DE2448174A1

DE2448174A1 - Uebertragungssystem fuer tonsignale mit einem lautstaerken- und klangregler

Info

Publication number: DE2448174A1
Application number: DE19742448174
Authority: DE
Inventors: Nikolai Goncharoff
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1973-10-09
Filing date: 1974-10-09
Publication date: 1975-04-24
Also published as: FR2247016B1; IT1019459B; FR2247016A1; BR7408326D0; GB1461187A; JPS5345275B2; JPS5067059A; US3849601A; CA1003758A

Description

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

Dipl. -Ing. Ernst Rathmann

München 71, den 8. Okt. 1974

Melchiorstr. 42

Unser Zeichen: M₀173p_ } 225

Motorola., Inc.

5725 East River Road

Chicago, Illinois 60631

USA

Übertragungssystem für Tonsignale mit einem Lautstärken- und Klangregler

Die Erfindung betrifft ein Übertragungssystem für Tonsignale mit einem Differentialverstärker mit einem ersten und einem zweiten Transistor, wobei einer der Transistoren mit einer Ausgangsklemme verbunden ist, mit einem Signalübertragungstransistor mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Ausgang mit dem ersten und zweiten Transistor des Differentialverstärkers verbunden ist, um an diesen einen Betriebsstromund gleichzeitig einen Tonsignalweg anzulegen, mit einem Tonsignal eingang, der mit dem Eingang des Signalübertragungstransistors zur Ausbildung eines Eingangs signals gekoppelt ist, mit einstellbaren Lautstärkenreglungsmitteln, die mit dem Differentialverstärker gekoppelt sind, wobei ein vorbestimmter Teil des Tonsignales vom Differentialverstärker zu der Ausgangsklemme entsprechend der Ein-

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Stellung der Lautstärkenregelungsmittel durchgelassen wird, und mit einer Klangregelungsschaltung, die mit dem Eingang des Signalübertragungstransistors zur Ableitung von vorbestimmten Frequenzkomponenten des Tonsignals verbunden ist, um die Klangqualität des zur Ausgangsklemme durchgelassenen Tonsignales einzustellen.

In der US-Patentanmeldung Ser. No. 56 313, angemeldet am 20. Juli 1970, sind Lautstärken- und Klangregelungsschaltungen für ein Doppelkanaltonsystem beschrieben. Die Klangregelungsschaltung weist ein Paar von Transistoren auf, einen für jeden Kanal des Doppelkanalsystems, deren Vorspannungen von einem einzigen Potentiometer eingestellt werden, um der Reihe nach die Vorspannung eines Paares von Transistoren einzustellen, die rechte und linke Kanaleingangssignale erhalten. Eine Veränderung der Vorspannungen an den Transistoren der Klangregelungsschaltung mit dem Potentiometer stinamt wirksam die Tiefenanhebung und Höhenabschneidung in dem Tonausgang ab.

Die Ausgänge von den Signalaufnahmetransistoren werden jeweils zu einem Paar von Differentialverstärkern geleitet. Ein einziges Lautstärkenregelungspotentiometer ist mit beiden Differentialverstärkern verbunden. Tonausgangssignale.werden von den Kollektoren von vorbestimmten Transistoren der Differentialverstärker genommen und Lautsprechern zugeführt.

Während die Klang- und Lautstärkenregelungsschaltungen wirksam funktionieren, um jeweils die Klangqualität und Lautstärke des in den Lautsprechern erzeugten Tones abzustimmen, ist es erforderlich, die Klangregelungsschaltung mit der Lautstärkenregelungsschaltung rückzukoppeln, um die Lautstärke mit dem Klang abzustimmen, da tatsächlich alles, was die Klangregelungs schaltung erzielt, darin besteht, die Höhen

- 2 - abzuschnei-

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abzuschneiden. Die Abstimmung der Lautstärke, wenn die Höhen in vorher bestimmter Weise abgeschnitten sind, sorgt für den Tiefenanhebungseffekt. Das letztere beschränkt in einem gewissen Umfang die Regelung der Klangqualität des von dem System erzeugten Tones.

