DE2856045C2 - - Google Patents
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- DE2856045C2 DE2856045C2 DE2856045A DE2856045A DE2856045C2 DE 2856045 C2 DE2856045 C2 DE 2856045C2 DE 2856045 A DE2856045 A DE 2856045A DE 2856045 A DE2856045 A DE 2856045A DE 2856045 C2 DE2856045 C2 DE 2856045C2
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G9/00—Combinations of two or more types of control, e.g. gain control and tone control
- H03G9/02—Combinations of two or more types of control, e.g. gain control and tone control in untuned amplifiers
- H03G9/025—Combinations of two or more types of control, e.g. gain control and tone control in untuned amplifiers frequency-dependent volume compression or expansion, e.g. multiple-band systems
Landscapes
- Networks Using Active Elements (AREA)
- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur
automatischen Dynamik-Kompression oder -Expansion gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie aus der DE-AS 19 00 639
bekannt ist.
Kompander werden zur Störabstandsverbesserung bei der Signal
übertragung auf Strecken sowie bei der Signalspeicherung ein
gesetzt. Die Arbeitsweise besteht darin, schwache Signale
vor der Übertragung oder Speicherung in ihrem Pegel anzuhe
ben und nach der Übertragung oder Wiedergabe abzusenken. Da
bei werden die auf dem Übertragungswege hinzukommenden Stör
signale mit abgesenkt. Außerdem können Störsignale durch
Nutzsignale mehr oder weniger verdeckt werden. Der Verdeck
ungseffekt ist eine physiologische Erscheinung und hängt da
von ab, wieweit das Nutzsignal und das Störsignal in der Fre
quenz voneinander abweichen. Es ist deshalb zweckmäßig, das
Niederfrequenzspektrum in mehrere frequenzselektive Kanäle
aufzuteilen und das Übertragungsmaß in diesen Kanälen nur in
Abhängigkeit von den darin auftretenden Nutzsignalen zu re
geln, wie es bereits der DE-AS 19 00 639 zu entnehmen ist.
Bei dieser bekannten Schaltung sind vier Kanäle zur Auftei
lung des Niederfrequenzspektrums vorgesehen, die mit Ausnah
me ihrer frequenzspezifischen Bemessung identisch aufgebaut
sind.
Um beim Kompander ein komplementäres Verhalten hinsichtlich
Kompression und Expansion zu erzielen, ist es weiterhin
zweckmäßig,
für beide Betriebsarten die gleichen Stellglieder zu verwen
den. Schaltungstechnisch wird dies realisiert, indem die
Stellglieder in der einen Betriebsart, z. B. Kompression, im
Gegenkopplungsweg eines Verstärkers und in der anderen Be
triebsart, z. B. Expansion, im Signalweg mit dem Verstärker
angeordnet sind. Es hat sich gezeigt, daß bei Gegenkopplungs
betrieb eine Schwingneigung besteht, die vor allem durch die
Übertragungseigenschaften des höchstfrequenten Kanals be
stimmt wird. Diese Schwingneigung hat folgende Ursache: Die
aus den Schaltungs- und Transistorkapazitäten im Gegen
kopplungsweg gebildeten Tiefpässe führen zu einer Signallauf
zeit und damit zu einer Phasendrehung. Befindet sich z. B. im
Gegenkopplungsweg ein Verstärker, um die von dem Stellglied
verursachte hohe Dämpfung auszugleichen, so kann im hoch
frequenten Kanal die für die Schwingbedingung erforderliche
kritische Phasendrehung erreicht werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb
darin, bei einer Schaltung zur automatischen Dynamik-
Kompression oder -Expansion den Gegenkopplungsweg für den
hochfrequenten Kanal im Hinblick auf eine kurze Signallauf
zeit aufzubauen.
Diese Aufabe wird bei einer Schaltung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im
Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst.
