DE3208525C2

DE3208525C2 - Rauschverminderungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3208525C2
Application number: DE3208525A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Zama Kanagawa Haramoto; Yukinobu Machida Tokyo Ishigaki; Kaoru Yokohama Kanagawa Totsuka
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1981-03-10
Filing date: 1982-03-10
Publication date: 1984-01-19
Also published as: GB2098031B; GB2098031A; FR2501936A1; DE3208525A1; US4449106A; FR2501936B1

Abstract

Bei einer Rauschverminderungsvorrichtung ist eine Vorverzerrungsschaltung (12) und eine Nachentzerrungsschaltung (28) in einer Amplitudenkompressionsschaltung (10) bzw. einer Amplitudenexpansionsschaltung (25) vorgesehen. Amplitudenkompressions- und Amplitudenexpansionsschaltung enthalten ferner einen Regelkreis (14-22, 29-27) zum Erzeugen einer Steuerspannung für eine Verstärkungssteuerschaltung (13; 27) mit einem solchen Aufbau, daß das Eingangssignal des Regelkreises auf mehrere Frequenzbereiche aufgeteilt, in diesen gleichgerichtet und bewertet wird und dann die Ausgangssignale jedes Frequenzbereiches als Steuerspannung addiert werden. Dadurch werden bei niedriger Signalamplitude die mittleren und hohen Frequenzen verstärkt und das Signal-Rausch-Verhältnis bei mittleren und hohen Frequenzen erhöht. Dies bewirkt eine erhebliche Rauschmodulationseffektverringerung. Ferner sind in einem Amplitudenbereich, in dem die Amplitudenkompressionskennlinie oder Amplitudenexpansionskennlinie im hohen und niedrigen Frequenzbereich zusammenfallen, zur weiteren Rausch modulationseffektverringerung die Integrationszeitkonstanten im hohen und niedrigen Frequenzbereich wegen Gleich heit von Ansprechzeit (T ↓a ↓H) und Erholungszeit (T ↓r ↓H) leicht einstellbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rauschverminderungsvorrichtung entsprechend der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Bekannte Rauschverminderungsvorriehtungen bewirken eine Kompression der Signalamplitude und eine Expansion der Signalamplitude komplementär zur Signalamplltudenkompression, um das Rauschen (Zischen und dgl.), das bei der Wiedergabe eines magnetischen Aufzeichnungsträgers in einer magnetischen Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung eingeführt wird, zu vermindern. Diese bekannten Rauschverminderungs- oder Geräuschunterdrückungsvorrichtungen werden zur Verminderung des Rauschens (von Oberflächengeräuschen und dgl.), das beim Abtasten einer Aufzeichnungsplatte bei der Wiedergabe in einer Aufzelchnungs- und Wiedergabevorrichtung für die Auiaeichnungsplatte hervorgerufen wird, und zur Verbesserung des Rauschverhältnisses (des Störabstandes), d. h. des Verhältnisses von empfangenem Nutzsignal zu empfangenem Störsignal oder Rauschsignal bei einer Signalübertragung (per Funk oder Draht) verwendet.

Eine derartige Rauschverminderungsvorrichtung enthält Im allgemeinen eine Amplitudenkompressionsschaltung mit einer Verstärkungssteuerschaltung (d. h. einer Schaltung mit steuerbarer Verstärkung), der ein Eingangssignal zugeführt wird, und mit einem Regelkreis, der eine Steuerspannung zum Steuern der Verstärkung der Verstärkungssteuerschaltung erzeugt. Ferner enthält diese Vorrichtung eine Amplitudenexpansionsschaltung mit einer Verstärkungssteuerschaltung, der ein aufgezeichnetes und wiedergegebenes (oder gesendetes und pmnfangenesl Signal zugeführt wird, und mit einem Regelkreis zum Steuern der Verstärkung der Verstärkungssteuerschaltung In der Amplitudenexpansionsschaltung. Das Rauschen in aem der Amplitudenexpansionsschaltung zugeführten komprimierten Signal wird in der Ampiiiüdenexpansjonsschaitung einer Amplituden modulation unterzogen, da sich die Amplitude der Steuerspannung entsprechend einer Amplltudenexpanslonskennlinle In Abhängigkeit von der Änderung der Amplitude des komprimierten Signals ändert. Die Folge Ist ein Rauschmodulationseffekt Im Ausgangssignal der Ampiitudenexpanslunsschaliung.

Mithin wird bei dieser bekannten Rauschvermlnderungsvorrichtung die Wiedergabequalität verschlechtert, i wenn das amplitudenmodulierte Rauschen im Ausgangssignal der Amplitudenexpansionsschaltung nicht durch die Nutzsignalamplitude überdeckt wird.

Der erwähnte Rauschmodulationseffekt hängt eng mit der Erholungszeit der Amplitudenexpansionsschaltung zusammen. Im allgemeinen gilt, daß, wenn die Erho-I lungszeit lang ist, der Rauschmodulationseffekt deutlich , »eststellbar und für das Ohr unangenehm Ist. Wenn die I Erholungszeit dagegen kurz ist, wird das Rauschen über- |: deckt, so daß es durch das Ohr kaum feststellbar Ist. || Durch die Verkürzung der Erholungszeit läßt sich daher \ der Rauschmodulationseffekt verringern, ^'ie Verringei rung der Erholungszelt ist jedoch nur begrenzt -löslich, f., da eine Verschlechterung des Vtrzerrur^s- oder - -irnak-Ijtors des komprimierten und expandierten Sign°'s durch !•eine Welligkeitkomponente verhindern werden muß, die gt in der Steuerspannung bei der nledngs · ■ Signalfrequenz, Ig,bei der die SUnalkompression md -expansion bewirkt

5 wird, enthalten Ist. Bei der beka..ntpn Rauschvermindep rungsvorrichtung ist es daher schwierig, den Rauschmo- j% dulationseffekt nennenswert zu verringern.