Darüber hinaus kann die Bewegung des Lautstärkenreglers zur Ausbildung einer Stromveränderung in den Differentialverstärkern, von denen die Tonaus gangs signale abgeleitet werden, ein erhebliches Rauschen.in dem von den Lautsprechern ausgesandten Ton erzeugen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die Unzulänglichkeiten der bekannten Übertragungssysteme für Tonsignale zu vermeiden und ein Übertragungssystem der in Frage stehenden Art zu schaffen, in welchem die Klangregelungs schaltung unabhängig von der Lautstärkenregelungsschaltung ist und sowohl eine Tiefenanhebung wie eine Höhenabschneidung des Tones erzielt, in welchem die Lautstärkenregelungsschaltung jedes dem mechanischen Betrieb des Lautstärkenregelungspotentiometers zuzuschreibendes Rauschen verhindert und in welchem die Klang- und Lautstärkenregelungsschaltungen im Betrieb effektiv-und in der Herstellung kostensparend sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Klangregelungsschaltung einen Klangregelungs wähler, der mit einer Spannungsquelle verbunden ist, einen ersten und zweiten Transistor, die elektrisch mit dem Klangregelungswähler gekoppelt sind, und einen Kondensator aufweist, wobei der Klangregelungswähler zu einer ersten Einstellung zur Ausbildung einer ersten vorbestimmten Spannung, um den ersten Transistor leitend zu machen, wodurch hohe und niedrige Frequenzkomponenten des Tonsignals von dem Signalübertragungstransistor durch den erstgenannten Transistor abgeleitet werden, um einen relativ linearen Frequenzgang des

- 3 - Ton-

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Tonausganges zu schaffen, zu einer zweiten Einstellung zur Ausbildung einer zweiten vorbestimmten Spannung, um den ersten Transistor zu sparen, wodurch hohe Frequenzkomponenten des Tonsignales von dem Signalübertragungstransistor über dem Kondensator abgeleitet werden, um eine Tiefenanhebung des Tonausganges zu schaffen, und zu einer dritten Einstellung zur Ausbildung einer dritten vorbestimmten Spannung bewegbar ist, um den zweiten Transistor leitend zu machen, während der erste Transistor gesperrt bleibt, wodurch zusätzliche hohe Frequenzkomponenten des Tonsignales von dem Signal Übertragungstransistor durch den zweiten Transistor abgeleitet werden, während andere hohe Frequenzkomponenten des Tonsignales ebenfalls durch den Kondensator abgeleitet werden, um einen Höhenabschneidungseffekt am Tonausgang zu erzeugen.'

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein Tonsystem, welches vom Doppelkanaltyp sein kann, eine Tonausgangs schaltung auf, die für jeden Kanal einen Differentialverstärker enthält, von dem die Tonausgangssignale gemäß der Einstellung einer Lautstärkenregelungsschaltung, die in diesem System eingeschlossen ist. abgeleitet werden. Ausgangssignale werden auch von einem zweiten Differentialverstärker genommen, der parallel zu dem ersten Differentialverstärker angeordnet ist, dessen Signale aber außer Phase mit den Signalen des ersten Differentialverstärkers sind, um das Spannungsniveau der Ausgangssignale an einem gemeinsamen Punkt im wesentlichen konstant zu halten, trotz eines von der mechanischen Bewegung des Lautstärkenregelungsknopfes herrührenden Rauschens.

