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Zur Änderung der Übertragungsmaße können an sich bekannte Stellglieder
verwendet werden, z. B. mit direkter Steuerung der Verstärkung von Verstärkern oder
mit Änderung der Gegenkopplung oder Mitkopplung von Verstärkern oder mit Steuerung
von passiven Bauelementen.
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Durch die erfindungsgemäße Gegenregelung (Anspruch 1) wird zunächst
erreicht, daß die Steuer-Kennlinien für die Kompression und Expansion (nachfolgend
kurz als Kennlinien bezeichnet) annähernd linear sind, wodurch ihre Reproduzierbarkeit
in den Geräten z. B.
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einer Fabrikationsserie erleichtert wird. Die normalen Streuungen
der Eigenschaften der Bauelemente haben hierauf keinen wesentlichen Einfluß. Als
Steuerspannungserzeuger kann im einfachsten Falle eine übliche Gleichrichterschaltung
mit Schwellenwert, z. B. eine Diodenschaltung mit vorgespannter Diode, verwendet
werden, so daß bei langsamen Änderungen der Amplitude die erzeugte Steuergleichspannung
der Amplitude des Nutzsignals folgt.
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Die Linearisierung der Kennlinien wird gemäß einer wichtigen Weiterbildung
der Erfindung dadurch verbessert, daß die im Nutzsignalweg liegenden Mittel zur
Änderung des Übertragungsmaßes und die im Zweigweg liegenden Mittel zur Änderung
des Übertragungsmaßes die gleiche bzw. komplementäre Abhängigkeit der Änderung von
der Steuerspannung haben. Die komplementäre Abhängigkeit gilt für den Fall der Expansion,
ist aber dort nicht erforderlich, wenn man die Steuerspannung für die Expansion
umpolt. Die gleiche bzw. komplementäre Abhängigkeit wirkt sich ferner günstig auf
die Konstanz der Neigung der Kennlinien für Kompression und Expansion aus, was wichtig
für die Reproduzierbarkeit der Kennlinien und damit vereinfachend für die Fabrikation
ist. An sich wäre die erwähnte Gleichheit der Abhängigkeit nicht unbedingt notwendig
zur Verbesserung der Linearisierung und der Erzielung einer Konstanz der Neigung,
weil dies auch dann erreicht würde, wenn sich die beiden Abhängigkeiten durch einen
konstanten Faktor unterscheiden (Anspruch 4). Da dies aber nur mit größerem Aufwand
realisierbar ist (durch Reihen- oder Parallelschalten mehrerer Stellglieder), empfiehlt
es sich, eine gleiche Abhängigkeit zu wählen (Anspruch 2).
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Gemäß einer anderen wichtigen Weiterbildung der Erfindung wird die
Konstanz der Neigung der linearisierten Kennlinien dadurch weiter verbessert, daß
der Steuerspannungserzeuger nach Anspruch 5, insbesondere nach Anspruch 6, aufgebaut
ist (gemäß einer älteren Patentanmeldung). Bei Verwendung eines solchen Steuerspannungserzeugers
tritt zugleich der Vorteil auf, daß der Übergang zwischen dem unteren und mittleren
Teil der Kennlinie einen scharfen und damit leicht reproduzierbaren Knick aufweist
Ein nach diesem Prinzip aufgebauter Steuerspannungserzeuger bewirkt, daß am Eingang
des Steuerspannungserzeugers (Punkt F) eine vollkommen konstante Wechselspannung
in Höhe der genannten Schwellenspannung im gesamten Regelbereich auftritt Dadurch
wird eine vollkommen konstante Neigung der Kennlinien unter der schon genannten
vereinfachenden Bedingung erzielt, daß die Kennlinien der Mittel zur Änderung der
Übertragungsmaße im Nutzsignal- und Zweigweg gleich (oder komplementär) sind.
