DE1935480B2 - Audio schwellenwertbegrenzer und presser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Audio-Schwellenwert- Die Erfindung schafft eine neuartige Schaltung, in begrenzer und -presser und insbesondere einen der sowohl eine Audio-Begrenzung als auch Audio-Audio-Schwellenwertbegrenzer und -presser mit einer Pressung zur Anwendung gelangt, um den Audio-Rückkopplungsschaltung, bei der der abgegriffene Ausgangspegel, ungeachtet des Audio-Eingangs-Signalanteil dazu verwendet wird, daß Audio-Ein- 5 pegels, konstant zu halten.

gangssignal zu dämpfen, so daß das Audio-Signal, Der Tonfrequenzverstärker mit Dynamikkompres-

das am Ausgang des Pressers erscheint, gepreßt _sion und Begrenzung des Sprechsignals auf einen

wird. Wert oberhalb eines Schwellwertes, insbesondere für

Begrenzen bedeutet normalerweise ein Abflachen Amplitudenmodulationssysteme, ist dadurch geeiner Welle auf einen beliebigen Wert, und zwar io kennzeichnet, daß der Transistoreingangsstufe eine ungeachtet der Amplitude des Originalsignals, wenn an seiner Basis fest vorgespannte Transistorkoppdieses den Schwellenbegrenzerwert überschreitet. In lungsstufe folgt, welche das Ausgangssignal an seinem Audio-Modulationssystemen, bei denen es erf order- Lastwiderstand völlig in das Gebiet einer Polarität lieh ist, daß die Modulation unterhalb 100% bleibt, verschiebt und parallel zum Lastwiderstand die wird ein Basisbegrenzen des Audio-Signals zur An- i₅ Emitter-Basis-Streke eines an der Basis fest vorwendung gebracht, um zu verhindern, daß das Audio- gespannten Begrenzertransistors liegt, der das AbSignal unter eine willkürlich gewählte Basislinie sinken der Momentanwerte des Sprachsignals unter schwingen kann, was ,eine übermäßige Modulation den Basisvorspannungswert durch Leitendwerden der Trägerwelle zur Folge haben würde und wodurch verhindert, wobei gleichzeitig über eine vom Kollekdas Frequenzspektrum verbreitert werden würde. 20 torkreis des Begrenzertransistors ausgehende Rück-

In Amplitudenmodulationssystemen werden eben- führung zu einem dann ebenfalls leitenden und

so Audio-Preßschaltungen verwendet, um die gleichrichtenden weiteren Transistor der nichtlineare

Audio-Pegel auf solche Werte zu begrenzen, so daß Teil eines im Eingang des Verstärkers liegenden

sich eine Modulation kleiner als 100 °/o ergibt. Wechselspannungsteilers leitend wird und so eine

Das Audio-Pressen oder Dynamikpressen wird 25 Dynamikkompression besitzt.

normalerweise bei Audio-Verstärkern verwendet, und Ein Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung zwar dort, wo es wünschenswert ist, den Audio- einer Audio-Schwellenwertbegrenzer- und -presser-Ausgang konstant zu halten, ungeachtet der Inten- schaltung, wobei der begrenzte Abschnitt des Audiosität des Audio-Eingangssignals. Ein Meiner Ab- Signals dazu verwendet wird, einen Audio-Presser schnitt des Verstärkerausgangssignals wird durch 30 zu regulieren.

einen Gleichrichter gleichgerichtet, so daß der Gleich- Die Erfindung schafft auch eine Audio-Schaltung, Spannungsausgang des Gleichrichters einer gemittel- in der die Audio-Ausgangsgröße relativ konstant ten Größe des Verstärkerausgangssignals entspricht. gehalten wird, ungeachtet der Audio-Eingangsgröße, Diese gleichgerichtete Spännung wird dann als Gegen- und die Schaltung vereinigt die Vorteile von Audiorückkopplungssignal der Steuerelektrode des Ver- 35 Schwellenwertbegrenzer- und Audio-Presserschaltunstärkers zugeführt. Jede Änderung in der mittleren gen in sich.