In dem System ist auch eine Klangregelungsschaltung vorgesehen, welche unabhängig von derL'autstärkenregelungsschaltung ist. Die Klangregelungs schaltung weist ein Potentiometer auf, das zu drei Einstellbereichen bewegt werden kann. Ein erster minimaler Einstellungsbereich erstreckt sich von O bis 3 V, wobei der erste eines Paares von entgegengesetzt leitfähigen, in der Schaltung verknüpften Transistoren leitfähig .gemacht

- 4 - wird

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wird, um einen linearen Frequenzgang zu erzeugen. Ein zweiter Einstellbereich reicht von 3 bis 5 V₁ um den zuletzt erwähnten Transistor zu sperren, wodurch eine Kondensator-Widerstandskombination zur Ausbildung einer Tiefenanhebung in Funktion treten kann. Im maximalen Einstellbereich sind fünf bis acht "Volt vorgesehen, um den zweiten Transistor des Paares in einen leitenden Zustand vorzuspannen, während der erste Transistor in dem gesperrten Zustand verbleibt. Hierdurch werden Höhen durch die Kombination des zweiten Transistors und eines Kondensators, der mit der Ausgangs elektrode des Transistors verbunden ist, abgeschnitten. Darüber hinaus wird weiterhin eine Tiefenanhebung durch die oben erwähnte Kondensator-Widerstandskombination erzeugt.

Ein Kondensator und Widerstände, die mit der Basiselektrode des erstgenannten Transistors verbunden sind, verzögern das Signal, um im wesentlichen ein von der mechanischen Bewegung des Klangregelungsknopfes herrührendes Rauschen zu eliminieren.

Im nachfolgenden wird ein Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Figur beschrieben.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Kanals eines Doppelkanaltonsystems, das die Lautstärken- und Klangregelungs schaltungen gemäß der Erfindung zeigt.

Die einzige Figur zeigt einen Kanal ¹¹A" eines Doppelkanaltonsystems, das Lautstärken- und Klangregelungs schaltungen aufweist. Der zweite Kanal ist der gleiche wie der gezeigte und funktioniert in ähnlicher Weise. Daher ist der zweite Kanal nicht gezeigt oder beschrieben. Nur die Verbindungen zu dem Kanal, angezeigt durch "zum Kanal B", sind angezeigt worden.

In dem dargestellten Schaltungsabschnitt wird ein Eingangssignal an der Klemme 12 an eine Differentialverstärker stufe 14 angelegt, die ein Paar von

- 5 - Transistoren

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Transistoren 16, 18 aufweist, deren Emitterelektroden untereinander und mit einem Transistor 20 verbunden sind, welcher als Stromquelle für den Differentialverstärker dient, wobei er gleichzeitig für einen Signalweg von der Eingangsklemme 12 zu den Emittern der Transistoren 16, 18 sorgt. Das an den Eingang 12 angelegte Signal wird über einen Kondensator 22 und einen Widerstand 24 an die Basiselektrode des Transistors 20 gekoppelt, der seinerseits durch einen Widerstand 26, der zwischen die Basiselektrode und Kollektorelektrode des Transistors geschaltet ist, in Vorwärtsrichtung betrieben wird.

Der Transistor 20 ist zu einem Leitungszustand zur Übertragung eines im wesentlichen konstanten Signales zu dem Differentialverstärker 14 vorgespannt, wenn das Eingangssignal an der Klemme 12 konstant ist. Der Betrag des Signales, das auf den Ausgang 28 des Differentialverstärkers gegeben wird, hängt von der Lautstärkenregelungseinstellung des Potentiometers 30 ab. Wie gezeigt, ist das Potentiometer über einen Widerstand 32 mit einer Spannungsquelle B+ verbunden, um für die Vorspannung an der Basis des Transistors 18 des Differentialverstärkers durch den Widerstand 34 zu sorgen» Das Potentiometer ist auch mit Masse über einen anderen Widerstand 33 verbunden;, Der Transistor 16 des Differentialyerstärkers wird in Vorwärtsrichtung betrieben durch das Spannungsteilernetzwerk mit den Widerständen 36 und 42, die zwischen Masse und B+ geschaltet sind.