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Die beim bekannten Dolby-System (DT-OS 1487 276) angewendete Dynamik-Regelung
in einem vom Nutzsignal abgezweigten Zweigkanal ist bei Anwendung der Erfindung
nicht notwendig, weil die Kennlinien für die Dynamik-Regelung von Gerät zu Gerät
genau reproduzierbar sind. Deshalb ist die Erfindung vorwiegend für den ungeteilten
Nutzsignalweg, also ohne Verwendung eines Zweigkanals für das Nutzsignal, bestimmt
In diesem Fall müssen gemäß einer Weiterbildung der Erfindung im einzigen, also
ungeteil-
ten, Nutzsignalweg die kleinen Amplituden relativ zu den großen Amplituden
vergrößert werden. Die großen Amplituden werden nicht vergrößert, indem die Steuerspannung
oder die Wirkung des Stellgliedes im Nutzsignalweg auf einen bestimmten Wert begrenzt
wird.
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Es ist auch bekannt, zur Vermeidung des sogenannten Atmens des Rauschens
den Nutzfrequenzbereich in mehrere Teilbereiche aufzuteilen, in denen die Dynamik-Regelungen
unabhängig voneinander stattfinden.
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Diese Maßnahme wird vorteilhaft zugleich mit der Erfindung angewendet.
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Die optimale Wirkung der Erfindung wird durch gleichzeitige Anwendung
der Ansprüche 1, 2 (oder 4) und 5 und vorteilhaft noch von Anspruch 7 und 8 erreicht.
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Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen, die in
der Zeichnung dargestellt sind, erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild
der erfindungsgemäßen Schaltung für eine Kompression, F i g. 2 ein Blockschaltbild
der erfindungsgemäßen Schaltung für eine Expansion, F i g. 3 ein Kennlinienfeld
für die erfindungsgemäße Schaltung, F i g. 4 ein anderes Blockschaltbild der erfindunsgemäßen
Schaltung für eine Kompression, F i g. 5 und 6 je ein anderes Blockschaltbild der
erfindungsgemäßen Schaltung für eine Expansion, F i g. 7 ein Ausführungsbeispiel
des Blockschaltbildes nach Fig 1, F i g. 8 ein Ausführungsbeispiel für eine Kompression
mit Unterteilung des Frequenzbereiches, F i g. 9 ein Ausführungsbeispiel für eine
Expansion mit Unterteilung des Frequenzbereiches und F i g. 10 bis 13 zeigen Ausführungsbeispiele
für den verbesserten Steuerspannungserzeuger.
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In F i g. ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltung bei der
Kompression von Wechselspannungssignalen als Blockschaltbild dargestellt. Eine solche
Schaltung kann z.B. beim Bespielen eines Tonbandgerätes verwendet werden.
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Es ist beabsichtigt, die an der Eingangsklemme 1 anliegenden Eingangssignale
Ui mit einem bestimmten Dynamikumfang in Signale U2 umzuwandeln, die an der Ausgangsklemme
2 abgreifbar sind und einen kleineren Dynamikumfang aufweisen. Zu dem beschriebenen
Zweck ist im Nutzsignalweg zwischen den Klemmen 1 und 2 ein in seiner Verstärkung
steuerbarer Verstärker 3 angeordnet. Der Verstärker 3 besitzt einen Steuereingang
4, über den zwecks Änderung des Übertragungsmaßes seine Verstärkung mittels einer
Steuergleichspannung steuerbar ist.
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Zur Gewinnung der Steuergleichspannung ist ein Zweigweg mit einem
weiteren Verstärker 7 vorgesehen, dessen Eingang an den Ausgang des Verstärkers
3 angeschlossen ist. Der Ausgang des Verstärkers 7 speist einen Steuerspannungserzeuger
5, der zur Erzeugung einer von der Amplitude ihrer Eingangswechselspannung abhängigen
Gleichspannung am Punkt Q dient. Sie wird als Steuerspannung den Steuereingängen
4 und 6 der Verstärker 3 und 7 zugeführt.
