DE3742803C2 - Anordnung zur automatischen dynamischen Entzerrung - Google Patents
Anordnung zur automatischen dynamischen EntzerrungInfo
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- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Description
Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur automatischen
dynamischen Entzerrung zur Verwendung mit
Tonwiedergabesystemen, die eine untere Nenngrenzfrequenz im
unteren Baßfrequenzbereich besitzen, wobei ein direkter
Signalweg und dazu parallel ein Nebensignalweg vorgesehen
sind, die einen gemeinsamen Eingang aufweisen und deren
Ausgänge mit einer Addierschaltung zusammengefaßt sind,
wobei im direkten Signalweg die Signale im wesentlichen
unbeeinflußt weitergeleitet werden, und wobei im
Nebensignalweg ein Kompressor vorgesehen ist, dessen Eingang
mit dem gemeinsamen Eingang verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die
dynamische Entzerrung und betrifft speziell neue Anordnungen
und Techniken zur Erzielung der Vorteile der Steuerung des
Frequenzgangs eines Tonverstärkungssystems in Abhängigkeit
vom Pegel, ohne dabei eine unerwünschte, plötzliche Anhebung
der Sprachfrequenzwiedergabe herbeizuführen, wie sie im
US-Patent Nr. 4,490,843 beschrieben wird, jedoch unabhängig
von der Stellung des Lautstärkeeinstellers. Diese Vorteile
können so mit Systemen, wie z. B.
Kraftfahrzeug-Stereo-Systemen und aktiven
Lautsprechersystemen, wie z. B. dem BOSE-ROOMMATE-System
erzielt werden, die einen herkömmlichen, vor den
Leistungsverstärkerstufen angeordneten Lautstärkeeinsteller
besitzen.
Das erwähnte Patent erläutert, wie herkömmliche Schaltungen
zur gehörrichtigen Anpassung der Lautstärke auf den von
Fletcher und Munson erstellten Kurven basieren, die einen
Bezug zwischen der Wahrnehmung von Frequenzen durch den
Menschen und dem durch das Ohr aufgenommenen Schallpegel
herstellen. Es wurde dabei festgestellt, daß, obwohl die
Fletcher-Munson-Kurven gleicher Lautstärkeverteilung
vorhersagen, daß die Frequenzen zwischen 200 und 500 Hz
angehoben werden sollten, eine zufriedenstellende
Musikwiedergabe dadurch erzielt wurde, daß die anzuhebenden
Frequenzen auf den Bereich unter 150 Hz begrenzt und somit
die unerwünschten Nebeneffekte bei der Sprachwiedergabe
vermieden wurden. Es wurde eine Schar von sich in
Abhängigkeit von der Stellung des Lautstärkeeinstellers
ändernden Frequenzkurven gefunden und offengelegt, die die
bei geringer Lautstärke wahrgenommene Musikwiedergabe
verbessern, ohne die Sprachwiedergabe zu verschlechtern.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls einen Fortschritt
gegenüber der im Handel erhältlichen und in den
entsprechenden Service-Handbüchern beschriebenen
Dynamic-Super-Loudness-Schaltung (DSL) der Firma Aiwa dar.
Diese DSL-Schaltung enthält eine Entzerrerschaltung, die die
Bässe und die Höhen anhebt, eine Detektorschaltung, die die
Stärke des Tonpegels beurteilt und eine Regelschaltung, die
die DSL-Funktion bei hohem Pegel unterdrückt. Bei der
Regelschaltung handelt es sich um die gleiche Schaltung, die
als Aussteuerungsautomatik (automatische Pegelregelung, ALC)
bei der normalen Tonaufzeichnung zur Anwendung kommt, außer
daß die Ansprechzeit extrem kurz ist. Das Ausgangssignal der
DSL-Schaltung wird differenziell mit einem vom
Lautstärkeeinsteller in der Hauptverstärkerschaltung
abgeleiteten Eingangssignal kombiniert. Bei niedrigem
Signalpegel liefert die DSL-Schaltung ein starkes Signal,
bei dem die Bässe und Höhen stark angehoben sind. Bei hohem
Signalpegel dagegen wird das Ausgangssignal der
DSL-Schaltung unterdrückt.