Wenn der Transistor 20 richtig vorgespannt ist, wird das Signal von der Eingangsklemme 12 über den Transistor 20 zu dem Differentialverstärker derart übertragen, daß nur ein Teil des Signales an der Ausgangsklemme 28 über einen Koppelkondensator 40, der Gleichstrom blockiert, angelegt werden kann. Die Regelschaltung 46 wird mit dem Kollektor des Transistors 18 und einem ähnlichen Transistor in dem zweiten Kanal des Systems (nicht gezeigt) für eine differentielle Veränderung der Kollektorimpedanz der

- 6 - Transistoren

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Transistoren verbunden, um eine Gleichgewichtsregelung ,zu schaffen. ι | Der Gleichgewichtsregler weist feste Lastwiderstände 47, 49 und einen veränderlichen Widerstand 51 auf.

Man hat festgestellt, daß mechanische Bewegung des Lautstärkenregelungsschleifers 48 Rauschen in einem Lautsprecher erzeugt, der mit der Ausgangsklemme 28 der Verstärkerschaltung verbunden ist. Das Rauschen wird, wie man festgestellt hat, durch die Veränderung in der Vorspannung an der Basis des Transistors 18 des Differentialverstärkers 14 erzeugt. Solch eine Veränderung in der Vorspannung aufgrund der Bewegung des Schleifers 48 des Potentiometers 30 verursacht eine Veränderung der Spannung am Punkt 56 und erzeugt somit das resultierende Rauschen. Um dies zu kompensieren und ein solches Rauschen zu vermeiden, wird ein zweiter Differentialverstärker 50 parallel mit dem ersten Differentialverstärker 14 geschaltet, wobei der Ausgang von dem zweiten Differentialverstärker von dem Kollektor des Transistors 52 abgenommen wird, der außer Phase mit dem Ausgang des Transistors 18 des Differentialverstärkers 14 ist. Durch Abnahme des Ausganges an diesem Punkt wird die Spannung an der Klemme 56 im wesentlichen konstant gehalten. Hierdurch wird ein von der mechanischen Bewegung des Lautstärkenregelungsschleifers 48 her- · rührendes Rauschen eliminiert.

Wie in der Zeichnung zu sehen ist, weist der Differentialverstärker 50 Transistoren 52, 54 auf. Die Emitter der Transistoren sind gemeinsam über einen Widerstand 58 mit Masse verbunden und die Kollektor elektrode des Transistors 54 ist mit B+ an der Klemme 60 verbunden. Die Basiselektroden der Transistoren 54, 52 sind über Kondensatoren 62, 64, die Gleichspannung blockieren, mit Masse verbunden. Die Basis des Transistors 54 ist an der Klemme 66 mit der Basis des Transistors 18 und dem Widerstand 34 verbunden.

In dem gestrichelten Kasten ist eine Klangregelungs schaltung 68 vorgesehen zur Veränderung der Tiefen und Höhen des Ausganges des Kanals A des Ton-

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systems. Ein Klangregelungspotentiometer 69 ist mit der zuletzt erwähnten Schaltung verbunden, um deren Betrieb zu steuern. Das Klangregelungspotentiometer ist gleichfalls mit einer ähnlichen Klangregelungsschaltung (nicht gezeigt) für den Kanal "B" des Tonsystemes verbunden. Das Klangregelungspotentiometer ist als Teil der Klangregelungsschaltung für beide Kanäle "A" und ¹¹B" des Systems eingebaut. Die Klangregelungsschaltung ist über die Leitung 70 mit dem Eingang oder der Basis des Signalübertragungstransistors 20 verbunden.

Wenn der Schleifer 72 des Potentiometers 69 in seiner minimalen Einstellung 74 angeordnet ist, sind in der Klangregelungs schaltung ungefähr 0 bis 3 V von der Spannungsquelle B+ für die Transistorschaltungen vorgesehen. Im letzteren Einstellbereich wird der Transistor 76 leitend, um sowohl hohe als auch niedrige Frequenzkomponenten des am Eingang 12 angelegten Eingangssignales auf Masse abzuleiten. In diesem Einstellbereich ergibt sich ein linearer Frequenzgang.

