DE2912346A1 - Kompander zur umschaltung auf unterschiedliche kompanderkennlinien - Google Patents

Description

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Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Theodör-Stern-Kai 1

6000 Frankfurt/Main 70

Hannover, den 22.0J.1979 KE2-Kör/gn

Kompander zur Umschaltung auf unterschiedliche Kompanderkennlinien

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur automatischen Dynamik-Kompression und/oder -Expansion gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Das Blockschaltbild eines derartigen Kompanders ist in dem Aufsatz "Der Telefunken-Kompander" in der Zeitschrift "Rundfunktechnische Mitteilungen", Jahrgang 22 (1978), Heft 2, Bild 13 dargestellt und.in Abschnitt 4.2. beschrieben. Da dieser Kompander eine breitbandige Bearbeitung der Signale vornimmt, ist eine kompatible Wiedergabe von Aufzeichnungen, die "z.B. mit einem Kompressor nach dem Sliding-Band-Verfahren durchgeführt wurden, nicht möglich. Zwar könnte zur Aufnahme und Wiedergabe von NF-Darbietungen nach diesem Verfahren eine völlige Umschaltung des Kompanders vorgenommen werden, so daß die für ein bekanntes Sliding-Band-Verfahren eingeführten Parameter exakt eingehalten werden; diese Umschaltung wäre aber zu aufwendig.

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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfache Umschaltung vorzusehen, die die Sliding-Band-Parameter so genau nachbildet, daß die verbleibenden Abweichungen physiologisch nicht bemerkt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprächen angegeben.

Bei der Erfindung werden in vorteilhafter Weise bereits vorhandene Verstärker, Stellglieder sowie frequenzabhängige Netzwerke mitbenutzt. Das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Schaltung beruht im wesentlichen darauf, daß die Frequenzgangbeeinflussung,einer Tiefpaßschaltung mit fester Grenzfrequenz durch ein steuerbares Hochpaßfilter mit veränderbarer Grenzfrequenz in Abhängigkeit von Nutzsignalen teilweise kompensiert wird. Gegenüber einer exakten Behandlung der NF-Signale durch eine Sliding-Band-Schaltung bewirkt die erfindungsgemäße Schaltung zwar eine Amplitudenverschiebung einzelner Spektralanteilej es hat sich aber gezeigt, daß diese Übertragungsfehler .in der Praxis nicht bemerkt werden. Im übrigen ist bei einer kritischen Beurteilung dieser Übertragungsfehler zu berücksichtigen, daß auch eine exakt bemessene und aufgebaute Sliding-Band-Sehaltung eine ■ Amplitudenverschiebung der Spektralanteile· bewirkt, wenn ein Magnetbandspeichergerät z.B. durch unterschiedliche Bandsorten einen Pegelfehler zwischen dem Kompressorausgangs- und dem Expandereingangssignal hervorruft.

Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, erläutert. Eg wird zunächst die Betriebsart, betrachtet, bei der die gekoppelten Schalter 13, 14- und 28 in der eingezeichneten Stellung liegen. In diesem Fall arbeitet die Schaltung als

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Breitbandkompander. Zur Bearbeitung der Nutzsignale im Sinne einer Kompression wird der Schalter 7 geschlossen. Der Weg für die Nutzsignale führt dann von einer Eingangsklemrae 1 über den nichtinvertierenden Eingang 3 eines Verstärkers 2 zu dem Ausgang 5 des Verstärkers und weiter au einer Ausgangsklemme 37 bei der die komprimierten Signale abgreifbar sind. Der Verstärker 2 ist von seinem Ausgang 5 auf seinen invertierenden Eingang 4- gegengekoppelt über die Reihenschaltung eines Dämpfungsgliedes 8, eines Hochpasses 9ieines steuerbaren Widerstandes 10, eines Inverters 16, sowie einer Tiefpaßschaltung mit den Schaltelementen 20 ... 26- Zur Gewinnung der Steuerspannung für das Stellglied 10 ist ein Zweigweg mit einem gleichartigen Stellglied 30 vorgesehen. Die komprimierten Signale werden dem Zweigweg vom Ausgang des Hochpasses 9 aus zugeführt und gelangen über eine invertierende Verstärkeranordnung 30» 32, 38 zu dem Ausgang 3^· dieses Verstärkers und weiter über einen Hochpaß 35 zu einem Gleichrichter 36. Die am Ausgang dieses Gleichrichters abgreifbare Steuerspannung wird Steuereingängen 11 und 31 der .Stellglieder 10 und 30 zugeführt. Da bei Kompression das dem Nutzsignalweg zugeordnete Stellglied 10 im Gegenkopplungsweg des Verstärkers 2 angeordnet ist, und sowohl das Stellglied 10 als auch das Stellglied 31 in gleicher Weise angesteuert werden, wird die Dynamik eines an die Eingangsklemme 1 angelegten Nutzsignals hinter dem Verstärker 2 auf den halben Dynamikwert und am Eingang des Gleichrichters 36 auf den Dynamikwert 0 dB geregelt.

Wird der Schaltung 7 zur Umschaltung auf die Betriebsart "Expansion" geöffnet, so liegen die für die Betriebsart "Kompression" im Gegenkopplungsweg angeordneten Schaltelemente nunmehr im Signalweg. Die expandierten Signale cind an einer Ausgangsklemme 29 abgreifbar. Der Verstärker 2 besitzt durch d:ie Beschallung mit einem Gegenkopplungswiderstand 6 zwischen seinem Ausgang 5 und seinem inver-

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tierenden Eingang 4 die konstante Verstärkung "1". Auch in der Betriebsart "Expansion" werden die dem Zweigweg zugeführten Signale auf den stationären Wert 0 dB geregelt. Da aber im Gegensatz zu dem steuerbaren Widerstand 30 im Zweigweg der steuerbare Widerstand 10 im Signalweg in Serie bezüglich der Nutzsignale liegt, erfolgt bei gleichartiger Ansteuerung der steuerbaren Widerstände 30, 10 im Signalweg eine Expansion.

