DE1915511A1

DE1915511A1 - Automatische Aussteuerungsregelung fuer Tonbandgeraete

Info

Publication number: DE1915511A1
Application number: DE19691915511
Authority: DE
Inventors: Rudolf Voy
Original assignee: Graetz GmbH and Co OHG
Current assignee: Graetz GmbH and Co OHG
Priority date: 1969-03-26
Filing date: 1969-03-26
Publication date: 1970-10-08
Also published as: FR2035914A1

Description

GRAETZ I 9155 I 1

Kommanditgesellschaft

Altena/Westf.

Graetzstraße 50 .

R. Voy 2 ·

Automatische Aussteuerungsregelung für Tonbandgeräte

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur automatischen Aussteuerungsregelung eines Tonbandgerätes, bestehend aus dem SignalVerstärker, einer Anordnung zur Gewinnung einer aus dem Signal abgeleiteten Gleichspannung, einem Zeitglied und dem Stellglied.

Alle gebräuchlichen automatischen Aussteuerungsregelungen laufen im Prinzip auf folgende Anordnung hinaus. Aus einem mehr oder weniger großen Teil der Signalspannung bzw. der Ausgangsspannung eines Verstärkers für das Nutzsignal wird eine Gleichspannung gewonnen. Diese passiert ein Zeitglied und steuert das Stellglied, das in Vorwärts- oder Rückwärtsregelung die Verstärkung des Signalverstärkers beeinflußt.

Insoweit unterscheiden sie sich auch nicht von gebräuchlichen Dynamik-Regelungen. Die Unterschiede liegen lediglich in der Dimensionierung des Zeitgliedes. Dieses besteht üblicherweise aus einem RC-Glied. An diesem liegt die in der Gleichrichter-Anordnung gewonnene Gleichspannung. Der Kondensator wird über einem Widerstand schnell aufgeladen (der Vorgang sollte unter der Wahrnehmbarke it sgren ze liegen, 50 ms sind ein üblicher Wert). Die an ihm auftretende Spannung steuert das Stellglied. Die Entladung erfolgt über einen wesentlich größeren, parallel zum Kondensator liegenden Widerstand. Der EntladungsVorgang bestimmt die Ausregelzeit der ganzen Regelanordnung. Hierfür sind Zeitkonstanten von cirka 500 ms für Dynamik-Regelung üblich, für Aussteuerunge-Regelungen wesentlich größere, nämlich einhalb bis einige Minuten LiIi* Musikaufnahmen, während man für Sprachaufnahmen mit Zeitkon-* etanttn von einigen Sekunden auskommen,kann. Die längere Zeit wäre aber auch hierfür nicht störend.

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20. Mär* 1969 ₀09841/tB42

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Hier ergibt sich aber eine Schwierigkeit. Bei Mikrofon-Aufnahmen im Heimgebrauch treten oft Störspannungen (TÜr-Zuschlagen, Schalterbetätigung bei Mikrofonen mit Fernbedienung usw.) auf, die weit über dem Signalpegel liegen und die Verstärkung auf lange Zeit unerwünscht herunterregeln würden. Mit der kleineren Zeitkonstänte würde dieser Effekt zwar erträglicher, jedoch würde dann in Sprechpausen auf volle Verstärkung hochgeregelt, der Störabstand also -scheinbar- verschlechtert. Ein unerwünschtes Herunterregeln der Verstärkung kann auch bereits beim Einschalten des Verstärkers eintreten. Die Spannung am Ausgang des Verstärkers steigt nach dem Einschalten von Null auf den Betriebswert. Da dieser Spannungssprung mit Sicherheit größer als der Spitzenwert der maximalen Signal-Ausgangsspannung ist, der Verstärkerzug zu dieser Zeit jedoch noch nicht voll arbeitet und eine verstärkungsmindernde Wirkung durch den Regelkreis nicht eintritt, wird -ohne geeignete Maßnahmen, die dies verhindern-, der Kondensator des Zeitgliedes auf einen Spannungswert aufgeladen, der über das Stellglied die Verstärkung des Signalverstärkers für lange Zeit auf einen indiskutabel niedrigen Wert herunterregelt.