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Die beschriebene Schaltung engt den Dynamikumfang des Nutzsignals
ein, weil mit zunehmender Ausgangsspannung des Verstärkers 3 am Ausgang des Steuerspannungserzeugers
5 eine zunehmende Steuergleichspannung erscheint, die die Verstärkung des Verstärkers
3 herunterregelt. Außerdem wird dann erfindungsgemäß
auch die Verstärkung
des Verstärkers 7 heruntergeregelt, so daß im Zweigweg eine Gegenregelung stattfindet,
die die Regelkennlinie der Kompressionsschaltung in F i g. 1 nahezu linearisiert.
Die Steuerspannung ist also in F i g. 1 eine Regelspannung.
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An Hand der F i g. 3 wird unten diese Wirkung erläutert.
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In F i g. 2 ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltung bei
der Expansion von Wechselspannungssignalen dargestellt. Eine solche Schaltung dient
z. B.
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dazu, die mit der in F i g. 1 dargestellten Schaltung von Ut auf U2
komprimierten Signale so zu expandieren, daß die Ausgangssignale U3 wieder den Dynamikumfang
der Eingangssignale Ui der Schaltung nach F i g. I aufweisen.
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Die Expansionsschaltung in F i g. 2 enthält zwischen der Eingangsklemme
10 und der Ausgangsklemme 11 einen steuerbaren Verstärker 8. Der Zweigweg, dessen
Eingang in diesem Fall statt an den Ausgang an den Eingang des Verstärkers 8 im
Nutzsignalweg angeschlossen ist, enthält den schon an Hand der F i g. 1 beschriebenen
steuerbaren Verstärker 7. Der Steuereingang 9 des Verstärkers 8 sowie der Steuereingang
6 des Verstärkers 7 werden von dem Ausgang Q des Steuerspannungserzeugers 5 gespeist.
Der Verstärker 8 ist wegen der verlangten Expansion so aufgebaut, daß die Steigung
seiner Steuerkennlinie das umgekehrte Vorzeichen aufweist als die Steigung der Steuerkennlinie
des Verstärkers 3, während der Verstärker 7 in F i g. 2 mit dem Verstärker 7 in
F i g. 1 übereinstimmt und wie dieser gegengeregelt wird. Wenn die Eingangsspannung
(U2) steigt und damit der Betrag der Steuergleichspannung an den Steuereingängen
9 und 6 steigt, dann hat dies also zur Folge, daß die Verstärkung des Verstärkers
8 vergrößert wird, während die Verstärkung des Verstärkers 7 verringert wird. Dies
kann auch dadurch bewirkt werden, daß zwischen dem Steuerspannungserzeuger 5 und
dem einen der beiden ansonsten gleich aufgebauten Verstärker 7 und 8 eine Phasenumkehrschaltung
für die Steuergleichspannung liegt. Gleich aufgebaute Verstärker können auch dann
verwendet werden, wenn die Verstärkung jeweils durch einen Gegenkopplungsspannungsteiler
bestimmt wird (vgl. z. B. F i g. 7). Die für beide Verstärker gleiche Steuergleichspannung
steuert dann in bekannter Weise (DT-OS 22 18 823) bei Kompression den einen Spannungsteilerwiderstand
und bei Expansion den anderen Spannungsteilerwiderstand.
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In F i g. 3 ist ein Pegeldiagramm in üblicher Darstellung wiedergegeben.
Die zu verarbeitenden Nutzsignale Ul bei Kompression liegen auf der Abszisse zwischen
- 75 dB (angenommene Schwelle des Rauschens der Quelle) und dem Nenn-Pegel von 0
dB. Der absolute Wert der Eingangsspannung steigt auf der Abszisse von links nach
rechts bis zum Nennpegel an. Die Ausgangspegel U2 bei Kompression bzw. die Eingangspegel
(U2) bei Expansion liegen zwischen -45dB und O dB. Der absolute Wert der Ausgangsspannung
steigt auf der Ordinate von unten nach oben bis zum Nenn-Pegel an. Bei exakter Expansion
liegen die Ausgangssignale (U3) ebenfalls zwischen den genannten Werten von -75dBund0dB.
