DE2211374C2

DE2211374C2 - Signalkompressor und -expander

Info

Publication number: DE2211374C2
Application number: DE2211374A
Authority: DE
Inventors: Ray Milton London Dolby
Original assignee: Dolby Laboratories Inc
Current assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Priority date: 1971-03-12
Filing date: 1972-03-09
Publication date: 1982-04-29
Also published as: SE381968B; NL181769B; CA955856A; JPS592409B1; GB1390341A; CA963813A; JPS5623330B1; DE2211348C3; NL7203316A; US3967219A; DE2211347C3; NL7203315A; US3775705A; SE381789B; NL7203318A; DE2211347A1; US3845416A; CA960973A; SE373010B; DE2211347B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Signal-Kompressor bzw -Expander zur Verminderung bzw. Ausdehnung des dynamischen Bereichs von innerhalb eines vorgegebe nen dynamischen Bereichs liegenden Eingangssignalen

mil zwei Kanälen zur Übertragung von Signalkomponenten von einem Eingang zu einem Ausgang. Wie z. B. in der GB-PS 1120 541 und der DE-OS 19 00 639 angegeben ist, wird die Kompressions- oder Expan·¹ sionskennÜnie dadurch aufgebaut, daß die Ausgangsgrö-

Ben der beiden Übertragüngskanäle kombiniert werden. Es ist in manchen Fällen erwünscht, daß Kompressor und Expander unabhängig voneinander arbeiten. In vielen Fällen jedoch komprimiert der Kompressor den

dynamischen Bereich eines Eingangssignal, bevor es übertragen oder aufgezeichnet wird und ein komplementärer Expander expandiert den dynamischen Bereich des empfangenen Signals oder des von der Aufzeichnung wieder abgespielten Signals, d. h. der Expander stellt die lineare Kennlinie des dynamischen Bereichs in bezug auf das Eingangssignal wieder her. Störgeräusche, die von der Übertragung oder dem Aufzeichnungs- und Wiedergabevorgang erzeugt werden, werden dadurch wesentlich vermindert und die Kompressor-Expander-Kombination, die auch als Kompander bezeichnet werden kann, wirkt als Einrichtung zur Verminderung von Störgeräuschen.

Es ist möglich, als Kompressor oder Expander eine Schaltung mit einer nichtlinearen Kennlinie, z. B. einer quadratisch verlaufenden Kennlinie, zu verwenden. Eine solche Schaltung arbeitet als unverzögert wirkender Kompressor oder Expander, sie ist jedoch mit Störungen durch unerwünschte Modulationswirkungen und anderen Nachteilen behaftet, die besonders für die Übertragung von Audiosignalen störend sind.

Fs ist auch möglich, eine Schaltung zu verwenden, die für einzelne Perioden des Eingangssignal linear arbeitet, aber so ausgebildet oder gesteuert ist, daß sie eine nichtlineare Kennlinie bezüglich eines mittleren Signalpegels aufweist, wie in den sogenannten syllabischen oder linearen Kompressoren oder Expandern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen Kompressor und Expander anzugeben, dessen Kompressions- bzw. Expansionskennlinie mit Ju Hilfe einer Anzahl ein/einer Schaltkreise aufgebaut wird, deren Kennlinien bezüglich des dynamischen Bereiches im wesentlichen linear verlaufen, ohne daß jedoch Verzerrungen oder Pegelunbestimmtheiten bei sehr tiefen und sehr hohen Signalpegeln auftreten, was besonders bei der Geräuschverminderung von Wichtigkeit ist.