Für das Stellglied wird -im Signalverstärker, im Verstärkungsoder Gegenkopplungszweig- ein Schaltungselement benötigt, das eine Kennlinie regelbarer Steilheit besitzt, oder ein Spannungsteiler, dessen einer Teil durch einen veränderbaren Widerstand realisiert ist. Für beide Fälle gilt, daß das Signal im eingestellten Arbeitspunkt, ein hinreichend lineares Kennlinienstück vorfinden muß. In Röhrenschaltungen kann von der ersten Möglichkeit oft Gebrauch gemacht werden, da in den Angangsstufen der benötigte Teil nur ein kleines Stück der gesamten Kennlinie darstellt und die Krümmung in diesem Teilstück deshalb gering ist. Für Transistorschaltungen trifft- dies praktisch nie zu. Die Bedingungen der zweiten Möglichkeit erfüllen hervorragend Foto- und NTC-Widerstände. Diese haben aber den Nachteil eines erhebIiohen Leistungsbedarfs. Weniger befriedigend arbeiten hier -durch Gleichstrom mehr oder weniger geöffnete·" Diodenstrecken.

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Die Kennlinienkrümmungen können zwar durch wechselstrommäßige^ Gegeneinanderschaltungen zweier Diodenstrecken bis zu einigen mVeff. hinreichend kompensiert werden, durch den Gleichstromfluß kommt aber eine neue, nicht unbeträchtliche Rauschquelle in die Schaltung. Der differentielle Widerstand der Kollek1?or-Emitter-Strecke eines Transistors ist (genau wie der Innentfiderstand einer Röhrentriode) ebenfalls brauchbar, jedoch erfüllt auch er die Forderung nach hinreichender Verzerrungsarmut nur bis ca. 1 mV. . .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aussteuerungsautomatik für Tonbandgeräte anzugeben, die sowohl für Signalspannungen geeignet ist, bei denen äußere Störeinflüsse häufig gegeben sind (beispielsweise Mikrofonaufnahmen)_s als auch für Signalspahnungen, bei denen diese Einflüsse nicht vorhanden sind (z.B. Aufnahme von Radio und Phono) und die schließlich gute Qualitätsmerkmale bei geringstmöglichem Aufwand aufweist und in der Bedienung unkompliziert ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Stellglied zwei Transistoren mit gleichen elektrischen Eigenschaften in der Weise zusammengeschaltet werden, daß zur Kompensation der Kennlinienkrümmungen und der durch sie hervorgerufenen Verzerrungen der von einem Teil der Spannung des Zeitgliedes nach überschreiten eines Schwellwertes gesteuerte erste Transistor in Kollektorbasis'-Schaltung ohne Zwischenschaltung von Widerständen den zweiten Transistor an der Basis steuert, während der differentielle Widerstand der gleichstromfrei betriebenen Kollektor-Emitter-Strecke des zweiten Transistors Teil eines Spannungsteilers im Signalverstärker ist und Verstärkungs- oder Gegenkopplungsgrad des Verstärkers derart beeinflußt, daß für die maximalen Amplituden des Signals am Ausgang des Verstärkers ein weitestgehend konstanter, vorgegebener Wert, der der Vollaussteuerung des Bandes entspricht, erreicht wird.

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Die Erfindung beseitigt die obengenannten Nachteile. Für den Betriebsfall, bei dem häufig äußere Störeinflüsse gegeben sind (z.B. Mikrofon-Auf ηahmen), wird ein Zeitglied mit gestaffelten Zeitkonstanten verwendetj das aus zwei RC-Gliedern besteht, die in der .Weise zusammengeschaltet sind, daß bei Störimpulsen nur das Glied mit der kurzen Entladungszeit wirksam ist, für ständigen hohen Pegel (Nutzsignal) nach einer Übergangszeit jedoch die Kombination beider Glieder mit einer weit längeren Entladungszeit.

Für den Betriebsfall, bei dem für die Signalspannungen äußere Störeinflüsse im allgemeinen nicht vorhanden sind (Aufnahmen von Radio und Phono), erfolgt eine geeignete Umschaltung (z.B. mittels eines Kontaktes) auf parallelen Betrieb der beiden RC-Glieder mit langer Entladungs- und (nun) kurzer Auflade zeit. Die Umschaltung des Zeitgliedes kann durch einen Kontakt an der Mikrofonbuchse oder des Umschalters: "Aufnahme" Mikrofon - Radio erfolgen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und ist im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Figur 1 in Form eines Blockschaltbildes das Prinzip der an sich bekannten Aussteuerungsregelung

Figur 2 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.

In Figur 1 bedeutet das Rechteck I einen Verstärker für die Signalspannung. Aus der Ausgangsspannung des Verstärkers I für, das Nutzsignal wird mit Hilfe einer Anordnung II eine Gleichspannung gewonnen, die eine Zeitgliedanordnung III passiert und ein Stellglied IV steuert, das in Vorwärts- -oder wie hier-Rückwärtsregelung die Verstärkung des Signalverstärkers beeinflußt .

