschlossen ist. Die Ausgangsspannung des Vorverstärkers wird außerdem über ein einstellbares Dämpfungsglied einer Nachhallvorrichtung zugeleitet, die eine zeitliche Verzögerung einführt. Die verzögerten Schwingungen gelangen in einen weiteren Vorverstärker und werden zusammen mit der unverzögerten Signalschwingung dem Eingang des oben aufgeführten vor dem Leistungsverstärker liegenden Verstärkers zugeführt.From the USA: Patent Specification 2 230 836 is a circuit arrangement known of the type mentioned, in which acoustic signals generated via a preamplifier, a control element, a further amplifier and finally a power amplifier to the output of which the loudspeaker is connected. The output voltage the preamplifier is also an adjustable attenuator of a reverberation device which introduces a time delay. The delayed vibrations get into another preamplifier and are together with the instantaneous Signal oscillation to the input of the above-mentioned lying in front of the power amplifier Amplifier fed.

Diese Schaltungsanordnung ist sehr aufwendig, und die hohe Verstärkung des Nachhallkreises neigt zu dessen Instabilität.This circuit arrangement is very complex, and the high gain of the reverberation circle tends to be unstable.

Die Erfindung bezweckt, eine wesentliche Vereinfachung des Verstärkerkreises für den abgeänderten Schall zu schaffen und eine Lösung zu geben, bei der in diesem Kreis der Verstärker für den nicht abgeänderten Schall Verwendung finden kann.The invention aims at a substantial simplification of the amplifier circuit to create for the modified sound and to give a solution in this Circle of amplifiers for the unchanged sound can be used.

Wenn man versucht, einen Verstärker für den nicht abgeänderten Schall zum Verstärken des abgeänderten Schalls zu verwenden, so ergibt sich die Schwierigkeit, daß die Eingangsenergie der Schallabänderungsvorrichtung so hoch ist, daß diese an den Ausgang des Verstärkers für den nicht abgeänderten Schall angeschlossen werden müßte, während die Ausgangsenergie der Schalländerungsvorrichtung so gering ist, daß noch eine weitere Verstärkung erforderlich ist. Zu diesem Zweck kann der Verstärker, dem die Ausgangsenergie entnommen wurde, nicht ohne weiteres verwendet werden, da sonst infolge Rückkopplung Schwingungen entstehen.If you try to use an amplifier for the sound that has not changed to use to amplify the modified sound, the difficulty arises that the input energy of the sound modifying device is so high that this connected to the output of the amplifier for the unchanged sound should, while the output energy of the sound changing device is so low, that further reinforcement is needed. For this purpose the amplifier, from which the output energy was taken, cannot be used without further ado, since otherwise oscillations occur as a result of feedback.

Es gilt also, eine Lösung dieses Problems in der Form zu finden, daß der bzw. die bereits im Kanal für den nicht abgeänderten Schall vorhandenen Verstärker benutzt werden können, um das Eingangssignal der Schalländerungsvorrichtung vorzuverstärken und dann das dadurch erzielte Signal zu verstärken.It is therefore important to find a solution to this problem in the form that the amplifier or amplifiers already present in the duct for the unchanged sound can be used to preamplify the input signal to the sound modifying device and then to amplify the signal obtained thereby.

Dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch entsprochen, daß an den Ausgang ein Spannungsteiler angeschlossen ist, dessen Abgriff mit dem Eingang der Klangänderungsvorrichtung verbunden ist, die über einen Hilfsverstärker ein abgeändertes Signal zugleich dem Eingang des Endverstärkers und jenem Anschlußpunkt des Spannungsteilers zuführt, der nicht mit dem »heißen« Ausgang des Endverstärkers verbunden ist.This object is achieved according to the invention in that on the output is connected to a voltage divider, whose tapping with the input the sound changing device is connected via an auxiliary amplifier modified signal at the same time the input of the power amplifier and that connection point of the voltage divider that is not connected to the "hot" output of the power amplifier connected is.