Fm Signalkompressor zur Verminderung des dynamischen Bereiches von innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegenden Eingangssignalen mit zwei Kanälen zur Über ragung von Signalkomponenten von einem Eingang /u einem Ausgang ist /ur Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß jeder der beiden Kanäle eine lineare Arbeitskennlinie bezüglich des dynamischen Bereiches hat und daß die beiden Kanäle mit dem Ausgang über eine veränderbare Kombmjtionsscliultung verbündt! sind, die auf einen oder mehrere Signalpegel oder auf die Differenz von Signalpegeln anspricht, so daß bei einem in be/ug auf den vorgegebenen dynamischen Bereich niedrigen Eingangssignalpegel Ji% vom ersten Kanal mit einer ersten Verstärkung übertragene Signal nahezu vollständig das Ausgangssignal bildet und bei einem in bezug auf den vorgegebenen dynamischen Bereich hohen Eingangssignalpegel das vom zweiten Kanal mit einer zweiten Verstärkung übertragene Signal nahezu vollständig das Ausgangssignal bildet, wobei die zweite Verstärkung niedriger als die erste ist, während bei einem Eingangssignalpegel mit in bezug auf den vorgegebenen dynamischen Bereich mittlerer Höhe das Ausgangssignal Signalkomponenten aufweist, die über beide Kanäle übertragen wurden.

Mindestens einer der Übertragungskanäle kann ein Filter enthalten. Wenn dieses Filter in dem ersten Übertragungskanal angeordnet ist, so hat es haüptsäch-Hch die Aufgab?, den Kompressor frequenzselektiv zu machen. Wenn jedoch ein Filter in dem zweiten Übertragungskana! abordnet ist, dann wird nicht nur der Kompressor frequenzselektiv gemacht, sondern dieses Filter hat die Wirkung der Kompressorkennlinie eine Ausgleichskennlinie zu überlagern. Dies kann bei der Übertragung oder Aufzeichnung wertvoll sein, um eine Anpassung an vorgegebene Ausgleichskennlinien vorzunehmen. Ein derartiger Ausgleich oder eine Egalisierung ist von großer Wichtigkeit, auch bei dem Empfang oder bei der Wiedergabe von Signalen, und die Erfindung soll daher einen Expander liefern, der diese Möglichkeit eröffnet.

Ein Signalexpander zur Ausdehnung des dynamischen Bereiches von innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegenden Eingangssignalen mit zwei Kanälen zum Übertragen von Signalkomponenten von einem Eingang zu einem Ausgang ist zur Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß jeder der beiden Kanäle eine lineare Arbeitskennlinie bezüglich des dynamischen Bereiches hat, daß der zweite Kanal ein Filter mit vorgegebener Kennlinie enthält und daß die beiden Kanäle mit dem Ausgang über eine veränderbare Kombinationsschal'Mng verbunden sind, die auf einen oder mehrere Sign^lpegel oder auf die Differenz von Signalpegeln anspricht, so daß bei einem in bezug auf den vorgegebenen dynamischen Bere.ch niedrigen Eingangssignalpegel das vom erst.η Kanal mit einer ersten Verstärkung übertragene Signal nahezu vollständig das Ausgangssignal bildet und bei einem in bezug auf den vorgegebenen dynamischen Bei eich hohen Eingangssignalpegel das vom zweiten Kanal rr.ii einer zweiten VerstärKung übertragene Signal nahezu vollständig das Ausgangssignal bildet, wobei die zweite Verstärkung höher als die erste ist. während bei einem Eingangssignalpegel ^-nit in bezug auf den vorgegebenen dynamischen Bereicn mittlerer Höhe das Ausgangssignal Signalkomponenten aufweist, die über beide Kanäle übertragen werden.

Im Gegensatz zu den bekannten Anordnunger sind jedoch bei der Erfindung die Kennlinien der oeiden Übertragungskanäle in sich invariant und die Kompressions- oder Expansionskennlinie wird dadurch erh.ilter*. daß eine veränderbare Kombinationsschaltung bi-n_ut/i wird, die die Ausgangsgrößen der beiden Übertragung·, kanäle verarbeitet, wobei die Kombination und Selektion in einer solchen Weise erfolgt, daß die Signale bei niedrigen und hei hohen Pegeln von Änderungen und Unzulänglichkeiten der KomSinationsschaltung völlig unabhängig sind.

