DE2936507C2 - Graphischer Entzerrer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen graphischen Entzerrer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Einer der Kanäle eines graphischen Entzerrers, der eine Tonsteuervorrichtung darstellt kann dadurch gebildet werden, daß eine Schaltung verwandt wird, die die folgende Übertragungsfunktion T, erfüllt

Γι.,=

S² + η^ s (AT₂-H) + a>l 6² +^ 5 (AT,+ 1) + ω^: ₀

wobei S-σ+j ω, d.h. die komplexe Frequenz ist, (U₀ die Mittenwinkelfrequenz bezeichnet, Ω die Trennschärfe ist, K₁ der DämpfungsfajcU-r bei der Winkelfrequenz ω₀ und K₂ der Verstärkungsfaktor bei der Winkelfrequenz ω₀ sind.

Indem Zähler und Nenner des Ausdruckes auf der rechten Seite der Gleichung (1) gemeinsam durch S² geteilt werden und anschließend das Ergebnis mit einem bestimmten gemeinsamen Bestimmungsparameter multipliziert wird, wird die folgende Gleichung (2) erhalten:

Tu,

^x+s

ωο (Jk±£) _v + ή
S \ Q J S¹

(2)

Zähler und Nenner des rechten Ausdrucks der Gleichung (2) werden durch eine gemeinsame Konstante

(\ + ^H _!_ + ^ω*>\
_hn \ SQ S²J

jeweils dividiert. Daraus ergibt sich:

wobei B_s eine Übertragungsfunktion eines Bandpaßfilters ist, die ausgedrückt werden kann als:

(4)

Da r_s gleich e_o/e, ist, wobei e, und e₀ die Eingangsspannung und die Ausgangsspannung des Kanals sind, ergibt sich:

χ = e,-xB_sK_u e₀ = x+xB_sK₂.

IO

(5)

F i g. 1 der zugehörigen Zeichnung zeigt in einem Blockschaltbild eine Schaltung, die die Gleichung (5) erfüllt und F i g. 2 der zugehörigen Zeichnung zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel der in F i g. 1 dargestellten Blockschaltung mit einem Bandpaßfilter 10, das die Übertragungsfunktion Bs hat und mit Verstärkern 13 und 14.

F i g. 2 der zugehörigen Zeichnung zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen Entzerrers (vgL DE-OS 24 54 631), der eine Vielzahl (n) paraiiei geschaheter BandpaSfilier umfaßt, von denen jedes in der in F i g. 2 dargestellten Weise ausgebildet ist, um die Verstärkungsfaktoren an einer entsprechenden Anzahl von jeweils bestimmten Frequenzen herauf oder herab zu setzen. Wie es in Fig.2 dargestellt ist, liegen die Ausgänge der Bandpaßfilter 10, bis 1O_n über veränderliche Widerstände 12! bis 12„ an den Verstärkern 13 und 14 jeweils. Bei dieser herkömmlichen Vorrichtung besteht das Problem des Signalqualitätsverlustes. Dieses Problem gewinnt dann an Bedeutung, wenn die Gütefaktoren und die Mittenwinkelfrequenzen veränderlich sein sollen.

Aus der US-PS 4046 960 ist ein graphischer r> Entzerrer mit einem Operationsverstärker bekannt. In dem Rückkopplungspfad des Operationsverstärkers sind Resonanzkreise und Lautstärkenregler eingefügt. Durch Verändern der Widerstandswerte der Lautstär kenregier wird der Rückkopplungsfaktor des Operationsverstärkers zur Steuerung seines Verstärkungsfaktors variiert.

Aufgabe der Erfindung ist ein graphischer Entzerrer mit verbesserter Signalqualität bei eine.- möglichst kleinen Anzahl von Bauelementen und einfachem ·»"> Aufbau.

Der erfindungsgemäße graphische Entzerrer besitzt die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1.

Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt die Verstärkungsregelung durch Variieren des Ausgangspegels der > <> zweiten Addierstufe, der der ersten Addierstufe und der dritten Addierstufe zugeführt wird. Das Bandsperrfilter ist bei dem graphischen Entzerrer der Erfindung nicht direkt in tien Rückkopplungsweg der entsprechenden Addierstufen eingefügt, sondern zwischen dem Ausgang 5> der ersten Addierstufe und dem Eingang der zweiten Addierstufe, so daß eine nachstehend im einzelnen abgeleitete Gleichung (7) erfüllt wird.