Durch Bewegung des Schleifers 72 zu einer mittleren Position werden 3 bis 5 V Vorspannung für die Schaltungen geschaffen, um den Transistor zu sperren. In diesem Zustand werden der Kondensator 78 und der Widerstand 80 dazu verwendet, um einige der hohen Frequenzkomponenten des Eingangs signales auf Masse zu bringen, wodurch ein Tiefenanhebungseffekt am Ausgang eines mit der Klemme 28 verbundenen Lautsprechers erzeugt wird. Ein Kondensator 81, der Gleichspannung blockiert, ist zwischen der Leitung 70 und der Widerstand-Kondensator-Kombination vorgesehen.

Durch Bewegung des Schleifers in einen maximalen Einstellbereich 82 werden 5 bis 8 V Vorspannung für die Schaltung geschaffen, um den Transistor 84, der gegenüber dem Transistor 76 von entgegengesetzter Leitfähigkeit ist, leitend zu machen. Der Transistor 76 wird während dieser Zeit im gesperrten Zustand gehalten. In diesem Falle wird mehr von der hohen Frequenz-

- 8 - komponente

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komponente des Eingangssignales weg von dem Signalübertragungstransistor 20 über den Kondensator 86 und den Transistor 84 auf Masse geleitet. Gleichfalls wird der Tiefenanhebungseffekt durch die Ableitung eines Teiles der hohen Frequenzkomptonente des Signales durch die Widerstand-Kondensator-Kombination 80-78 aufrechterhalten. In dieser Einstellung wird ein Höhenabschneidungseffekt bewirkt.

In der Schaltung sind ein Kondensator 88 und mit diesem verbundene Widerstände. 90, 92 vorgesehen, um jedes von der mechanischen Bewegung des Schleifers 72 herrührende Rauschsignal, das auf den Transistor 76 gerichtet ist, zu unterdrücken. Ein Spannungsteilernetzwerk mit Widerständen 94, 96 sorgt für die richtige Bezugs spannung an den Emitterelektroden der· Transistoren 76 und 84.

Mit der Klangregelungs schaltung gemäß der Erfindung können Änderungen in der Klangqualität des Ausganges an der Klemme 28 vorgenommen werden, ohne daß die Lautstärkeneinstellung geändert wird. Da mit der vorliegenden Schaltung sowohl eine Tiefenanhebung als auch eine Höhenabs chneidung geschaffen wird, ist eine Lautstärkenkompensation nicht erforderlich.

- 9 - Patentansprüche

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Claims

. 40-

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Patentansprüche

Übertragungssystem für Tonsignale mit einem Differentialverstärker mit einem ersten und einem zweiten Transistor, wobei einerder Transistoren mit einer Eingangsklemme verbunden ist, mit einem Signalübertragungstransistor mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Ausgang mit dem ersten und zweiten Transistor des Differentialverstärkers verbunden ist, um an diesen einen Betriebsstrom und gleichzeitig einen Tonsignalweg anzulegen, mit einem Tonsignaleingang, der mit dem Eingang des Signalübertragungstransistors zur Ausbildung eines Eingangssignales gekoppelt ist, mit einstellbaren Lautstärkenregelungsmitteln, die mit dem Differentialverstärker gekoppelt sind, wobei ein vorbestimmter Teil des Tonsignales vom Differentialverstärker zu der Ausgangsklemme entsprechend der Einstellung der Lautstärkenregelungsmittel durchgelassen wird, und mit einer Klangregelungsschaltung, die mit dem Eingang des Signalübertragungstransistors zur Ableitung von vorbestimmten Frequenzkomponenten des Tonsignales verbunden ist, um die Klangqualität des zur Ausgangskiename durchgelassenen Tonsignales einzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Klangregelungsschaltung (68) einen Klangregelungswähler (69, 72), der mit einer Spannungsquelle (B+) verbunden ist, einen ersten und zweiten Transistor (76, 84), die elektrisch mit dem Klangregelungs wähler. (69, 72) gekoppelt sind, und einen Kondensator (78) aufweist, wobei der Klangregelungs wähler (69, 72) in eine erste Stellung zur Ausbildung einer ersten vorbestimmten Spannung, um den ersten Transistor (76) leitend zu machen, wodurch hohe und

