DE2049646A1 - Schaltung eines Rauschgenerators - Google Patents

Description

• Schaltung eines Rauschgenerators Die Erfindung befasst sich mit der Schaltung eines Rauschgenerators mit vorgegebener Bewertung des Frequenzganges.
• In der niederfrequenten Übertragungstechnik ist neben dem normal bedingten Rauschen ein difiniertes Zusatzrauschsignal, das nicht immer weiss sein muss, oft unerlässlich.
• Derartiges Zusatzrauschen wird eingesetzt bei analogen Systemen durch Überlagerung vor dem Modulator, bei der Digitalisierung von Sprachsignalen und bei der Pitcherregung von Vocoderkanälen mit stimmlosen Lauten sowie beim soge nannten Raus chvocoder.
• Zweck dieser Massnahmen ist, geräteseitig oft bedingte ungewohnte Stille während des Sprachflusses zu überbrücken, was besonders bei Digital systemen sehr wichtig sein kann, da ein Rauschzusatz eine merkliche Verbesserung von Natürlichkeit und Verständlichkeit bringt und der Klangeindruck wieder flüssiger wird, dies vor allem bei Konsonanten und Zischlauten, die Ja in der Spektralverteilung amplitudenmässig teilweise sehr klein sind; man erreicht dadurch eine gewisse Dynamikerweiterung. Bei der Rauschbeschickung von Filterbanken ist auf konstante Energie pro Bandbreite zu achten, was bei Sprache wiederum zur Natürlichkeit beiträgt.
• Für alle diese Fälle wird also ein Rauschgenerator benötigt, der neben seiner normalen Gaußschen Verteilung auch eine Bewertung des Frequenzgangee beinhaltet.
• Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine einfache Schaltung für einen Rauschgenerator aufzuzeigen, die im Frequenzbereich von 25 Hz - 25 kllz eine anschaltbare Bewertung des Frequenzganges zu - 3 dB pro Oktave erlaubt und dabei minimal Schaltaufwand erfordert bezüglich des Bewertungsnetzwerkes.
• Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung im folgenden näher erläutert werden.
• In der Figur 1 ist im Prinzip dargestellt wie eine derartige Schaltung aufgebaut ist. Der Rauschgenerator G wird dabei mit Hilfe eines Schalters (S) wahlweise direkt über einen nachgeschalteten Verstärker V durchgeschaltet, so dass man an dessen Ausgang die Rauschspannung Ur abgreifen kann. In der anderen Schalterstellung des Schalters S wird zwischen Rauschgenerator G und Verstärkerzug r ein Bewertungsnetzwerk B eingefügt.
• Die genaue Realisierung der Schaltung ist in der Figur 2 dargestellt. Als Rauschquelle dient eine Zenerdiode Ze Diese Diode ist zwischen der Basis des Verstärkungstransistors Trl und Nasse angeschaltet. Die Zenerspannung der Diode legt den Arbeitspunkt für die Schaltung fest. Beim ausgeführten Beispiel besteht diese aus drei Transistorstufen mit den Transistoren Trl, Tr2 und Tr3, die gleichspannungsgekoppelt sind. Parallel zu dem Kollektor-Widerstand Ra des ersten Transistors Tri liegt das Bewertungsnetzwerk B. Es besteht aus der Serienschaltung eines Kondensators Cl mit einem ohmschen Widerstand R, wobei parallel zu dieser Serienschaltung ein weiterer Kondensator C2 angeschlossen ist. Um die gewünschte frequenzabhängige Bewertung zu erhalten, hat C i 0,25 t F, C2 O,OSltiF, der Widerstand R wurde zu 400Q dimensioniert und Ra ist 4 Qgross.
• In der Figur 3 ist das Bewertungsnetzwerk B noch einmal getrennt aufgezeichnet, zusammen mit dem Kollektorwiderstand Ra. Der Abschluss des Bewertungsnetzwerkes B wird durch den Eingangswiderstand Re der nachfolgenden Transistorstufe Tr2 gebildet.
• Ohne das besagte Bewertungsnetzwerk B würde der Pegel des Rauschens bei Filterung entsprechend der bekannten Beziehung u = k B um 10 dB je Frequenzdekade ansteigen. Durch die Angabe der Dimensionierung des Bewertungsnetzwerkes sind dessen Eckfrequenzen so gewählt, dass die Verstärkung der Vorstufe pro Frequenzdekade ungefähr um den Faktor 3 abnimmt, so dass man einen Verlauf von-3dB / Oktave erhält.
• Die nachfolgende Verstärkerstufe mit den Transistoren Tr2 und Tr3 dient lediglich der erforderlichen Verstärkung, wodurch der Gesamtrauschpegel am Ausgang der Schaltung auf den Ausgangswert übliche NF-Geräte von ungefähr 1 Veff angehoben wird. Die Betriebsspannung der in der Figur 2 dargestellten Schaltung wurde in an sich bekannter Weise stabilisiert, um das Rauschzentruni stromunabhängig zu halten. Die in der Schaltung verwendeten Bauelemente wurden in der Figur 2 jeweils mit ihrem dimensionierten Wert angegeben.
• In der Figur 4 ist grafisch dargestellt, wie die Rauschspannung in inAbhängigkeit von der Frequenz abgreifbar ist. Der relative Amplitudengang wurde dabei mit einem Terzfilteranalysator, beginnend mit einem Nullwert von 25 Hz, gemessen. Die ansteigende Gerade zeigt den Verlauf ohne Bewertungsnetzwerk, während die der Null-Linie folgende Kurve den Abfall von 3 dB/Oktave darstellt. Der Abweichungsfehler beträgt über dem ganzen Bereich von 10 Oktaven nicht mehr als + 1,5 dB.
• Ferner ist es zweckmässig, zur Auswahl eines optimalen Rauschzentrums den Querstrom der Zenerdiode Z einstellbar zu machen.
• In Weiterführung der Erfindung wird die ganze Schaltung, bestehend aus der Rauschquelle Z mit Schalter S, dem Bewertungsnetzwerk B und dem Verstärker V als Baueinheit ausgeführt, welche Jedem Fernmeldeübertragungsgerät in einfacher Weise als integraler Baustein zugefügt werden kann.