J In der älteren DE-OS 31 34 295 ist daher eine Ravsch- ^ Verminderungsvorrichtung vorgeschlagen worden, bei Ib der das Ausgangssignal der in der Amplitudenkompres- % sionsschaltung liegenden Verstärkungssteuerschaltung 'j,'und das Eingangssignal der in der Amplitudenexpansionsschaltung liegenden Verstärkungssteuerschaltung in dem jeweiligen Regelkreis in der Amplitudenkompres- JO sionsschaltung und der Amplitudenexpanslonsschaltung |auf einen niedrigen und einen hohen Frequenzbereich B aufgeteilt werden. Die Steuerspannungen werden für If jedes Signal in jedem der aufgeteilten Frequenzbereiche E erzeugt und zueinander addiert. Bei diesem älteren Vor- is ff schlag wird daher ein Frequenzbereichaufteilungs- und i? -additionsverfahren angewandt.

6 So enthält der Regelkreis In der Amplitudenkompres- |- sionsschaltung des älteren Vorschlags ein Tiefpaßfilter Fund ein Hochpaßfilter, denen das Ausgangssignal der l'Verstärkungsstiuerschaltung zugeführt wird, Glelch-I richtschaltungen, die jeweils an jedes Filter angeschtos- \ sen sind, eine Integratlonszeitkonstantenschaltung für I-einen niedrigen Frequenzbereich und eine Integrations-I zeitkonstantenschaltung für einen hohen Frequenzbe- ε reich, die jeweils an eine Glcichrichtschs'iung ?nge-I schlossen sind, sowie eine Schaltung zum Addieren der I Ausgangssignale der beiden Integratlonsültkonstanteni schaltungen, um der Verstärkungssteuerschaltung eine I Spannung zum Steuern der Verstärkung der Verstär- so Js kungssteuerschaltung zuzuführen. Der Regelkreis in der i Ampütudenespanslonsschakur^ hat einen ähnlichen J5 Schaltungsaufoau wie der Regelkreis in der Amplituden-I kompresslonsschaitung. Das Eingangssignal des Regel-I kreises In der Amplitudenexpansionsschaltung Ist jedoch I ein Signal, das zur Verstärkungssteuerschaltung in der

I zugeführt wird, nachdem es aufgezeichnet und wlederge- i geben (gesendet und empfangen) wurde. Die durch die I beiden Filter auf die Frequenzbereiche aufgeteilten Si- i gnaie werden In ihren Hüllkurven entsprechende Steuerijspannungen umgewandelt, indem sie durch die Gleichprlchtschaltungen und die Integratlonszeitkonstantengfschaltungen geleitet werden.

Ij Wenn jedoch bei diesem alteren Vorschlag die Ampll-Brüdenkompression und Amplltudenexpanslon einfach limit einem konstanten Frequenzgang durchgeführt wird, iwlrd der Rausehmodula»ionseffekt, der durch die

Rauschverteilung Im hohen Frequenzbereich bewirkt wird, nicht verringert.

Um dieses Problem zu lösen, könnte eine Vorrichtung in Erwägung gezogen werden, bei der die Ampiitudenkompression nach der Vorverzerrung (Voranhebung oder Preemphasls) in bezug auf das Eingangssignal In der Amplitudenkompressionsschaltung und die Nachentzermng (Deemphasis), nach der Amplitudenexpansion in bezug auf das Signal in der Expansionsschaltung bewirkt wird. Im allgemeinen ist bei den Kompressions- und Expansionsschaltungen mit Vor- und Nachentzerrungsschaltungen der Steuerspannungserzeugungskreis in einer vor der Gleichrichtschaltung liegenden Stufe mit einer Bewertungsschaltung versehen, deren Bewertungskennlinie nahe bei der Emphasiskennlinie liegt, d. h., zwischen den Amplituden der Ausgangssignale von Tiefpaßfilter und Hochpaßfilter besteht eine der Emphasiskennlinie entsprechende Differenz.

Bei dieser denkbaren Vorrichtung läßt sich jedoch kein Ausgleich mit Bezug auf die Beziehung zwischen der Ansprechzeit (Einregelzeit) und Erholungszeit der Integrationszeitkonstanienschaltung des medrigen Frequenzbereichs und der Ansprechzeit und Ef. iungszeit der Integrationszeitkonstantenschaltung des hthen Frequenzbereichs erzielen. Es ist daher schwierig, die gewünschte Integrationszeitkonstante einzustellen. Ferner läßt sich der Rauschmodulationseffekt nicht ausreichend reduzieren.

Nachstehend soll ausführlicher erläutert werden, warum sich der Rauschmodulationseffekt bei dieser denkbaren Vorrichtung nicht ausreichend verringern läßt. Die erwähnten Gleichrichtschaltungen und Integrationszeitkonstantenschaltungen find so ausgebildet, daß ein Eingangssignal e, in einer Schaltung mit einem ohmschen Widerstand Ru einem ohmschen Innenwiderstand R_df einer als Gleichrichter wirkenden Diode D. einem ohmschen Widerstand R₁ und einem Kondensator C gleichgerichtet und integriert wird. Während der positiven Halbwelle des Eingangssignals e, wird der Kondensa tOT C über den Widerstand R_t und den Innenwide '.and R_dF der Diode D, die In Reihe liegen, aufgeladen. Wahrend -ter negativen Halbwelle des Eingangssignals ei wird der Kondensator C dagegen über den zum Kondensator C parallel liegenden Widerstand R₂ entladen. Während der negativen Halbwelle des Eingangssignals e_f wird daher zwischen den Anschlüssen des Widerstands Ri eine Steuerspannung E, erzeugt.