Bei einem Expander können Schwierigkeiten bei der Steuerung der veränderbaren Kombinationsschaltung auftreten, besonders wenn die Steuerung mit Hilfe eines geglätteten Steuersignals bewirkt wird, das von einem Teil des Expanders abgegriffen wird, um die svIlabische Expanderwirkung herbeizuführen. Wenn dieses Signal von einem Punkt abgegriffen wird, an dem der dynamische Bereich der Signale groß ist. ist es schwierig, die Anordnung so zu troffen, daß das Steuersignal rasch auf einen niedrigen Wert zurückkehrt, wenn die Nachrichtensignale in dem Expander rasch auf einen niedrigen Pegel absinken

Gemäß eme^r Weiterbildung der Erfindung ist daher der Signalexpander derart ausgebildet, daß der erste Übertragungskanal ein Filter nut vorgegebener Kennlinie enthält, und daß die veränderbare Kombinalionsschaltung auf den Strom, der durch ein veränderbares Schaltelement der veränderbaren Kombinationsschaltung fließt, od Jt auf eine Spannung an diesem veränderbaren Schaltelement anspricht.

Wenn beide Übertragungskanäle bezüglich des

dynamischen Bereiches ein lineares Verhalten haben, wird keine Verzerrung bei hohen und niedrigen Pegeln eingeführt. Bei Geräuschniinderungsanordnungen genügt es, nur die niedrigen Pegel des dynamischen Bereiches, z. B. Pegel von weniger als —20 dB, —40 dB oder selbst -6OdB mit Bezug auf den maximalen Betriebspegel (eine, zwei oder drei Größenordnungen niedriger) zu behandeln. Wenn durch die Arbeitsweise der veränderbaren Kombinalionsschaltung Verzerrungen auftreten (beim Übergang von einem Übertragungskanal zum andern) so sind sie auf sehr niedrige Signalpegel beschränkt, bei denen sie nicht bemerkbar sind. Bei Anwendungen, z. B. beim Fernsehen, bei dem nicht-lineare Verzerrungen, die durch den Kompressor eingeführt werden, mit Hilfe des Expanders kompensiert werden können, ist es möglich, nichtlineare Schaltelemente, z. B. Dioden in der veränderbaren Konibinationsschaltung zu verwenden. Für Audioschaltungen kann die Kombinationsschaliung so ausgeführt ,HAi*/len Aa(I ciA in AHhnncriciUpit von pinpm alpirhcrp- on

richteten und geglätteten Signal verändert wird, so daß man eine syllabische Arbeitsweise erhält. Das Steuersignal kann an verschiedenen Stellen der Schaltung abgenommen werden, z. B. am Eingang oder am Ausgang, es ist jedoch besonders vorteilhaft, das Signal von dem Strom abzuleiten, der durch ein veränderbares Schaltelement der veränderbaren Kombinalionsschaltung fließt oder von einer Spannung an einem derartigen Schaltelement, d. h. von Teilen der Schaltung, in denen der Strom oder die Spannung entsprechend der Wirkungsweise der Anordnung auf kleine Werte bei hohen Pegeln beschränkt ist. Hierbei kann es erforderlich sein, einen Differenzverstärker zu benutzen, jedoch hat diese Maßnahme den Vorteil, daß die Steuerspannung keine zu großen Werte bei hohen Signalpegeln annehmen kann.

Kompressoren und Expander sollen häufig selektiv innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbandes arbeiten. Dies kann gemäß der Erfindung dadurch erreicht werden, daß in einem oder beiden Übertragungskanälen Filter vorgesehen sind. Die Arbeitsweise der Schaltung ist dann mit Bezug auf die Frequenz nichtlinear, jedoch bleibt die Wirkung der Übertragungskanäle bei einer gegebenen Frequenz mit Bezug auf den dynamischen Bereich linear. Um dieses Verhalten sicherzustellen. können Entkopplungsverstärker verwendet werden, um zu verhindern, daß die Kennlinie der Filter durch die veränderbare Kombinationsschaltung beeinflußt wird.

Die Erfindung kann auch bei einer beliebigen Anzahl von Übertragungskanälen angewendet werden, wobei die Kombinationsschaliung die Ausgangsgrößen der Kanäle entsprechend dem Pegel oder entsprechend anderen Eigenschaften der Signale auswählt (z. B. Amplituden-Frequenzverteilung, Störwellencharakteristik oder Phaseneigenschaften). Diese Möglichkeilen können für die Erzielung spezieller Audio- oder Videoeffekte ausgeschöpft werden.

Manchmal ist es erwünscht Phasenschieberschaltungen in einem oder beiden Übertragungskanälen vorzusehen, insbesondere um die Gesamtübertragungseigenschaften zu optimieren, wenn Filter benutzt werden.