Claims (8)

1. Patentansprüche

   Schaltung eines Rauschgenerators mit Bewertung des Frequenzganges, dadurch gekennzeichnet, dass der als Rauschquelle dienenden Zenerdiode (Z) ein mehrstufiger Verstärker (V) nachgeschaltet ist, bei dem der Kollektorwiderstand (Ra) des ersten Verstärkungstransistors (Trl) ein derart bemessenes Bewertungsnetzwerk (B), dessen Abschluss (Re) durch den Eingangswiderstand der folgenden Verstärkerstufe (Tr2) gebildet wird, parallel liegt, dass die Verstärkung pro Frequenzdekade näherungsweise um den Faktor 3 abnimmt.
2. 2 )Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewertungsnetzwerk (B) abschaltbar (S) ist.
3. 3) Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewertungsnetzwerk (B) aus der Serienschaltung eines Kondensators (ci) mit einem ohmschen Widerstand (R) besteht, dem ein weiterer Kondensator (C2) parallel geschaltet ist.
4. 4) Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dss bei einem Kollektorwiderstand (Ra) von 4 KQ der Widerstand (R) ungefähr 400 g , der dazu in Serie liegende Kondensator (C1) ungefähr 0,25µF und der Parallelkondensator (C2) ungefähr OI F hat.
5. 5) Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die als Rauschquelle dienende, zwischen der Basis des ersten Transistors (Tri) und Nasse eingeschaltete Zenerdiode (z> mit ihrer Zenerspannung den Arbeitspunkt der Verstärkerschaltung festlegt, deren einzelne Stufen gleichspannungsgekoppelt sind.
6. 6) Schaltung nach-eine der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querstrom der Zenerdiode (z) einstellbar gehalten ist.
7. 7) Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsspannung stabilisiert ist.
8. 8) Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauschquelle (Z), der Schalter (S) das Bewertungsnetzverk (B) und der Verstärker (V) als anschaltbare Baueinheit ausgeführt ist. Leerseite