Amplitude des Ausgangssignals ändert somit die Die Erfindung sieht auch eine Audio-Schwellen-Vorspannung des Verstärkers und damit die Ver- wertbegrenzer- und presserschaltung vor, in der der Stärkung in einer solchen Weise, daß Änderungen Vorspannungspegel der Audio-Ausgangsgröße in im Verstärkerausgang verringert werden. Die Zeit- 40 einfacher Weise festgelegt werden kann und verändert konstanten in der Ausgangsschaltung des Gleich- werden kann, wenn dies erwünschenswert ist. richters werden klein gehalten, so daß die Verstär- Ein Ziel der Erfindung richet sich auch auf die kung plötzlichen Schwankungen in der Intensität des Schaffung einer Audio-Schwellenwertbegrenzer- und Audio-Ausgangs folgen kann. -presserschaltung, die nicht nur einen relativ kon-

Man kann erwarten, daß das Begrenzen eines 45 stanten Audio-Ausgangspegel aufrechterhält, sondern

Audio-Signals die Wiedergabegüte des Signals etwas auch ebenso verhindert, daß der Audio-Ausgangs-

vermindert, da ein Teil des Signals entfernt wird. pegel unter einen bestimmten Wert schwingen kann.

Beim Audio-Begrenzen besteht jedoch der Vorteil, Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung

daß der Begrenzungsvprgang praktisch momentan , ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung

wirkt, so daß eine Modulation von in richtiger 50 eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die

Weise begrenzten Signalen niemals einen maximalen Zeichnung, deren einzige Figur eine schematische

Festwert überschreiten kann. Schaltung des Audio-Schwellenwertbegrenzers und

Audio-Preßsysteme weisen insbesondere Vorteile -pressers nach der vorliegenden Erfindung zeigt. auf, wenn es sich um Sprachfrequenzströme handelt, In der einzigen Figur gelangt ein Audio-Eingangsso daß die Zeitkonstante der elektrischen Schaltungen 55 signal zum Anschluß 10 und wird über einen Widerim Gleichrichterausgang so gehandhabt werden kann, stand 11 zur Basis eines Verstärkertransistors 17 daß sich die bestimmten Charakteristika der Sprache gekoppelt, der zusammen mit den Widerständen 16 bestimmen lassen, die die Ausgangsgröße der Preß- und 18 und der Kapazität 19 einen Audio-Verstärker schaltung steuern. Presserschaltungen haben den ge- darstellt. Das verstärkte Audio-Signal erscheint am ringen Nachteil, daß, obwohl die Zeitkonstanten sehr 60 Kollektor des Transistors 17 und wird über die klein gehalten werden können, plötzliche Änderungen Kapazität 21 zur Basis des Emitterfolgertransistors im Audio-Eingang den Audio-Ausgang auf einen 24 gekoppelt. Die Basis des Emitterfolgers ist durch Wert treiben können, der eine Modulation größer eine Spannungsquelle + V₁ vorgespannt, die am Anals 100% erzeugt. Es läßt sich somit erkennen, daß schluß 22 angeschlossen ist und über den Spannungs-Schaltungen, die sowohl die Vorteile einer Audio- 65 teiler 23 wirkt, so daß die resultierende Spannung Schwellenwertbegrenzung und einer Audio-Pressung an der Basis des Emitterfolgers + V₂ beträgt. Eine in sich vereinen, sehr wichtig in Amplitudenmodula- Basisliniengleichspannung, + F₃ kann sich somit am tionssystemen sind. Emitter des Emitterfolgers 24 aufbauen, die gleich

der Spannung + Fj," minus dem Basis^Emitterspannungsabfall des Transistors 24 ist. Das verstärkte Audio-Signal wird dieser Basislinienspannung aufgedrückt und erscheint am Lastwiderstand 33. Ein Begrenzertransistor 32, dessen Ermitter mit den Emitter des Transistors 24 verbunden ist, weist eine Spannung + F₄ auf, die seiner Basis aufgedrückt ist, und zwar auf Grund des Spannungsteilers 31, der zwischen der Spannung +F₁ und Erde geschaltet ist.