Aus US 4,498,055 sind Schaltungsanordnungen zur Veränderung
des Dynamikbereichs bekannt, bei denen in einem zu dem
direkten Signalweg parallelen Nebensignalweg eine als
Kompressor bezeichnete Schaltung (Fig. 16) beschrieben ist
mit einer Aufteilung des gesamten Frequenzbandes in
verschiedene Teilbänder, die jeweils über einen Begrenzer
geführt werden. In US 4,498,055 werden in dem Nebensignalweg
ferner ein variables Filter oder ein steuerbarer Verstärker
vorgeschlagen, zu deren Steuerung ein Signal sowohl aus dem
Eingangs- als auch dem Ausgangssignal des Nebensignalweges
gewonnen wird. Damit läßt sich zwar eine Modifikation des
Dynamikbereiches zum Zwecke einer Rauschreduktion erzielen,
für eine gehörrichtige automatische dynamische Entzerrung
bei Tonwiedergabesystemen sind diese Schaltungen jedoch
nicht geeignet.
Ein wichtiges Ziel dieser Erfindung ist es, eine verbesserte
automatische Lautstärkekompensation zur Verfügung zu
stellen.
Bei der Betrachtung der gewünschten dynamischen
Entzerrungsfrequenzgangkurven in Fig. 6 des erwähnten
Patents wurde die Feststellung gemacht, daß, jedesmal wenn
die Verstärkung des mittleren Frequenzbandes um 10 dB
absinkt, die Verstärkung in einem schmalen Band des
Tiefbaßfrequenzbereichs nur um 5 dB absinken sollte, und
daß sich dieses 2 : 1-Verhältnis über einen weiten
Verstärkungsbereich erstreckt.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang des Kompressors an den Eingang eines
Bandpaßfilters angeschlossen ist, daß die Verstärkung des
Kompressors umgekehrt proportional zum Pegel am Eingang des
Kompressors ist und daß das Bandpaßfilter einen
Durchlaßbereich in einem vorgegebenen unteren
Baßfrequenzbereich hat, dessen Mitte etwa bei der unteren
Nenngrenzfrequenz liegt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann ein
Eingangsfilter vorhanden sein, das zwischen dem Eingang und
dem Kompressor geschaltet ist, um zu verhindern, daß der
Kompressor seine Verstärkung bei Signalen ändert, die
Spektralanteile aufweisen, die die Verstärkung des
Kompressors nicht verändern sollen. Das Eingangsfilter kann
z. B. ein Hochpaßfilter sein, das dafür sorgt, daß sich die
Verstärkung des Kompressors nur in Abhängigkeit von
Spektralanteilpegeln mittlerer und hoher Frequenz ändern
kann. Das Kompressionsverhältnis braucht nicht auf 2 : 1
festgelegt zu werden, sondern kann in einem anderen
Verhältnis gewählt oder in Abhängigkeit vom Pegel
veränderbar gemacht werden, um so gewünschte
Entzerrungskurven genauer realisieren zu können. Die
Ansprech- und Abklingzeit des Kompressors kann geändert
werden, um die Bildung künstlicher Spektralanteile minimal
zu halten. Der Kompressor kann in einem für sowohl den
Linken als auch den rechten Stereo-Kanal gemeinsamen Kanal
angeordnet sein, um so die dynamische Entzerrung mit einem
einzigen dynamischen Entzerungskanal zu ermöglichen, ohne
die Stereo-Effekte deutlich zu verändern.