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen graphischen Entzerrers sind in den Umeransprüchen gekennzeichnet. Über die veränderbaren Widerstände des bei der Erfindung verwendeten Bandsperrfilters ist es möglich, unabhängig voneinander die Mittenfrequenz und den Gütefaktor des Filters zu variieren.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild einen herkömm

lichen graphischen Entzerrer mit einem einzigen Kanal;

F i g. 2 zeigt das Schaltbild der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung;

Fig.3 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungv beispiels des erfindungsgemäßen graphischen Entzerrers;

F i g. 4 zeigt das schematische Schaltbild der in F i g. 3 dargestellten Vorrichtung;

F i g. 5 zeigt das Schaltbild des Bandsperrfilters der in F i g. 4 dargestellten Vorrichtung;

Fig.6 zeigt in einer graphischen Darstellung den Frequenzgang der in F i g. 4 dargestellten Vorrichtung;

Fig.7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen graphischen Entzerrers mit mehreren Kanälen;

Fig.8 zeigt in einer graphischen Darstellung die Frequenzgänge der in F i g. 7 dargestellten Vorrichtung mit drei Kanälen;

F i g. 9 zeigt das äquivalente Schartbild eines Teils des Bandsperrfilters in F i g. 5;

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Bandsperrfilters.

Fig.3 zeigt in einem Blocksehaubid ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die in F i g. 3 dargestellte Schaltung erfüllt die folgenden Gleichungen (6), die ihrerseits die Gleichung (1) erfüllen:

χ = e, -K_x {x-xE^,} \ e₀= -x-K₂{x-xE₍„}i

(6)

wobei E, die folgende Übertragungsfunktion eines Bandsperrfilters ist:

E₁,, - 1 -B₁,,

(7)

Fig.4 zeigt ein konkretes Schaltungsbeispiel des Blockschaltbildes in Fig.3 mit einer ersten Additionsstufe 2, dessen Ausgangssignal der Funktionsparameter χ is-, mit einer zweiten Additionsstufe 3, mit einer dritten Additionsstufe 4 und mit einem Bandsperrfilter 5. Die Additionsstufe 2 weist einen Eingang, jn dem das Eingangssignal e, liegt, und einen weiteren Eingang auf, der mit dem Ausgang der zweiten Additionsstufe 3 verbunden ist. Die Additionsstufe 2 mischt das Eingangssignal e/ und das Ausgangssignal der zweiten Additionsstufe 3 und macht den Verstärkungsfaktor veränderlich (herabsetzend), indem er das Kombinationsverhältnis zwischen den genannten Signalen ändert.

Ein Ausgang der Additionsstufe 2 liegt an einem Eingpn;? der zweiten Additionsstufe 3 und an einem Eingang des Bandsperrfilters 5, dessen Ausgang mit dem anderen Einging der Additionsstufe 3 verbunden ist.

Der Ausgang der Additionsstufe 3 ist mit einem Eingang der dritten Additionsstufe 4 verbunden, deren weiterer Eingang am Ausgang des Bandsperrfilters 5 liegt.

Die Additionsstufe 4 kombiniert das Ausgangssignal der Additionsstufe 3 und somit das verstärkte Ausgangssignal der Additionsstufe 2 und das Ausgangssignal des Bandsperrfilters 5, um den Verstärkungsfaktor dadurch veränderbar zu machen (heraufsetzen), indem sie das Kombinationsverhältnis zwischen den

Ausgangssignalen der Additionsstufe 3 und des Bandsperrfilters 5 ändert.

Fig.5 zeigt das Schaltbild des Bandsperrfilters 5 in F i g. 4. Wie in F i g. 5 dargestellt, wird das Bandsperrfilter 5 von zwei veränderlichen Widerständen Ro. einem ■"> Kondensator Co, der parallel zu einem veränderlichen Reihenwiderstand /?i geschaltet ist, der die Eingangsklemme des parallelen /?C-Gliedes mit einem Eingang eines Differentialverstärkers 6 verbindet, dessen anderer Eingang am Ausgang des parallelen RC-CWedes ι» liegt, von einem Widerstand R₂, der mit dem Ausgang des Differentialverstärkers 6 verbunden ist, von einem Widerstand /?j, der mit einem Ende am Ausgang des Differentialverstärkers 6 liegt, einem veränderlichen Widerstand Rq. dessen eines Ende mit dem anderen i> Ende des Widerstandes /?j verbunden ist und dessen anderes Ende an Masse liegt, und von einem Kondensator Q, gebildet, der mit einer Seite an einem Verbindungspunkt der veränderlichen Widerstände und tmi det iifilier en Sciic an einem Schleifkontakt des -" veränderlichen Widerstandes Rq liegt, und der zusammen mit dem zuletzt genannten veränderlichen Widerstand ein T-Filter bildet.