Im folgenden werden die Kompressoren und Expander getrennt beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, eine Änderung der Arbeitsweise durch Verwendung von gegengekoppelten Verstärkern herbeizuführen, wobei ein Kompressor oder Expander in der Rückkopplungsschleife vorgesehen ist, um eine Expander- bzw. Kompressorwirkung hervorzurufen.

Die Schallungsanordnungen können auch so ausgebildet sein, daß Trägerfrequenzsignale und ihre S.eitenbänder komprimiert oder expandier! werden. Dabei können in einem oder beiden der Übeflfagungskanäle Filter zur Verarbeitung derartiger Signale benutzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Äusführuhgsbeispielert näher erläutert, die in den Figuren dargestellt sind.

Fig. 1 ist ein Schaltbild eines Kompressors gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Pcgeldiagramm, welches die Arbeitsweise der F i g. I erläutert:

Fig. 3 ist ein Schaltbild eines Expanders gemäß der Erfindung;

Fig.4 ist ein Pegeldiagramm. welches die Arbeitsweise der F i g. 3 erläutert;

F i g. 5 ist ein Schaltbild, welches eine Abänderung des Ausführungsbeispiels der F i g. 3 zeigt und

Fig.6 ist ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung mit mehr als zwei Übertragungskanälen.

Die Kompressorschaltung

In der Schaltung der F i g. 1 ist eine Eingangsklemme 10 mit einem ersten Übertragungskanal 11 verbunden, der ein Filter 12 und einen Entkopplungsverstärker 13 enthält. Ein zweiter Übertragungskanal wird durch die direkte ^verbindung 14 gebildet. Dieser Übertragungskanal kann wahlweise auch ein Filter 21 und/oder einen Verstärker 22 enthalten, der das Filter 21 von einer Kombinationsschaltung 15 entkoppelt. Die Signale der beiden Übertragungskanäle werden in der Kombinationsschaltung 15 kombiniert, die einen festen Widerstand 16 enthält, der mit dem Ausgang des Verstärkers 13 verbunden ist und einen veränderbaren Widerstand 17. der an den Kanal 14 angeschlossen ist. Die Verbindungsstelle der Widerstände ist mit einer Ausgangsklemme 18 verbunden. Die in dem Kanal 14 übertragenen Signale werden mit Hilfe einer Steuerschaltung 19 z. B. durch Messung des Spannungsabfalles an dem veränderbaren Widerstand 17 abgefühlt. Die Steuerschaltung kann in der Weise ausgebildet sein, wie es in Verbindung mit F i g. 3 näher erläutert wird, und erzeugt ein Steuersignal auf einer Leitung 20, welches den Wert des veränderbaren Widerstandes 17 steuert. Die Steuerschaltung ist so ausgebildet, daß bei niedrigen Signalen in dem Kanal 14. d. h. wenn die Eingangssignale sich in einem Abschnitt des dynamischen Bereiches der Eingangssignale mit niedrigem Pegel befinden und wenn daher die Spannung an dem Widerstand 17 klein ist die Schaltung 19 den Widerstand 17 so beeinflußt, daß er einen hohen Wert annimmt, so daß die Signafe an der Ausgangsklemme 18 nahezu ausschließlich aus dem Übertragungskanal 11 stammen. Wenn andererseits das Signal sich in dem Abschnitt des dynamischen Bereiches mit hohem Pegel befindet, wird der Widerstand 17 auf einer, sehr niedrigen Wert vermindert, so daß praktisch eine direkte Verbindung über den Kanal 14 von der Eingangsklemme 10 zur Ausgangsklemme 18 führt. Das am Ausgang 18 auftretende Signal wird dann praktisch ausschließlich über den zweiten Kanal 14 übertragen.