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Die Kurve 12 für die Abhängigkeit des Ausgangspegels U2 von Ul stellt
die Kennlinie der Kompressionsschaltung nach F i g. 1 dar. Zwischen -75dB und -60dB
für Ul liegt eine konstante Verstärkung von 30 dB vor (Neigung der Kennlinie 12
von 45°), so daß bei gleich angenommener Maximal-Verstärkung der
Verstärker 3 und
7 in F i g. 1 am Punkt Peine Verstärkung von 60 dB gegenüber dem Punkt 1 vorliegt.
Erst bei einem Eingangspegel Ui von -60dB (am Knick der Kennlinie 12), dem wegen
der Verstärkung von 60 dB ein Pegel von U4 = 0 dB im Punkt P entspricht, setzt im
dargestellten Beispiel die Regelwirkung (Kompression) ein, weil dort die Schwelle
des Steuerspannungserzeugers (5 in F i g. 1) überschritten wird. Von dem Wert Ul
= -60dB an nimmt die Verstärkung laufend ab und hat bei einem Eingangspegel von
0 dB den Wert 0 dB, also die Verstärkung 1. Oberhalb von o dB verläuft die Kurve
12 mit dem Verstärkungswert 1 weiter, d. h., sie bildet eine Fortsetzung der gestrichelt
eingezeichneten Geraden 15 für die Verstärkung 1.
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Man erkennt, daß der Dynamikumfang von dB bis OdB der Eingangssignale
Ul auf einen Umfang von -45 dB bis OdB der Ausgangssignale U2 verringert wird. Die
Kurve 13 für U4 gibt den Verlauf der Spannung U4 am Punkt P wieder. Sie verläuft
zwischen - 60 dB und 0 dB genau waagerecht, wenn der obenerwähnte verbesserte Steuerspannungserzeuger
verwendet wird (näheres bei F i g. 10 bis 13). Bei Verwendung eines üblichen Steuerspannungserzeugers
mit Diodengleichrichtung steigt die Kennlinie dagegen allmählich an, weil die Wechselspannung
am Punkt Pin F i g. 1 bei zunehmender Nutzsignalspannung wegen des Regelvorganges
im Zweigweg etwas ansteigt. Diese Kennlinie ist gekrümmt, und ihre Krümmung hängt
von der Toleranz der Diode ab. Diese Krümmung überträgt sich abgeschwächt auf die
Kennlinien 12 und 14, was ihre Linearität also entsprechend beeinträchtigt.
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Entsprechend der Kompression verläuft im beschriebenen Fall auch
die Expansion. Die hierzu erforderliche Kennlinie ist mit dem Bezugszeichen 14 versehen.
In diesem Fall liegen die Eingangssignale (U2) in F i g. 3 (Abszisse) zwischen -45dB
(komprimierte Schwelle des Rauschens) und 0 dB, wobei bei dB (am Knickpunkt der
Kennlinie 14) die Verstärkungsänderung einsetzt. Aus diesen Eingangspegeln wird
über die Kennlinie 14 der Expansionsschaltung wieder der ursprüngliche Dynamikumfang
von dB bis 0 dB. Die Kurve 13 für (U4) gibt den Verlauf der Spannung (U4) am Punkt
P wieder. Hinsichtlich der Kennlinie gilt das im vorstehenden Absatz gesagte.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung zeigt sich darin, daß der mittlere
Abschnitt der Kennlinien 12 bzw.
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14, der für die Regelung maßgebend ist, infolge der erfindungsgemäßen
Gegenregelung praktisch linear ist.