Die Mittenfrequenz des T-Filters kann unabhängig dadurch verändert werden, daß die Werte der Γι veränderlichen Widerstände Ro gleichzeitig reguliert werden; der Gütefaktor kann gleichfalls unabhängig dadurch verändert werden, daß der veränderliche Widerstand Rq reguliert wird, der das Maß der Mitkopplung des Differentialverstärkers 6 bestimmt, wie es in F i g. 6 dargestellt ist.

Bei den in den F i g. 5 und 6 dargestellten Schaltungen können somit die Mittenfrequenz, der Verstärkungsfaktor und der Gütefaktor unabhängig voneinander mit einer möglichst kleinen Anzahl von Bauelementen variiert werden, wobei die Änderung des Verstärkungsfaktors durch Änderung des Kombinationsverhältnisses der Ausgangssignale der zweiten Additionsstufe 3 und des Bandsperrfilters 5 erfolgt.

Um bei mehreren (n) Kanälen die Frequenzgänge bei einer Vielzahl von Frequenzen veränderlich zu machen, können eine entsprechende Anzahl von in Fig.4 dargestellten Schaltungen in Kaskade geschaltet weiden. Es hat sich herausgestellt, daß eine Kaskadenschaltung der in F i g. 4 dargestellten Schaltungen für diesen Zweck zufriedenstellend arbeitet. In diesem Fall ergibt sich jedoch ein weiteres Problem, das in einer Signalbeeinträchtigung bezüglich des Klirrfaktors und des Rauschens besteht.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind mehrere (n) Kanäle der jeweils in Fig. 4 dargestellten Art parallel geschaltet, um die Rausch- und Klirrfaktoreinflüsse so klein wie möglich zu halten.

Wie es in Fig. 7 dargestellt ist, die das zweite Ausführungsbeispiel in einem Blockschaltbild zeigt, ist die Additionsstufe 2 in F i g. 4 durch eine Additionsstufe 20 mit 2 η Eingängen und die Additionsstufe 4 in F i g. 4 durch eine Additionsstufe 40 mit 2 π Paaren von Eingängen ersetzt, wobei jedes Paar mit einem anderen der η parallelen Kanäle verbunden ist und ein Bandsperrfilter 5, und eine Additionsstufe 3, aufweist, die in der in Fig. 7 dargestellten Weise geschaltet sind, wobei /= 1.2 ... «ist.

Das Bandsperrfilter 5, hat eine Übertragungsfunktion

S²+ ω;

(8)

Der Verstärkungsfaktor jedes Kanals wird bei einer Frequenz

"t)

gedämpft, wenn das Ausgangssignal der Additionsstufe 3, mit einem Verstärkungsfaktor K_x verstärkt und in der Additionsstufe 20 kombiniert wird, und bei dieser Frequenz heraufgesetzt, wenn das Ausgangssignal der Additionsstufe 3, mit einem Verstärkungsfaktor

verstärkt und in der Additionsstufe kombiniert wird. Durch eine Änderung der Mittenfrequenz /, und des Wertes Q, des Bandsperrfilters S₁ kann weiterhin der gewünschte Frequenzgang erhalten werden.

Die Übertragungsfunktion T₁ = e^/e, der gesamten in Fig. 7 dargestellten Schaltung ist

₌ 1 + ^₂ {1 - £,,,,} +K₄ (1 - E₂₁J + 1+K₁ \\-E_uJ+K_}{\-E_2lt)}+

wobei K-, der Kombinationsverstärkungsfaktor ist, mit dem der Verstä; kungsfaktor des Kanals π herabgesetzt wird und Kf der Kombinationsverstärkungsfaktor ist, mit dem der Verstärkungsfaktor des Kanals π erhöht wird.

