DE2906011A1

DE2906011A1 - Anordnung und verfahren zur steuerung einer tonanlage mit mehreren mikrofonen

Info

Publication number: DE2906011A1
Application number: DE19792906011
Authority: DE
Inventors: Richard W Peters
Original assignee: Industrial Research Products Inc
Current assignee: Bml Bensenville Ill Us LP
Priority date: 1978-05-04
Filing date: 1979-02-16
Publication date: 1979-11-15
Also published as: JPS54146511A; GB2020511A; GB2020511B; DE2906011C2; US4149032A; CA1108541A

Description

104-50 Ks/Sv

π.S. Serial Hoi 902 675

Piled: May 4-, 1978

Industrial Research Products Inc.

321 Bond Street, Elk Grove Village

Illinois 60007, V.St.ν.Α.

Anordnung und Verfahren zur Steuerung einer Tonanlage mit mehreren Mikrofonen

Die Erfindung bezieht sich auf Tonanlagen mit einer größeren Anzahl Ton Mikrofonen oder ähnlichen Tonsignalquellen, Solche Anlagen werden auf den verschiedensten Gebieten eingesetzt, z.B. "bei UnterhaltungsVeranstaltungen, wo eine Vielzahl von Mikrofonen verwendet wird, um einen großen Bühnenraum und in manchen lallen auch Teile des Auditoriums zu erfassen. Tonanlagen mit mehreren Mikrofonen werden auch in Konferenzräumen für Beratungsgremien mit einer großen Anzahl an Mitgliedern verwendet, ebenso wie bei Sitzungen gesetzgebender Körperschaften»

Bei jje&er Tonanlage dieser Art muß die vorhandene akustische Verstärkung begrenzt sein, um das durch Rückkopplung su befürchtende Efelfen auszuschließen."Bei Verwendung einer gewöhnlichen Miseheranordnung, die keine Prioritätssteuerung hat, nuß sur Vermeidung übermäßiger Rückkopplung die Verstärkung z_tB_# einer mit zehn Mikrofonen ausgestatteten Anlage auf ein !laß Tbeeoliränkt werden,- das um 10 dB niedriger ist als im lall« einer unter den gleichen Bedingungen arbeitenden Anlage, die nur ein einziges Mikrofon hat. "D.h., zusätzliche Mikrofone in einer Tonanlage zwingen im allgemeinen au einer Verminderung der Verstärkung entsprechend der erhöhten Ifeigung »α Ru"ekk©pplungseffekten. Ein zweites Problem besteht darin, daß eine Senanlage, in der eine beträchtliche Anzahl an Mikro-

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fönen verwendet wird, in erhöhtem Maße dazu neigt, unerwünschte Hintergrundgeräusche aufzunehmen, die dann vom System mitverstärkt werden.

Tonanlagen mit vielen Mikrofonen wurden daher traditionellerweise entweder mit einem nur gerade noch brauchbaren Verstärkungspegel betrieben, oder es wurde ein Techniker mit der Aufgabe betraut, die Verstärkung einzelner Tonkanäle oder des gesamten Systems zu ändern, um Mikrofone je nach Notwendigkeit in abgewogener Weise auf- und abzublenden.

Es sind mehrere verschiedene MischerSteuerungen vorgeschlagen und verwendet worden, um die traditionellen Anordnungen für mehrmikrophonige Tonanlagen zu verbessern. Man kann eine sprachgesteuerte Mikrofonregelung einführen, um die Anzahl der jeweils effektiv "eingeschalteten" Mikrofone zu begrenzen. Bei einem derart ausgebildeten System muß zur Einschaltung eines gegebenen Mikrofons der Sprachpegel an diesem Mikrofon einen voreingestellten Schwellenwert übersteigen. Alle Mikrofone oberhalb des Schwellenwerts sind eingeschaltet, während alle Mikrofone unterhalb des Schwellenwerts unwirksam ("ausgeschaltet") bleiben. Die Einstellung des Schwellenwerts ist Jedoch äußerst kritisch. Ist der Schwellenwert zu niedrig angesetzt, dann können Hintergrundgeräusche ein oder mehrere · Mikrofone einschalten, so daß unerwünschte verstärkte Störgeräusche erzeugt werden. Wenn die Schwelle zu hoch angesetzt ist, dann bekommen leise sprechende Personen keinen Zugang zum System,oder ihre Rede wird abgehackt. Wenn die Systemverstärkung so eingestellt ist, daß ein oder zwei Mikrofone vor dem Auftreten einer Rückkopplung eingeschaltet sein können, dann besteht die Gefahr, daß ein lauter Ton mehrere oder sogar alle Mikrofone einschaltet und sie in einen fortdauernden Rückkopplungszustand festriegelt.

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Um den verriegelten Rückkopplungsbetrieb in sprachgesteuerten Mikrofonanlagen zu vermeiden, sind Steuermechanismen entworfen worden, welche alle übrigen Mikrofone aussperren, sobald ein einzelnes Mikrofon Zugang zum System gewinnt. Bei diesen Steuereinrichtungen werden die Mikrofone gewöhnlich nacheinander abgetastet, um dasjenige herauszufinden, das Schall oberhalb eines gegebenen Schwellenwerts empfängt. Dieses Mikrofon wird dann effektiv eingeschaltet und solange in diesem Zustand gehalten, bis sein Signalpegel unter den Schwellenwert fällt, worauf die Steuereinrichtung ihre Abtastung wieder aufnimmt, um ein anderes oberhalb des Schwellenwerts beaufschlagtes Mikrofon zu finden. Diese Steuerung bringt die vor einer Rückkopplung maximal mögliche Verstärkung,ohne Gefahr zu laufen, daß mehrere Mikrofone gleichzeitig Zugang haben. Ihr Hauptnachteil besteht jedoch darin, daß Konversationen zwischen zwei oder mehreren Sprechern häufig abgehackt werden, insbesondere an Vortanfangen oder am Ende von Pausen. Bei gegenseitigen Gesprächen, in denen Leute häufig gleichzeitig sprechen oder schnell antworten, gehen dann oft Wort verloren. Wenn man einen hohen Sehwellenwert ansetzt, dann können außerdem leise Stimmen verpaßt werden. Macht man jedoch die Schwelle niedriger, dann können externe Geräusche die Abtastung unterbrechen und damit verhindern, daß ein rechtmäßig aktives Mikrofon Zugang zum System gewinnt.

Eine andere Ausführungsform sprachbetätigter Steuereinrichtungen, die einen gleichzeitigen Zugang von zwei oder mehr Mikrofonen zum System ohne Erhöhung der Gefahr übermäßiger Rückkopplung erlaubt, ist der sogenannte HOM-Hauptverstärkungsdämpfer (ITOM = number of open microphones). Bei einer Steuereinrichtung dieser Art wird, wenn zusätzliche Mikrofone durch den Schwellenwert gehen_f die Anzahl der momentan eingeschalteten'Mikrofone gezählt und dazu herangezogen, die Verstärkung des gesamten Systems zu reduzieren und übermäßige Rückkopplung zu vermeiden. Wenn also zwei Mikrofone eingeschaltet sind, dann wird die Yer-

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Stärkung um 3 dB vermindert, und wenn zehn Mikrofone eingeschaltet sind, dann wird die Verstärkung um 10 dB vermindert. Diese Methode gestattet es, daß sich mehrere Stimmen miteinander unterhalten, wobei nur vorübergehende Verminderungen der Verstärkung auftreten, die gewöhnlich nicht bemerkt werden. Jedoch gibt es auch hier die gleichen Probleme hinsichtlich des Schwellenwerts wie oben. Ein niedriger Schwellenwert erlaubt unter Umständen, häufig infolge von Hintergrundgeräuschen, die Einschaltung vieler Mikrofone mit der damit verbundenen Verminderung der Systemverstärkung, während ein hoher Schwellenwert verhindert, daß schwache Stimmen Zugang zum System finden·

Bei etwas anders ausgebildeten Steuereinrichtungen, wie sie in den US-Patentschriften 3 814 856 und 3 992 584 beschrieben sind, wird überhaupt kein voreingestellter Schwellenwert verwendet. Die relativen Ausgangspegel der Mikrofone werden miteinander verglichen, und die Verstärkung des Systems wird den Mikrofonen entsprechend ihren individuellen Ausgangspegeln zugeteilt. Hier erhält also das Mikrofon mit dem höchsten anfänglichen Ausgangspegel die meiste Verstärkung, und das Mikrofon mit dem schwächsten Ausgang erhält die wenigste Verstärkung· Die Gesamtverstärkung des Systems wird im wesentlichen konstant gehalten, um möglichst keine Rückkopplungsprobleme auftreten zu lassen. Es bleiben jedoch immer noch gewisse Schwierigkeiten und Nachteile. Wenn eine leise und eine laute Stimme um den Gebrauch des Systems konkurrieren, neigt die lautere Stimme dazu, die leisere Stimme unverhältnismäßig zu übertönen. Hintergrundgeräusche werden aufgenommen und praktisch in gleicher Weise verstärkt wie bei einem normalen Mischverstärker. Außer-, dem erfordern diese Steuereinrichtungen einen ständigen Vergleich der von den Mikrofonen kommenden Signale über einen sehr weiten Dynamikbereich, was auf die Genauigkeit und Stabilität verfügbarer Schaltungen geht.