Die Abhängigkeit der Durchlaßspannung V_F vom Durchlaßstrom l_f der Diode D ergibt eine Kennlinie, b<;l der die Spannung V₁. und der Strom l_f über eine vorbestimmte Spannung proportional sind. In einem vorbestimmten Bereich eines durch die Diode D fließenden Signalstroms .> sind daher der Innenwiderstand R_dF und der Strom i_M proportional. Die Ansprechzeit T_a (oder Einregfclzelt) der erwähnten Gleichrlcht- und Integrationszeltkonstantenschaltungen 1st daher gleich der Ladezeit- !cGnstsnicn des Kcr-densatcrs C für die sich r^shfo! gende Gleichung (1) angeben läßt·

Ία = (R/ +

Ferner ist cue Erholungszeit Γ, gleich der Entiadezeitkonstanten des Kondensators C. für die sich die nachstehende Gleichung (2) angeben läßt:

T_r = Ri · C (2)

Die Ansprechzelt T„ hä>.gt daher vom Innenwiderstand R_dF der Diode D ab. Dieser Innenwiderstand R_dh- ändert

_n _ _ 4

5 6 jjj

sich wiederum, wie schon erwähnt wurde, In Abhängig- Amplltudenexpanslonskennllnle Im hohen und niedrigen ff

kelt von der Größe des Signalstroms i_iF, der In Durchlaß- Frequenzbereich zusammenfallen, die Integrationszelt- te

richtung durch die Diode D fließt. Die Ansprechzelt T₀ konstanten Im hohen und niedrigen Frequenzbereich ff

1st daher bei hoher ElngangssfgnalampllUide kurz und bei leicht eingestellt werden, da die obigen Verhältnisse von Jl

niedriger Eingangssignalamplitude lang und Im wesentll- 5 Ansprechzelt T_al/ zu Erholzelt Τ,μ Im hohen und nledrl- §|

chen umgekehrt proportional zur Amplitude des Ein- gen Frequenzbereich gleich sind. Dies ermöglicht eine Jj^

gangsslgnal e„ Dagegen- Ist die Erholungszelt 7"„ wie noch weitere Verringerung des Rauschmodulatlonsef- '0

Gleichung (2) zeigt, unabhängig von der Amplitude bzw. fekls, "' $J

Größe des Eingangsslgnals e, konstant. Die Erfindung und Ihre Weiterbildungen werden nach- ^j

Wenn die Schaltung so aufgebaut 1st, daß sich eine 10 stehend an Hand der Zeichnung .bevorzugter Aüsfüh- ' ψ,

Differenz Ίη den Amplituden der Ausgangssignale von rüngsbelsplele näher beschrieben. Es zeigt: ' -$

Tiefpaßfilter und Hochpaßfllter ergibt, läßt sich aufgrund ,Flg. 1 ein, Blockschaltbild eines ersten Ausführungs- '£'

der nichtlinearen Kennlinie der Gleichrichterdioden und belspieis einer erfindungsgemäßen Rauschvermlnde- _ύ an Hand der Gleichungen (1) und (2) die nachstehende rungsvorrlchlung.

Gleichung (3) angeben. In der Gleichung (3; sind T_aL und 15 Fig. 2 ein Beispiel einer Kennlinie einer Vorverzer- T,_L jeweils die Ansprechzeit und Erholungszelt einer rungsschaltung, die als Block In Fig. 1 dargestellt ist. Schaltung, der das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters Fig. 3 die Abhängigkeit der Ausgangsamplitude von

zugeführt wird, und T_a„ und T.„ jeWeits die Ansprechzelt der Eingangsamplitude der Vorrichtung nach Flg. 1. und Erholungszeit einer Schallung, der das Ausgangs- FIg 4 A, 4 B und 4 C Kennlinien von Schaltungsteilen

signal des Hochpaßfflters zugeführt wird 20 der Vorrichtung nach Flg. 1,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einet erfin-

j -j- dungsgemäßen Rauschverminderungsvorrichtung.

—- — (3) Fig. 6 die Abhängigkeit der Amplitude des Ausgangs-

' 'L *'H signals von der Amplitude des Eingangssignals der Vor-

25 richtung nach Fig. 5, |

Die Gleichung (3) bedeutet, daß die Verhältnisse von Fig. 7 A und 7 B die Frequenzabhängigkeit von Ver- ψ

Ansprechzelt zu Erholungszeit in den Schaltungen, Stärkungen und Erholungszelten von Teilen der Vorrich- |

denen einerseits das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters lung nach Flg. 5 und fe

und andererseits das Ausgangssignal des Hochpaßfilters Fig. 8 ein ausführlicheres Schallbild eines wesentli- H

zugeführt wird, ungleich sind. Der Zusammenhang zwi- 30 chen Tt.is der Vorrichtung nach Flg. 5. i

sehen der Ansprechzeil und der gewünschten Erholungs- Die Ra>jschvenr,i.:iw.-ngsvorrichtung nach Fig. 1 1

zeit ist daher wegen der nichtlineraren Diodenkennlinie enthält eine Amplitudenkompressionsschaltung 10 mit ']

kompliziert. Daher ist es schwierig, die Integrationszeit- einem Eingangsanschluß 11 und einem Ausgangsan- §

konstante einzustellen. Die Integrationszeitkonstante Schluß 23 und mit den in Fig 3 dargestellten Amplltu- g

hängt eng mit dem Rauschmodulationseffekt zusammen. 35 denkompressionskennlinien α und c. Ferner enthält die 6

so daß diese denkbare Rauschveiminderurigsvorrichtung Vorrichtung eine Amplitudenexpansionsschaltung 25 mit p

den Nachteil hat. daß sich der Rauschmodulationseffekt einem Eingangsanschluß 26 und einem Ausgangsan- |!