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Die lineare Ausbildung bedeutet, daß die Kennlinien auch bei verschiedenen
Geräten übereinstimmen. Für ein einzelnes Gerät ist es an sich gleichgültig, welchen
Verlauf die Kennlinie hat, sofern sich die Verläufe bei Kompression und Expansion
entsprechen. Die Schwierigkeiten treten auf, wenn die Kennlinien auch bei den Geräten
in der Fabrikation gleich sein sollen. In diesem Fall besitzt eine lineare Kennlinie
den Vorteil einfacher und guter Reproduzierbarkeit. Die üblichen Toleranzen der
verwendeten Bauelemente haben bei Anwendung der Erfindung keinen wesentlichen Einfluß
auf die Linearität der Kennlinien.
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In F i g. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Schaltung für den Fall der Kompression dargestellt. Gegenüber F i g. ist noch ein
Verstärker 17 zwischengeschaltet. Je nach Wahl der Klemme 16 oder 18 als Ausgangsklemme
ergibt sich ein anderer Verlauf der jeweils wirksamen Kennlinie. Die Schaltung besitzt
also eine umschaltbare Kennlinie.
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Um die nach F i g. 4 komprimierten Signale wieder
auf
einfache Weise expandieren zu können, ist die in F i g. 5 dargestellte Schaltung
geeignet, wenn in F i g. 4 die Klemme 18 als Ausgangsklemme dient. Gegenüber F i
g. 2 ist ein Verstärker 19 zwischengeschaltet.
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Wird in der Schaltung nach F i g. 4 die Klemme 16 als Ausgangsklemme
gewählt, so dient als Expansionsschaltung die in F i g. 6 dargestellte Schaltung.
bei der im Zweigweg der zusätzliche Verstärker 20 notwendig ist.
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In F i g 7 ist ein Ausführungsbeispiel der Kompressionsschaltung
nach F i g. 1 dargestellt. Als Verstärker im Nutzsignalweg dient ein Differenzverstärker
3, dessen invertierender Eingang 27 über einen Widerstand 26 mit der Eingangsklemme
1 und dessen nichtinvertierender Eingang 28 mit der Bezugsspannung verbunden ist.
Der Differenzverstärker 3 ist also als invertierender Verstärker geschaltet. Die
Verstärkung des Differenzverstärkers 3 wird von dem Gegenkopplungsweg mit dem Gegenkopplungsspannungsteiler
24, 26 bestimmt.
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Der Widerstand 24 ist an seinem Steuereingang 21 steuerbar. Der Verstärker
7 in F i g. l ist in F i g. 7 von dem invertierenden Verstärker 7 gebildet, wobei
die Verstärkung dieses Verstärkers 7 von dem Widerstand 23 mit Steuereingang 22
im Gegenkopplungsweg bestimmt wird. Die Widerstände 23 und 25 bilden zusammen einen
Gegenkopplungsspannungsteiler.
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Bei den bisher beschriebenen Anwendungsbeispielen der erfindungsgemäßen
Schaltung wird immer über den gesamten zu übertragenden Frequenzbereich gleichmäßig
komprimiert und expandiert. Es ist jedoch mitunter wünschenswert, den Frequenzbereich
der Kompressionsschaltung oder Expansionsschaltung, wie bekannt, in mehrere Teilbereiche
zu zerlegen, in denen die Wirkung jeweils unabhängig von den anderen Teilbereichen
erfolgt. Dadurch wird das sogenannte atmende Rauschen, das auf Grund der Dynamikregelung
von Nutzsignalen tiefer Frequenzen (Paukenwirbel) auftritt.
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beseitigt.
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Eine entsprechende Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltung
für eine Kompressionsschaltung ist in F i g. 8 dargestellt. Die Verstärkung des
Verstärkers 3 ist durch Steuerung des Gegenkopplungsweges 31, 30 steuerbar. Dieser
Gegenkopplungsweg enthält außerdem ein frequenzabhängiges Netzwerk 29. In dem zweiten
Gegenkopplungsweg 34, 30 liegt ein zweites frequenzabhängiges Netzwerk 36.