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Nach dem Ausführungsbeispiel von Figur 2 ist das Stellglied IV, welches durch einen Teil der Spannung an dem Kondensator Cl ■ gesteuert wird, durch zwei Transistoren mit gleichen elektrischen Eigenschaften realisiert. Der differentielle Widerstand der gleichstromfrei betriebenen Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T2 beeinflußt als Teil eines Spannungsteilers den Verstärkungs- oder Gegenkopplungsgrad des SignalVerstärkers. Erfindungsgemäß wird ihm ein gleicher Transistor Tl in Kollektor-Basis-Schaltung unmittelbar und ohne Einschaltung irgendwelcher Widerstände vorgeschaltet. Durch diese Maßnahme kompensieren sich die Kennlinienkrümmungen beider Transistoren weit- · gehend. 20 bis 30 mV sind an der Kollektor-Emitter-Strecke von ι T2 dann hinreichend verzerrungsarm zu verarbeiten. Als Kriterium für die Ansprechschwelle der Regelanordnung werden die Kniespannungen der beiden hintereinanderliegenden Basis-Emitter-Strecken genutzt.

Das Zeitglied besteht (in Stellung: "Aufnahme Radio-Phono", also bei Kurzschluß des Widerstandes R3) aus der Parallelschaltung der Kondensatoren Cl und C2, die über den Widerstand Rl in kurzer Zeit (Zeitkonstante: maximal 50 ms) aufgeladen und über den aus den Teilwiderständen R2a, R2b, R2c bestehenden Wi- , derstand R2 und -zum Teil- den Eingangswiderstand des Transistors Tl mit einer Zeitkonstante, die die gewünschte lange Rückregelzeit der Regelanordnung ergibt, entladen. Würde die Entladung nur über den Eingangswiderstand von Tl erfolgen, wäre der Entladungsstrom anfangs recht hoch, bei Annäherung an die SchweUwertspannung des Stellgliedes jedoch fast Null. Durch den Teilstrom durch R2b und R2c verläuft die Entladung wesent- t lieh linearer. Durch die Ausbildung des Entladewiderstandes R2£> als -zum Teil regelbaren- Spannungsteiler hat man eine bequeme Einstellmöglichkeit für die Ansprechschwelle der Regelanordnung. Für Silizium-Halbleiter und ein Spannungsteilerverhältnis von E2a: (R2b + R2c) von ca. 1 : 1 ergibt sich für die Ansprechschwelle der Regelanordnung eine Spannung an Cl und C2 von

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ca. 1,5 V. Für den bei Tonbandgeräten erforderlichen Regelbereich von ca. 30 db wird üblicherweise eine Erhöhung auf ca. 2 V genügen. Ist die Zeitkonstante von Rl und Cl+ C2 auf weniger als 50 ms ausgelegt und zwar für diese Spannungsdifferenz, so werden die 50 ms unzulässig hoch überschritten, wenn das " Regelmaximum gleich bei Einsatz dee Signals benötigt wird, da dann der Spannungssprung ja nicht o,5 V, sondern 2 V beträgt. j Abhilfe schafft hier der Gleichrichter D3, über den die Kondensatoren Cl + C2 aufgeladen werden, und zwar durch entsprechende Auslegung des aus den Widerständen R4, R5 bestehenden Spannungsteilers auf einen Wert (ohne Nutzsignal), der dicht unter der Ansprechschwelle der Regelanordnung liegt. Die Spannung am Abgriff dieses Spannungsteilers eignet sich dann auch gut als Kollektorspannung für Tl. Der Schaltkontakt S2 ist in Stellung "Wiedergabe" geschlossen, die Kondensatoren Cl + C2 werden entladen und die Transistoren Tl + T2 gesperrt. Die Verbindung T2 zum Verstärker I braucht nicht aufgetrennt zu werden. Die Umschaltung "Aufnahme-Wiedergabe" erfolgt damit an einer wechselstrommäßig "kalten" Stelle. Bei "Aufnahme Mikrofon" ist der Schaltkontakt Sl geöffnet, über den Widerstand Rl wird der Kondensator Cl schnell (zweckmäßigerweise in 10 bis 20 ms) aufgeladen. Ein Teil der an ihm auftretenden Spannung steuert, wie vorstehend beschrieben, das Stellglied. Die Entladung erfolgt über den Widerstand R3 in den Kondensator erheblich größerer Kapazität C2. Die Dimensionierung von Cl und R3 ist so auszulegen, daß sich hierbei eine Ausregel-Zeitkonstante von einer bis zu einigen Sekunden ergibt. C2 ist so groß zu wählen, daß gelegentliche Impulse an dem Kondensator nur eine' Spannung auftreten lassen, die unter dem Schwellwert des Stellgliedes bleibt. Das Nutzsignal liefert dagegen einen ständigen Strom durch den Widerstand Rl. Der Kondensator C2 wird jetzt über den Widerstand R3 entsprechend der Zeitkonstante R3/C2 aufgeladen. Die Signalverstärkung wird jetzt auch während der Sprechpausen auf einemrRutzsignal entsprechenden Wert festgehalten, denn nach Aufladung des Kondensators C2 ist für die Ausregt!zeit die Entladungszeit von Cl und C2 über den großen Widerstand R2 und den