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Eine andere Methode, die auf Telefon-Konferenzschaltungen zugeschnitten ist, ist in den US-Patentschriften 3 W 639 und 3 958 084 beschrieben. Hierbei wird eine aktive Quelle für jeden Konferenzteilnehmer auf Amplitudenbasis aus allen anderen Teilnehmern ausgewählt. Der Spitzensignalpegel für diese aktive Quelle stellt einen veränderlichen Bezugswert ein, den eine andere Quelle überschreiten muß, um selbst die neue aktive Quelle zu werden. Der Bezugswert nimmt ab und wird erneuert auf einer festen zyklischen Basis. Diese Steuereinrichtungen unterliegen wie viele sprachgesteuerte Systeme der Einschränkung, daß zu jedem beliebigen Zeitpunkt nur eine Quelle für alle Teilnehmer eingeschaltet sein kann. Das Abschneiden von. Sprache bleibt nicht ausgeschlossen, und es gibt keine Möglichkeit, daß irgendeine Quelle Zugang zum System findet, wenn eine lautere Quelle vorhanden ist.

Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, für eine mit mehreren Mikrofonen ausgestattete Tonanlage eine neue und verbesserte Torrangsteuerung für die Mischung vorzusehen, welche die oben beschriebenen Probleme des Standes der Technik wirksam und von Natur aus beseitigt oder vermindert.

Gemäß einer weiteren Aufgabe der Erfindung seiles die neue Vorrangsteuerung dem System erlauben, für ein Mikrofon auf der gleichen Basis zu arbeiten wie wenn keine weiteren Mikrofone im System enthalten wären, und zwar ohne daß ein voreingestellter Schwellenwert verwendet werden muß. !Ferner soll es möglich sein, daß zwei oder mehr Mikrofone gleichzeitig eingeschaltet sind, ohne dabei laute Stimmen unangemessen gegenüber leiseren Stimmen zu bevorzugen»

Die neue Torrangsteuerung soll es ferner zulassen, daß zwei, drei oder noch, mehr Mikrofone ohne die Gefahr merklicher Ausfälle gleichzeitig eingeschaltet sind und daß dabei eine wirksame automatische Regelung der Gesamtverstärkung des Systems

erfolgt, die übermäßige.EücMaopplruag verhindert.

Vorteilhafterweise soll die neue Vorrangsteuerung verbesserte Leistungskenngrößen haben und dennoch mit einem Minimum an billigen Bauteilen einfacher und zuverlässiger Art konstruiert werden können, so daß die Anfangs- und Unterhaltskosten minimal sind.

Die Erfindung betrifft speziell eine Anordnung zur Vorrangsteuerung der Mischung in einer Tonanlage eines Typs, der folgendes enthält: eine Anzahl IT von Tonsignalquellen, deren jede ein Mikrofon enthält und ein Initialtonsignal bereitstellt; eine Anzahl Ii von Tonkanälen, deren jeder mit einer Tonsignalquelle verbunden ist und jeweils einen Kanalverstärker enthält, welcher als Antwort auf ein Kanaleinschaltsignal aus einem normal en,minimal verstärkenden "Aus"-Zustand in einen maximal verstärkenden "Ein"-Zustand überführbar ist; einen Ausgangskanal, der einen Summierverstärker zur additiven Vereinigung der Ausgänge aller Tonkanäle enthält, um das Endausgangssignal der Anlage zu entwickeln. Erfindungsgemäß enthält die Anordnung zur Vorrangsteuerung einen Schwellensignalgenerator zur Erzeugung eines als Gleichstrom oder Gleichspannung vorliegenden Schwellensignals gegebener Polarität und einer Amplitude, die von einem festen Maximalwert als vorbestimmte Funktion der Zeit abnimmt. Die Anordnung enthält ferner Ή Steuerkanäle, für jeden Tonkanal einen. Jeder Steuerkanal enthält einen Vergleicher, der das Schwellensignal mit dem Initialtonsignal aus dem betreffenden Kanal vergleicht, das die iOrm eines Wechselsignals hat. Jeder Steuerkanal enthält ferner einen Zeitgeber, der immer, wenn das betreffende Initialtonsignal in der gegebenen Polarität über das Schwellensignal hinaus ausschlägt, ein Kanaleinschaltsignal vorbestimmter Dauer T2 erzeugt. Das Kanaleinschaltsignal wird dem Kanalverstärker im betreffenden Tonkanal angelegt. Eine Schwellenerneuerungseinrichtung, die mit allen Steuerkanälen und mit dem Schwellensignalgenerator gekoppelt ist, stellt das Schwel-

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lensignal jedesmal,wenn ein Kanaleinschaltsignal ausgelöst wird, wieder auf seinen Maximalwert zurück»

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert«

Fig» 1 zeigt das Blockschaltbild einer mit mehreren Mikrofonen ausgestatteten Tonanlage, die eine erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung zur Vorrangsteuerung bei der Mischung enthält.

Fig» 2A-20 zeigen alternative Wellenformen für ein Schwellensignal,, wie es bei der erfindungsgemäßen Vorrangsteuerung verwendet werden kann;

Fig., 3-5 zeigen in graphischen Darstellungen die Beziehungen verschiedener Betriebsgrößen zur Erläuterung der Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrangsteuerung;

Fig. 6 zeigt das Schaltbild eines als Dämpfungsglied arbeitenden Kanalverstärkers für die in Hg, 1 dargestellte Steueranordnung;

Fig., 7 zeigt das Schaltbild einer als Dämpfungsglied arbeitenden Verstärkerschaltung für den Ausgangskanal der Steueranordnung nach Fig. 1.

Die in der Fig., 1 insgesamt mit 10 bezeichnete Tonanlage enthält eine Anordnung zur Prioritäts- oder Vorrangsteuerung der Mischung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Tonanlage 10 hat eine Vielzahl N einzelner Tonsignalquellen. Eine erste Tonsignalquelle 11 umfaßt ein Mikrofon M1, das an einen Yorverstärker PI angeschlossen ist, der seinerseits mit einem Sprachfilter F1 verbunden ist. Typischerweise ist das -filter 11 ein Bandfilter mit einem Durchlaßbereich von 20 Hz bis 20 kHz.

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Eine zweite, ebenfalls in Fig. 1 dargestellte Tonsignalquelle 12 umfaßt ein Mikrofon M2, einen Vorverstärker P2 und ein Sprachfilter F2. Es ist noch eine Anzahl weiterer Tonsignalquellen vorhanden, die in der Fig. 1 nicht alle dargestellt sind. Nur die letzte Tonsignalquelle mit; einem Mikrofon MN, einem Vorverstärker PN und einem Filter FN ist noch eingezeichnet. Die Gesamtanzahl N der in der Anlage 10 für jeden beliebigen Anwendungsfall verwendeten Tonsignalquellen ist gleichgültig. Es können nur zwei Tonsignalquellen in der Anlage vorhanden sein, ebenso wie fünfzig oder noch mehr. In den meisten praktischen Fällen wird N kleiner als dreißig sein.