Die Spannung + F₃ ist größer ausgelegt als die Spannung +F₄, und zwar um den zulässigen negativen Spannungsausschlag des Audio-Signals, das am Lastwiderstand 33 erscheint. Auf diese Weise läßt sich erkennen, daß der Begrenzertransistor 32 normalerweise in Sperrichtung-vorgespannt ist, solange das Audio-Signal nicht seinen Begrenzerwert unterschreitet, der +F₄ minus dem Basis-Emitterspannungsabfall des Transistors 32 beträgt. Wann immer das Audio-Ausgangssignal unter den Begrenzerwert fällt, wird das Signal basisbegrenzt, wobei der Transistor 32 leitend wird und der Emitter den Begrenzergleichspannungswert hat. Im leitenden Zustand des Transistors 32 fließt ein Strom in den Widerständen 29 und 30 und sorgt für eine Durchlaßvorspannung des Gleichrichter- und Verstärkertransistors 28. Die Spannung, die nun an der Kapazität 27 ansteht und damit über der spannungsabhängigen Widerstandsschaltung, die aus den Zenerdioden 13 und 14 besteht, wird nicht nur durch den Betrag der Durchlaßvorspannung am Transistor 28 bestimmt, sondern ebenso durch das dynamische Ansprechen der Zeitkonstanten-Schaltungen, die aus den Widerständen 25 und 26 und der Kapazität 27 gebildet werden, die Zeitkonstanten-Schaltungen bestimmen die Zeit, mit welcher die Spannung über der spannungs abhängigen Widerstandsschaltung ansteigt oder abfällt, jeweils in Abhängigkeit zunehmender oder abnehmender Audio - Eingangssignale. Die spannungsabhängige Widerstandsschaltung, kombiniert mit dem Widerstand 11, dämpft das einfallende Audio-Signal, das dem Anschluß 10 zugeführt wird, entsprechend der an der Kapazität 27 anstehenden Spannung. Es läßt sich nun ersehen, daß, solange das Audio-Ausgangssignal schwellenwertbegrenzt wird, das Audio-Eingangssignal gedämpft wird, oder in anderen Worten, gepreßt oder zusammengedrückt wird. Das Audio-Ausgangssignal wird dadurch auf seinem richtigen Wert gehalten.

Da die Kapazität 27 für Audio-Frequenzen einen Kurzschluß darstellt, bedampfen die Zenerdioden 13 und 14 beide effektiv die Audio-Eingangssignale. Die Dioden 13 und 14 sind in geeigneter Weise Zenerdioden mit niedriger Spannung, deren charakteristische Kurven zeigen, daß der dynamische Widerstand dieser Zenerdioden in dem Maße abnimmt, in dem die Gleichspannung über ihnen zunimmt.

Die Ansprechzeit des Pressers, das ist diejenige Zeit, die für den Presser zur Reduzierung der Verstärkung auf einen geeigneten Wert nach dem anfänglichen Auftreten eines großen Signals am Audio-Eingang erforderlich ist, wird durch die Zeitkonstante der Schaltung bestimmt, die aus der Kapazität 27 und dem Widerstand 25 besteht. Die Abkling- oder Ausschwingzeit des Pressers, das ist die Zeit, die für den Presser zum Rückkehren in den normalen Betrieb, nachdem ein großes Signal am Audio-Eingang abgefallen ist, erforderlich ist, wird durch die Zeitkonstante der Schaltung bestimmt, die aus der Kapazität 27 und dem Widerstand 26 besteht.

Zur Veranschaulichung seien einige typische Gleichspannüngswerte angeführt, die in einer praktischen Schaltung auftreten.

F₁ = 16VoIt
■■::■ F₂= 5,6VoIt

F, = 5VoIt
id ³

F₄ = 1,6VoIt. -..-■·. .

Aus diesen Spannungswerten läßt sich erkennen, daß der Basis-Audio-Begrenzungswert 1 Volt beträgt. Das bedeutet, daß die Spannung, die über dem Lastwiderstand 33 erscheint, nicht unter 1 Volt abfallen kann und daß jede Neigung der Spannung, unter diesen Wert zu fallen, die Presserschaltung veranlaßt, die Audio-Eingangsgröße um einen Betrag zu dämpfen, der ausreichend ist, diesen Wert bei 1 Volt zu halten, und zwar mit den Einschränkungen, die durch die Ansprechzeiten der zuvor erwähnten Zeitkonstante-Schaltungen aufgedrückt werden. ;