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teilweise parallel liegenden Eingangswiderstand des Stell»·

gliedes maßgebend. Als Kontakt Sl wird zweckmäßigerweise ein Kontakt des "Radio-Phono-Mikrofon"-Umschalters bzw. ein golcher an der Mikrofonbuchse des Tonbandgerätes benutzt, der darin in Stellung "Aufnahme Mikrofon" geöffnet ist. Der Kondensator C3 hat hier eine doppelte Aufgabe. Der Transistor Tl kann seine kompensierende Aufgabe nur dann erfüllen, wenn seine Basis wechselstrommäßig auf Grundpotential liegt. Zum anderen beseitigt die Siebwirkung von R2a mit C3 eine eventuelle Schwingneigung. Da sich die'Zeitkonstante von R2a/C3 zur Einregelzeit addiert, muß sie jedoch ausreichend klein gegen 50 ms gehalten werden.

Als Anordnung II wird hier eine aus den Gleichrichtern Dl, D2 und dem Kondensator C4, sowie den Kondensatoren des Zeitgliedes bestehende Spannungsverdopplerschaltung verwendet, wobei das Kapazitätsverhältnis von C4 zu Cl so zu wählen ist, daß der oder die wenigen Spannungsimpulse beim Einschalten des Verstärkers nicht ausreichen, um -auch in Stellung "Aufnahme Mikrofon"- die Kondensatoren Cl und C2 auf den Wert der Ansprechschwelle der Regelanordnung aufzuladen. Für C4 kann ein Elko gewählt werden, wenn für eine ausreichende Polarisationsspannung gesorgt wird, was praktisch immer dann der Fall sein wird, wenn C4 unmittelbar an die Ausgangsstufe des Verstärkers I angeschlossen wird.

9 Patentansprüche

1 Blatt Zeichnungen (2 Fig.)

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Claims

■■Ϊ) Schaltungsanordnung zur automatischen Aus s te ue rungs rege lung eines Tonbandgerätes, bestehend aus dem Signalverstärker, einer Anordnung zur Gewinnung einer aus dem Signal abgeleiteten Gleichspannung, einem Zeitglied und dem Stellglied, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellglied (IV) zwei Transistoren (Tl, T2) mit gleichen elektrischen Eigenschaften in der Weise zusammengeschaltet werden, daß zur Kompensation der Kennlinienkrümmungen und der durch sie hervorgerufenen Verzerrungen der von einem Teil der Spannung des Zeitgliedes (III) nach überschreiten eines Schwellwertes gesteuerte erste Transistor (Tl) in Kollektor-Basis-Schaltung ohne Zwischenschaltung von Widerständen den zweiten Transistor (T2) an der Basis steuert, während der differentielle Widerstand der gleichstromfrei betriebenen Kollektor-Emitter-Strecke "des zweiten Transistors (T2) Teil eines Spannungsteilers im Signalverstärker (I) ist und Verstärkungsoder Gegenkopplungsgrad des Verstärkers derart beeinflußt, daß für die maximalen Amplituden des Signals am Ausgang des Verstärkers ein weitestgehend konstanter, vorgegebener Wert, der der Vollaussteuerung des Bandes entspricht, erreicht wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die addierten Basis-Kniespannungen des ersten und zweiten Transistors (Tl und T2) als Schwellwert für die Regelanordnung benutzt werden.
3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r ch gekennzeichnet , daß als Zeitglied die Kombination zweier RC-Glieder in der Weise verwendet wird, daß bei geöffne'tem Schaltkontakt (Sl'.'Aufnahme Mikrofon") der erste Kondensator (Cl) über den ersten Widerstand (Rl) durch einen von der Ausgangsspannung des Signalverstärkers abgeleiteten