Die Tonsignalquelle 11 ist mit einem ersten Tonkanal verbunden, der einen Kanalverstärker CH1 aufweist. Bei der dargestellten Anlage ist der "Verstärker" CH1 ein Dämpfungsglied, das abhängig von einem angelegten Steuersignal aus einem normalen "Aus"-Zustand in einen "Ein"-Zustand überführbar ist. Bei einer typischen Anordnung zur Vorrangsteuerung, die speziell einen Verstärker der in Fig. 3 dargestellten Konstruktion verwendet, beträgt der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 0H1 in seinem normalen "Aus"-Zustand -20 dB oder weniger, während die Verstärkung im "Ein"-Zustand bei 0 dB liege. Für das Glied CH1 kann auch eine Schalteinrichtung im Tonkanal verwendet werden, und in der nachfolgenden Beschreibung und in den Patentansprüchen sei unter dem Begriff "Kanalverstärker" ganz allgemein eine Anordnung verstanden, die nicht unbedingt ein Verstärker im engen Sinne sein muß, sondern ebenso gut eine Schalteinrichtung oder eine Torschaltung sein kann.

Der Ausgang der Tonsignalquelle 12 ist in ähnlicher Weise mit einem Tonkanal verbunden, der einen Kanalverstärker 0H2 aufweist. Die gleiche Konstruktion gilt für die anderen Tonsignalquellen bis hin zur Quelle 1N, die mit einem Tonkanal verbunden ist, der einen Kanalverstärker OHN aufweist.

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Die Tonanlage 10 nach Fig. 1 hat ferner einen Ausgangskanal, der einen Misch- oder Summierverstärker SAO enthält. Der Summierverstärker SAO hat eine Vielzahl von Eingängen, deren jeder mit dem Ausgang eines gesonderten der die Dämpfer/Verstärker CH1, 0H2...0HN enthaltenden Tonkanäle verbunden ist. Der Ausgangskanal enthält ferner einen Ausgangsverstärker AO. Der Verstärker AO wirkt hier ebenso wie die Verstärker 0H1, 0H2, usw., als Dämpfungsglied, ist aber auf eine Vielzahl von Zuständen abgestuft niedriger werdender Verstärkung einstellbar, und zwar abhängig von einer Vielzahl verschiedener Verstärkungssteuersignale. Der Verstärker AO ist an eine Ausgangsklemme 1A- angeschlossen, die mit zusätzlichen Verstärkern und mit einer passenden Anordnung von Lautsprechern oder anderen Schallwiedergabeeinrichtungen verbunden sein kann.

Die Anordnung zur Vorrangsteuerung der Mischung in der Tonanlage 10 enthält einen Schwellensignalgenerator 16, der weiter unten noch ausführlicher beschrieben wird. Dieser Generator erzeugt ein Schwellensignal als Gleichstrom- oder Gleichspannungssignal gegebener Polarität, dessen Amplitude ausgehend von einem festen Maximalwert gemäß einer vorbestimmten Funktion der Zeit abnimmt. Das Schwellensignal erscheint auf einer Leitung 18, die mit dem einen Eingang eines "Kanalvergleicher"-Verstärkers GA1 verbunden ist, der sich in einem dem Tonkanal für die Quelle 11 zugeordneten Steuerkanal befindet. Ein zweiter Eingang des Vergleichers ÖA1 empfängt das von der Quelle 11 gelieferte primäre Tonsignal. Der Ausgang des Vergleichers CA1 ist mit einem ersten zeitbestimmenden Glied verbunden, das aus einer monostabilen Triggerse haltung (monostabiler Multivibrator) TR1 besteht und ein Ausgangssignal 20 der zeitlichen Dauer T1 erzeugt«,

Der Steuerkanal für die erste Tonsignalquelle 10 enthält außerdem eine zweite monostabile Triggerschaltung TD1_s deren Eingang mit dem Ausgang der ersten Triggerschaltung TR1 verbunden ist.

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Die Triggerschaltung TD1 stellt eine zeitgebende Einrichtung dar, um immer dann ein "Kanaleinschaltsignal" einer vorbestimmten Dauer T2 zu erzeugen, wenn Ausschläge des die Ausgangsgröße der Tonsignalquelle 11 bildenden primären Tonsignals, welche die gleiche Polarität wie das dem Verstärker CA1 auf der Leitung zugeführte Schwellensignal haben, die augenblickliche Amplitude des Schwellensignals überschreiten. Der Ausgang der Triggerschaltung TD1 ist mit dem Steuereingang des Kanalverstärkers CH1 verbunden, um diesen Verstärker zwischen seinem normalen, minimal verstärkenden "Aus"-Zustand und seinem anderen, maximal verstärkenden "Ein"-Zustand umzuschalten.

Die zeitliche Dauer T1 des Ausgangsimpulses 20 der Triggerschaltung TR1 ist viel kürzer als die Zeitdauer T2 des Ausgangssignals 29 der zweiten Triggerschaltung TD1. Der Ausgang 20 der Triggerschaltung TR1 hat neben seiner Verbindung zur Triggerschaltung TD1 noch eine über eine Diode 21 gehende Verbindung zu einem Kondensator C1, dessen andere Seite an ein Bezugspotential (hier als Masse dargestellt) angeschlossen ist. Dem Kondensator 01 ist ein Widerstand R1 parallelgeschaltet. Die Diode 21, der Kondensator C1 und der Widerstand R1 sind sämtlich Bestandteil des Schwellensignalgenerators 16.

Für jeden der übrigen Tonkanäle in der Anlage 10 gibt es ebenfalls Jeweils einen Steuerkanal, der ähnlich aufgebaut ist wie der vorstehend beschriebene Steuerkanal für den ersten, den Verstärker CH1 enthaltenden Tonkanal. So wird das aus der Quelle 12 stammende Eingangssignal des zweiten Tonkanals einem Kanalvergleicher-Verstärker CA2 zugeführt, der außerdem als zweites Eingangssignal das Schwellensignal auf der Leitung 18 empfängt. Der Ausgang des Verstärkers 0A2 ist mit einer monostabilen Triggerschaltung TR2 verbunden, die ihrerseits mit einer zweiten monostabilen Triggerschaltung TD2 verbunden ist, welche einen Ausgang für ein "Kanaleinschaltsignal" aufweist, der mit dem Steuereingang des TonkanalVerstärkers 0H2 verbun-

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den ist„ Der Steuerkanal für den Tonkanal der Quelle 1N besteht aus einem Vergleicher-Yerstärker OAN, einer ersten monostaMlen Triggered* altüng TRN und einer zweiten monostabilen Triggerschaltung TDN. Die Ausgänge der Triggerschaltungen TR2 und TBN sind außerdem mit jeweils einer Diode 22 bzw„ 2N verbunden, wobei auch diese Dioden Teile des Schwellensignalgenerators 16 sind.

Die in Fig„ 1 dargestellte Anordnung zur Vorrangsteuerung der Mischung enthält außerdem eine Überwachungseinrichtung 30 zur Erzeugung einer Reihe von Verstärkungssteuersignalen, die dazu verwendet werden, den Betrieb des Ausgangsverstärkers AO zu steuern» Die Überwachungseinrichtung 30 enthält einen Summierverstärker SA1 mit einer Vielzahl von Eingängen. Ein Eingang des Verstärkers SA1 ist mit dem Ausgang der monostabilen Triggerschaltung TD1 im Steuerkanal des ersten Tonkanals verbundene Ein weiterer Eingang des Verstärkers SA1 ist mit dem Ausgang der Triggerschaltung TD2 im Steuerkanal für das zweite Tonsignal verbunden» lür die übrigen Kanäle sind ähnliche Verbindungen vorgesehen, bis hin zu einer Verbindung von der Triggerschaltung TDN zu einem der Eingänge des Summierverstärkers SA1.

Die Überwachungseinrichtung 30 enthält außerdem eine Referenzspannungsquelle 31 mit drei Ausgängen 32, 33 und 34·. Die Spannung am Ausgang 32 hat eine konstante Amplitude, die etwas niedriger ist als das Doppelte der Amplitude der Ausgangssignale 29 von den die Kanaleinschaltsignale liefernden Zeitsdialtungeix TD1_f TD2..„TDN. Die Ausgangsgröße auf der Leitung 33 ist eine Spannung konstanter Amplitude, die etwas niedriger ist als das Dreifache der Amplitude der Kanaleinschaltsignale. Die Ausgangsgröße auf der Leitung 34- ist eine konstante Spannung mit einer Amplitude, die etwas niedriger ist als das Vierfach© der Amplitude.der Kanaleinschaltsignale.

