DE2454631A1

DE2454631A1 - Entzerrerschaltung

Info

Publication number: DE2454631A1
Application number: DE19742454631
Authority: DE
Inventors: Kenneth James Gundry
Original assignee: Dolby Laboratories Inc
Current assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Priority date: 1973-11-19
Filing date: 1974-11-18
Publication date: 1975-05-22
Also published as: GB1452920A; JPS5718722B2; NL181389C; US3921104A; NL7415091A; JPS5088956A; NL181389B; DE2454631C2; CA1023016A

Description

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D0LBYLAB0RAT0RIES INC., New York, N.Υ. 10036, VStA

Entzerrerschaltung

Die Erfindung betrifft einstellbare Entzerrerschaltungen und bezieht sich insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf Entzerrersehaltungen zur Entzerrung des Frequenzganges im Hörbereich. Entzerrersehaltungen, welche eine unabhängige Einstellung des Frequenzganges in einer Anzahl von Frequenzbereichen ermöglichen, werden insbesondere in Aufnahmestudios und Wiedergabeeinrichtungen des Hörbereichs benutzt. Bekannte Entzerrersehaltungen, die eine solche Einstellung ermöglichen, können im allgemeinen zwei Grundtypen zugeordnet werden.

Bei parallel arbeitenden Entzerrersehaltungen werden einer Anzahl von Bandpaßfiltern, die je mit einer zugehörigen Verstärkungsregelung versehen sind, Eingangsspannungen von einer gemeinsamen Quelle zugeführt, und die Ausgänge sind miteinander zusammengeschaltet. Der einzige ¥eg vom Eingang

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zum Ausgang führt über die Filter, und es ergibt sich dar-

aus, daß der glatteste Frequenzgang, der erreicht wird, wenn die Verstärkungsfaktoren aller Filter auf den gleichen Wert eingestellt sind, von der Art und Weise abhängt, in der sich die einzelnen Frequenzgänge der Filter miteinander addieren. Es ist dabei notwendig, einen Kompromiß zwischen möglichst kleinen Wechselwirkungen der Filter aufeinander, die durch scharfe und steilflankige Kennlinien an der Grenze ermöglicht werden, und einer möglichst kleinen Welligkeit in der Wiedergabekurve zu schließen, die eine allmählich verlaufende Kennlinie an der Grenze erfordert. Bei Geräten dieser Art entspricht das Geräusch am Ausgang der Summe der Geräuschanteile der Filter und wenn ein Filter ausfällt, ergibt sich eine tiefe Kerbe oder ein Einschnitt in dem gesamten Frequenzgang.

Bei Entzerrerschaltungen mit Kaskadenaufbau sind mehrere Kreise in Kaskade geschaltet, von denen jeder eine flache oder ebene Wiedergabekennlinie, ausgenommen innerhalb eines begrenzten Bandbereichs, aufweist, innerhalb dessen der Kurvenverlauf eingestellt werden kann. Die Einstellmöglichkeit besteht normalerweise entweder in einer Einstellung zwischen dem flachen Verlauf und einer maximalen Anhebung oder in einer Einstellung zwischen dem flachen Verlauf und einer maximalen Abschwächung, aber nicht in beiden Möglichkeiten. Es ergibt sich eine sehr komplizierte Schaltungsanordnung, wenn die Möglichkeit einer wahlweisen Anhebung und Abschwächung durch die Einstellvorrichtung ermöglicht werden soll. Die Kaskadenschaltung führt zu Schwierigkeiten bezüglich des Rauschens, und der Ausfall eines Filters führt zu einem kompletten Ausfall der Entzerrerschaltung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Entzerrerschaltung dadurch zu verbessern, daß weniger Störgeräusche als bei den bekannten Entzerrerschaltungen entstehen, daß ferner ein Anheben oder Abschwächen wahlweise in