Das Dämpfungsglied 8 dient zur Pegelanpassung der Ausgangssignale des Verstärkers 2 an den Aussteuerbereich der steuerbaren Widerstände 10 und 30. Ausgangsseitig wird diese Pegelabsenkung durch die Verstärkung der Verstärker 16 und 21 wieder aufgehoben. Der Hochpaß 9 sowie der Hochpaß 35 haben die Aufgabe, für hohe Frequenzen eine Höhenabsenkung zu bewirken, um bei der Magnetbandaufzeichnung Bandübersteuerungseffekte zu vermeiden. Der Verstärker hat durch seine äußere Beschaltung Tiefpaßcharakter. In der Betriebsart "Kompression" liegt dieser Tiefpaß im Gegenkopplungsweg des Verstärkers 2, so daß die Gesamtschaltung als Hochpaß arbeitet. Durch die Umordnung der Tiefpaßschaltung bei der Kompression und bei der Expansion wird bei "Kompression" eine Pre-Emphasis und bei Expansion eine De-Emphasis vorgenommen.. Diese Maßnahme ist vergleichbar mit der Bandgrenzenverschiebung nach dem Sliding-Band-Verfahren. Bei der beschriebenen Schaltung liegen die Grenzfrequenzen aber fest*

Zum Umschaltung der Anordnung auf eine andere Kompanderkennlinie werden die gekoppelten Schalter 13» 14 und 28 in die nichteingezeichnete Stellung gebracht; d.h. Schalter 13 und 28 geschlossen und Schalter 14 geöffnet. Dabei besteht die wichtigste Maßnahme darin, durch Hinzuführen eines Kondensators 15 in Serie zu dem Stellglied 10 einen steuerbaren Hochpaß zu schaffen. Die Hochpaßfunktion wird zu tiefen Frequenzen hin durch einen Parallelwiderstand

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parallel zu dem Stellwiderstand 10 und dem Kondensator 15 begrenzt. Die Parallelschaltung eines Kondensators zu dem bereits vorhandenen Kondensator 26 stellt eine zusätzliche Maßnahme dar, die zu einer optimalen Anpassung an die Sliding-Band-Parameter beiträgt. Die Grenzfrequenzen der Tiefpaßschaltung 20 ... 28 und der Hochpaßschaltung 10 ... 15 liegen in derselben Größenordnung. Die Wirkungen der beiden Schaltungen sind somit entgegengesetzt gerichtet« Durch Variieren des Stellgliedes 10 wird eine Verschiebung der Grenzfrequenz des Hochpaßes sowie eine Änderung der Verstärkung im oberen Frequenzbereich bewirkt. Im Gegensatz zum Sliding-Band-Verfahren wird hier aber nur eine Grenzfrequenz verändert. Es ergeben sich daher in bestimmten Spektralbereichen der Signale Amplitudenverschiebungen. Diese Frequenzgangsfehler sind aber selbst im direkten A-B-Vergleich mit einer exakt arbeitenden Sliding-Band-Schaltung praktisch nicht nachweisbar. Auch eine meßtechnische Überprüfung zeigt, daß Toleranzen erreichbar sind, die innerhalb eines + 3 dB-Feldes liegen.

Bemerkenswert ist, daß für die Steuerung des Stellgliedes 10 derselbe SteuerSpannungserzeuger benutzt wird 'wie in der Betriebsart "Breitband". Dies beruht auf der Erkenntnis, daß der Zweigweg mit seinem Stellglied und dem Steuerspannungserzeuger als gegengekoppelter Gleichrichter arbeitet und damit als eine Schaltung wirkt, die unabhängig von der Art der Signale ein reproduzierbares Maß für die Wechselspannung darstellt.

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   Schaltung zur automatischen Dynamik-Kompression und/ oder -Expansion mit einem Stellglied zur Veränderung des Übertragungsmaßes in einem Nutzsignalweg und einem weiteren gleichartigen Stellglied zur Veränderung des Übertragungsmaßes in einem Zweigweg, der zur Gewinnung einer Steuerspannung dient,'die den Steuereingängen der im Nutzsignalweg und im Zweigweg liegenden Stellglieder zugeführt ist, und mit einer Tiefpaßschaltung, die mit dem im Nutzsignalweg liegenden Stellglied verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur wahlweisen Umschaltung auf eine andere Kompanderkennlinie das im Nutzsignalweg liegende Stellglied (10) als steuerbarer Hochpaß (10, 15) geschaltet wird, und daß seine Grenzfrequenz in der Größenordnung der Grenzfrequenz der Tiefpaßschaltung (20 ... 26) liegt.

   Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochpaß durch eine Serienkapazität (15) zu dem Stellglied (10) gebildet ist und daß die Hochpaßfunktion für tiefe Frequenzen durch einen Parallelwiderstand (12) zu dem Stellglied (10) und der Kapazität (15) begrenzt wird.

   Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfrequenz der Tiefpaßschaltung. (20 ... 26) durch eine zusätzliche Parallelkapazität (27) zu der bereits vorhandenen Kapazität (26) verringert wird.

   Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe Steuerspannungserzeuger (50 ... 36) in beiden Betriebsarten zur Steuerung des im Nutzsignalweg liegenden Stellgliedes (10) dient.

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