In der Überwachungseinrichtung 30 befinden sich ferner drei als Vergleicher ausgebildete Verstärker CM2, CM3 und GM4. Der Vergleicher 0M2 ist mit seinem einen Eingang an den Ausgang 32 der Referenzspannungsquelle 31 und mit einem zweiten Eingang an den Ausgang des Summierverstärkers SA1 angeschlossen und erzeugt ein Verstärkungssteuersignal immer dann, wenn sich zwei der Tonkanäle im System 10 in ihrem "Ein"-Zustand befinden. Der Vergleicher CM3 empfängt seine Eingangssignale vom Verstärker SA1 und vom Ausgang 33 der Referenzspannungsquelle und erzeugt ein Ausgangssignal, immer wenn sich drei Tonkanäle im "Ein"-Zustand befinden. Der Vergleicher CM4 empfängt seine Eingangssignale vom Verstärker SA1 und vom Ausgang 34· der Referenzspannungsquelle und erzeugt ein Verstärkungssteuersignal immer dann, wenn sich vier oder mehr Tonkanäle im "Ein"-Zustand befinden. Die von den Vergleichern CM2, 0M3 und CM4 gelieferten Verstärkungssteuersignale werden alle auf den Dämpfer/Verstärker AO gegeben, um die Verstärkung des Gesamtsystems zu steuern.

Bevor auf den Betrieb der Tonanlage 10 und ihrer Vorrangsteuerung eingegangen wird, sind noch einige Ausführungen über den Schwellensignalgenerator 16 und die Natur des von ihm erzeugten Schwellensignals zweckmäßig. Jedesmal wenn einer der monostabilen Triggerschaltungen TR1, TR2,...TRN ein Aus gangs signal erzeugt, wird dieses Signal über eine der Dioden 21, 22, ... 2N gekoppelt, um den Kondensator C1 auf einen festen Maximalpegel 41 (Pig. 2A) aufzuladen. Dieser maximale Schwellenwert 41 ist vorzugsweise etwas höher als die Maximalamplitude 42 der von den Signalquellen 11, 12, ... 1N der Anlage erzeugten primären Tonsignale. Die Ladung am Kondensator 01 und somit die Spannung auf der Leitung 18 wird über die gesamte Dauer T1 des im Steuerkanal auftretenden Ausgangssignals 20 auf dem Maximalwert 41 gehalten. Am Ende der Zeitspanne T1 jedoch beginnt der Kondensator 01, sich schnell über den Widerstand R1 (Fig.i) zu entladen. Infolgedessen nimmt die Amplitude des Schwellensignals nach einer vorbestimmten Zeitfunktion ab, wie es mit

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der Kurve 4-3 in Fig. 2A dargestellt ist. Vorzugsweise ist die Entladegeschwindigkeit des Kondensators 01 relativ hoch, so daß das Schwellensignal den Wert Null innerhalb einer Zeitspanne T3 erreicht, die gleich oder kurzer ist als die Zeitspanne T1.

Es ist nicht wichtig, wenn auch vorteilhaft, daß das Schwellensignal einer exponentiellen Kurve ähnlich der Kurve 4-3 in Fig. 2A folgt. Der Schwellensignalgenerator 16 kann also auch modifiziert werden, um als Schwellensignal ein linear abfallendes Rampensignal 4-4- zu bringen, wie es in Fig. 2B dargestellt ist. Eine wiederum andere Möglichkeit wäre ein treppenförmig abfallendes Schwellensignal, wie es mit 4-5 in Fig. 20 gezeigt ist. Es ist jedoch wichtig für einen wirksamen Betrieb der erfindungsgemäßen Anordnung, daß die Amplitude des Schwellensignals von einem maximalen Schwellenwert 41 ausgehend als Funktion der Zeit abnimmt, sei es gemäß einer Wellenform der mit den Kurven 4-3, 44 und 4-5 dargestellten Art oder gemäß irgendeinem anderen "Verlauf.

Zur Erläuterung des Betriebs der Tonanlage 10 und der darin wirkenden Vorrangsteuerung sei zunächst angenommen, daß nur ein Mikrofon M1 in Gebrauch ist und ein primäres Tonsignal erzeugt, wie es allgemein mit dem Signal 4-6 in Fig. 2A dargestellt ist. Dieses primäre Tonsignal, also das Ausgangssignal der Quelle 11, wird ständig mit dem exponentiell abfallenden Schwellensignal 4-1-4-3 (Fig. 2A) im Kanal vergleicher 0A1 (Fig. 1) verglichen. Zu einem gegebenen Zeitpunkt, der in Fig. 2A bei 4-7 dargestellt ist, überschreitet eine positive Spitze des Signals 4-6 den abfallenden Teil 4-3 des Schwellensignals. "Wenn dies eintritt, erzeugt der Vergleicher GA1 (Fig.1) ein Ausgangssignal, das den ersten monostabilen Multivibrator TR1 betätigt, worauf dieser ein Ausgangssignal 20 erzeugt, das dann seinerseits die zweite Triggerse haltung TD1 im Steuerkanal betätigt. Die Schaltung TD1 erzeugt ein Kanaleinsehalt-

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signal 29 vorbestimmter Dauer T2, das dem Tonkanalverstärker CH1 angelegt wird um diesen Verstärker aus seinem normalen, minimal verstärkenden "Aus"-Zustand in einen maximal verstärkenden "Ein"-Zustand umzuschalten. Auf diese Weise gewinnt das Mikrofon M1 effektiv Zugang zum Ausgangskanal, d.h.. über den Verstärker CH1 zum Verstärker SAO und zum Verstärker AO. Dieser Betriebszustand für den Tonkanal der Quelle 11 bleibt für die Dauer T2 des Einsehaltsignals 29· aufrechterhalten. Bei einer typischen Anlage kann die Zeitdauer T2 in der Größenordnung von 200 Millisekunden liegen; es können jedoch auch wesentlich andere Werte zugelassen werden.

Die erste Triggerschaltung TR1 im Steuerkanal erfüllt die Aufgabe eines Schwellen-Wiederherstellers, um das vom Schwellensignalgenerator 16 erzeugte Schwellensignal wieder auf seinen Maximalwert zurückzustellen. So wird das Ausgangssignal 20 der Triggerschaltung TR1 über die Diode 21 auf den Kondensator 01 gegeben, womit sich dieser auflädt. Wie oben erwähnt, wird der Kondensator auf einen Pegel aufgeladen, der höher ist als die höchstmögliche in positiver Richtung gehende Spitze im Ausgangssignal irgendeines der Mikrofone. Der Kondensator C1 wird wieder für die gesamte Zeitspanne T1 des Signals 20 auf seiner maximalen Ladung (Pegel 41 in "Fig. 2A) gehalten. In einer gegebenen Anlage kann die Zeitspanne T1 in der Größenordnung von 10 Millisekunden liegen. Während der Dauer maximaler Ladung am Kondensator C1 wird allen übrigen Mikrofonen der Zugang zum Ausgangskanal SAO, AO verweigert. Alle Tonkanäle werden somit für mindestens 10 Millisekunden daran gehindert, in den "Ein"-Zustand zu gelangen.