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Vom Verbindungspunkt des als Filter ausgebildeten frequenzabhängigen
Netzwerkes 29 mit dem Widerstand 31 aus wird über einen Widerstand 32 ein Zweigweg
mit einem steuerbaren Verstärker 7 und einem Steuerspannungserzeuger 5 gespeist.
Die Verstärkung des Verstärkers 7 wird über den steuerbaren Gegenkopplungswiderstand
33 gesteuert.
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Entsprechend dem Gegenkopplungsweg mit dem Filter 29 ist der Gegenkopplungsweg
mit dem als Filter aufgebauten frequenzabhängigen Netzwerk 36 ausgebildet. Der steuerbare
Widerstand 34 wird von einem weiteren Steuerspannungserzeuger 38 angesteuert, der
wie der Steuerspannungserzeuger 5 aufgebaut ist. Der Steuerspannungserzeuger 38
seinerseits wird von einem Verstärker 39 angesteuert, dessen Verstärkung durch Steuerung
des steuerbaren Gegenkopplungswiderstandes 35 steuerbar ist. Der Widerstand 37 bildet
mit dem Widerstand 35 einen Gegenkopplungsspannungsteilen Die Verstärkung des Verstärkers
3 wird somit in den durch die Filter 29 und 36 bestimmten Frequenzbereichen nahezu
unabhängig voneinander geregelt. Die Fil-
ter 29 und 36 sind im vorliegenden Fall
so dimensioniert. daß das eine Filter die tiefen und mittleren und das andere Filter
die hohen Frequenzen bevorzugt durchläßt.
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Ebenfalls eine Aufteilung des zu übertragenden Frequenzbereiches
in mehrere Teilbereiche zeigt die Expansions-Schaltung nach F i g. 9, in der eine
Expansion nur in dem durch Filter 29 gegebenen oberen Teil des Frequenzbereiches
stattfindet. Zu diesem Zweck liegt in Reihe mit dem Filter 29 ein steuerbarer Gegenkopplungsweg
41, 40. Zur Steuerung dienen wie in der Kompressionsschaltung in F i g. 8 die Teile
32, 7, 5, 33. In Reihe mit dem Filter 36 für den unteren Teil des Frequenzbereiches
liegt ein fester Gegenkopplungsweg 41, 42. Diese gegenüber der Schaltung nach F
i g. 8 vereinfachte Schaltung genügt für geringere Qualitätsansprüche, wie sie z.
B. an billige Kassetten-Tonbandgeräte gestellt werden.
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An sich kann die beschriebene Aufteilung des Frequenzbereiches beliebig
weit getrieben werden. Dies ist lediglich eine Frage des vertretbaren Aufwandes.
Bezüglich des Kennlinienfeldes nach F i g. 3 wirkt sich die Aufteilung in mehrere
Frequenzbereiche dahin aus, daß die Kennlinien zwar entsprechend verschiedene Verläufe
(Lage der Knickpunkte, Steilheit) aufweisen, daß die einzelnen Kennlinien-Abschnitte
aber wieder im wesentlichen geradlinig sind.
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Für die beschriebenen steuerbaren Widerstände in den Gegenkopplungswegen
eignen sich in vorteilhafter Weise die Source-Drain-Strecken von Feldeffekttransistoren.
Wenn ferner zwei steuerbare Widerstände in gleicher Weise gesteuert werden sollen,
etwa die Widerstände 23 und 24 in F i g. 7 oder 33 und 40 in F i g. 9, dann eignen
sich hierzu vorteilhaft Dual-Feldeffekttransistoren.
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Nun folgt eine Beschreibung von vier Ausführungsbeispielen für den
schon erwähnten vorteilhaften Steuerspannungserzeuger, der bewirkt, daß die Regelspannungskennlinie
für die Kompression (14 in F i g. 3) und die entsprechende Kennlinie für die Expansion
(12 in F i g. 3), die durch die Erfindung bereits geradlinig gemacht sind, zusätzlich
noch eine von Gerät zu Gerät mit Sicherheit konstante Neigung haben. Außerdem entsteht
als Übergang des unteren Teils der Kennlinie zum mittleren Teil (Regelbereich) ein
ausgeprägter Knick, so daß auch dieser Übergang leicht reproduzierbar ist.