Die Erfindung be
sitzt den Vorteil, daß ein Differenzverstärker
eingespart wird. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Er
findung sind in Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden
näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine Schaltung zur wahlweisen automati
schen Dynamik-Kompression oder -Expansion mit Aufteilung des
Frequenzspektrums in drei Kanäle. Dem Kompander werden die
Eingangssignale über eine Eingangsklemme 1 zugeführt und
über einen Kondensator 2 an den nichtinvertierenden Eingang 5
eines Differenzverstärkers 4 angelegt. Zwischen dem nicht
invertierenden Eingang 5 und Masse ist ein Widerstand 3 an
geordnet, der zur Festlegung eines bestimmten Eingangswider
standes dient. Von dem Ausgang 7 des Differenzverstärkers 4
ist ein Gegenkopplungsweg zu dem invertierenden Eingang 6
geführt. Bei der Betriebsart "Kompression" verläuft der
Gegenkopplungsweg für das obere Frequenzband über eine steuer
bare Filteranordnung 41, für das mittlere Frequenzband über
eine steuerbare Filteranordnung 16 und für das untere Fre
quenzband über eine steuerbare Filteranordnung 32 zu einer
Vereinigungsschaltung 59. Die Vereinigungsschaltung 59 ist
als nichtinvertierender Summierverstärker ausgebildet. Der
weitere Gegenkopplungsweg verläuft von dem Ausgang der Ver
einigungsschaltung 59 über einen Kondensator 15, einen ersten
Schalter 12, einen zweiten Schalter 10 und einen weiteren
Kondensator 9 zu dem invertierenden Eingang 6 des Differenz
verstärkers 4. Durch den niederohmigen Ausgang der Vereini
gungsschaltung 59 wird ein direkter Gegenkopplungsweg des Diffe
renzverstärkers 4 über einen Widerstand 8 für das Signal unter
brochen. Dieser Weg dient nur noch zur Einstellung des
Arbeitspunktes.
Der Signalweg verläuft vom Ausgang 7 des Differenzverstärkers
4 über einen Kondensator 11 zu einer Ausgangsklemme 14. An
dieser Ausgangsklemme 14 sind bei der Betriebsart "Kompression"
die komprimierten Nutzsignale abgreifbar. In der Betriebsart
"Expansion" wird der Schalter 10 in die nicht eingezeichnete
Stellung gelegt. Der Gegenkopplungsweg des Differenzverstär
kers 4 verläuft dann vom Ausgang 7 über den Widerstand 8 zum
invertierenden Eingang 6. Die bei der Betriebsart "Kompression"
im Gegenkopplungsweg liegenden Schaltungselemente sind bei
"Expansion" im Signalweg angeordnet. Der Signalweg bei der
Betriebsart "Expansion" verläuft dann vom Ausgang 7 des
Differenzverstärkers 4 über die bereits erwähnten steuerbaren
Filteranordnungen 41, 16, 32 zu der Vereinigungsschaltung 59.
Vom Ausgang der Vereinigungsschaltung 59 verläuft der Signalweg
weiter über den Kondensator 15 und den Schalter 12 zu einer
Ausgangsklemme 13.
Wird der Schalter 12 in die nicht eingezeichnete Stellung ge
bracht, so ist der Kompander unwirksam und die an der Eingangs
klemme 1 anliegenden Eingangssignale werden mit der konstanten
Verstärkung 1 über den Differenzverstärker 4 und den Kondensa
tor 11 an die Ausgangsklemmen 13 und 14 geführt.
Die Steuerung des Übertragungsmaßes bei jedem steuerbaren
Filter erfolgt über jeweils einen der Filteranordnung zuge
ordneten Zweigweg mit einem Steuerspannungserzeuger. Für den
hochfrequenten Kanal ist ein Zweigweg 46, für den mittel
frequenten Kanal ein Zweigweg 24 und für den niederfrequenten
Kanal ein Zweigweg 39 vorgesehen. Die Zweigwege sind bis
auf an ihren Eingängen liegende Bewertungsfilter 47, 25, 40
und die Zeitkonstanten in den Steuerspannungserzeugern 31
im wesentlichen gleich aufgebaut. Der Auf
bau wird hier an dem Zweigweg 24 für den mittelfrequenten Kanal
erläutert. Die bereits in der Dynamik verminderten Signale
werden über das Bewertungsfilter 25 und ein Trimmpotentiometer
26 dem Eingang eines steuerbaren Verstärkers 27 zugeführt.