Der Übertragungskanal 14 ist vollständig linear und der Kanal 16 ist bezüglich des dynamischen Bereiches linear, selbst wenn er bezüglich der Frequenz (wie weiter unten erläutert wird) nicht-linear ist. Die Kennlinien der beiden Übertragungskanäie können daher in einem Pegeldiagramm der Fig.2 als zwei

gerade Linien 11α und 14a dargestellt werden, die die gleiche Richtung haben, aber gegeneinander versetzt sind, weil der Ausgangspegel des Kanals ti gegenüber dem des Kanals 14durch den Verstärker 13 angehoben ist. Die tatsächlich auftretende Übertragungskennlinie der Gesamtschaltung ist durch die dick ausgezogene Linie dargestellt und reicht von einem Teil 25 bei niedrigem Pegel, der der Linie 11 a entspricht, d. h. svenn der Widerstand 17 einen hohen Wert hat, in einen Teil 26 mit hohem Pegel hinein, der ein Teil der Linie 14a ist, wenn nämlich der Widerstand 17 einen sehr niedrigen Wert annimmt, wobei ein Zwischenabschnitt 27 besteht, der einen allmählichen Übergang von der Linie 11 a zur Linie 14a bewirkt, wenn der Widerstand 17 einen Zwischenwert annimt. bei dem beide Übertragungskanäle dazu beitragen, das Ausgangssignal mit entsprechendem Anteil zu erzeugen.

Die dick ausgezogene tatsächliche Kennlinie bewirkt, daß der dynamische Bereich von 40 dB am Eingang auf einen Bereich von 30 dB am Ausgang komprimiert wird. Wenn daher der Kompressor mit einem komplementären Expander zusammen benutzt wird, ist es möglich, eine Geräuschverminderung von 1OdB herbeizuführen.

Im folgenden soll nun die Arbeitsweise des Filters 12 der Fig. 1 näher erläutert werden. Das Filter besteht aus einem Reihenzweig und einem Nebenschlußwiderstand 30. Der Reihenzweig enthält einen Widerstand 31 parallel zu einem Kondensator 32. Das Filter ruft eine Anhebung der hohen Frequenzen hervor, die sich einer allgemeinen Dämpfung infolge der Potentiometerwirkung der Widerstände 30 und 31 überlagert. Der Verstärker 13 hat zwei wichtige Funktionen mit Bezug auf das Filter. In erster Linie kompensiert er die Dämpfung, die durch die Widerstände 30 und 31 hervorgerufen wird und in zweiter Linie trennt er das Filter von der Kombinationsschaltung 15. so daß die Kennlinien des Filiers nicht von Veränderungen des Widerstandes 17 beeinflußt werden.

Die Anordnung kann daher so getroffen werden, daß unterhalb der Grenzfrequenz des Filters die Kennlinie i'ia (Fig.2) im wesentlichen mit der Kennlinie 14a zusammenfällt, wodurch bei dieser Frequenz keine Kompressorwirkung auftritt. Oberhalb der Grenzfrequenz erzeugt die Anhebung der hohen Frequenz durch das Filter 12 das in Fig.2 dargestellte Verhalten, wodurch sich eine Kompressorwirkung bei hohen Frequenzen ergibt Die Kompressorwirkung tritt daher selektiv in dem Hochfrequenzband auf. Die Schaltung der F i g. I kann zur Störverminderung in einem Audiosystem benutzt werden, bei dem die Grenzfrequenz z. B. bei 3 KHz liegt, um eine Verminderung der hochfrequenten Geräusche herbeizuführen.

Der Kondensator 32 und die Induktivität 32a dienen dazu, das Verhalten bei Übertragung von trägerfrequenten Signalen zu erläutern.

Die Expanderschaltung

F i g. 3 zeigt eine komplementäre Expanderschaltung, die in vieler Hinsicht ähnlich der Schaltung der Fig. 1 aufgebaut ist Der Hauptunterschied besteht darin, daß das Filter 12 nun eine solche Ausbildung hat daß es eine Dämpfung der hohen Frequenzen herbeiführt Zu diesem Zweck besteht das Filter aus einem Reihenwiderstand 35, auf den ein Nebenschlußzweig mit einem Widerstand 36 in Reihe mit einem Kondensator 37 folgt Da die Dämpfung der hohen Frequenzen nun erforderlich ist, um die Expanderwirkung herbeizuführen, ist der Verstärker 13 nicht notwendig, um die Verstärkung anzuheben. Er dient lediglich dazu, das Filter von der Kombinationsschaltung 15 zu trennen und kann daher als Emitter in Folgeschaltung ausgebildet sein.