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einem beliebigen Band durchgeführt werden kann und daß ein Fehler oder Ausfall eines Bandes keine ungünstigere Wirkung ergibt als daß der Frequenzgang in dem betreffenden Band flach oder eben verläuft.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Entzerrerschaltung einen Signalkanal enthält, der von dem Eingang über zwei Kombinationsschaltungen zu dem Ausgang verläuft, daß sie ferner eine Anzahl von Bandpaßfiltern aufweist, deren Eingänge mit einem Punkt zwischen den beiden Kombinationsschaltungen verbunden sind, während ihre Ausgänge an einstellbaren Abgriffen von Potentiometern liegen, die den Filtern zugeordnet sind, wobei die beiden Enden jedes Potentiometers mit den Kombinationsschaltungen verbunden sind, so daß zwei Signalkomponenten dem von dem Eingang zum Ausgang laufenden Signal hinzugefügt werden, die bei einer mittleren Einstellung des Potentiometers gleich sind, und daß . ferner die relative Phasenlage der Signale in der Entzerrerschaltung derart gewählt ist, daß die beiden Signalkomponenten, die von den beiden Potentiometern beigesteuert werden, das von dem Eingang zum Ausgang laufende Signal in der einen Kombinationsschaltung anheben und das Signal in der anderen Kombinationsschaltung schwächen. _s

Wenn die beiden Komponenten der Filter gleich sind, wird die Anhebung, die durch die eine Komponente erfolgt, durch die Abschwächung der anderen Komponente genau ausgeglichen und auch die Störgeräusche im Ausgang des Filters heben sich auf. Der Frequenzgang in dem betreffenden Frequenzband ist daher eben. Wenn ein Filter ausfällt, liefert es keine Komponenten an die beiden Kombinationssehaltungen, und der Kurvenverlauf in dem entsprechenden Band bleibt eben. Beim normalen Betrieb jedoch "und bei einer Einstellung des Abgriffes derart, daß die eine Komponente größer

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als die andere ist, überwiegt die größere Komponente, so daß sich eine Anhebung oder eine Abschwächung in dem entsprechenden Band ergibt.

Die Lösung der Aufgabe kann gemäß der Erfindung auch dadurch erfolgen, daß die Entzerrerschaltung einen Signalkanal enthält, der vom Eingang zum Ausgang über eine Kombinationsschaltung führt, daß eine Anzahl von Bandpaßfiltern vorgesehen ist, deren Ausgänge mit der Kombinationsschaltung verbunden sind und deren Eingänge an einstellbare Abgriffe von Potentiometern angelegt sind, die den Filtern zugeordnet sind, wobei die beiden Enden der Potentiometer mit den betreffenden Eingangs- und Ausgangsanschlüssen verbunden sind und daß eine Umkehrschaltung so angeordnet ist, daß die Phase des Signals an einem Ende Jedes Potentiometers relativ zur Phase des Signals am anderen Ende des Potentiometers umgekehrt wird.

Jedes Filter erhält daher zwei Signalkomponenten, die eine vom Eingang und die andere vom Ausgang der Entzerrerschaltung, wobei die eine Komponente im Vergleich zu der anderen Komponente in der Phase gedreht ist und wobei die relativen Größen von der Einstellung der einzelnen Potentiometer abhängen. Wenn die Komponenten gleich sind, wird dem Filter keine Eingangsgröße zugeführt, und es wird auch kein Signal innerhalb des .Filterbandes der Kombinationsschaltung zugeführt. Wenn die Komponenten ungleidi sind, wird ein Signal der Kombinationsschaltung zugeleitet und wird mit dem Eingangssignal des Entzerrers kombiniert, so daß sich eine Anhebung oder Schwächung im Ausgangssignal des Entzerrers in Übereinstimmung mit der relativen Phasenlage der kombinierten Signale ergibt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann also auf zwei zueinander komplementäre Weisen gelöst werden, wobei der einzige Unterschied darin besteht, daß bei der ersten

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Lösung die Potentiometer die gegeneinander wirkenden Komponenten, die von den Filtern kommen, beeinflussen, während bei dem zweiten Lösungsweg die Potentiometer die gegeneinander wirkenden Komponenten beeinflussen, die den Filtern zugeleitet werden.

Die Erfindung wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben. In den Zeichnungen ist:

Fig. 1 und 2 je ein Blockschaltbild der beiden Grundschaltungen gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ein Schaltbild für eine praktische Ausführung der Schaltung;

Fig. 4 ein Schaltbild eines aktiven Filters zur Verwendung in einer Schaltung nach Fig. 3 und

Fig. 5 und 6 Blockschaltbilder von zwei Ausführungsformen des zweiten Lösungsweges gemäß der Erfindung.