Nachdem die erste Triggerschaltung TR1 zurückgekippt ist und das Signal 20 endet, läßt der Widerstand R1 den Kondensator 01 sich entladen, so daß die Amplitude des Schwellensignals gemäß der in Pig, 2A gezeigten exponentiellen Rampe 43 abnimmt. Vorzugsweise ist die Zeitkonstante für die Schaltung

R1,O1 viel kleiner als das Intervall T1. Typischerweise liegt für den Fall einer Zeitspanne T1 von 10 Millisekunden die besagte Zeitkonstante bei ungefähr einer Millisekunde, so daß der abfallende Teil 43 des Schwellensignals einen Bereich von ungefähr 80 dB innerhalb eines zehn Millisekunden dauernden Intervalls T5 durchläuft. Bei noch aktivem Mikrofon M1 geht die abfallende Flanke des Schwellensignals jedoch nicht bis zum Ende, da das Mikrofonsignal 46 wieder einen positiven Spitzenwert erreicht_s der die Amplitude der abfallenden Flanke ungefähr beim Punkt 47 überschreitet. Wenn dies eintritt, dann stellt die erste Triggerschaltung TB.1 den Schwellensignalgenerator 16 wieder auf seinen Maximalpegel zurück und triggert die zweite monostabile Schaltung TD1 nach, womit der erste Tonkanal für die Dauer einer weiteren Periode T2 von 200 Millisekunden in den "Ein"-Zustand zurückversetzt wird»

Nun sei der Fall "betrachtet_s daß am Mikrofon M2 eine zweite Person zu sprechen beginnt«. Wegen der Wechselstromnatur der Vergleichsvorgänge, die in den Vergleiehern CA1 und 0A2 gemäß der Darstellung in Fig. 2A durchgeführt werden, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß das zweite Mikrofon Zugang zum Ausgangskanal der Anlage gewinnen kann, auch wenn das Mikrofon M1 aktiv bleibt und die beiden Mikrofone Signale gleicher Amplitude erzeugen» Wie man in Fig. 2A erkennt, ist das Signal 46 vom Mikrofon M1 in der Signalquelle 11 während 50 % der Zeit negativ,, und während jeder negativen Halbwelle des Signals 46 kann ein dazwischenkommendes Signal aus einem anderen Mikrofon positiv werden,, die Flanke 43 überschreiten und den zweiten Tonkanal in den "Ein"-Zustand bringen. Falls das Signal vom Mikrofon M2 höhere Amplitude hat als das Signal vom Mikrofon M1 <, sind natürlich die Möglichkeiten ztim Zugang noch besser₀ Häufig wird aber selbst ein Signal vom Klfcofon. M2₉ das niedrigere Amplitude hat, Zugang zur Anlage

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■bekommen. Außerdem kann während jeder Spreclipause der das Mikrofon M1 benutzenden Person eine das Mikrofon M2 benutzende Person Zugang zur Anlage finden, selbst wenn das Mikrofon M1 "eingeschaltet" bleibt. Die schnelle Erneuerung infolge der raschen Abfallzeit der Rampe und die unregelmäßige (statistische) Natur der Sprachsignale führen also in Kombination dazu, daß es leicht möglich wird, zwei Sprecher die Anlage 10 gleichzeitig gemeinsam benutzen zu lassen, ohne daß Töne merklich abgeschnitten werden.

Wenn zwei Tonsignalkanäle beide im "Ein"-Zustand sind, dann hat das Ausgangssignal des Summierverstärkers SA1 (ffig. 1) eine Amplitude, die doppelt so hoch ist wie die Amplitude eines der Kanaleinschaltsignale 29, und das vom Verstärker SA1 kommende Eingangssignal zum Überwachungsverstärker CM2 überschreitet die Größe des Referenzeingangs 32. Infolgedessen erzeugt der Überwachungsverstärker CM2 an seinem Ausgang ein Verstärkungssteuersignal, welches eine Anzeige dafür ist, daß zwei Tonsignalkanäle "eingeschaltet" sind. Dieses Signal wird an den Verstärker AO gelegt, um die Gesamtverstärkung um 3 dB zu vermindern und somit die Stabilität der Anlage 10 gegenüber Rückkopplungen aufrechtzuerhalten.

In der Tat ist die Anlage 10 mit der dargestellten Steueranordnung gut in der Lage, einen eingeschalteten Zustand von gleichzeitig drei, vier oder noch mehr Tonsignalkanälen zuzulassen. Immer wenn drei Tonkanäle eingeschaltet sind, erzeugt der Vergleicher CM3 ein Verstärkungssteuersignal, das den Verstärker AO veranlaßt, die Ausgangsdämpfung auf -6 dB einzTistelleno In ähnlicher Weise wird, wenn vier oder mehr Tonkanäle eingeschaltet sind, vom Überwachungsverstärker CM4-ein Signal an den Ausgangsverstärker AO gelegt, welches die Gesamtverstärkung der Anlage 10 auf ein Maß einstellt, das einer Dämpfung von 9,2 dB entspricht.

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Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die Steueranordnung der Tonanlage 10 effektiv alle Tonsignalquellen 11, 12...1N in Intervallen prüft, deren Dauer veränderlich und stets geringer als 20 Millisekunden ist (angenommen T1 + T3 = 20 Millisekunden), wobei nach primären Tonsignalen gesucht wird, die im Augenblick die von der abfallenden Planke des vom Generator 16 gelieferten Signals gebildete Schwelle überschreiten. Der ersten Tonsignalquelle , die diese Schwelle überschreitet, wird für eine Zeit T2 von 200 Millisekunden voller Zugang zum Ausgangskanal der Anlage geboten« Wenn nur ein Mikrofon aktiv ist, dann wird der Zugang in Intervallen von weniger als 20 Millisekunden verlängert. Somit bekommt dieses eine Mikrofon den Vorzug, auf Dauer die volle TerStärkung des Systems zu benutzen.

Wenn die erste Tonsignalquelle unwirksam und eine zweite Quelle aktiv wird, z.B. wenn die sprechende Person den Ort wechselt oder wenn eine zweite Person zu sprechen beginnt, dann bekommt das zweite Mikrofon innerhalb einer Zeitspanne von vreniger als 20 Millisekunden vollen Zugang zum Ausgangskanal des Systems. Wenn zwei Personen gleichzeitig in zwei verschiedene Mikrofone sprechen, dann wird jedes Mikrofon ungefähr alle 40 Millisekunden auf den neuesten Stand für seinen Zugang zur Anlage gebracht. ^üies ist mehr als ausreichend, um sicherzustellen, daß beide Mikrofone eingeschaltet bleiben,, denn jedes Bringen auf den neuesten Stand gewährt eine Einschaltdauer von 200 Millisekunden» Um einen angemessenen Schutzabstand gegen übermäßige Rückkopplung zu garantieren, wird immer₉ wenn zwei beliebige Mikrofone gleichzeitig eingeschaltet sind, die Verstärkung im Ausgangskanal um 3 dB verminderte

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Wenn "bei gleichzeitiger Rede von zwei Personen die eine mit leiser und die andere mit lauter Stimme spricht, dann besteht für beide nahezu die gleiche Wahrscheinlichkeit ihres Zugangs zum Ausgangskanal des Systems, weil nur positive Tonsignalamplituden mit dem Schwellensignal verglichen werden. Während negativer Ausschläge irgendeines der von den verschiedenen Mikrofonen kommenden primären Tonsignale, was die Hälfte der verfügbaren Zeit ausmacht, hat ein schwächeres Signal von einer zweiten Quelle volle Möglichkeit des Zugangs zur Anlage.

Wenn mehrere verschiedene Personen um den Zugang zum System wetteifern, nimmt die Wahrscheinlichkeit eines Zugangs für alle Beteiligten ab. Dies begrenzt effektiv die maximal mögliche Anzahl von Tonkanälen, die zu irgendeiner gegebenen Zeit im "Ein"-Zustand sein können. Wenn z.B, zehn Sprecher gleichzeitig loslegen, dann wird, wie eine Wahrscheinlichkeitsanalyse zeigt, jeder ungefähr 88 % der Zeit "eingeschaltet" sein. Die Steueranordnung nach Fig. 1 führt also effektiv zu einer Art "Zeitaufteilung" bei der Vergabe der Verstärkung der Anlage, wenn eine große Anzahl von Sprechern die Anlage gleichzeitig benutzen will. In der Praxis bedeutet dies jedoch keine wirklich nachteilige Beschränkung der Effektivität, denn wenn mehrere Personen gleichzeitig sprechen, kann sowieso keine verstanden werden.