Die llochfrequehzkennlinie der Expaiiderschallung (wenn der Kondensator 37 eine niedrige Reaktanz hat) entspricht daher der F i g. 4, in der die relative Lage der Linien lla und 14a im Vergleich mit der Fig.2 ausgetauscht sind, so daß der dynamische Bereich ίο expandiert wird.

Die Steuerschaltung

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Ausbildung der Steuerschaltung 19, die beim Kompressor oder auch bei einem Expander verwendet werden kann. Die Spannung an dem Widerstand 17 wird durch einen Differenzverstärker 40 abgegriffen, durch einen Gleichrichter, der schematisch als Block 41 dargestellt ist. gleichgerichtet und durch eine Glättungsschallung 42

2ö geglättet, so daß auf der Leitung 20 das Steuersignal entsteht. Dieses Signal kann den Widerstand 17 in verschiedener Weise steuern. Der Widerstand 17 kann z. B. ein Feldeffekttransistor sein, oder ein foloempfindiicher Widerstand, der von einer Lampe beleuchtet wird.

die von dem Steuersignal gespeist wird.

Die dargestellte Glättungsschaltung 42 eignet sich zur Anwendung für Audioübertragungen, bei denen der Kompressor oder der Expander syllabisch wirken muß. d. h. so. daß der dynamische Bereich komprimiert wird.

ohne daß in das Signal nichtlineare Verzerrungen eingeführt werden. Die Glättungsschaltung enthält ein erstes ffC-Glättungsnetzwerk, das aus einem Widerstand 43 und einem Kondensator 44 besteht, die eine relativ kurze Zeitkonstante haben und die an sich noch nicht genügt, um die geforderte syllabische Glättungswirkung zu erzeugen. An das erste Netzwerk schließt sich ein zweites Netzwerk an. welches einen Reihenwiderstand 45 und einen Nebenschlußkondensator 46 enthält, der eine längere Zeitkonstante aufweist, so daß die Glättung des Steuersignals durchgeführt werden kann. Der Widerstand 45 ist durch eine Diode 47 überbrückt, die einen nennenswerten Spannungsabfall nach vorn aufweist. Die Diode kann z. B. eine Siliciumdiode sein, so daß kein Diodenstrom fließt, wenn nicht der Spannungsabfall an dem Widerstand 45 eine Spannung von etwa 0,6 Volt übersteigt.

Bei kleinen Schwankungen der Steuerspannung des ersten Netzwerkes kann das zweite Netzwerk vollständig folgen. Wenn jedoch eine starke Zunahme der

so Signalamplitude auftritt, wird die Diode 47 leitend und vermindert die Zeitkonstante des zweiten Netzwerkes beträchtlich. Die Ansprechzeit der Steuerschaltung 19 ist daher kurz, während gleichzeitig Signalverzerrungen und die Erzeugung von Modulationsprodukten bei gleichmäßigen Signalverhältnissen auf einem Minimum gehalten werden.

Expander mit nicht-linearem Begrenzer

F i g. 5 zeigt eine Schaltung, die sich von derjenigen der Fig.3 nur dadurch unterscheidet daß Begrenzerdioden 50 und 51 in Reihe mit Vorspannungsquellen 52 (schematisch als Batterien dargestellt) zwischen der Eingangsklemme 10 und der Ausgangsklemme 18 angeordnet sind und daß ein abgestimmter Kreis vorgesehen ist, der Trägerfrequenzen verarbeiten kann. Die Dioden haben die Aufgabe, die Spannung an dem veränderbaren Element der veränderbaren Kombinationsschaltung daran zu hindern, daß sie unter einen

vorgegebenen kleinen Grenzwert fällt, der durch die Vorspannung bestimmt ist und zwar selbst bei extremen Störbedingungen. Ohne die Dioden würde die Zeitverzögerung in der Steuerschaltung 19 eine beträchtliche Änderung von Signalen mil hohem Pegel hervorrufen. Die Dioden 51 können auch mit Hilfe eines Transformators mit entsprechendem Wicklungsverhältnis gekoppelt und vorgespannt sein, wobei die Primärwicklung zwischen den beiden Punkten It) und 18 liegt und die Dioden an die Sekundärwicklung angeschlossen sind. Ein ähnliches Ergebnis läßt sich durch die Verwendung eines Differenzverstärker erzielen, dessen Eingänge an ilen Übertragungskanal 14 und an den Punkt 18 angeschlossen sind, während der Ausgang des Verstärkers über Dioden an dem Punkt 18 liegt. Während hier lier Fall einer Expanderschaltung angegeben ist, kann die Unterdrückung von Störwellen auch bei Kompresiorschaltungen in ähnlicher Weise ausgeführt werden.