In der Schaltung der Fig. 1 verläuft ein Signalkanal von der Eingangsklemme 10 über eine erste Kombinationsschaltung 12 und eine zweite Kombinationsschaltung 13 zu einer Ausgangsklemme 11. Eine Anzahl von Bandpaßfiltern 14, deren Bänder zusammen das interessierende Frequenzspektrum überdecken, sind mit ihren Eingängen an einen gemeinsamen Punkt 15 gelegt, der zwischen den beiden Kombinationsschaltungen liegt. Die Ausgänge der Filter sind an einstellbare Abgriffe 16 von Potentiometern 17 angeschlossen, deren Enden jeweils mit den Kombinationsschaltungen 12 und 13 verbunden sind. Die Potentiometer liefern Rückkopplungskomponenten an die Kombinationsschaltung 12 und vorwärtsgerichtete Komponenten an die Kombinationsschaltung 13. Damit die eine Gruppe von Komponenten eine Anhebung und die andere

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Gruppe eine Abschwächung ergeben, ist eine Inverterschaltung 18 zwischen die Schaltung 12 und den Punkt 15 eingefügt. Wenn die Filter 14 keine Umkehrung hervorrufen, dann ergeben die der Schaltung 12 zugeführten Komponenten eine Abschwächung (die Rückkopplungsschleife bewirkt eine Umkehr), und die der Schaltung 13 zugeführten Komponenten bewirken eine Anhebung (die von dem Punkt 15 abgehenden Leitungen bewirken keine Umkehrung). Wenn bei irgendeinem der Filter 14 sich der Abgriff 16 in der Mitte des Potentiometers befindet, dann sind die Anhebungs- und Schwächungskomponenten gleich, und der Kurvenverlauf in dem entsprechenden Band ist eben. Wenn der Abgriff nach links verschoben wird, dann überwiegt die Schwächungskomponente, so daß sich insgesamt eine Schwächung in dem zugehörigen Band ergibt. Wenn der Abgriff nach rechts verschoben wird, überwiegt die Anhebungskomponente, und es ergibt sich insgesamt eine Anhebung in dem zugehörigen Band.

Wenn jedoch die Filter 14 eine Umkehrung hervorrufen, dann bewirken die den Schaltungen 12 und 13 zugeführten Komponenten eine Anhebung bzw. eine Schwächung, und die Abgriffe müssen nach links bzw. nach rechts verschoben werden, um die Anhebung bzw. Schwächung zu ergeben.

Fig. 2 unterscheidet sich von Fig. 1 nur dadurch, daß die Umkehrschaltung 18 fortfällt und durch eine Umkehrschaltung 18' zwischen dem Punkt 15 und der Schaltung 13 ersetzt ist. Wenn nun die Filter nicht invertierend sind, wird durch die Schaltungen 12 bzw. 13 eine Anhebung bzw. Schwächung erzeugt, während wenn die Filter invertieren, durch die Schaltungen 12 bzw. 13 eine Schwächung bzw. Anhebung vorgenommen wird.

In den beiden Figuren 1 und 2 können die Potentiometer 17 außer dem Abgriff 16 noch feste Abgriffe oder

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Anzapfungen haben, die in der Regel,aber nicht notwendigerweise, in der Mitte liegen und die mit Erde verbunden sind. Wenn die Lage eines einstellbaren Abgriffs mit der der festen Anzapfung übereinstimmt, dann werden die Schwächungsund Anhehungskomponenten in dem betreffenden Band von sich aus auf Null reduziert, so daß sich ein ebener Kurvenverlauf ergibt, unabhängig davon, ob die Verstärkungen in dem Schwächungs- bzw. Anhebungspfad die gleichen sind.

Es sei bemerkt, daß andere Umkehrstufen im Bedarfsfalle vorgesehen sein können, vorausgesetzt, daß die vorwärt sgerichte te Schleife eine Anhebungskomponente an der Schaltung 13 erzeugt, wenn die Rückkopplungsschleife als Ganzes invertierend arbeitet, während in dem Fall, in dem die Rückkopplungsschleife als Ganzes keine Umkehr hervorruft, die vorwärtsgerichtete Schleife eine Schwächung bzw. eine Anhebungskomponente an der Schaltung 13 hervorruft.