nicht merklich verringern läßt. Schluß 38 sowie den in Fig. 3 dargestellten Amplituden- |

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine expanslonskennlinien b und d. Die Kennlinien b und d ^j

Rauschverminderungsvorrichtang der gattusigsgemäßen 40 sind zu den Kennlinien α und c symmetrisch In bezug auf g

Art anzugeben, die den Rauschmodulationseffekt, der eine gerade Linie e. bei der es sich um die Kennlinie han- f

auch als -Atmen« bezeichnet wird, verhindert. delt. wenn die Eingangs- und Ausgangsamplituden |

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe durch die im gleich sind, d. h.. die Kennlinien b und d sind so gewählt, i

Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. daß sie zu den Kennlinien α und c komplementär'sind. f|

Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekenn- 45 Ein Eingangssignal, z. B. ein Audiosignal, wird über fe

zeichi"!. den Eingangsanschluß 11 einer Vorverzerrungsschaltung ||

Bei dieser Rauschverminderungsvorrichtung ist jeweils 12 (auch Preemphaslsschaltung genannt) mit der In j|

eine Vorverzemin₆sschaliung, auch Preemphasisschal- Fig. 2 dargestellten Kennlinie zugeführt. In dieser Vor- 1

tung genannt, urd eine Nachentzerrungsschaltung, auch verzerrungsschaltung 12 wird die Slgnalampütude bei |

Deemphasisschaltung genannt, in einer Amplitudenkom- 50 höheren Frequenzen gegenüber der bei niedrigeren Fre- i

prefjionsschaltung und einer Ampiitudenexpanslons- quenzen angehoben. Das Ausgangssignal der Vorverzer- ff

schaltung vorgesehen. Ferner enthält die Amplituden- rungsschaltung 12 wird über eine Verstärkur.jSsteuer- j|

kompressionsschaltung und die Amplitudenexpanslons- schaltung 13 feine Schaltung mit steuerbarer Verstär- g

schaltung jeweils einen Regelkreis zum Erzeugen einer kungj zum einen dem Ausgangsanschluß 23 und zum f

Steuerspannung für eine Verstärkungssteuerschaltung 55 anderen einem Tiefpaßfilter 14 und einem Hochpaßfllter |

mit einem solchen Aufbau, daß das dem Regelkreis 15 zugeführt. DasTlefpaßfllterl4hatdIeinFig.4 A dar- |

zugeführte Signal auf mehrere Frequenzbereiche aufge- gestellte Kennlinie /. d. h. es läßt Signalkomponenten f*

teilt, für jeden Frequenzbereich gleichgerichtet und durch, deren Frequenz gleich oder kleiner als eine Fre- %

bewertet wird und dann die Ausgangssignale in jedem quenz/₂ ist. Das Hochpaßfilter 15 hat die In Flg. 4 B dar- |

Frequenzbereich zur Bildung der Steuerspannung addiert 60 gestellte Kennrlnle II und läßt Signalkomponenten g,

werden. Dabei werden die mittleren und hohen Frequen- durch, deren Frequenz gleich oder größer als die Fre- f

zen verstärkt, wenn die Signalamplitude niedrig ist, und quenz/₂ Ist |

das Signal-Rausch-Verhältnis bei mittleren und hohen Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 14 wird über f:

Frequenzen gegenüber dem Rauschen Im Übertragungs- eine Gleichrichtschaltung 16 einer Integrationszeltkon- |

kanal erhöht. Diese und andere Maßnahmen ergeben ^es stantenschaltung 18 zugeführt. Das Ausgangssignal des |

eine erhebliche Verringerung des Rauschmodulationsef- Tiefpaßfilters 14 wird daher In eine Steuerspannung mit |

fekts. Ferner können in einem Amplitudenbereich, In einer Integrationszeitkonstante TCi umgewandelt. Die jf

dem die Amplitudenkompressionskennlinie oder die Ausgangssteuerspannung der Schaltung 18 wird einer f

Verstärkungselnstellschaltung 20 zugeführt, in der die Verstärkung Gl der im niedrigen Frequenzbereich liegenden Signalkomponenten eingestellt wird, so daß sich eine Im niedrigen Frequenzbereich liegende Steuerspannung EC_L ergibt.. Das Ansgangsslgnal des Hochpaßfilters 15 wird ebenfalls ^über eine Glelchrlchischaltung 17 einer Integrationszeltkonstsntschaltung 19 ι zugeführt.' Dabei wird das Ausgangssignal des Hochpaßfilters 15 In eine SteuersD?i'nung''mlt einer integratlonszeftkonstante TCj 'Umgewandelt. Die Ausgangssteuerspannung der Schaltung 19,wlrd einer Verstärkungseinstellung 21 zugeführt, in der das Signal In eine Im hohen Frequenzbereich Hegende Steuerspannung EC_n umgewandelt wird. Die Iptegrationszeltskonstanten TC, und TC, sind so klein gewählt, daß das Verzerrungsmaß bzw. der Klirrfaktor der Steuerspannung aufgrund einer Welllgkelt nicht vergrößert wird. Die Verstärkungseinstellschaltungen 20 und 21 enthalten eine Dämpfungsschaltung, die einfach aus ohmschen Widerständen als Spannungsteller ausgebildet ist, wobei die Widerstandswerte entsprechend einer gewünschten Bewertung gewählt sind.

Entsprechend der Vorverzerrungskennlinie wird die Im niedrigen Frequenzbereich liegende Steuerspannung EC_L mit dem Bewertungsfaktor G_L und die Im höheren Frequenzbereich liegende Steuerspannung ECn ^mit dem Bewertungsfaktor G/, bewertet, und dann werden beide Steuerspannungen In einer Addierschaltung 22 addiert. Die durch die Addierschaltung 22 erzeugte Steuerspannung E₀ wird der Verstärkungssteuerschaltung 13 zugeführt, um die Verstärkung der Verstärkungssteuerschaltung 13 zu steuern. Dabei wird das Ausgangssignal der Vor erzerrungsschaltung 12 In der Verstärkungssteuerschaltung 13 einer Ampiltudenkompresslon unterzogen und dann dem Ausgangsanschluß 23 zugeführt. Das am Ausgangsanschluß 23 abgenommene Ausgangssignal wird auf einem Aufzeichnungsträger 24 aufgezeichnet.

In dieser Steuer- oder Regeleinrichtung wird daher der Frequenzbereich des Eingangssignals in einen niedrigen und einen hohen Frequenzbereich bzw. das Eingangssignal auf einen niedrigen und einen hohen Frequenzbereich aufgeteilt, so daß sich die Niederfrequenzberelch-Integratlonszeitkonstante TC, und die Hochfrequenzbereich-Integrationszeitkonstante TCj ergibt, und die jeweils In diesen Frequenzbereichen liegenden Steuerspannungen EC_L und ECn werden addiert. Nach FI g. 4 B ergibt sich daher bei der Frequnez/₂ eine Integrationszeitkonstante TC₁, die zwischen den Zeitkonstanten TCi und Td liegt. Die Steuer- oder Regelzeitkonstante ändert sich in Abhängigkeit von der Eingangssignalfrequenz.

Fig.4 C zeigt die Frequenzabhängigkeit der Amplitude der im niedrigen Frequenzbereich liegenden Steuerspannung EC_L, der im hohen Frequenzbereich liegenden Steuerspannung EC_H und der sich durch Addition dieser Steuerspannungen ergebenden Steuerspannung E₀. Die Amplitudenkompressionskennlinie der Amplitudenkompressionsschaltung 10 hat daher für hohe Frequenzkomponenten den durch die Kurve α und für niedrige Frequenzkomponenten den durch die Kurve c in FI g. 3 dargestellten Verlauf.

Wie Flg.3 zeigt, fallen die Kennlinien α und c In einem Bereich L zusammen. In dem Bereich L haben die den Gleichrichtschaltungen 16 und 17 zugeführten Signale daher gleiche Amplituden. Daher gilt folgende Gleichung (4):

T^ ⁼ fÜ ⁽⁴⁾

Die Zeitkonstanten für den niedrigen und hohen Frequenzberelch lassen sich daher leicht einstellen, so daß sich auch der von den Integrationszeitkonstanten unmittelbar abhängige Rauschmodulationseffekt wirksam verringern läßt.

Nachstehend wird die Wirkungswelse der Amplitudenexpansionsschaltung 25 beschrieben. Ein vom Aufzeichnungsträger 24 abgetastetes und In der Amplitude komprimiertes Signal wird dem Eingangsanschluß 26 zugeführt. Dieses Eingangssignal wird einerseits einer - Verstärkungssteuerschaltung 27 und* andererseits einem -Tiefpaßfilter 29 und einem Hochpaßfilter 30'zugeführt.

Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 29 wird nacheinander über eine Glelchrichtschaltung 31, eine Integrationszeltkonstantenschaltung 33 und eine VerstSrkungseinstellschaltung 35 In eine In einem niedrigen Frequenzbereich liegende Steuerspannung EC_L umgewandelt und dann einer Addlerschaitung 37 zugeführt. Das Ausgangssignal des Hochpaßfilters 30 wird nacheinander über eine Glelchrichtschaltung 32, eine Integratlonszeltkonstantenschaltung 34 und eine Verstärkungseinstellschaltung 36 In eine in einem hohen Frequenzbereich !legende Steuerspannung ECu umgewandelt und dann ebenfalls der Addierschaltung 37 zugeführt.
Die in der Steuer- bzw. Regeleinrichtung liegende Schaltung mit den Schaltungen 29-37 hat den gleichen Aufbau wie die in der Steuer- bzw. Regeleinrichtung liegende Schaltung mit den Schaltungen 14-22 in der Amplitudenkompressionsschaltung 10. Mithin hat die Schaltung in der Steuer- bzw. Regeleinrichtung In der Amplitudenexpansionsschaltung 25 die gleiche Kennlinie wie die Schaltung In der Steuer- bzw. Regeleinrichtung der Amplitudenkompressionsschaltung 10. Die Im niedrigen Frequenzbereich liegende Steuerspannung EC_L und die im hohen Frequenzbereich liegende Steuerspannung ECn, die jeweils der Addierschaltung 37 zugeführt werden, haben den gleichen Amplitudengang wie dies für die Steuerspannungen ECl und ECn 'ⁿ FI g. 4 C dargestellt ist. Die sich durch die Addition dieser Steuerspannungen ergebende Steuerspannung E₀ hat daher den glel-

*> chen Amplitudengang wie er für die Steuerspannung E₁, in Flg. 4C dargestellt ist.

Die Steuerspannung E₁, wird der Verstärkungssteuerschaltung 27 zugeführt, um die Verstärkung dieser Verstärkungssteuerschaltung 27 entsprechend zu steuern.

Während die Verstärkungssteuerschaltung 13 In der Amplltudenkompressionsschaltung 10 eine, umgekehrt proportionale Steuerung (Kompression) bewirkt, bewirkt die Verstärkungssteuerschaltung 27 in der Amplitudenexpanslonsschaltung 25 eine proportionale Steuerung (Expansion). Das Ausgangssignal der Verstärkungssteuerschaltung 27 wird dem Ausgangsanschluß 38 über eine N£.;hentzerrungsscha!tung 28 (auch Deemphaslsschaltung genannt) mit einer zur Übertragungsfunktion der Vorverzerrungsschaltung 12 inversen Übertragungsfunktion zugeführt.

Die Amplitudenexpansionsschaltung 25 hat daher für hohe und niedrige Frequenzen jeweils die In Flg. 3 dargestellten Amplitudenexpansionskennlinien b und d. Wie bereits erwähnt wurde, wird das in der Amplitude komprlmlerte Signal dem Eingangsanschluß 26 zugeführt. Am Ausgangsanschluß 38 ergibt sich daher ein Signal mit einer Kennlinie, bei der die Eingangs- und Ausgangsamplitude gleich sind, wie es durch die gerade Linie e In Flg. 3 dargestellt ist. D. h., das am Ausgangsanschluß 38 auftretende Signal entspricht dem dem Eingangsanschluß 11 zugeführten Eingangssignal, In dem jedoch das im Übertragungskanal erzeugte Rauschen vermindert Ist.

Es versteht sich, daß s'ch bei den Gleichrichtschaltungen 31 und 32 In der Amplltudenexpanslonsschaltung 25 die gleiche Beziehung ergibt, wie sie durch die Gleichung (4) beschrieben wird. Wie man sieht, ergibt sich durch die Vorverzerrungsschaltung 12, die Verstärkungsein-, Stellschaltung 20 für den niedrigen Frequenzbereich und die Verstärkun(?selnstellschaltung 21 für den hohen Freqenzbereich eine Anhebung (Emphasis), so daß die Amplltden dt; Im mitliefen und höhen Frequenzbereich liegenden Signalkomponenten verstärkt (angehoben) wer-'den; wenn das Eingangssignal klein Ist. Dadurch wird das SlgnaURausch-Verhältiiis Im mittleren und hohen Frequenzbereich bezüglich des bei der Aufzeichnung und Wiedergabe auf bzw. vorn Aufzeichnungsträger 24 bewirkten Rauschens verbessert und der Rauschmodulationseffekt stark verringert.

Bei dem in Flg. 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rauschverminderungsvorrichtung sind diejenigen Teile, die den In Fig. 1 dargestellten Teilen entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen versehen, so daß sie nicht nochmals im einzelnen beschrieben werden. Die beiden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich im wesentlichen dadurch, daß der die Steuerspannung erzeugende Kreis in einen Kanal für hohe und einen Kanal für niedrige Frequenzen und bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der die Steuerspannung erzeugende Kreis in drei Kanäle unterteilt ist. nämlich einen für hohe, einen für mittlere und einen für niedrige Frequenzen. Femer ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine den Integrationszeitkonstantenschaltungen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechende Schaltung eine Integrationszeilkonstantenschaltung mit veränderbarer Integrationszeltkonstante.

Die Amplitudenkompressionsschaltung 10σ hat die in Fig. 6 dargestellte Kennlinie p. Die Amplitudenexpansionsschaltung 25r hat die in Fig. 6 dargestellte Kennlinie q. die zu der ersten Kennlinie ρ symmetrisch in bezug auf die mittlere Linie r ist.

In der Amplitudenkompressionsschaltung 10o wird das Ausgangssignal der Verstärkungssteuerschaltung 13 zum einen dem Ausgangsanschluß 23 und zum anderen einem Tiefpaßfilter 41, einen Bandpaßfilter 42 und einem Hochpaßfilter 43 zugeführt, wobei diese Filter jeweils die in Fig. 7 A dargestellten rrequenzgänge bzw. Fliterkennlinien IH, IV und V aufweisen und das Signal in bzw. auf Frequenzbereiche aufgeteilt wird. Die Ausgangssignale der Filter 41, 42 und 43 werden jeweils durch Gleichrichtschaltungen 44, 45 und 46 gleichgerichtet und dann jeweils Integrationszeitkonstantenschaltungen 48, 49 und 50 mit veränderbarer Integrationszeitkonstante in einem Integrationszeitkonstantenschaltungsteil 47 mit veränderbarer Integrationszeitkonstante zugeführt. Den Ausgangssignalen der Filter 41, 42 und 43 werden dabei verschiedene Zeitkonstanten in den jeweiligen Schaltungen 48, 49 und 50 in Abhängigkeit von Ihrer Signalamplitude zugeteilt.

Ein konkretes Ausführungsbeispiel des Schaltungsaufbaus der Gleichrichtschaltung 44 (45 und 46) und der Integratlonszeitkonstantenschaltung 48 (49 und 50) ist in Fig. 8 dargestellt. Das Ausgangssignal des Filters 41 (42 und 43) wird einem nicht umkehrenden Verstärker 71 in der Gleichrichtschaltung 44 (45 und 46) über einen Eingangsanschluß 70 zugeführt, wobei ein ohmscher Widerstand R ι zwischen der Eingangsseite dieses nicht umkehrenden Verstärkers 71 und Masse Hegt. Eine Reihenschaltung, bestehend aus einem ohmschen Widerstand R₂ und einer Diode Di, und eine Reihenschaltung, bestehend aus einem Umkehrverstärker 72, einem ohmschen Widerstand R_s und einer Diode D₂, sind Im Ausgangskreis des Verstärkers 71 parallelgeschultet. Die IntegratlonszeltkonsUntenschaltung 48 (49 und 50) enthält eine Schaltung rhlt einem ohmschen Widerstand Rs und Dioden Dj utid D₄, die parallel zwischen der Gleichrichtschaltung 44 (45 und 46) und einer" Ausgangsanschluß 73 Hegen, eine Parallelschaltung, stehend aus einem ohmschen Widerstand R4 und einem Kondensator Ci, die zwischen einem Eingang dieser Schaltung Und Masse liegt, sowie einen Kondensator C₂, der zwischen dem Ausgang dieser Schaltung urtd Masse liegt Die Dioden Di Und D₄ sind antiparallel geschältet;. Ferner bewirkt der ohmsche Widerstand Rt eine Gleichstromkopplung, und sein Widerstandswert beträgt einige 100 kSi. Die Spannung am Kondensator C₂ bildet eine Steuerspannung e. und wird über aen Ausgangsanschluß 73 abgenommen.

Ein dem Eingangsanschluß 70 zugeführtes Eingangssignal e, wird In dem nicht umkehrenden Verstärker 71 verstärkt. Während der positiven Halbwelle des Emgangsslgnals e, fließt über den ohmschen Widerstand R₁ und die Diode D, ein Strom, der den Kondensator C₁ auflädt. Ferner fließt über die Diode D₁ ein Strom, der den Kondensator C; auflädt. In der folgenden Halbwelle des Eingangssignals wird der Kondensator Ci über den umkehrenden Verstärker 72, den Widerstand R, und die Diode D₂ aufgeladen. Gleich leitig wird der Kondensator Ci über die Diode Di aufgeladen. Die Betriebszelt (Ansprech- bzw. Einregelzelt) ist diejenige Zeit, die bis zum Abschluß des Aufiadevorgangs des Kondensators C; nach einer Erhöhung der Amplitude des Eingangssignals e, erforderlich 1st. Diese Ansprechzelt wird durch die Werte des Widerstands/?^ des Innenwiderstands R,n der Diode D,, des Widerstands Ri, des Innenwiderstands Rji der Diode Dz, des Konden-ators Ci, des Innenwiderstands Rjj der Diode D) und des Kondensators C₂ bestimmt. Dabei ist die Ansprechzelt Im wesentlichen proportional zu jedem der Widerstandswerte der Innenwiderstände R_d\ bis R_di.

Wenn dagegen die Amplitude des Eingangssignals e, rasch abnimmt, wird der Kondensator C₂ über die Diode Dt und den Widerstand /?₄ entladen. Auf diese Weise wird die Ladespannung des Kondensators C₂, d. h. die Steuerspannung e_c, allmählich gedämpft. Die für diese Entladung erforderliche Zeit Ist die Erholungszeit. Diese Erholungszelt wird durch die Werte des Kondensators Ci, des Innenwiderstands ß_rf4 und des WId- rstands R, bestimmt und ist proportional zum Wert des Innenwiderstands R_dt-

Der Innenwiderstand einer Diode nimmt in an sich bekannter Weise mit der Stärke des Durchlaßstroms ab. Da mit zunehmender Amplitude des Eingangssignals e_t auch die Stärke des über die Dioden Di bis D₃ oder über die Diode D₄ fließenden Stroms zunimmt, werden auch die Ansprechzeit und die Erholungszeit länger, wenn die Amplitude des Eingangssignals e; gering 1st, weil dann die Innenwiderstände R_dl bis R^ der Dioden groß sind, während diese Zelten sich verkürzen, wenn die EIngangssignalamplitude hoch ist.

Die Zeltkonstanten der Integratlonszeitkonstantenschaltungen 48, 49 und 50 bzw. der von diesen erzeugten Steuerspannungen ändern sich daher jeweils In Abhängigkeit von der Amplitude der jeweils in ihren Frequenzbereichen liegenden Signale. Diese Steuerspannungen werden jeweils Verstärkungseinstellungen 51, 52 und 53 zugeführt und In den betreffenden Frequenzbereichen einer Bewertung unterzogen, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Ausgangssignale der Verstärkungseinstellschaltungen 51 bis 53 werden In der Addierschaltung

22 addiert, so daß sich eine Steuerspannung £<■ ergibt. Diese Steuerspannung E_e wird der Verstärkungssteuerschaltung 13 zugeführt. Die Steuerspannung E_c hat daher eine Zeltkonsiante, die sich In Abhängigkeit von der Fienenz und auch von der Amplitude des Eingangssignal* ändert. Flg. 7B stellt die Frequenzabhängigkeit der Erholungszeit der Steuerspannung E_e dar. Die Kurve VI In Fig. 7 B stellt die Frequenzabhängigkeit der Erholungszelt für den Fall dar, daß die Amplitude des dem Eingangsanschluß 21 zugeführten Eingangssignals rasch von - 1OdB auf-30 ciB abnimmt, und zwar mit OdB als Bezugsgröße. Die Kurve V stellt die Frequenzabhängigkeit der Erholungszelt für den Fall dar, daß die Amplitude des Eingangssignals rasch von OdB auf-2OdB abnimmt: Die Kurve VI stellt dagegen die Frequenzabhängigkeit de? Erholungszeit für den Fall dar, daß die Amplitude des Eingangssignal rasch von +1OdB auf -10 dB abnimmt,

In ähnlicher Weise wird in der Amplitudenexpansionsschaitung 25a ein über den Anschluß 26 zugeführtes Signal einerseits der Verstärkungssteuerschaltung 27 und andererseits einem Tiefpaßfilter 54, einem Bandpaßfilter 55 und einem Hochpaßflltef 56 zugeführt. Die Ausgangs

, signale der Filter 54, 55 und 56 werden jeweils Glelchflchtschaltungen 57, 58 und 59 zugeführt. Die Ausgangssignale dieser GlelchrlcHtschaltungen 57, 58 und 59 werden jeweils über Integratlonszeitkonstantenschaltungen 61, 62 und 63 mit veränderbarer Iritegradonszeltkons'tante und Verstärkungseinstellschaltungen 64* 65 und 66 geleitet und dann In der Addierschaltung 37 addiert. Die von der Addlerschaltung 37 erzeugte Steuerspannunj⁷ wird dann der Verstärkungssteuerschaltung 27 zugeführt, ■ um deren Verstärkung zu steuern.

Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ändern sich die Integrationszeilkonstanten In den Amplituden- !compressions- urid -expanslonsschaltungen nicht nur In Abhängigkeit von der Frequenz, sondern auch In Abhängigkeit von der Amplitude des Eingangssignals. Demzufolge kann der Rauschmodulationseffekt auch in akustischer Hinsicht verringert werden. Darüber hinaus kann der Frequenzbereich in zwei oder vier oder mehr als vier Frequenzbereiche unterteilt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rauschverminderungsvorrichtung mit einer Kompressionsschaltung, die eine erste Verstärkungssteuerschaltung zur Kompression der Eingangsslgnalamplitude und zur Abgabe eines Ausgangssignals an einen Übertragungskanal aufweist, und mit einer Expansionsschaltung, die eine zweite Verstärkungssteuerschaltung zur Expansion der Amplitude des über den Übertragungskanal übertragenen komprimierten Signals aufweist, wobei die Amplltudenexpanslon komplementär zur Amplitudenkompression Ist, wobei ferner die Kompressionsschaltung eine Vorverzerrungsschaltung zur Vorverzerrung eines Eingangssignals, eine erste Steuerspannungserzeugungsschaltung zur Aufteilung des Ausgangssignals der ersten Verstärkungssteuerschaltung auf mehrere Frequenzbereiche und zur Erzeugung mehrerer Steuerspannungen, die in den einzelnen Frequenzbereichen der auf-

-geteilten Frequenzbereiche mit verschiedenen Integraiionszeltkons'onten übertragen werden, eine "^rste Bewertungsschaltung zur relativen Bewertung de; η der ersten Steuerspannungserzeugungsschaltung erzeugten Steuerspannungen und eine erste Addierschaltung zum Addieren der von der ersten Steuerspannungserzeugungsschaltung abgegebenen Steuerspannungen, um eine erste Steuerspannung zu bilden und diese erste Steuerspannung der ersten Verstärkungssteuerschaltung zuzuführen, aufweist; und wobei die Expansionsschaltung eine Nachentzerrungsschaltung mit einer zur Kennlinie der Vorverzerrungsschaltung komplementären Kennlinie zur Nachentzerrung eines Ausgangssignals der zweiten Verstärkungssteuerschaitung, eine zweite i^euerspannungserzeugungsschaltung zur Auftdlun des Eingangssignals der zweiten Verstärkungssteuersci.altung auf mehrere Frequenzbereiche und zur Erzeugung mehrerer Steuerspannungen, die in den einzelnen Frequenzbereichen der aufgeteilten Frequenzbereiche mit verschie- -*o denen Integrationszeitkonstanten übertragen werden, eine zweite Bewertungsschaltung zur relativen Bewertung der von der zweiten Steuerspannungserzeugungsschaltung erzeugten Steuerspannungen und eine zweite Addierschaltung zum Addieren der von der zweiten SteuerspannungSfrzsugungs-schaltung abgegebenen Steuerspannungen zur Bildung einer zweiten Steuerspannung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bewertungsschaltung (2ö, 21; 51-53) zwischen der ersten Steuerspannungserzeu- so gungsschaltung (14-19; 41-50) und der ersten Addierschaltung (22) und die zweite Bewertungsschaltung (35, 36; 64-66) zwischen der zweiten Steuerspannungserzeugungsschaltung (29-34; 54-63) und der zweiten Addierschaltung (37) angeordnet Ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ditß d!s 6r£t? B^u/prtunaccrhaltiina (7.0 71.

51-53) eine Bewertung der Gleichspannungsverstärkung entsprechend der Vorverzerrungskennlinie der Vorverzerrungsschaltung bewirkt und daß die zweite Bewertungsschaltung (35, 36, 64-66) eine Bewertung der Gtefchspannungsverstärkung entsprechend der Nachentzerrungskennllnle der Nachentzerrungsschaltung bewirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Steuerspannungserzeugungsschaltung mehrere Filter (14, 15, 41-43, 29, 30, 54-56) zur Aufteilung des Eingangssignais auf mehrere Frequenzbereiche, mehrere Gleichrichtschaltungen (16,17, 44-46, 31, 32, 57-59) zum Gleichrichten der Ausgangssignale der Filter und mehrere Integratlonszeltkonstantenschaitungen (18, 19, 47-50, 33, 34, 60-63), aufweisen und daß die erste und zweite Bewertungsschaltung (20,21,51-53,35,36,64-66) die Ausgangssignale aller Integratlonszeltkonstantenschaltungen bewerten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationszeltkonstanten der Integrationszeltkonstantenschaltungen so k'ein gewählt sind, daß das Verzerrungsmaß der Steuerspannungen in den aufgeteilten Frequenzbereichen aufgrund einer Welligkeit nicht vergrößert wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationszeltkonstanten der Integrationszeitkonstantenschaltungen (47-50, 60-63) in Abhängigkeit von der Frequenz und Amplitude der Ausgangssignale der Gleichrichtschaltungen veränderbar sind.