F i g. 8 zeigt die verschiedenen Frequenzgänge a bis / der in F i g. 7 dargestellten Schaltung, wobei n=3 ist, die

Tabelle 1

Mittenfrequenzen f\, h und /j der Bandsperrfilter 5i, 52 und 5₃ = 500 Hz. 1 kHz und 2 kHz jeweils sind ..nd der Gütefaktor aller Filter = 3 ist.

Die folgende Tabelle 1 zeigt die Verstärkungsfaktors ren an den Mittenfrequenzen der jeweiligen Filter 5i bis

500Hz

IKHz 2KHz

α b c d e
f

12 dB Zunahme

12 dB Zunahme

6 dB Abnahme

2 dB Abnahme

6 dB Abnahme

12 dB Abnahme

12 dB Zunahme

12 dB Abnahme

6 dB Zunahme

2 dB Zunahme

6 dB Abnahme

12 dB Abnahme 12 dB Zunahme

12 dB Zunahme

6 dB Zunahme

2 dB Abnahme

6 dB Abnahme

12 dB Abnahme

Bei diesem Ausführiingsbeispiel besteht keine wechselseitige Störung zwischen benachbarten Kanälen und sind die Rausch- und Klirrfaktoreffekte der gesamten Schaltung stark verbessert, so daß der Vorteil der unabhängigen Regulierung der Mittenfrequenzen, der Gütefaktoren und der Verstärkungsfaktoren mit einer minimalen Anzahl von Bauelementen erzielt werden kann.

Er kann vorteilhaft sein, einen die Impedanz wandernden Pufferverstärker vorzusehen, der mit seinem Eingang am Schleifkontakt des Widerstandes /?y und mit seinem Ausgang an einerr Ende des Kondensators Co liegt, dessen anderes Ende mit dem Verbindungspunkt des veränderlichen Widerstandes R_n verbunden ist, so daß die Impedanz, die dann vorhanden ist. wenn man vom selben Kondensator Gi zum veränderlichen Widerstand R₁, sieht, gleich Null gemacht wird. Wenn ein derartiger Pufferverstärker unerwünscht ist. seine Wirkung dennoch erforderlich ist. kann der Pufferversiärker fortgelassen werden indene die Filterschaltung selbst entsprechend modifiziert wird.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die T-Schaltung, die in F i g. 5 dargestellt ist, und aus Reihenwiderständen Rn, einem Kondensator G. der parallel zu den Reihenwiderständen geschaltet ist. und einem Kondensator C₀ besieht, der mit dem Verbindungspunkt der Reihenwiderstände R₀ verbunden ist. durch eine äquivalente T-Schaltung ersetzt, die in F i g. 9 dargestellt ist.

In Fig.9 umfaUt die T-Schaltung zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren Ca. einen Widerstand Ro. der parallel zu den Reihenkondensatoren geschaltet ist, und einen Widerstand Ro. der mit dem Verbindungspunkt der Kondensatoren Ca verbunden ist. Bei diesem Aiisfiihrungsbeispiei der Erfindung fehlt der Widerstand Rq und ist die Funktion, die der Widerstand Ra erfüllen soll, den Widerständen zugeordnet, die das Ausmaß der Rückkopplung bestimmen.

Fig. IO zeigt das Bandsperrfilter in Fig. 5 in einer abgewandelten Form zur Verwendung bei der äquivalenten Schaltung der T-Schaltung in Fig. 9, wobei der Hip Ruckkc^iun¹⁷ bestimmende WidprOnnH fphlt.

Die Übertragungsfunktion T₁ der in Fig. IO dargestellten Schaltung ist gleich:

⁷IlI = — =

e,

C₀ I Rj) Rj

₁ RjJl C₀ ²Zt₁₁ XR₁ R

C₀ Ä|| \ ΛI /?3

Damit dieses Filter als Bandsperrfilter arbeitet, sollte

R₀ R₂ \/\,
sein. Daher ist

J_₊J_
R\ R)

R»