Dieser Verstärker ist wie auch die entsprechende steuerbare Fil
teranordnung 16 durch einen steuerbaren Widerstand 28 in der Ver
stärkung steuerbar. Die Verstärkung wird dabei so gesteuert,
daß die an der Eingangsklemme 1 angelegten Signale am
Eingang des Zweigweges 27 im stationären Zustand auf den
halben Dynamikwert und hinter dem Verstärker 27 auf den
Dynamikwert Null reduziert werden. Die Ausgangssignale des
Verstärkers 27 werden über einen Spannungsteiler aus den
Widerständen 29 und 30 einem Steuerspannungserzeuger 31 zuge
führt. Der Steuerspannungserzeuger 31 ist mit den Steuerein
gängen des steuerbaren Widerstandes 28 und einem in der steuer
baren Filteranordnung 16 angeordneten steuerbaren Widerstand verbunden
und steuert die Widerstände im Sinne einer Widerstandsver
minderung bei zunehmender Nutzsignalamplitude. Die drei
steuerbaren Filteranordnungen 41, 16, 32 unterteilen das Frequenzspek
trum in drei Frequenzbänder. Die Frequenzcharakteristik ist
vorzugsweise so bemessen, daß sich die Frequenzgänge benach
barter Kanäle bei -3 dB schneiden. Der Kanal für das höchst
frequente Band enthält ein Hochpaßfilter aus einem Kondensator
42 sowie der Reihenschaltung eines Widerstandes 43 und 44.
Von dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Widerstände 43 und 44
wird das Signal einerseits für den Zweigweg 46 abgegriffen,
andererseits wird das Signal erfindungsgemäß direkt einem als
Stellglied dienenden steuerbaren Widerstand 45 zugeführt.
Der steuerbare Widerstand 45 ist an seinem anderen Ende mit
dem Eingang der Vereinigungsschaltung 59 verbunden. Der für
die Pegelanpassung des dem Stellglied zugeführten Signals
verwendete Spannungsteiler aus den Widerständen 43 und 44
wird mit in das frequenzbestimmende Hochpaßfilter einbezogen.
Der Verbindungspunkt des Hochpaßfilters mit dem steuerbaren
Widerstand 45 ist dadurch bereits so niederohmig, daß bei
einer Widerstandsänderung dieses Widerstandes die Grenzfre
quenz des Hochpaßfilters und damit des hochfrequenten Übertra
gungskanals nahezu unbeeinflußt bleibt. Daher ist es möglich,
bei dieser Schaltung ohne Impedanzwandler oder Trennverstärker
auszukommen und so die im Hinblick auf die Stabilität
erforderliche kurze Phasenlaufzeit für diese im Übertragungs
maß steuerbare Filteranordnung 41 zu erhalten.
Die steuerbare Filteranordnung 16 für den mittelfrequenten Kanal
enthält am Eingang ein Tiefpaßfilter aus einem Widerstand 17 und
einem Kondensator 18. Mit dem Tiefpaßfilter ist ein als Impedanz
wandler 19 dienender Spannungsfolger verbunden. Hinter dem
Impedanzwandler 19 ist ein Hochpaßfilter aus einem Kondensator 20 und
einer Reihenschaltung aus den Widerständen 21 und 22 angeord
net. Das Hochpaßfilter ist im Prinzip so aufgebaut wie im
hochfrequenten Kanal. Entsprechend ist mit dem Verbindungs
punkt der Widerstände 21 und 22 einerseits der Zweigweg 24,
andererseits ein steuerbarer Widerstand 23 verbunden, dessen
anderer Anschluß mit dem Eingang der Vereinigungsschaltung 59
verbunden ist. Da das Übertragungsmaß des mittelfrequenten
Kanal mit zunehmender Frequenz abnimmt, kann die an sich durch
den Impedanzwandler 19 verursachte, gegenüber dem hochfrequenten
Kanal höhere Leerlaufverstärkung sowie die zusätzliche Phasen
drehung durch Schaltungs- und Transistorkapazitäten nicht zu
einer kritischen Phasendrehung führen. Die Gegenkopplung wird
nämlich im Bereich höherer Phasendrehung der im mittelfrequen
ten Kanal angeordneten Tiefpässe zunehmend durch den nächst
höheren Kanal übernommen. Im mittel- und niederfrequenten
Bereich ist daher die Einfügung eines Impedanzwandlers im
Hinblick auf die Stabilität der Regelschleife unschädlich.
Der niederfrequente Kanal enthält ein Tiefpaßfilter aus
einem Widerstand 33 und einem Kondensator 34. Mit dem Tief
paßfilter ist ein als Impedanzwandler 35 dienender Spannungs
folger verbunden. Am Ausgang des Impedanzwandlers 35 liegt
ein Spannungsteiler aus den Widerständen 36 und 37. Mit dem
gemeinsamen Verbindungspunkt der Widerstände ist einerseits
der Zweigweg 39 und andererseits der eine Anschluß eines
steuerbaren Widerstandes 38 verbunden. Der andere Anschluß
des steuerbaren Widerstandes 38 ist mit dem Eingang der
Vereinigungsschaltung 59 verbunden. Auch im niederfrequenten
Kanal kann aus den gleichen Gründen wie beim mittelfrequenten
Kanal die kritische Phasendrehung nicht erreicht werden.