Die Diodenschaltung stellt auch eine nicht-lineare Kombinationsschaltung dar (d. h. ohne Steuerschaltung Ϊ5 und Widerstand \T) und ist bei Kompressoren Und Expandern anwendbar.

Schaltungen mit mehr als zwei Übertraguhgskanälen

F i g. 6 zeigt eine Schaltung, in der drei verschiedene CJbertragungskanäle 60, 61 und 62 verwendet werden, von denen jeder ein Filter 63 und/oder einen Verstärker 64 enthalten kann. Die Ausgangsgrößen der Überlragungskanäle werden in verschiedenen veränderlichen Verhältnisse«'¹ durch eine veränderbare Kombinationsschallung 65 kombiniert, die im dargestellten Fall einen Widersland 56 aufweist, der Anzapfungen hat, die an die Ausgänge der drei Kanäle angeschlossen sind und einen einstellbaren Abgriff 67, der am Ausgang 18 liegt. Die Lage des Abgriffs 67 wird von der Steuerschaltung 19 in Abhängigkeit von dem Signal auf der Leitung 20 eingestellt, wobei die Steuerschaltung den Pegel des Ausgangssignals lediglich beispielsweise abgreift. Der Abgriff 67 kann mit Hilfe einer Scrvomotoreinrichtung verstellt werden, obwohl es auch möglich ist, eine rein elektronisch arbeitende Anordnung zu benutzen.

Ob die Schaltung als Kompressor oder Expander arbeitet, hängt von der relativen Verstärkung in den drei Kanälen 60, 61 und 62 ab und die Schaltung kann über einen Teil des dynamischen Bereiches als Kompressor und über einen anderen Teil des dynamischen Bereiches als Expander arbeiten. Durch entsprechende Auswahl der vefElär'kungsiäktören der verschiedenen Kanäle, durch Wahl der Kennlinien der Filter und Ausbildung der veränderbaren Kombinationsschaltung 65 in bezug auf den Signalpegel ist es möglich, eine Reihe von verschiedenen Wirkungen zu erzielen, z. B. bei Synthesegeräten für elektronische Musik oder spezielle Effekte bei Geräten für besondere musikalische Darbietungen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Signalkompressor zur Verminderung des dynamischen Bereichs von innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegenden Eingangssignal mit zwei Kanälen zur Übertragung von Signalkomponenten von einem Eingang zu einem Ausgang, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Kanäle (11, 14) eine lineare Arbeitskennlinie bezüglich des dynamischen Bereichs hat und daß die beiden Kanäle (11, 14) mit dem Ausgang (18) über eine veränderbare Kombinationsschaltung (15) verbunden sind, die auf einen oder mehrere Signalpegel oder auf die Differenz von Signalpegeln anspricht, so daß bei einem in bezug auf den vorgegebenen dynamischen Bereich niedrigen Eingangssignalpegel das vom ersten Kanal mit einer ersten Verstärkung übertragene Signal nahezu vollständig das Ausgangssignal bildet und bei einem in bezug auf den vorgegebenen dynamischen Bereich hohen EingangssigK«iipegel das vom zweiten Kanal mit einer zweiten Verstärkung übertragene Signal nahezu vollständig das Ausgangssignal bildet, wobei die zweite Verstärkung niedriger als die erste ist, während bei einem Eingangssignalpegel mit in bezug auf den vorgegebenen dynamischen Bereich mittlerer Höhe das Ausganpssignal Signalkomponenten aufweist, die über beide Kanäle übertragen wurden.