Dies ist in der praktischen Ausführung einer Schaltung nach Fig. 3 dargestellt, bei der die Kombinationsschaltungen 12 und 13 durch invertierende Verstärker gebildet werden, wobei sich Eingangswiderstände 20 in dem von der Klemme 10 zur Klemme 11 führenden Signalkanal befinden und Widerstände 21 zur Addierung der Rückkopp<lungs- und vorwärtsgerichteten Komponenten vorgesehen sind. Die Filter 14 bewirken eine Phasenumkehr. Weitere invertierende Verstärker 22 und 23 sind vorgesehen, um die linken bzw. rechten Komponenten der-Potentiometer 17 zu kombinieren und um kombinierte Rückkopplungs- bzw. Mitkopplungskomponenten den Widerständen 21 zuzuleiten.

In der Rückkopplungsschleife befinden sich also drei invertierende Stufen (die Verstärker 12 und 22 und die Filter 14), so. daß sich insgesamt innerhalb der Schleife eine Inversion ergibt. Schwächungskomponenten werden daher über den Verstärker 22 dem Verstärker 12 zugeführt.

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Die Mitkopplungsschleife enthält zwei invertierende Stufen und ist daher als Ganzes nicht invertierend und führt daher eine Anhebungskomponente über den Verstärker dem Verstärker 13 zu.

Bei einer Audioschaltung, die ein Hörspektrum von neun Oktaven umfaßt, können die Filter 14 siebenundzv/anzig phaseninvertierende aktive Filter im Abstand von 1/3 Oktave aufweisen. Fig. 4 zeigt eine praktische Ausführung der Schaltung, wobei die Komponenten so ausgewählt sind, daß jedes Filter auf die Mitte des betreffenden Bandes abgestimmt ist. Wenn ein Abgriff 16 sich an dem einen oder anderen Ende des Potentiometers 17 befindet, wird eine maximale Anhebung oder Abschwächung erreicht, und der maximale Betrag kann in der Größenordnung von + 8 dB liegen.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 enthält die Entzerrer schaltung einen Signälkanal, der von der Eingangsklemme 10 über eine Kombinationsschaltung 25 zur Ausgangsklemme 11 führt. Eine Anzahl von nicht invertierenden oder von invertierenden Bandpaßfiltern 14 sind mit ihren Ausgängen an die Schaltung 23 angeschlossen, und ihre Eingänge sind mit den einstellbaren Abgriffen 16 von Potentiometern 17 verbunden. Die beiden Enden der Potentiometer sind einerseits mit der Eingangsklemme 10 und andererseits mit der Ausgangsklemme 11 verbunden, wobei eine solche Verbindung (in dem dargestellten Beispiel diejenige der Eingangsklemme 10) über eine Phasenumkehrschaltung 26 führt.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, können die Enden der Potentiometer abwechselnd direkt mit den Eingangs- und Ausgangsklemmen verbunden sein, ohne Phasenumkehrschaltung, wenn stattdessen eine Phasenumkehrschaltung 27 entweder zwischen der Eingangsklemme oder der Ausgangsklemrae und der Kombinationsschaltung liegt, wobei die Umkehrschaltung 27 zwischen der Kombinationsschaltung und der Ausgangsklemme dargestellt ist.

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Außer den einstellbaren Abgriffen können die Potentiometer auch feste Abgriffe, die an Erde angeschlossen sind, aufweisen, in welchem Fall jedes Filter nur eine Eingangssignalkomponente von einstellbarer Amplitude erhält, die entweder von dem Eingang oder dem Ausgang der Entzerrerschaltung kommt, je nachdem wie die Lage der festen und der einstellbaren Anzapfung gewählt ist. Wenn die Anzapfungen die gleiche Lage haben, erhält man einen flachen Verlauf der Kurve. Bei anderen Einstellungen der einstellbaren Anzapfungen erhält man entweder eine Anhebung oder eine Abschwächung, je nach der relativen Phasenlage der kombinierten Signale. In den Figuren 1, 2, 5 und 6 sind feste geerdete Anzapfungen 28 nur für ein Potentiometer dargestellt.