Demnach schafft die vorliegende Erfindung einen Audio-Schwellenwertbegrenzer und -presser, wobei

is der Teil eines Signals, der den Begrenzerwert überschreitet, dazu dient, den Presser zu betreiben. Ein Audio-Signal wird der Basis eines Transistors zugeführt, der vorwärts vorgespannt ist, und zwar durch eine feste positive Gleichspannung. Dieser Transistor betreibt einen Emitterfolger, wobei der Emitterstrom dieses Emitierfolgers durch einen Lastwiderstand fließt. Ein Begrenzertransistor, an dessen Basis ebenfalls ein positiver Gleichspannungswert angelegt ist, ist ebenso in der Weise geschaltet, daß er einen Emitterstrom durch den Lastwiderstand schickt. Die Emitterspannung des Emitterfolgers spannt jedoch normalerweise den Begrenzertransistor rückwärts vor. Wenn die Audio-Spannung ansteigt, so fällt die Emitterspannung des Emitterf olgers genügend weit ab, so daß der Begrenzertransistör leitet, wodurch die Spannung über dem Lastwiderstand an die Basisspannung des Begrenzertransistors angeklemmt wird. Der sich einstellende Strom durch den Begrenzertransistor wird verstärkt und erfaßt und weiter dazu verwendet, einen spannungsabhängigen Widerstand zu steuern, der dazu dient, die Audio-Eingangsgröße zu bedampfen.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung dargestellten Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Tonfrequenzverstärker mit Dynamikkompression und Begrenzung des Sprachsignals auf einen Wert oberhalb eines Schwellwertes, insbesondere für Amplitudenmodulationssysteme, dadur c hgeken η zeichnet, daß der Transistoreingangsstufe (17) eine an seiner Basis fest vorgespannte Transistorkopplungsstufe (24) folgt, welche das Ausgangssignal an seinem Lastwiderstand (33) völlig in das Gebiet einer Polarität verschiebt und parallel zum Lastwiderstand (33) die Ermitter-Basis-Strecke eines an der Basis fest vorgespannten Begrenzertransistors (32) liegt, der das Absinken der Momentanwerte des Sprachsignals unter den Basisvorspannungswert durch Leitendwerden verhindert, wobei gleichzeitig über eine vom Kollektorkreis des Begrenzer-

transistors (32) ausgehende Rückführung zu einem dann ebenfalls leitenden und gleichrichtenden weiteren Transistor (28) der nichtlineare Teil (13) eines im Eingang des Verstärkers liegenden Wechselspannungsteilers (11,12, 13) leitend wird und so eine Dynamikkompression bewirkt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgespannte Transistor-Kopplungsstufe (24) als Emitterfolger ausgebildet ist, der auf einen ersten bestimmten Gleichspannungswert (+V₂) vorwärts vorgespannt ist und an seiner Basis das verstärkte Audio-Signal empfängt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitterfolger auf dem ersten bestimmten Gleichspannungswert (+F₂) durch Einstellen der vorspannenden Einrichtung (23) vorwärts vorgespannt ist, wobei die vorspannende Einrichtung zwischen einer Gleichspannungsquelle und der Basis des Emitterfolgertransistors (24) eingeschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgespannte Begrenzereinrichtung einen Begrenzertransistor (32) enthält, der auf einen zweiten bestimmten Gleichspannungswert (+F₄) vorwärts vorgespannt ist.

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzertransistor (32) auf den zweiten bestimmten Gleichspannungswert (+F₄) durch eine einstellbare vorspannende Einrichtung (31) vorwärts vorgespannt ist, wobei diese vorspannende Einrichtung zwischen der Gleichspannungsquelle und der Basis des Begrenzertransistors (32) zwischengeschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß tier Emitter des Emitterfolgertransistors (24) und der Emitter des Begrenzertransistors (32) zusammengeschaltet sind und daß der erste und der zweite bestimmte Gleichspannungswert (+F₂, +F₄) so gewählt sind, daß die am Emitter des Emitterfolgertransistors (24) erscheinende Spannung normalerweise den Begrenzertransistor (32) in Sperrrichtung vorspannt, und daß der Verbindungspunkt der Emitter des Emitterfolgertransistors (24) und des Begrenzertransistors (32) an den Audio-Ausgangslastwiderstand (33) angeschlossen sind.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gleichrichtende und verstärkende Transistor (28) mit einer Ausgangsschaltung ausgestattet ist, die eine Zeitkonstante-Einrichtung (25, 26, 27) zum Bestimmen des dynamischen Ansprechverhaltens der Steuerspannung auf die variable Impedanz (13, 14) enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen