-
Schaltung zur Dynamik-Kompression und/oder -Expansion
-
Die Erfindung betrifft eine Schaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1, die beispielsweise durch die DE-PS z4 o6 258 bekannt ist. Einen dB-linearen Kennlinienverlauf
der Kompression- bzw. Expansionkennlinie erhält man, wenn dort verwendete Stellglider
im Hauptweg und Zweigweg der Schaltung eine gleiche Steuercharakteristik haben.
-
Durch die DE-OS 28 42 945 ist es für eine solche Schaltung bekannt,
lineare Stellglieder zu verwenden und den Stellgliedern ein Ubertragungsglied vorzuschalten,
welches eine einer e-Funktion entsprechende Ubertragungsfunktion aufweist. Dieses
ist für das dynamische Verhalten der Schaltungsanordnung sehr vorteilhaft.
-
Durch die DE-PS 24 o6 258 ist es auch bekannt, daß durch die Zusammenschaltung
von mehreren in ihrem Übertragungsmaß veränderbaren Verstärkern zu einer Kettenschaltung
unterschiedlicht Komprossionsgradc erreicht werden können. Bei Anwendung der in
den Figuren 1i und 6 der DE-PS 24 o6 258 angegebenen Schaltungen läßt sich beispielsweise
ein Kompressionsgrad von 1:1,5 erreichen. Der Aufwand bei diesen Schaltungen ist
jedoch
erheblich vergrößert, da ein zusätzlicher Verstärker mit einem zusätzlichen Stellglied
erforderlich ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebene Kompanderschaltung
so zu gestalten, daß beliebige (dB-linetme) Kompressionsgrade auf einfache Weise
erhalten werden können.
-
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebene Erfindung
gelöst.
-
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung erliutert.
-
Es zeigen: Fig. l eine Expansionsschaltung mit den erfindungsgemäßen
Merkmalen, Fig. 2 eine in bekannter Weise aufgebaute Expansionsschaltung, Fig. 3
eine Schaltungsanordnung, mit der die Schaltungen gemäß Figuren 1 oder 2 für eine
komplementäre Kompression verwendet werden können und Fig. 4 ein Schaltungsdetail
der Schaltung gemäß Fig. 1.
-
Zunächst wird anhand von Fig. 2 eine bekannte Expansionsschaltung
beschrieben. Ein an einer Eingangsklemme 11 zugeführtes Wechselspannungssignal wird
über ein in einem Ubertragungsmaß steuerbares Übertragungsglied 13 zu einer Ausgangsklemme
12 übertragen. Vom Eingang des Übertragungsgliedes 13 wird das gleiche Signal einem
Zweigweg mit den übertragungsgliedern 14 und 10 zugeführt. Vom Ausgang des Übertragungsgliedes
10 wird mittels eines Steuerspannungserzeugers 15 ein Steuersignal abgeleitet. Das
Steuersignal UST wird in einem Schaltungsteil 16 entsprechend einer e-Punktion beeinflußt
und linearen Stellgliedern in den Übertragungsgliedern 13,14 und 10 zugefiUlrt..
-
Die in Fig. 2 nicht näher dargestellten Stellglieder sind so angeordnet,
daß das Übertragungsmaß im Hauptweg im positiven Sinn und im Zweigweg im Sinne einer
Gegenregelung beeinflußt werden. Der Schaltungsteil 16 kann entfallen, wenn die
Stellglieder in den Übertragungsgliedern 13,lot und 10 selbst eine
einer
e-Funktion entsprechende Charakteristik haben.
-
Bei bekannten Kompandersystemen, die aus einem Kompressor und einem
Expander aufgebaut sind, muß prinzipiell die Forderung cingehalten werden, daß der
Eingangspegel des Expanders genau dem Ausgangspegei des Kompressors entspricht.
Pegelveschiezungen können zu Verfälsehungen führen Auf die genannte Forderung kann
verzichtet werden, wenn die Kompanderkennlinie ''dB-linear", das heißt linear bezüglich
des Logarithmus der Eingangsamplitude verläuft. Um diese dB-Linearität zu erhalten,
ist der Schaltungsteil i6 vorgesehen bzw. wählt man Stellglieder, die eine Charakteristik
entsprechend einer e-Funktion aufweisen.
-
Fig. 3 zeigt, wie auf einfache Weise eine Kompressionsschaltung mit
einer su der Expansionsschaltung in Fig. 2 komplementären Kennlinie erhalten wird.
Die Schaltung gemäß Fig 2 (Block 20) ist in dem Gegenkopplungsweg eines Operationsverstärkers
t8 gelegt, wobei der Eingang 11 der Schaltung gemäß Fig 2 mit dem Ausgang und der
Ausgang 12 mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 18 verbunden
werden. Die Eingangsklemme 17 des Kompressors ist mit dem nichtinvertierenden Eingang
und die Ausgangsklemme 19 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers l8 verbunden.
-
Fig. 1 zeigt einen Expander, der der Schaltung gemäß Fig. 2 cntsprechende
Eigenschaften aufweist, jedoch mit erheblich wenigcr Schaltungsaufwand realisiert
werden kann. Der Hauptweg des Expanders führt von der Eingangsklemme l über das
steuerbare Übertragungsglied 3 zu Ausgangsklemme 2. Der Zweigweg umfaßt ein steuerbares
Übertragungsglied 4 und den Steuerspannungserzeuger 5. Am Ausgang des Steuerspannungserzeugers
5 wird das Steuersignal aufgespalten und einerseits über ein Glied 6 mit konstantem
Übertragungsmaß k1 und einen Kennliniengeber 8 dem Stellglied des Hauptweges und
andererseits über ein Glied 7 mit konstantem Übertragungsmaß k2 und einen Kennliniengeber
9
dem Stellglied des Übertragungsgliedes 4 im Zweigweg zugeführt. Die Kennliniengeber
8 und 9 weisen eine Charakteristik entsprechend einer e-Funktion auf, wenn die Stellglieder
in den Übertragungsgliedern 3 und 4 linear gewählt sind.
-
Wenn die Werte kt und k2 unterschiedlich gewählt sind, so werden den
Rennliniengebem 8 und 9 Signale mit zucinander um einen konstanten Faktor kl/k2
unterschiedlichen Pege zugeführt. Dieser konstante Faktor wirkt sich in den den
Stellgliedern von den Ausgängen der Kennliniengeber 8 und 9 zugeführten Signalen
exponentiell aus. Das heißt, daß sich z.B.
-
ein Faktor 2 am Ausgang des Kennliniengebers quadratisch auswirkt.
Wenn z.B. der Faktor kl = 1 und der Faktor k2 = 2 ist, so erscheint am Ausgang des
Kennliniengebers 9 ein SgnaJ das sich gegenüber dem Ausgangssignal des Kennliniengebers
8 quadratisch verhält. Dementsprechend wird das Übertragungsglied 4 gegenüber dem
Übertragungsglied 3 in einem wesentlich größeren Bereich gesteuert. Das Stellglied
im ÜbertragungsgliedRmuß an diesen vergrößerten Stellbereich angepaßt sein.
-
Die Schaltungen gemäß Fig. l und 2 stellen sich jeweils so ein, daß
die Dynamik des Wechselspannungssignals am Eingang des Steuerspannungserzeugers
5 bzw. 15 gleich Null ist. Wenn die Dynamik des Wechselspannungssignals an der Eingangsklemme
11 in Fig. 2 mit 1 angenommcn wird, so betragt die Dynamik am Ausgang des Übertragungsgliedes
14 im Zweigweg 0,5 und am Ausgang des Übertragungsgliedes 12 1,5. Die gleiche Dynamik
Expansion wird bei der Schaltung gemäß Fig. 1 ereicht, wenn der Verhältnis von k2
: kl = 2 ist. Durch eine andere Wahl des Verhältnisses k2 : kl können beliebige
andere Expansionsgrade,bzw. Kompressionsgrade erreicht werden. Es sind dafür keine
zusätzlichen Übertragungsglieder erforderlich, wie es bei der Schaltung nach Fig.
2 der Fall ist.
-
Die Einsparung eines gesteuerten Übertragungsliedes stellt bereits
eine erhebliche Einsparung dar. Die in Fig. l zusätzlich erforderlichen Teile lassen
sich im Vergleich zu einem Ubertragungsglied mit einem linearen Stellglied, das
zudem noch temperaturkompensiert werden muß, mit relativ geringem Aufwand realisieren,
wie im folgenden gezeigt wird.
-
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Blöcke 6,7,8 und 9 aus Fig.
1. An einer Klemme 21 steht die vom Steuerspannungserzeuger 5 gelieferte Steuer
spannung UST zur Verfügung. Diese wird über ein Entkopplungsglied 22 Spannungsteilern
23 und 24 zugeführt. Der Block 6 in Fig. 1 repräsentiert den Spannungsteiler 23
in Fig. 4 und der Block 7 den Teiler 24. Die Kennliniengeber 8 und 9 in Fig. 1 sind
in Fig. 4 mit je einem einzigen Transistor 25 bzw. 26 realisicrt. Die Kollektorströme
J1, J2 der Transistoren 25 und 26 verhalten sich exponentiell zur Basis-Emitter-Spannung.
-
»ic Ströme J1 und J2 eignen sich zur Steuerung stromgesteuerter, linearer
Steliglieder, die beispielsweise durch die DE-OS 28 7 436 bekannt sind.
-
Leerseite