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Gleichstrom in kurzer Zeit, vorzugsweise erheblich unter 50 ms, aufgeladen wird und ein Teil der Spannung an diesem Kondensator (Cl) nach überschreiten des Schwellwertes das Stellglied steuert, wobei die Ladung von diesem Kondensator (Cl) über einen kurzschließbaren Widerstand (R3) in den zweiten Kondensator (C2) in einer Zeit abfließt, die für die ganze Regelanordnung eine Ausregel-Zeitkonstante von vorzugsweise einer bis einigen Sekunden ergibt, wobei die Kapazität dieses zweiten Kondensators (C2) so groß zu wählen ist, daß gelegentliche Impulse den Kondensator nicht auf die Schwellwertspannung des Stellgliedes aufladen können, ein ständiger hoher Signalpegel ihn jedoch mit der zu dem zweiten Kondensator und dem zweiten Widerstand (C2, R3) gehörenden Zeitkonstante auflädt,(so daß die Signalverstärkung über längere Zeit einen geeigneten Wert behält, da jetzt für die Ausregelzeit die Entladung von Cl und C2 über den Entladewiderstand R2 und den Eingangswiderstand des Stellgliedes maßgebend ist), während bei geschlossenem Schaltkontakt (Sl, Betriebsart "Aufnahme Radio und Phono") der erste und der zweite Kondensator (Cl und C2) gleichzeitig über den ersten Widerstand (Rl) aufgeladen werden, wobei die obere Grenze für die Zeitkonstante der Widerstands-Kondensator-Kombination Rl/Cl + C2 = 50 ms sein soll.
4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r ch gekennzeichnet , daß für die überbrückung des kurzschließb'aren Widerstandes (R3) ein Schaltkontakt des Umschalters "Radio-Phono-Mikrofon" oder ein Schaltkontakt an der Mikrofonbuchse des Tonbandgerätes in der Weise benutzt wird, daß der Widerstand (R3) bei Mikrofonaufnahmen wirksam, bei Aufnahmen von Radio und Phono überbrückt ist.
5. Sehaltungsanrodnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r ch gekennzeichnet , daß sich der Entladewiderstand (R2) aus zum Teil veränderbaren Teilwiderständen (R2a, R2b

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und R2c) zusammensetzt, die Basis des ersten Transistors (Tl) von der Spannung am Abgriff dieses Spannungsteilers gesteuert wird und mit· dem Teilerverhältnis auf den Einsatzpunkt der Regelanordnung abgeglichen wird.
6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5_S dadurch gekennzeichnet , daß an der Basis-Emitter-Strecke des ersten Transistors (Tl) ein Kondensator (C3) liegt, der (als Voraussetzung für die kompensierende Wirkung der Zusammenschaltung von Tl und T2) den wechselstrommäßigen Kurzschluß der Basis des ersten Transistors (Tl) darstellt und in Verbindung mit einem Teilwiderstand (R2a) des Entladewiderstandes eine geeignete Siebung für Viechseistromreste in der Regelspannung vornimmt, wobei der Wert dieses Kondensators (C3) so zu wählen ist, daß die Zeitkonstante von R2a/C3 klein gegen 50 ms bleibt.
7. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, d a d u r ch gekennzeichnet , daß in Stellung "Wiedergabe" der Schaltkontakt (S2) den ersten Kondensator (Cl) kurzschließt und die beiden Transistoren (Tl und T2) sperrt.
8. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis T₁ d a d u r ch gekennzeichnet , daß der erste und der zweite

. Kondensator (Cl und C2) über eine Diode (J>3) von einem Spannungsteiler (R4, R5) eine Ladung erhalten, wobei der Spannungsteiler so auszulegen ist, daß sich die Spannung von dem ersten und dem zweiten Kondensator (Cl uncl C2) bei nicht vorhandenem Nutzsignal auf einen Wert dicht unterhalb der Ansprechschwelle der Regelanordnung einstellt, und vom Abgriff des Spannungsteilers die Kollektorspannung des Transistors (Tl) abgenommen wird.
9. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, wobei zur Gewinnung der Regelgleichspannung eine Spannvngsverdoppler-

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Schaltung verwendet wird, dadurch gekennzeich net, daß das Kapazitätsverhältnis des Kondensators der Spannungsverdoppler-Schaltung zu den Kondensatoren des Zeitgliedes
so zu wählen ist, daß der einzelne Spannungsimpuls (bzw. die
wenigen Spannungsimpulse) beim Einschalten des Verstärkers auch in Stellung "Aufnahme Mikrofon" nicht ausreichen, um die Konden satoren des Zeitgliedes auf den Wert der Ansprechschwelle der
Regelanordnung aufzuladen.

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