2. Signalexpander zur Ausdehnung des dynamischen Bereichs von innerhalb eines vorgegebenen dynamischen Bereichs liegenden Eingangssignalen mit zwei Kanälen zur Übertragung von Signalkomponenien von einem Einga.ig zu einem Ausgang, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Kanäle (11, 14) eine line, /e Arbeitskennlinie bezüglich des dynamischen Bereiches hat. daß der zweite Kanal ein Filter mil vorgegebener Kennlinie enthält und daß die beiden Kanäle (11, 14) mit dem Ausgang (18) über eine veränderbare Kombinationsschaltung (15) verbunden sind, die auf einen oder mehrere Signalpegel oder auf die Differenz von Signalpegeln anspricht, so daß bei einem in bezug auf den vorgegebenen dynamischen Bereich niedrigen Eingangssignalpegel das vom ersten Kanal mit einer ersten Verstärkung übertragene Signal nahezu vollständig das Ausgangssignal bildet und bei einem in bezug auf den vorgegebenen dynamischen Bereich hohen Eingangssignalpegel das vom zweiten Kanal mit einer zweiten Verstärkung übertragene Signal nahezu vollständig das Ausgangssignal bildet, wobei die zweite Verstärkung höher als die erste ist. während bei einem Eingangssignalpegel mit in bezug auf den vorgegebenen dynamischen Bereu h mittlerer Hohe das Ausgangssignal Signalkomponenten aufweist, die über beide Kanäle Übertragen wurden.

3. Signalexpander nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der erste Übertragungskanal (11) ein Filter (12) mit vorgegebener Kennlinie enthält und daß die veränderbare Kombinationsschallung (15) auf den Strom, der durch ein Veränderbares Schaltelement (17) der veränderbaren Kombinaliohsschallung fließt, oder auf eine Spannung an diesem veränderbaren Schaltelement (17) anspricht.

4. Signalkompressor oder Expander nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Übertragungskanäle (60, &1, 62) vorgesehen sind und daß die Kombinationsschaltung (65) den relativen Anteil bestimmt, mit dem die Ausgangsgrößen der Kanäle zu den Ausgangssigna-(en in Abhängigkeit von einem oder mehreren Signalpegeln oder Pegeldifferenzen beitragen.

5. Signalkompressor oder Expander nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationsschaltung (15) eine feste Impedanz

ίο (16) enthält, die zwischen dem ersten Kanal (11) und dem Ausgang (18) liegt, sowie eine veränderbare Impedanz (17), die zwischen dem zweiten Kanal (14) und dem Ausgang angeordnet ist und daß eine Steuerschaltung (19) so angeordnet ist, daß sie die

is veränderbare Impedanz (17) steuert derart, daß ihr Impedanzwert entweder sehr hoch oder sehr niedrig ist im Vergleich zu dem der festen Impedanz (16), wenn das Eingangssignal einen niedrigen bzw. einen hohen Pegel aufweist.

6. Signalkompressor oder Expander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Filter so ausgebildet ist, daß es eine Trägerfrequenz überträgt.

7. Signalkompressor oder Expander nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Kombinationsschaltung (15) durch eine Steuerschaltung (19) gesteuert wird, die einen ersten Glätturr^skreis (43, 44) mit kurzer Zeitkonstante und einen zweiten Glättungskreis (45, 46, 47) mit einer langen Zeitkonstante bei stetigen Signalbedingungen aufweist, jedoch eine kurze Zeitkonstante hat. wenn der Signalpegel sich plötzlich ändert.

8. Signalkompressor oder Expander nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Kombinationsschaltung mit einem nicht-linearen Begrenzer (50, 51) verbunden ist, der das Signal der Kombinationsschaltung auf einen kleinen Wert bei plötzlichen Änderungen des Eingangssignals begrenzt.

•to

9. Signalkompressor oder F^v,pander nach einem

der Ansprüche 1 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Kombination.ischaltung eine nichtlineare Arbeitskennlinie hat.

10. Signalkompressor nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Übertragungskanäle ein Filter (12) mit vorgegebener Kennlinie enthält, so daß die Schaltung als frequenzselektiver Kompressor arbeitet.

11. Signalexpander nach Anspruch 2. dadurcn gekennzeichnet, daß der erste Übertragungskanal

(11) eine lineare Frequenzkennlinie aufweist.