Die Fig. 3 veranschaulicht die Auswirkung der vorstehend genannten Zeitaufteilung anhand einer graphischen Darstellung, welche den Verlust des VerstärkungsSpielraums als !Punktion der Anzahl der Mikrofone in einer gegebenen Tonanlage zeigt. Es sind verschiedene Kurven für verschiedene Werte des "Zugangsverhältnisses" (definiert als X = Ϊ2/Ϊ1) eingezeichnet, und zwar für die Werte fünf, zehn und zwanzig und für den Fall eines unendlich hohen ZugangsVerhältnisses, wie es für einen normalen Mischer gilt. Bei einem Zugangsverhältnis

von zwanzig können sehn Mikrofone nur 88 % der Zeit eingeschaltet sein_s d.h. man bekommt wegen der damit verbundenen Zeifcaufteilung in diesem Fall einen -um 1,2 dB verbesserten Verstärkungsspielraum, wie es der Punkt 51 gegenüber dem Punkt 52 in Jig. 3 zeigt«, Die Verbesserung wird noch größer, wenn die Anzahl der Mikrofone höher wird«

Der Scheitelwert der für ein Zugangsverhältnis von zwanzig geltenden Kurve in Pig» 3 macht außerdem deutlich, daß die Gesamtverstärkung der Anlage für jede beliebige Anzahl an Mikrofonen niemals mehr als um 9₇2 dB vermindert werden muß, um die Stabilität der Anlage sicherzustellen» Dies ermöglicht gut einen effektiven Betrieb der Anlage mit einer nur begrenzten Anzahl an Abstufungen bei der Verstärkungsverminderung des Verstärkers AO₃ ohne daß die wirksame Stabilität gegenüber Rückkopplungen in Gefahr gerät«, I¹Ur ein niedrigeres Zugangsverhältnis vom Wert z.ehn braucht zur Sicherstellung der Stabilität die Verstärkungsverminderung nur über ein Gesamtmaß von 6,3 dB zu gehen«) wie es die entsprechende Kurve in Fig.3 zeigtο Wie zu erwarten, ist dieses Maß bei einem Zugangsverhältnis von fünf noch niedriger; jedoch kann eine solche Herabsetzung des Zugangsverhältnisses in manchen Fällen zu Zerhackungen führen.

Bei einem Zugangsverhältnis von zwanzig, wie es für die oben beschriebene spezielle Ausführungsform der Tonanlage 10 nach Fig«, 1 gilt j ist eine Verstärkungsverminderung von 3 dB angemessen für den FaIl₂ daß zwei Mikrofone eingeschaltet sind. Eine zusätzliche Terstärkungsverminderung um 3 dB im Falle dreier eingeschalteter Tonkanäle und eine weitere Verstärkungsverminaerung um 5®2 dB bei Einschaltung von fünf oder is^-hr Eoalcanälen gewährleistet einen stabilen Betrieb für ei&s AiJLage mit beliebiger Gesamtanzahl an Mikrofonen.

Die I¹Ig. 4- ist eine graphische Darstellung des Zugangsverhältnisses T2/T1 als Funktion des prozentualen Fehlers oder der Ausfallwahrscheinlichkeit infolge der Zeitaufteilung bei der Vergabe der Zugänge durch die beschriebene Steueranordnung. Man erkennt, daß, wenn vier miteinander konkurrierende Mikrofone aktiv sind (unter der Annahme praktisch gleicher Amplitude der Ausgangssignale), die Fehlerrate im Falle eines Zugangsverhältnisses von zwanzig ungefähr gleich 0,3 % ist, wie es der Punkt 55 in Fig. 4- zeigt. Bei drei aktiven Mikrofonen und unter der gleichen Annahme wie oben ist die Fehlerrate auf ungefähr 0,03 % vermindert. Für das hier betrachtete spezielle Zugangsverhältnis liegt der Erozentfehler im Fall von nur zwei aktiven Mikrofonen links außerhalb der Skala, etwa bei 0,0003 %· Werte unterhalb 0,3 % werden bei Sprache gewöhnlich nicht bemerkt,

Die Fig. 5 zeigt, um wieviel besser die Verstärkung bei Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber dem Fall eines herkömmlichen Mischers ist, und zwar als Funktion der Anzahl der Mikrofone in einer gegebenen Tonanlage. Die Fig. 5 zeigt einzelne Kurven für verschiedene Dämpfungsmaße des "Aus"-Zustandes der Kanal verstärker ÖH1, 0H2 ... OHN in einem Bereich von Unendlich bis herunter auf ein Dämpfungsmaß von nur -5 dB. Man erkennt, daß ein Dämpfungsmaß von -20 dB für den "Aus"-Zustand nahezu das gleiche Ergebnis bringt wie ein geöffneter Schalter (unendliche Dämpfung). Bei Dämpfungen von -10 dB und -5 dB ist die Verbesserung wesentlich geringer. In bestimmten Situationen (z.B. für das Mikrofon eines Vorsitzenden oder für ein Kanzelmikrofon) kann es jedoch zweckmäßig sein, eine geringere Dämpfung oder eine Dämpfung vom Wert Null für den "Aus"-Zustand vorzugeben.

Die Fig. 6 zeigt eine spezielle Schaltung, die in der Anlage nach Fig. 1 für die Tonkanalverstärker 0H1, CH2, ... GHN verwendet werden kann. Die in Fig. 6 dargestellte Schaltung OHI hat einen Eingangswiderstand R2, der mit der einen Hauptelek-

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trode eines FeldeffekttransistorsFT1 verbunden ist, dessen andere Hauptelektrode an den negativen Eingang eines Funktionsverstärkers 11 angeschlossen ist. Der positive Eingang des Verstärkers 11 ist mit der Masse des Systems verbunden. Die Basis des Transistors FT1 liegt an einer Integrierschaltung, bestehend aus einem Widerstand R5, der an den lusgang der Triggerschaltung TD1 angeschlossen ist, und einem Kondensator 02, der nach Masse führt. Der lusgang des Verstärkers 11 ist mit einem Eingang des Summierverstärkers SlO (Fig.1) verbunden. Vom lusgang des Verstärkers 11 führt ein Rückkopplungswiderstand R4 zurück zum negativen Eingang. Zwischen den Widerständen R2 und R4· liegt ein veränderbarer Widerstand R3»

Typischerweise liegt der Steuereingang der Schaltung CH1 (am Widerstand R5 in Fig. 6) auf -15 Volt für den normalen "lus"-Zustand dieses Kanalverstärkers und wird mit dem Kanaleinschaltsignal 29 von der monostabilen Schaltung TD1 auf Null Volt gebracht» Der Widerstand R4 ist gleich dem Widerstand R2 bemessen. Im "Ein"-Zustand der Schaltung ist die Gesamtverstär-

kung des Verstärkers gleich 0 dB. Die Verstärkung im "lus"-Zustand hängt von der Einstellung des Widerstands R3 ab. Wenn die Widerstände R2 und R4- z.B. 10 Kiloohm betragen und der Widerstand R3 auf einen Wert von 90 Kiloohm eingestellt ist, dann beträgt die Verstärkung für den "lus"-Zustand -20 dB. Die Verwendung einer integrierenden Schaltung wie der Schaltung R5» 02 am Steuereingang des Verstärkers 0H1 ist nicht zwingend, aber vorteilhaft, denn sie verhindert, daß SchaltstÖße über den Transistor FT1 in dem Tonkanal gekoppelt werden. Der Integrator R5₉ 02 sorgt auch für ein weiches Ein- und lusschalten der Verstärkeranordnung. Ein geeigneter Transistor für die Schaltung nach Fig. 6 ist der Typ 21M-393, und für den Funktionsverstärker eignet sich der Typ LF355. Beide sind rauscharm und bringen wenig Verzerrung. Bei Verwendung dieser Bauteile kann man für R2 und R4- Widerstände von jeweils 10 Kiloohm und für R3 ein Potentiometer von 0-100 Kiloohm vorsehen» |₀₈₈A6/0 5 4i

Die Fig. 7 zeigt eine geeignete Betriebsschaltung für den Ausgangsverstärker oder -dämpfer AO nach Fig. 1. Der obere Teil der Schaltung entspricht im wesentlichen dem Aufbau nach Fig. G, er enthält einen Exngangswiderstand R6, einen Feldeffekttransistor FT2, einen Funktionsverstärker A2 und einen integrierenden Steuereingang für die Basis des Transistors mit einem Widerstand R9 und einem Kondensator 05. Ein Eückkopplungswiderstand R8 für den Verstärker A2 und ein Widerstand R7, der die Widerstände E6 und R8 miteinander verbindet, vervollständigen den ersten Teil der Schaltung.