Mittels einer solchen Schaltungsanordnung müssen der Verstärkerkanal und dessen Verbraucherkreis, wie z. S. Lautsprecher, je sowohl das ihnen zugeführte direkte Signal als auch das abgeänderte Signal verstärken bzw. wiedergeben. Wird die Erfindung bei einer Anlage angewandt, bei der zwei Kanäle für zwei verschiedene nicht abgeänderte Tonsignale vorhanden sind, so wird nach der Erfindung vorzugsweise der zweite Kanal als der zusätzliche Kanal für das erste Signal und der erste Kanal als der zusätzliche Kanal für das zweite Signal verwendet. Dies weist bei stereophonischer Wiedergabe oder stereophonischer Aufzeichnung mit Nachhall noch den weiteren Vorteil auf, daß in jedem Kanal eine Nachhallkomponente vorhanden ist, was sich schalltechnisch als günstig erwiesen hat. Für zwei stereophonische akustische Signale mit zwei Kanalverstärkern weist dann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung das Kennzeichen auf, daß die Original-Kanalsignale (L bzw. R) über je einen Kanalendverstärker ihren Ausgängen zugeführt werden, deren »heiße« Adern durch den Spannungsteiler unmittelbar miteinander verbunden sind, und daß das Ausgangssignal des Hilfsverstärkers bei den »heißen« Eingängen der Kanalendverstärker im Gegentakt zugeführt wird.By means of such a circuit arrangement, the amplifier channel and its consumer group, such as S. Loudspeakers, each both supplied to them amplify or reproduce the direct signal as well as the modified signal. Will the invention applied to a system in which two channels for two different Unchanged audio signals are present, so is preferred according to the invention the second channel as the additional channel for the first signal and the first channel used as the additional channel for the second signal. This points to stereophonic Playback or stereophonic recording with reverberation still has the additional advantage on that there is a reverberation component in each channel, which is acoustically has proven favorable. For two stereophonic acoustic signals with two channel amplifiers, the circuit arrangement according to the invention then has that Indicates that the original channel signals (L or R) each via a channel amplifier are fed to their outputs, their "hot" wires through the voltage divider are directly connected to each other, and that the output signal of the auxiliary amplifier at the "hot" inputs of the channel amplifier is fed in push-pull.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand zweier in der Zeichnung schematisch gezeigter Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is illustrated schematically below with reference to two in the drawing illustrated embodiments explained in more detail.

In F i g. 1 bezeichnete A den Signaleingang, der gegebenenfalls von einem Vorverstärker stammen kann. Dieses Signal wird über einen Endverstärker 1 einem Lautsprecher 3 zugeführt. Die Vorrichtung zur Änderung des akustischen Signals 7 empfängt über die Anzapfung 6 eines Potentiometers 5 und über den Widerstand 14 sein Eingangssignal, das abgeändert und abgeschwächt dem Hilfsverstärker 8 zugeführt wird. Der Ausgangstransformator 9 dieses Hilfsverstärkers führt den Widerständen 15 und 16 ein Ausgangssignal zu. über 16 gelangt das abgeänderte Signal in den Endverstärker 1, der ihm eine Phasenverschiebung von 180° erteilt. über die Widerstände 14 und 15 erreicht dieses Signal den Eingang der Vorrichtung 7, aber zugleich mit demselben Signal, das über den Widerstand 15 zugeführt wird und keine Phasenverschiebung erfahren hat, so daß keine Schwingungen auftreten.In Fig. 1, A denotes the signal input, which can optionally come from a preamplifier. This signal is fed to a loudspeaker 3 via a power amplifier 1. The device for changing the acoustic signal 7 receives its input signal via the tap 6 of a potentiometer 5 and via the resistor 14, which input signal is fed to the auxiliary amplifier 8 in a modified and weakened manner. The output transformer 9 of this auxiliary amplifier supplies the resistors 15 and 16 with an output signal. Via 16 the modified signal reaches the output amplifier 1, which gives it a phase shift of 180 °. This signal reaches the input of the device 7 via the resistors 14 and 15, but at the same time with the same signal that is supplied via the resistor 15 and has not undergone any phase shift, so that no oscillations occur.