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niedrige Frequenzkomponenten des Tonsignales von dem Signalübertragungstransistor (20) durch den erstgenannten Transistor abgeleitet werden, um einen relativ linearen Frequenzgang des Tonausganges zu schaffen, in eine zweite Stellung zur Ausbildung einer zweiten vorbestimmten Spannung, um den ersten Transistor (76) zuzusperren, wodurch hohe Frequenzkomponenten des Tonsignals von dem Signalübertragungstransistor (20) über den Kondensator (78) abgeleitet werden, um eine Tiefenanhebung des Tonausganges zu schaffen, und in eine, dritte Stellung zur Ausbildung einer dritten vorbestimmten Spannung bewegbar ist, um den zweiten Transistor (84) leitend zu machen, während der erste * Transistor (76) gesperrt bleibt, wodurch zusätzliche hohe Frequenzkomponenten des Tonsignals von dem Signalübertragungstransistor (20) durch den zweiten Transistor (84) abgeleitet werden, während andere hohe Frequenzkomponenten des Tonsignals ebenfalls durch den Kondensator (78) abgeleitet werden, um einen Höhenabschneidungseffekt am Tonausgang zu erzeugen.
2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der erste und zweite Transistor (76, 84) entgegengesetzte Leitfähigkeit aufweisen, wobei jeder Transistor jeweils eine erste und eine zweite Elektrode und wobei der Klangregelungswähler (69, 72) einen veränderbaren Widerstand (69) aufweist, der zwischen einer Spannungsquelle (B+) und die ersten Elektroden des ersten und ■ zweiten Transistors (76, 84) geschaltet ist, wobei die zweiten Elektroden des ersten und zweiten Transistors mit dem Signalübertragungstransistor (20) verbunden sind.
3. Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klangregelungsschaltung (68) Mittel (88, 90, ·

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92) zur Rauschunterdrückung aufweist, die elektrisch zwischen die erste Elektrode des ersten Transistors (76) und den Klangregelungswähler (69, 72) geschaltet sind, um das von der mechanischen Bewegung des veränderbaren Widerstands (69) verursachte Rauschen zu unterdrücken, wobei die Mittel zur Rauschunterdrückung aus einer Kombination von Widerständen (90, 92) und einem Kondensator (88) bestehen, die in paralleler elektrischer Beziehung zueinander geschaltet sind, wobei die Kombination in Reihe mit der ersten Elektrode des ersten Transistors (76) und dem veränderbaren Widerstand (69) geschaltet ist.
4. Übertragungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (28, 56) des Differentialverstärkers (14) von der Kollektorelektrode eines Transistors (18) genommen wird, wobei das System einen zweiten Differentialverstärker (50) aufweist, der parallel zu dem ersten Differentialverstärker (14) geschaltet ist, wobei der zweite Differentialverstärker (50) auch mit der einstellbaren Lautstärkenregelungsschaltung verbunden ist, und wobei der Kollektor des zweiten Transistors (52) des zweiten Differentialverstärkers (50) mit der Ausgangsklemme (28, 56) verbunden ist, so daß ein Ausgängssignal abgenommen wird, welches außer Phase mit dem Signal ist, das vom ersten Differentialverstärker (14) abgenommen wird, wobei das Niveau des Ausgangssignals an der Ausgangsklemme (28, 56) im wesentlichen konstant gehalten wird, um ein von der Bewegung der einstellbaren Lautstärkenregelungsmittel (48) verursachtes Rauschen zu vermeiden.

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