In der Schaltung AO nach Fig. 7 verbindet ferner ein Widerstand R10 den Eingangswiderstand R6 mit einer Elektrode eines zweiten Feldeffekttransistors FT3, dessen Ausgangselektrode mit dem negativen Eingang des Verstärkers A2 verbunden ist. In diesem Fall besteht der Steuereingang zur Basis des Transistors aus einer integrierenden Schaltung, die einen Widerstand R11 und einen Kondensator 04 enthält. Ein weiterer Steuereingangs-Transistor FT4· ist in ähnlicher Weise geschaltet, und zwar mit einem Koppelwiderstand R12 und einer Steuereingangsschaltung, die einen Widerstand R13 und einen Kondensator 05 enthält.

Die in Fig. 7 dargestellte spezielle Schaltungsanordnung AO hat eine Gesamtverstärkung von 0 dB, wenn keiner der Steuereingangs-Transistoren ein Verstärkungssteuersignal empfängt. Kommt ein Verstärkungssteuersignal vom Vergleicher CM2, welches anzeigt, daß zwei Tonkanäle aktiv sind, dann ist die Verstärkung -3 dB. Wenn ein weiteres Steuersignal vom Vergleicher 0M3 empfangen wird, was das Aktivsein dreier Tonkanäle anzeigt, dann fällt die Verstärkung auf -6 dB. Wenn von allen der Vergleicher 0M2-CM4 Verstärkungssteuersignale kommen, dann beträgt die Gesamtverstärkung der Schaltung AO etwa -9,2 dB. Wie im Falle der in Fig. 6 gezeigten Schaltung

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werden die oteuereingangssignale durch Integration verlangsamt, um eine weiche Ein/Aus-Umschaltung des Dämpfers/Verstärkers zu bekommen«, Für die Feldeffekttransistoren und für den Funktionsverstärker können die gleichen Bausteine genommen werden, wie sie oben in Verbindung mit Fig® 6 erwähnt wurden« Geeignete Widerstandswerte sind 10 Kiloohm für R6 und R8, 15 Kiloolim für R7 und R12 und 5₉6 Kiloohm für RIO.

Es sind auch verschiedene Abwandlungen gegenüber der dargestellten Anordnung möglich,, um eine erfindungsgemäße Vorrangsteuerung in der Mischung zu realisieren. So ist es z.B. nicht unbedingt notwendig, daß die Zeitschaltungen für das Schwellensignal (TR1) vor den Zeitschaltungen für die Kanaleinschaltung (TD1) in den Steuerkanälen für die einzelnen Tonkanäle liegen. Stattdessen können die das Kanaleinschaltsignal liefernden Schaltungen T31 auch direkt vom jeweiligen Vergleicher/Verstärker GA1 betätigt werden₀ Bei einer solchen Anordnung kann die Zeitschaltung TRI_s welche den kurzen Schwellen-Wiederherstellungsimpuls 20 erzeugt, von dem das Kanaleinschaltsignal liefernden Ausgang der Triggerschaltung TD1 betätigt werden. Wie es aus der vorangegangenen Beschreibung hervorgeht, besteht die grundlegende Funktion der ■Überwachungsschaltung 30 darin, die Ansah! der im Augenblick "eingeschalteten" Tonkanäle festzustellen (zu "zählen") und abhängig davon geeignete Verstärkungssteuersignale für den Ausgangsverstärker oder -dämpfer AO zn erzeugen« Dieser Zweck kann auch mit geeigneten digitalen Zählschaltungen anstelle der in Fig» 1 dargestellten Vergleicher schaltungen erfüllt werden.

Ii !Kandiert Fällen kann es zweckmäßig sein, einem oder mehreren Mikrofonen voll en ₉ unbeschränkten Zugang zur Anlage zu gewähren. Bei aar Anlage nach Mg, 1 mit dem in Fig. 6 gezeigten Kanalverstä'ekeraufbau CH1 kann man dies leicht dadurch erreichen, daß ϊ.'*3.β dsa. Widerstand R3 auf einen minimalen Wert oder gar auf Hull

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einstellt. Die Einstellung des Widerstandes RJ auf Null hat zur Folge, daß der Kanalverstärker in seinem normalen "Aus"-Zustand eine Verstärkung von 0 dB hat, also die gleiche Verstärkung wie im "Ein"-Zustand, Ein gutes Beispiel für einen Fall, wo diese Modifikation wünschenswert ist, stellt wie oben erwähnt das Mikrofon des Vorsitzenden einer Versammlung dar. Die Steueranordnung "bringt aber trotzdem, auch wenn die "Aus"-Dämpfung für einen oder mehrere Kanalverstärker auf Null eingestellt ist, noch eine Anzeige für den Zustand jedes Kanals; so kann man etwa geeignete Anzeigelampen vorsehen, die von den Ausgängen der die Kanaleinschaltsignale liefernden Triggerschaltungen TD1, TD2... TDN betätigt werden. Eine Anordnung dieser Art kann z.B. in einem Gerichtssaal oder in einer Umgebung von Nutzen sein, wo eine Identifizierung des jeweiligen Sprechers wichtig, eine Unterdrückung der Rückkopplung hingegen nicht kritisch ist.

In manchen Fällen kann es auch zweckmäßig sein, die Anlage so auszubilden, daß irgendeine Tonsignalquelle immer dann mit Sicherheit Zugang zum Ausgangskanal gewinnt, wenn die in das Mikrofon dieser Quelle sprechende Person mit lauter Stimme Durchsetzung verlangt. In einer Anlage nach Fig. 1 kann dies erreicht werden, indem man die Amplitude des zum Schwellensignalgenerator 16 gelieferten Wlederherstellungssignals 20 so einstellt, daß der maximale Pegel 41 des Schwellensignals gerade etwas niedriger als der positive Maximalwert 42 der Amplitude der primären Tonsignale ist (Fig. 2A). Bei dieser Modifikation verschafft eine besonders laute Stimme dem Sprecher sofortigen Zugang zur Anlage, während für gewöhnliche Sprachpegel der Gesamtbetrieb der Anlage weiterhin in der oben beschriebenen Weise vor sich geht.

Θ098Α6/05Α6

Claims

PATENTANW 4.TAIs

DR. DIETER V. IiEZOLD

DIPL. ING. PETER SCHÜTZ £ 9 06 01

DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER

MARIA-THERESrA-STUASSE 22

POSTFACH 8(10668
D-SOOO MUENCHEN 80

TELEFON 08β/·17 60 0β 4:78810 TELEX 522638

10450 Ks/ Sv _{raE6RAMH SOMBEZ}

U.S. Serial ITo: 902 675
Piled: Hay 4-, 1978

Industrial Research. Products Inc»

321 Bond Street, Elk Grove Tillage,

Illinois 60007, T.St.ν.Α.

Anordnung und Verfahren zur Steuerung; einer Tonanlage mit mehreren Mikrofonen

Patentansprüche;

Hj/Anordming zur Steuerung einer Prioritäten vergebenden Mischeinrichtung in einer Tonaolage mit M Tonsignalquellen_f deren jede ein Mikrofon enthält und ein primäres Tonsignal erzeugt, und mit M Tonkanälen, deren jeder mit einer Tonsignalquelle verbunden ist und einen Kanalverstärker enthält, der unter Steuerung durch ein KanalsmschaLtsignal aus einem normalen, minimal verstärkenden "Aus"-Zustand in einen maximal verstärkenden "Ein"-Zustand überführbar ist, sowie mit einem Ausgangs - kanal j, der einen Summierverstärker für eine additive Yereinigung der Ausgangssignale aller der Tonkanäle enthält, um ein Endausgangssignal der Anlage zu erzeugen, gekennzeichnet durch

einen Schwellensignal generator (16) zur Erzeugung

eines Schwellensignals in lorm eines Gleichstrom-ε¹ CJlsieiisparanmgssigasis g@g®Tb@s@r Polarität ₉ a Αεθ1±ϊή.&® aiasg©]b.©n& tos ©ims® festem

POSTSCHECK MÜNCHEN HE. Q 81 4S 800 · BANKKONTO ΗΪΪΟΒΛΗΕ MÜNCHEN (BiX 70020040) KTO. 6080 25 78

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malwert als eine vorbestimmte Funktion der Zeit abnimmt;