Durch eine Festlegung der Werte A₁, A₂, A₃ und R₀ derart, daß sie die obigen Beziehungen erfüllen, wird der Widerstand /J₀, der mit dem Verbindungspunkt der Kondensatoren C₀ zu verbinden ist, überflüssig.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Graphischer Entzerrer Für eine Audioanlage mit einer ersten Addierstufe, der über einen von mehreren Eingängen ein Eingangssignal zugeführt wird, einem ersten Bandfilter, dessen Eingang mit dem Ausgang der ersten Addierstufe verbunden ist und dessen Ausgang mit einem Eingang der zweiten Addierstufe (3) verbunden ist um für den ihm zugeordneten Signalkanal einen variablen Frequenzverlauf zu bieten, wobei die zweite Addierstufe über einen von mehreren Eingängen mit dem Ausgang der ersten Addierstufe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandfilter ein Bandsperrfilter (5) ist, dessen Ausgang mit einem Eingang der zweiten Addierstufe (3) verbunden ist, daß einer von mehreren Eingängen einer dritten Addierstufe (4) mit dem Ausgang des ersten Bandsperrfilters (5) und ein anderer Eingang der dritten AcHierstufe (4) mit dem Ausgang der zweiten Addiershife (3) und mit einem anderen Eingang der ersten Addierstufe (2) verbunden ist, daß das Verhältnis des Ausgangspegels der zweiten Addierstufe (3) zum Eingangssignalpegel der ersten Addierstufe (2) und das Verhältnis des Ausgangssignals der zweiten Addierstufe (3) zum Ausgangssignal des Bandsperrfilters (3) an der ersten bzw. dritten Addierstufe (2 bzw. 4) variabel ist, um den Verstärkungsfaktor bei einer gewünschten Frequenz zu regeln, und daß die Mittenfrequenz und der Gütefaktor des ersten Bandsperrfilters (5) variabel ist, um den Frequenzverlauf des graphischen Entzerrers zu regeln.

2. Graphischer Entzerrer nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß C s Bandsperrfilter (5) zwei in Reihe geschaltete erste Widerstände (jeweils Ro). einen dazu parallel geschalteten Kondensator (Co). einen mit einem Verbindungspunkt der Reihenwiderstände (R₀) verbundenen zweiten Kondensator (C). einen Differentialverstärker (6). dessen einer Eingang an dem einen Ende der Reihenwiderstände (Ro). dessen anderer Eingang über einen zweiten Widerstand (Ri) mit dem anderen Ende der Reihenwiderstände (A₀) und dessen Ausgang über einen dritten Widerstand (Rq) mit Masse verbunden sind, wobei die andere Seite des zweiten Kondensators (Q,) über einen Teil des dritten Widerstandes (Rp) mit Masse verbunden ist, und einen vierten Widerstand (R;) aufweist, der als Rückkopplung den Ausgang des Differentialverstärkers (6) mit dessen anderem Eingang verbindet.

3. Graphischer Entzerrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in Reihe geschalteten Widerstände (Ro) veränderbar sind.

4. Graphischer Entzerrer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des dritten Widerstandes (Ry) veränderbar ist.

5. Graphischer Entzerrer nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bandsperrfilter (5) zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren (jeweils Co). einen dazu parallel geschalteten ersten Widerstand (Ro), einen Differentialverstärker (6). der mit einem Eingang an der einen Seite der Reihenkondensatoren (G>) liegt, mit einem anderen Eingang über einen zweiten Widerstand (Ri) an der anderen Seite der Reihenkondensatoren (Co) üegt und dessen Ausgang über einen dritten Widerstand

(Rs) mit Masse verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt der Reihenkondensatoren (Co) über einen Teil des dritten Widerstandes (Rj) mit Masse verbunden ist, und einen vierten Widerstand (Ra) aufweist, der den Ausgang (eo) des Differentialverstärkers (6) mit einem Eingang desselben zur Rückkopplung verbindet

6. Graphischer Entzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vielzahl vierter Additionsstufen, von denei jede den gleichen Aufbau wie die zweite Additionsstufe (3) hat und von denen jede mit einem Eingang am Ausgang der ersten Additionsstufe (2) und mit ihrem Ausgang an einem anderen Eingang der dritten Additionsstufe (4) liegt durch eine Vielzahl zweiter Bandsperrfilter, von denen jedes den gleichen Aufbau wie das erste Bandsperrfilter (5) aufweist und von denen jedes mit einem Eingang an dem Ausgang der ersten Additionsstufe (2) und mit einem Ausgang an anderen Eingangsklemmen einer anderen der vierten Addierstufe und einem anderen Eingang der dritten Addierstufe liegt