Die Vereinigungsschaltung 59 ist als nichtinvertierender
Summierverstärker ausgebildet, um die von den steuerbaren
Filteranordnungen 41, 16, 32 verursachte Dämpfung wieder auszugleichen. Auch der
nichtinvertierende Summierverstärker ist dabei so aufgebaut,
daß er eine kurze Phasenlaufzeit aufweist. Die Eingangssignale
gelangen an den nichtinvertierenden Eingang 49 eines Diffe
renzverstärkers 48. Der invertierende Eingang 50 des Differenz
verstärkers ist mit einer Bezugsspannung (Masse) verbunden.
Vom Ausgang 51 des Differenzverstärkers 48 führt ein Gegen
kopplungsweg über einen Widerstand 58 auf den invertierenden
Eingang 55 eines Differenzverstärkers 53. Der nichtinvertieren
de Eingang 56 des Differenzverstärkers 53 ist an eine Bezugs
spannung (Masse) gelegt. Der Ausgang 54 des Differenzverstärkers
53 ist über einen Widerstand 52 mit dem nichtinvertierenden
Eingang 49 des Differenzverstärkers 48 verbunden. Der
Differenzverstärker 53 enthält außerdem im Gegenkopplungsweg
zwischen seinem Ausgang 54 und seinem invertierenden Eingang
55 einen Widerstand 57. Bei großer Verstärkung der Schaltung
muß der Gegenkopplungsweg des Differenzverstärkers 48 eine entsprechend
hohe Dämpfung aufweisen. Dabei ist zweckmäßig der Differenzverstärker
53 so beschaltet, daß seine Verstärkung kleiner als 1 ist.
Unter der Voraussetzung, daß die Differenzverstärker 48 und
53 gleiche Eigenschaften haben, ergibt sich dann, daß der
Verstärker 53 auch noch am Ende des Übertragungsbereiches
der Vereinigungsschaltung 59 als nahezu idealer Inverter
arbeitet. Der Übertragungsbereich der Vereinigungsschaltung 59
wird dann in gleicher Weise wie bei einer Schaltung mit nur
einem als invertierender Verstärker beschalteten Verstärker
mit Spannungsgegenkopplung durch den im Signalweg, d. h.
zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Vereinigungsschaltung
59 liegenden Verstärker bestimmt. Die Schaltung ist also
das echte Gegenstück zu der bekannten invertierenden Schaltung.
Gegenüber der Maßnahme, als nichtinvertierenden Summierver
stärker zwei invertierende Verstärker hintereinander zu
schalten, bei der sich die Leerlaufverstärkungen der einzel
nen Verstärker multiplizieren und bei der die aus den
Schaltungs- und Transistorkapazitäten gebildeten Tiefpässe
einen steileren Phasengang ergeben, besitzt die Vereinigungsschaltung
59 bei gleichem Schaltungsaufwand Vorteile für die
Stabilität.
Eine besonders große Sicherheit gegen Schwingneigung zeigt
daher die Kombination aus dem erfindungsgemäßen steuerbaren
Filter 41 für den hochfrequenten Kanal im Zusammenhang mit der
beschriebenen Vereinigungsschaltung 59.
Es ist auch möglich, neben der in dem Ausführungsbeispiel be
schriebenen Unterteilung des Frequenzbandes in drei Bereiche
auch eine Unterteilung in mehr Bereiche vorzunehmen. Es
müßten dann weitere steuerbare Filteranordnungen sowie weitere Zweigwege
vorgesehen werden. Die weiteren steuerbaren Filteranordnungen könnten
dann wie die steuerbare Filteranordnung 16 ausgebildet sein. Ebenso ist es möglich,
den Frequenzbereich nur in zwei Bänder aufzuteilen. In diesem
Fall würden ein Kanal für das hochfrequente Band mit der steuerbaren
Filteranordnung 41 und ein Kanal für das niederfrequente Band mit der steuer
baren Filteranordnung 32 ausreichen. Die steuerbare Filteranordnung 16 entfällt.