Mit 17 ist eine Verstärkungsregelung im Abänderungszweig bezeichnet. Mit dieser Regelung kann die Stärke des abgeänderten Schalls in bezug auf den nicht abgeänderten Schall eingestellt werden. Die übliche Lautstärke- und Tonregelung des Verstärkers 1 ist nicht angegeben. Die Rückkopplung über 14, 5,15,16 ist sehr schwach und nahezu vernachlässigbar, da gleich am Punkt 6 an der Eingangsimpedanz der Abänderungsvorrichtung eine erhebliche Abschwächung auftritt, was sich dann noch einmal an dem Spannungsteiler, der aus der Sekundärwicklung des Transformators 9 und dem Widerstand 16 besteht, wiederholt. Es ist jedoch auch möglich, den Verstärker 8 mit zwei gesonderten Ausgängen zu versehen.With 17 a gain control is referred to in the modification branch. With this control, the strength of the modified sound can be adjusted in relation to the unmodified sound. The usual volume and tone control of the amplifier 1 is not specified. The feedback via 14, 5, 15, 16 is very weak and almost negligible, since a considerable attenuation occurs right at point 6 at the input impedance of the modifying device, which is then again reflected in the voltage divider, which consists of the secondary winding of the transformer 9 and the Resistance 16 is repeated. However, it is also possible to provide the amplifier 8 with two separate outputs.

Der Transformator 9 ist lediglich der Deutlichkeit wegen dargestellt, um die Phasenlagen in den F i g. 1 und 2 leicht vergleichen zu können. Es ist auch möglich, diesen Transformator völlig fortzulassen und den Ausgang des Verstärkers 8, gegebenenfalls über einen Gleichspannungsentkopplungskondensator, unmittelbar mit den Widerständen 15 und 16 zu verbinden.The transformer 9 is shown only for the sake of clarity in order to show the phase positions in FIGS. 1 and 2 can be easily compared. It is also possible to omit this transformer entirely and to connect the output of the amplifier 8 directly to the resistors 15 and 16, if necessary via a DC voltage decoupling capacitor.

Der Wert der Widerstände 15 und 16 wird mit Rücksicht auf den Spannungsverstärker derart gewählt, daß das Signal über 16,1 und 14 das Signal über 15 ausgleicht. Eine Verschiebung der Anzapfung 6 ermöglicht eine Nacheinstellung.With regard to the voltage amplifier, the value of the resistors 15 and 16 is selected in such a way that the signal via 16, 1 and 14 compensates for the signal via 15. Moving the tap 6 enables readjustment.

Sofern die entsprechenden Teile auch in F i g. 2 vorhanden sind, haben diese die gleichen Bezugsziffern wie in F i g. 1.If the corresponding parts are also shown in FIG. 2 are present these have the same reference numerals as in FIG. 1.

In. F i g. 2 bezeichnen L und R Signaleingänge, welche über einen Verstärker 1 bzw. 2 eine Belastung, wie z. B. die Lautsprecher 3 bzw. 4, speisen. Der Ausgang der beiden Verstärker 1 und 2 wird im Potentiometer 5 summiert, und der Läufer 6 entnimmt diesem Potentiometer eine Spannung, die als Speisespannung für die Vorrichtung 7 zur Änderung des Schalls dient. Diese Vorrichtung ist weiterhin an einen Hilfsverstärker 8 angeschlossen, dessen Ausgangstransformator schematisch mit 9 bezeichnet ist. Wie ersichtlich, hat die Sekundärwicklung 10 dieses Ausgangstransformators eine geerdete Mittelanzapfung 11, wodurch an den Punkten 12 und 13 Signalspannungen auftreten, die zueinander gegenphasig sind. Diese Signalspannungen werden wieder den Eingängen der Verstärker 1 bzw. 2 zugeführt. Wird nun das beim Eingang L zugeführte Signal mit L und das beim Eingang R zugeführte Signal mit R bezeichnet, so erscheinen an den Ausgängen der Verstärker 1 und 2 Signale, die, von der Verstärkung abgesehen, L und R entsprechen. Infolgedessen nimmt die Anzapfung des Potentiometers 5, wenn er genau in der Mittellage dieses Potentiometers steht, ein Signal ab, das genau L und R entspricht. Dieses Signal wird durch die Änderungsvorrichtung 7 geführt und nach Verstärkung im Hilfsverstärker 8 den Eingangsklemmen des Verstärkers 1 mit z. B dem Pluszeichen, also + (L + R) und dem Verstärker 2 mit dem Minuszeichen, - (L + R) zugeführt. Diese Signale werden wieder durch die Verstärker 1 und 2 geführt und gelangen dann an die Ausgänge als + (L + R) bzw. - (L + R). Diese beiden Ausgänge gleichen einander aus, und die Anzapfung nimmt infolgedessen nicht noch einmal ein Signal ab, das bereits durch die Änderungsvorrichtung 7 geführt worden ist.In. F i g. 2 denote L and R signal inputs which, via an amplifier 1 and 2, load a load, such as e.g. B. the speakers 3 and 4, feed. The output of the two amplifiers 1 and 2 is summed up in the potentiometer 5 , and the rotor 6 takes a voltage from this potentiometer which serves as a supply voltage for the device 7 for changing the sound. This device is also connected to an auxiliary amplifier 8, the output transformer of which is indicated schematically by 9. As can be seen, the secondary winding 10 of this output transformer has a grounded center tap 11, as a result of which signal voltages occur at points 12 and 13 which are in phase opposition to one another. These signal voltages are fed back to the inputs of amplifiers 1 and 2, respectively. If the signal fed to input L is now designated L and the signal fed to input R is designated R, then signals appear at the outputs of amplifiers 1 and 2 which, apart from the amplification, correspond to L and R. As a result, the tap of the potentiometer 5, when it is exactly in the middle position of this potentiometer, takes a signal that corresponds exactly to L and R. This signal is passed through the changing device 7 and after amplification in the auxiliary amplifier 8, the input terminals of the amplifier 1 with z. B to the plus sign, i.e. + (L + R) and the amplifier 2 with the minus sign, - (L + R). These signals are again passed through amplifiers 1 and 2 and then arrive at the outputs as + (L + R) or - (L + R). These two outputs compensate for one another, and as a result the tap does not pick up a signal that has already been passed through the changing device 7.