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Dieser verbesserte Steuerspannungserzeuger enthält wie der bekannte
Diodengleichrichter einen Kondensator, der aufgeladen und entladen wird. Während
jedoch beim Diodengleichrichter der Kondensator durch die Spitzen der Halbschwingungen
der Nutzsignale aufgeladen wird, geschieht beim verbesserten Steuerspannungserzeuger
die Aufladung von der Betriebsspannungsquelle aus. Die Nutzsignale wirken nur steuernd
auf die Aufladung (oder Entladung), indem sie beim Überschreiten eines Schwellwertes
einen im Ladekreis (oder Entladekreis) liegenden elektronischen Schalter schließen.
Die Zeitkonstante der Aufladung (oder Entladung) läßt sich im Gegensatz zum bekannten
Diodengleichrichter außergewöhnlich kurz bemessen, so daß die Steuerwirkung (im
Falle der Kompression eine Regelwirkung) momentan (in der Größenordnung der Dauer
einer Halbschwingung des Nutzsignals) einsetzt und dadurch die Amplitude des Nutzsignals
unter den erwähnten Schwellwert herunterdrückt. Der Schalter öffnet sich deshalb.
und die Entladung (oder Aufladung) geht mit einer größer bemessenen Zeitkonstantc
vor
sich (größer, damit keine Verzerrungen auftreten). Der beschriebene
Vorgang findet periodisch statt, weil nach dem Öffnen des Schalters die Amplitude
des Nutzsignals, und zwar die nächste Halbschwingung wieder auf den Schwellwert
geregelt wird. Die erzeugte Steuerspannung wird entweder durch die Aufladung des
Kondensators auf die volle Betriebsspannung (F i g. 10) oder durch die völlige Entladung
des Kondensators (F i g. ii bis 13) begrenzt. Bei diesem Wert der Steuerspannung
treffen die Kennlinien 12 und 14 in F i g.3- auf die Gerade 15 (z. B. im Nullpunkt
in F i g. 3 oder darunter).
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Die F i g. 10 gilt für den erwähnten Fall der Aufladung und die F
i g. 11 bis 13 gelten für den anderen.
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oben durch Klammern angedeuteten Fall der Entladung über den Schalter.
In allen vier Figuren ist eine Schaltung für den in den F i g. l bis 9 gezeichneten
Steuerspannungserzeuger 5 (auch 38 in F i g. 8) mit der Eingangsklemme P und der
Ausgangsklemme Qdargestellt.
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In F i g 10 wird der Schalter 43 beim Überschreiten eines Schwellwertes
des dem Punkt P zugeführten Nutzsignals geschlossen, so daß der Kondensator 44 von
der Betriebsspannungsquelle UB aus über den Widerstand 46 mit einer durch die Bauteile
44 bis 46 bestimmten sehr kleinen Zeitkonstante fast schlagartig aufgeladen wird.