Bei den zuletzt erwähnten Maßnahmen müßten natürlich die
Grenzfrequenzen der Bänder entsprechend der eingangs genannten
Überschneidung angepaßt werden.
Die Frequenzbegrenzung des Gesamtübertragungsbereiches erfolgt
außerhalb der Kompanderschaltung. So kann z. B. durch den
Kondensator 2 und den Widerstand 3 die untere Frequenz
grenze und durch einen zusätzlichen Tiefpaß am Eingang auch
die obere Frequenzgrenze festgelegt werden und zwar so, daß
der Übertragungsbereich der Kompressionsschaltung nicht
größer ist als die Bandbreite des Übertragungskanals.
Claims (5)
1. Schaltung zur automatischen Dynamik-Kompression oder
-Expansion eines am Eingang der Schaltung anliegenden
Signals mit einem bestimmten Frequenzspektrum, die ei
nen Aufteilungspunkt aufweist, an dem das Signal auf
mehrere frequenzselektive Kanäle, die jeweils ein Stell
glied zur Steuerung des Übertragungsmaßes im jeweiligen
Kanal, sowie ein Filter enthalten, aufgeteilt wird, und
die eine Vereinigungsschaltung für die Ausgänge der Ka
näle aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalan
teile im höchstfrequenten Kanal vom Aufteilungspunkt
(7) über den niederohmigen Ausgang eines passiven Hoch
paßfilters (42, 43) unmittelbar auf das zugehörige
Stellglied geführt sind, während die zwischen dem Auf
teilungspunkt (7) und dem jeweiligen Stellglied angeord
neten Filter in den übrigen Kanälen Impedanzwandler
(19, 35) enthalten.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
neben dem hochfrequenten Kanal nur ein niederfrequenter
Kanal mit einem Impedanzwandler (35) vorgesehen ist.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Vereinigungsschaltung (59) für die Kanäle
als nichtinvertierender Verstärker (48) mit niederohm
igem Eingangswiderstand ausgebildet ist, wobei in einem
Rückkopplungsweg zwischen dem Ausgang (51) und dem
nichtinvertierenden Eingang (49) ein invertierender Ver
stärker (53) angeordnet ist.
4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die frequenzselektiven Kanäle und die
Vereinigungsschaltung (59) bei Kompression im Gegenkopp
lngsweg zwischen dem Ausgang (7) und dem invertieren
den Eingang (6) eines Differenzverstärkers (4) angeord
net sind und bei Expansion im Signalweg in Serie mit
dem Differenzverstärker (4) angeordnet sind.
5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die frequenzselektiven Kanäle und die
Vereinigungsschaltung (59) bei Expansion im Gegenkopp
lungsweg zwischen dem Ausgang (7) und dem invertieren
den Eingang (6) eines Differenzverstärkers (4) angeord
net sind und bei Kompression im Signalweg in Serie mit
dem Differenzverstärker (4) angeordnet sind.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19782856045 DE2856045A1 (de) | 1978-12-23 | 1978-12-23 | Schaltung zur wahlweisen automatischen dynamik-kompression oder -expansion |
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JP16698579A JPS5591221A (en) | 1978-12-23 | 1979-12-24 | Circuit for automatically selectively dynamically compressing or expanding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19782856045 DE2856045A1 (de) | 1978-12-23 | 1978-12-23 | Schaltung zur wahlweisen automatischen dynamik-kompression oder -expansion |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE2856045A1 DE2856045A1 (de) | 1980-07-10 |
DE2856045C2 true DE2856045C2 (de) | 1988-08-11 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782856045 Granted DE2856045A1 (de) | 1978-12-23 | 1978-12-23 | Schaltung zur wahlweisen automatischen dynamik-kompression oder -expansion |
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WO1988001112A1 (en) * | 1986-08-09 | 1988-02-11 | Deutsche Thomson-Brandt Gmbh | Sound compression and expansion circuit in a useful signal path |
US5399986A (en) * | 1993-12-20 | 1995-03-21 | Yen; Wailit | Isolated multi-output power amplifier |
Family Cites Families (3)
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US4114115A (en) * | 1976-11-04 | 1978-09-12 | California Microwave, Inc. | Compandor apparatus |
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- 1978-12-23 DE DE19782856045 patent/DE2856045A1/de active Granted
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1979
- 1979-12-21 US US06/106,160 patent/US4287491A/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-12-24 JP JP16698579A patent/JPS5591221A/ja active Granted
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US4287491A (en) | 1981-09-01 |
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