Wenn die Verstärker 1 und 2 genau den gleichen Verstärkungsfaktor haben, kann unmöglich ein Schwingungen eintreten. Wenn aber z. B. der Verstärker 1 einen größeren Verstärkungsfaktor als der Verstärker 2 hätte, werden stärkere Signale L + R dem oberen Ende des Potentiometers 5 zugeführt als dem unteren Ende. Dies kann in einfacher Weise dadurch kompensiert werden, daß in diesem Falle die Anzapfung 6 etwas nach unten verschoben wird.If the amplifiers 1 and 2 have exactly the same gain, it is impossible for them to oscillate. But if z. If, for example, the amplifier 1 had a greater gain factor than the amplifier 2, stronger signals L + R are fed to the upper end of the potentiometer 5 than to the lower end. This can be compensated for in a simple manner in that in this case the tap 6 is shifted slightly downwards.

Weiter ist es von Wichtigkeit, daß die Phase an den Punkten 12 und 13 in keiner Beziehung zu der Phase der ursprünglich eingeführten Signale L und R zu stehen braucht, vorausgesetzt, daß die Phasen an 12 und 13 genau einander entgegengesetzt sind.It is also important that the phase at points 12 and 13 need not be related to the phase of the originally introduced signals L and R , provided that the phases at 12 and 13 are exactly opposite to one another.

Der Phasenumkehrkreis, der im Ausführungsbeispiel als eine Transformatorwicklung mit einer mittleren Erdanzapfung der Sekundärwicklung dargestellt ist, braucht infolgedessen nur äußerst einfachen Anforderungen zu entsprechen. Eine Regelung ist nicht erforderlich, und die Phase des Eingangssignals ist frei in bezug auf die des Ausgangssignals, vorausgesetzt, daß 12 und 13 zueinander gegenphasig sind. Dies bedeutet, daß viele sehr einfache Phasenumkehrkreise verwendet werden können, so daß die Erfindung durchaus nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist.The phase reversal circuit, which in the exemplary embodiment is a transformer winding is shown with a mean earth tap of the secondary winding, needs as a result only to meet extremely simple requirements. A regulation is not required and the phase of the input signal is free with respect to that of the output signal, provided that 12 and 13 are out of phase with each other. This means that many very simple phase reversal circuits can be used, so that the invention is entirely is not limited to the illustrated embodiment.