IT Steuerkanäle (z.B. CA1-TR1-TD1), für jeden Tonkanal einen, deren jeder einen Kanalvergleicher (OA1) enthält, um das Schwellensignal mit dem im zugeordneten Tonkanal vorhandenen primären Tonsignal in seiner Gestalt als Wechselsignal zu vergleichen, und eine Zeitschaltung (TD1), die immer dann ein Kanaleinschaltsignal (29) vorbestimmter Dauer T2, erzeugt, wenn Spitzenausschläge dieses primären Tonsignals in der besagten gegebenen Polarität das Schwellensignal überschreiten, wobei das Kanaleinschaltsignal dem Kanalverstärker (OH1) im betreffenden Kanal angelegt wird;

eine Einrichtung zur Wiederherstellung des Schwellensignals, die alle Steuerkanäle mit dem Schwellensignalgenerator koppelt, um das Schwellensignal jedesmal wieder auf seinen Maximalwert zu stellen, wenn ein Kanaleinschaltsignal ausgelöst wird.
2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellensignalgenerator (16) das Schwellensignal nach jeder Wiederherstellung für ein vorbestimmtes Zeitintervall T1 auf seinem Maximalwert hält, bevor es abzunehmen beginnt, und daß die Zeitdauer T2 größer ist als T1.
3. Steueranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximalwert des Schwellensignals (41) höher ist als der maximale Spitzenwert (42) der Ausgangsamplitude jeder der Tonsignal quell en (11,12...11T), so daß während der Zeitintervalle T1 keine zusätzlichen Tonkanäle in den "Ein"-Zustand gesteuert werden können.
4. Steueranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Verhältniswert T2/T1 definierte Zugangsverhältnis im Bereich von fünf bis vierzig liegt.

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5. Steueranordnung nach. Anspruch 2,- dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellensignalgenerator (16) eine RO-Schaltung aufweist, die einen Kondensator (01) enthält, der während des Zeitintervalls T1 auf den Maximalwert des Schwellensignals aufgeladen ist und derart mit einem Belastungswiderstand (R1) verbunden ist, daß das Schwellensignal gemäß einer Escponentialf unkt ion abnimmt.

6» Steueranordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante der RG-Schaltung (01, R1) im Schwel™ lensigiialgeiierator (16) wesentlich geringer ist als das

Zeitintervall Ϊ1. '

7φ Steueranordnung nach. Anspruch 2„ dadurch gekeimzeichnet, daß der Ausgangskanal einen Ausgangsverstärker (AO) enthält, der abhängig von einem Terstärkungssteuersignal aus einem normalen,, maximal verstärkenden Zustand in einen weniger verstärkenden Zustand steuerbar ist, und daß eine tjberwachungseiixpiehtung (30) vorgesehen ist, die eine mit allen tonkanal en verbundene Überwachungsschaltung enthält, ram immer, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Tonkanal en im "Sin"-Zustand ist, ein Yerstärkungssteuersignal zu erzeugen und auf den Ausgangsverstärker zu geben«

δ» S"feeues?ano3?dmuag aach. Anspruch. 7» dadurch gekennzeichnet,, " daß der Ausgangsverstärker (AO) -durch eine Mehrzahl von, Yerstärkungssteuersignalen in mehrere'Zustände sukzessiv iFer-iiin.aerter Verstärkung steuerbar ist und daß die tlbertiasinmgseinsiclitiing eine entsprechende Hehrzahl von. Yeretafftaagasteuersignalen erzeugt $ 'deren jedes ®iae jeweils . andere AnzaM -won im "Ein"-Zustand, befindlichen Tonkanälen

aach Ansprach 8_Ώ .dadurch."gekenazeichnet,, ai© ÜbQSFi'jachungseinrichtung'CJO) folgendes ■ enthält-:

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eine Summierschaltung (SA1), welche die Kanaleinschaltsignale von allen Steuerkanälen empfängt, um ein Überwachungssignal zu erzeugen, dessen Amplitude charakteristisch für die Gesamtanzahl der im "Ein"-Zustand befindlichen Kanäle ist;

eine Referenzsignalquelle (31) zur Erzeugung einer Mehrzahl von Referenzsignalen, deren jedes eine konstante Amplitude hat, die etwas niedriger ist als'die Summe einer gegebenen Anzahl von Kanaleinschaltsignalamplituden, wobei diese Anzahl für jedes Referenzsignal anders ist;

eine entsprechende Mehrzahl von Steuersignalgebern (GM2, OM3, CM4-), deren jeder einen Vergleicher aufweist, der das Ausgangssi gnal der Summierschaltung (AO) mit einem der Referenzsignale vergleicht, um ein Verstärkungssteuersignal zu erzeugen, immer wenn das Ausgangssignal der Summierschaltung das dem betreffenden Vergleicher zugeführte Referenzsignal überschreitet.

10· Steueranordnung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Zugangsverhältnis T2/T1 ungefähr gleich zwanzig ist und daß die Referenzsignal quelle (31) der 'Überwachungseinrichtung (30) drei Referenzsignale erzeugt, deren Amplituden etwas niedriger sind als die Summen von zwei bzw. drei bzw. vier Kanaleinsehaltsignalamplituden, und daß drei Steuersignalgeber (0M2, 0M3, CM4-) vorgesehen sind, die ihre Verstärkungssteuersignale jeweils abgeben, wenn zwei bzw. drei bzw. vier Kanäle im "Ein"-Zustand sind, und daß die Zustände sukzessiv verminderter Verstärkung des Ausgangsverstärkers (AO) ungefähr den Werten -3 dB bzw. -6,0 dB bzw. -9,2 dB entsprechen.

11. Verfahren zur Steuerung der Prioritätsvergäbe und Mischung in einer Tonanlage mit K Tonsignal quell en, deren jede ein Mikrofon enthält und ein primäres Tonsignal erzeugt, und mit H Ton-

kanälen, deren jeder mit einer Tonsignalquelle verbunden ist und auf ein Kanaleinschaltsignal hin aus einem normalen, minimal verstärkenden "Aus"-Zustand in einen maximal verstärkenden "Ein"-Zustand überführbar ist, sowie mit einem Ausgangskanal, der einen Mischverstärker zur additiven Vereinigung der Ausgänge aller der Tonkanäle enthält, um ein Endausgangssignal der Anlage zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet ,

daß ein Schwellensignal als Gleichstrom- oder Gleichspannungssignal gegebener Polarität entwickelt wird, dessen Amplitude für ein vorbestimmtes Zeitintervall T1 auf einem Maximalwert gehalten wird und anschließend während eines nachfolgenden Zeitintervalls T3 auf einen Wert nahe Hull abnimmt, wobei T1 und T3 in der gleichen Größenordnung liegen;

daß ständig für jeden Tonkanal das Schwellensignal mit dem primären Tonsignal in seiner Gestalt als Wechselsignal verglichen wird, um festzustellen, ob eine Überschneidung der Spitzenausschläge des primären Tonsignals mit dem Schwellensignal stattfindet;

daß jeder Tonkanal beim Auftreten einer solchen Überschneidung bei diesem Kanal in einen "Ein"-Zustand gesteuert wird, und zwar für die Dauer eines Zeitintervalls T2, das größer ist als T1;

daß jedesmal, wenn bei irgendeinem Kanal eine Überschneidung stattfindet, das Schwellensignal auf seinen Maximalwert zurückgestellt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonanlage daraufhin überwacht wird, wieviele Tonkanäle im "Ein"-Zustand sind,und daß die Verstärkung des Ausgangskanals mit wachsender Anzahl der im "Ein"-Zustand befindlichen Kanäle in einer begrenzten Anzahl diskreter Stufen vermindert wird, wobei die letzte Stufe„ d.h. die Stufe der

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größten Verminderung der Verstärkung eingestellt wird, wenn vier und mehr Kanäle im "Ein"-Zustand sind.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugangs verhältnis T2/T1 etwa gleich zwanzig iat und daß die Stufen der Verstärkungsverminderung in der Größenordnung von -3 dB für den Fall des "Ein"-Zustandes zweier Kanäle . von -6,0 dB für den Pail des "Ein"-Zustandes dreier Kanäle · und von -9,2 dB für den lall des "Ein"-Zustandes von vier" Kanälen liegen.

14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximalwert des Schwellensignals höher ist als der maximale Spitzenwert der Ausgangsamplitude jeder der Ton— signalquellen, so daß während der Zeitintervalle T1 keine zusätzlichen Tonkanäle in den "Ein"-Zustand gebracht werden können.

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