Der Schwellwert kann durch den Schalter selbst, z, B. durch die Basis-Emitter-Strecke
eines Transistors, oder durch ein vorgeschaltetes Mittel (z, B. Verstärker) gegeben
sein. Am Kondensator erscheint also eine Steuerspannung, die dem Punkt Q entnommen
wird. Sie sinkt durch Entladung des Kondensators über den Widerstand 45 langsam
ab, so daß die Amplitude des Nutzsignals am Punkt P entsprechend ansteigt und den
Schwellwert wieder überschreitet und damit einen neuen Vorgang auslöst. Man erkennt,
daß ein solcher Steuerspannungserzeuger in der im Zweigweg in F i g. 1 oder 2 liegenden
Regelschaltung (Rege,-lung des Verstärkers 7) eine sehr schnelle Regelwirkung bei
einem Amplitudenanstieg 3 hat. Dieser Vorteil, der bereits in der erwähnten älteren
Patentanmeldung genannt ist, ist auch hier wichtig, jedoch hat ein solcher Steuerspannungserzeuger
auch den zweiten hier-bedeutsamen Vorteil, daß an seinem Eingang P eine absolut
konstante Wechselspannung U4 bei der Kompression oder (U4) bei der Expansion auftritt,
was gleichbedeutend mit dem waagerechten Teil der Kurve 13 in F i g. 3 ist. Hieraus
ist bedingt, daß die Kennlinien 12 und 14 in ihrem mittleren Teil eine von Gerät
zu Gerät konstante Neigung haben, die durch die Toleranz der Bauelemente in der
üblichen Größe nur unwe-
sentlich beeinflußt wird. Die Kennlinien 12 und 14 in F
i g. 3 haben unter den vereinfachenden Voraussetzungen gleicher Verstärker 3 und
7 in F i g. 1 bzw. 8 und in F i g. 2 einen bestimmten Winkel gegenüber der gestrichelten
Geraden 15, die für die Verstärkung 0 dB, also die Verstärkung 1, gilt.
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Vor den Schalter 43 wird ein Einweggleichrichter oder Doppelweggleichrichter
47 gelegt, wenn der Schalter 43 auf beide Richtungen der angelegten Wechselspannung
ansprechen würde. Der reelle Widerstand 46 in F i g. 10 (und entsprechend auch der
Widerstand 45 in F i g. 11) braucht kein ohmscher Widerstand zu sein, sondern kann
in an sich bekannter Weise (z. B. bei Ablenkschaltungen von Fernsehempfängern) als
Stromquelle ausgebildet sein, die einen nahezu konstanten Strom liefert.
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In F i g. 11 ist eine Schaltung für den anderen schon erwähnten Fall
dargestellt, daß nach Schließen des Schalters 43 beim Überschreiten eines Schwellwertes
der vorher von der Betriebsspannung UB über den Widerstand 45 aufgeladene Kondensator
44 sehr schnell durch den kleinen Widerstand 46 entladen wird.
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In F i g. 12 ist ein Ausführungsbeispiel nach dem Prinzip von F i
g. l l dargestellt. Hier ist als Schalter ein Transistor 43 angenommen, dessen Basis
von der mit dem Spannungsteiler 48,49 herabgesetzten Nutzsignalspannung gesteuert
wird, Der Transistor wird beim Überschreiten seiner Schleusenspannung von 0,7 V
leitend und bestimmt dadurch den erwähnten Schwellwert. Die Toleranz der Schleusenspannung
ist ausreichend klein, so daß die Neigung der Kennlinien 12 und 14 selbst bei hohen
Forderungen noch genügend konstant von Gerät zu Gerät ist. Zugleich wirkt er als
Gleichrichter, weil nur die eine Richtung der angelegten Wechselspannung den Transistor
entsperren kann.
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Wenn ein elektronischer Schalter diese Eigenschaft nicht hat, kann
ein Gleichrichter vorgeschaltet werden, jedoch ist er nicht notwendig. Der Widerstand
46 deutet den Innenwiderstand des Transistors 43 an, der im Bedarfsfall durch einen
zusätzlichen ohmschen Widerstand vergrößert werden kann.
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In F i g. 13 ist eine andere Möglichkeit zur Berücksichtigung der
positiven und negativen Richtungen der Nutzsignalspannung dargestellt. Jeder Richtung
ist hier ein eigener elektronischer Schalter zugeordnet. Der linke Schalter 43 für
die positiven Halbschwingungen ist wie in F i g. 12 aufgebaut der rechte Schalter
51 mit den zugehörigen Bauelementen ist genauso aufgebaut und wird von den negativen
Halbschwingungen des Nutzsignals über die Phasenumkehrschaltung 50, z. B.
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einen invertierenden Verstärker, angesteuert.