Die Verwendung der Erfindung ergibt weiter den Vorteil, däß die Stärke des abgeänderten Schalls nahezu keiner Beschränkung unterliegt. Wenn nämlich für jeden der Verstärker 1 und 2 ein Verstärkungsfaktor von f und für den Teil 7, 8 ein Abschwächungsfaktor k angenommen wird, ist die Stärke des abgeänderten Schalls jenseits des Verstärkers 1 gleich (L + R) f - k. Von diesem Signal wird ein Bruchteil, der von der Genauigkeit der Einstellung der Anzapfung 6 des Potentiometers 5 abhängig ist, z. B. 1/S, wieder der Änderungsvorrichtung 7 zugeführt. Es ergibt sich daraus, daß kein Schwingen auftritt, wenn f - k gleich oder kleiner als s ist. Das Produkt f - k gibt das Verhältnis zwischen direktem und abgeändertem Schall an, und es zeigt sich, daß dieser abgeänderte Schall um eine dem Gleichgewichtsunterschied zwischen dem Potentiometer 5 und den Verstärkern 1 und 2 entsprechende Zahl größer sein darf als der nicht abgeänderte Schall. Da in der Praxis das Verhältnis zwischen dem abgeänderten und dem nicht abgeänderten Schall meist 1 nicht überschreitet, ist es einleuchtend, daß die Schaltungsanordnung nach der Erfindung eine sehr große Sicherheitstoleranz zur Verhütung von Schwingungen aufweist und sogar außerordentlich große Lautstärken für den abgeänderten Schall ermöglichen kann.The use of the invention further gives the advantage that the strength of the modified sound is subject to almost no restriction. If, in fact, an amplification factor of f is assumed for each of the amplifiers 1 and 2 and an attenuation factor k is assumed for the parts 7, 8, the strength of the modified sound beyond the amplifier 1 is equal to (L + R) f - k. From this signal a fraction, which is dependent on the accuracy of the setting of the tap 6 of the potentiometer 5, z. B. 1 / S, fed back to the changing device 7. As a result, when f - k is equal to or smaller than s, no oscillation occurs. The product f - k indicates the ratio between direct and modified sound, and it is shown that this modified sound may be greater than the unchanged sound by a number corresponding to the balance difference between potentiometer 5 and amplifiers 1 and 2. Since in practice the ratio between the modified and the unmodified sound usually does not exceed 1, it is evident that the circuit arrangement according to the invention has a very large safety tolerance to prevent vibrations and can even enable extremely high volume levels for the modified sound.

Die Regelung der Stärke des abgeänderten Schalls gegenüber der des direkten Schalls kann dadurch erzielt werden, daß ein Lautstärkeregler in den Kreis 7,8 aufgenommen wird.The control of the strength of the modified sound compared to that of the direct sound can be achieved in that a volume control is included in the circle 7 , 8.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung weist den weiteren Vorteil auf, daß die beiden Ausgänge 3 und 4 je einen direkten und abgeänderten Schall enthalten. Dabei gibt, z. B. bei stereophonischer Wiedergabe, der direkte Schall den erwünschten stereophonischen Effekt, d. h. das Orientierungsvermögen, während der abgeänderte Schall, was auch bei natürlichem Nachhall der Fall und sehr erwünscht ist, eine viel geringere Richtungsorientierung gibt. Dabei stellt es sich heraus, daß die Gegenphasigkeit des Nachhalls an verschiedenen Punkten die Richtungswirkung des nachhallenden Schalles noch weiter verbreitet, was auch erwünscht ist.The circuit arrangement according to the invention has the further advantage on that the two outputs 3 and 4 each contain a direct and modified sound. There are, for. B. in stereophonic playback, the direct sound the desired stereophonic effect, d. H. the ability to orientate, while the modified Sound, which is also the case with natural reverberation and is very desirable there is much less directional orientation. It turns out that the Antiphase of the reverberation at different points the directional effect of the reverberant sound even more widespread, which is also desirable.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement with an amplifier and with a device for changing the sound character of acoustic signals and a signal that is derived from these and has a changed sound, for example to the Achieve a reverb effect, a chorale effect, a frequency modulation, a Amplitude modulation, with the original acoustic signals via a power amplifier are fed to an output, characterized in that the output (3) a voltage divider (5) is connected, the tap (6) with the input of the Sound changing device (7) is connected, which via an auxiliary amplifier (8) a modified signal at the same time to the input of the power amplifier and that connection point of the voltage divider that is not connected to the "hot" output of the power amplifier connected is.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the modified signal voltage output by the auxiliary amplifier (8) can be regulated.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2 for two stereophonic, acoustic Signals with two channel amplifiers, characterized in that the original channel signals (L or R) each via a channel amplifier (1 or 2) to their outputs (3 or 4) are fed, the "hot" wires through the voltage divider (5) directly are connected to each other, and that the output signal of the auxiliary amplifier (8) at the "hot" inputs the channel amplifier is fed in push-pull (F i g. 2). References considered: U.S. Patent No. 2,230,836.