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Claims

Patentansprüche

1J Entzerrerschaltung mit einer Anzahl von parallel zueinander liegenden Bandpaßfiltern und zugehörigen Verstärküngsregelschaltungen,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Signalkanal von einer Eingangsklemme (10) über zwei Kombinationsschaltungen (12 und 13) zu einer Ausgangsklemme (11) führt, daß eine Anzahl von Bandpaßfiltern mit ihren Eingängen an einen Punkt (15) zwischen den beiden Kombinationsschaltungen angeschlossen sind, während ihre Ausgänge mit einstellbaren Abgriffen (16) von den Filtern zugeordneten Potentiometern (17) verbunden sind, daß die beiden Enden jedes Potentiometers mit den betreffenden Kombinationsschaltungen verbunden sind, um zwei Signalkomponenten dem vom Eingang zum Ausgang führenden Signal hinzuzufügen, wobei die Komponenten bei einer mittleren Einstellung der Potentiometer gleich sind und die relativen Phasen der Signale in der Verzerrerschaltung so gewählt sind, daß die beiden Signalkomponenten, welche von den betreffenden Potentiometern geliefert werden, das von dem Eingang zum Ausgang laufende Signal an der einen Kombinationsschaltung anheben und das Signal an der anderen Kombinationsschaltung schwächen.
2. Entzerrerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Korabinationsschaltungen (12 und 13) alle zugeführten Signale additiv kombinieren.
3. Entzerrerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von der ersten Kombinationsschaltung (12) am Punkt (15) gelieferte Signal eine Phasenumkehr aufweist.

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4. Entzerrerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von der ersten Kombinationsschaltung (12) am Punkt (15) erzeugte Signal keine Phasenumkehr aufweist.
5. Entzerrerschaltung nach Anspruch 1, dadurch ge k e nnzeichnet, daß die beiden Kombinationsschaltungen (12 und 13) alle von den Potentiometern (17) zugeführten Signale additiv kombinieren und die resultierenden Signalkomponenten von dem Eingangssignal und dem Signal am Punkt (15) subtrahieren.
6. Entzerrerschaltung mit einer Anzahl von parallelgeschalteten Bandpaßfiltern und zugehörigen Verstärkungsregelschaltungen,

dadurch gekennzeich'ne.t, daß ein Signalkanal von einer Eingangsklemme (10) über eine Kombinationsschaltung (25) zu einer Ausgangsklemme (11) führt, daß eine Anzahl von Bandpaßfiltern (14) mit ihren Ausgängen an die Kombinationsschaltung angeschlossen sind und daß ihre Eingänge mit einstellbaren Anzapfungen (16) von den Filtern zugeordneten Potentiometern (17) verbunden sind, daß die beiden Enden der Potentiometer jeweils mit den Eingangs- und Ausgangsklemmen verbunden sind und daß Umkehrschaltungen (26 oder 27) so angeordnet sind, daß die Phasenlage des Signals an dem einen Ende jedes Potentiometers gegenüber der Phasenlage am anderen Ende des Potentiometers gedreht ist.
7. Entzerrerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umkehrschaltung (26) zwischen einer der Eingangsund Ausgangsklemmen (10 und 11) und den Enden des Potentiometers (17) eingeschaltet' ist.

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8. Entζerrerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umkehrschaltung (27) in dem Signalkanal zwischen der Kombinationsschaltung -und einer der Eingangs- und Ausgangsklemmen (10 und 11) vorgesehen ist.
9. Entzerrerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (14) keine Phasenumkehr bewirken.
10. Entzerrerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichn et, daß die Filter (14) eine Phasenumkehr bewirken.
11. Entzerrerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (14) aktive Filter sind.
12. Entzerrerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (14) einen Abstand von etwa 1/3 Oktave haben.
13. Entzerrerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometer (17) auch feste, mit Erde verbundene, Abgriffe (18) aufweisen.
14. Entzerrerschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß- die festen Abgriffe (28) im Mittelpunkt der Potentiometer (17) liegen.

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