Durch die in weiteren Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das die logische Anordnung
eines Systems gemäß der Erfindung darstellt,
Fig. 2 ist eine grafische Darstellung einer Schar von
Entzerrungsfrequenzgangkurven, die mit dem System
gemäß Fig. 1 erzielt wurden,
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild, das die logische Anordnung
eines Stereo-Systems gemäß der Erfindung darstellt,
bei der sich die beiden Stereo-Kanäle ein gemeinsames
automatisches Entzerrungssystem teilen,
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das die logische Anordnung
einer Variante des Systems gemäß Fig. 1 zur Steuerung
der Ansprech- und Abklingzeit darstellt,
Fig. 5 ist eine Kombination aus Blockschaltbild und
Stromlaufplan einer exemplarischen
Arbeitsrealisierung der Erfindung,
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das die logische Anordnung
eines Systems darstellt, das nur in einem Baßkanal
über eine dynamische Entzerrung verfügt und
Fig. 7 ist eine Kombination aus Blockschaltbild und
Stromlaufplan eines monophonen, automatischen
dynamischen Entzerrungskanals.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild mit der Logischen Anordnung
eines Systems gemäß der Erfindung. Das von einer
Tonsignalquelle 11 mit herkömmlichem Lautstärkeeinsteller
gelieferte Signal wird durch den Lautsprecher 12
schallgewandelt, der seinerseits durch den
Leistungsverstärker 13 angetrieben wird, wobei die
wahrgenommene Ausgeglichenheit der Tonfrequenzen unabhängig
von der Stellung des Lautstärkeeinstellers im wesentlichen
dem Originalton entspricht. Der Ausgang der Tonsignalquelle
11 ist an einen gemeinsamen Eingang 11G zweier Signalwege
angeschlossen. Der gemeinsame Eingang 11G ist direkt mit
einem Eingang der Addierschaltung 14 verbunden, wodurch ein
direkter Signalweg gebildet wird. In einem Nebensignalweg
ist der gemeinsame Eingang 11G an den Eingang eines
2 : 1-Kompressors 15 angeschlossen. Der Ausgang des
Kompressors 15 ist mit einem Bandpaßfilter zur dynamischen
Entzerrung 16 verbunden, dessen Mittenfrequenz typisch bei
einer unteren Baßfrequenz liegt, die der unteren
Nenngrenzfrequenz des Systems, gewöhnlich die untere
Nenngrenzfrequenz des Lautsprechersystems, typischerweise
eine Frequenz im Bereich zwischen 55 und 70 Hz, entspricht.
Der Ausgang des Bandpaßfilters zur dynamischen Entzerrung
16 ist mit dem anderen Eingang der Addierschaltung 14
verbunden. Das Ausgangssignal der Addierschaltung 14 ist mit
dem Eingang des Leistungsverstärkers 13 verbunden.
Das System gemäß Fig. 1 kann so gesehen werden, als ob es
einen Hauptsignalweg darstellt, der eine unveränderte
Version des von der Signalquelle 11 gelieferten Tonsignals
über die Addierschaltung 14 an den Leistungsverstärker 13
liefert. Zusätzlich ist ein Nebensignalweg mit dem
Kompressor 15 und dem Bandpaßfilter zur dynamischen
Entzerrung 16 vorhanden, der das Eingangssignal aufbereitet
und das aufbereitete Signal an den anderen Eingang der
Addierschaltung 14 liefert, um es dort wieder zum
Hauptsignal zu addieren und so einen gewünschten Satz
dynamischer Entzerrungskurven gemäß Fig. 2 zu erzielen. Die
Verstärkung des 2 : 1-Kompressors 15 nimmt für jede 2 dB, um
die das Signal an ihrem Eingang abnimmt, um 1 dB ab. Die
spezifische Ausführung des Bandpaßfilters zur dynamischen
Entzerrung 16 kann ähnlich sein wie bei dem im zuvor
erwähnten Patent veröffentlichten. Die manuellen
Lautstärkeeinsteller sind in der dynamischen
Entzerrerschaltung jedoch entfallen. So erfüllt die
Erfindung die dynamische Entzerrungsfunktion des erwähnten
Patents, die mit einer herkömmlichen Tonsignalquelle mit
herkömmlichem manuellen Lautstärkeeinsteller, wie z. B.
Autoradios oder tragbarer Kassettenrekorder,
Compact-Disc-Abspielgerät oder Empfänger, verwendet werden
kann.
Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild mit der logischen Anordnung
eines Systems gemäß der Erfindung, bei der der linke und der
rechte Stereo-Kanal sich einen gemeinsamen Nebenkanal mit
einem 2 : 1-Kompressor 15 und einem Bandpaßfilter zur
dynamischen Entzerrung 16 teilen. Die linke bzw. die rechte
Eingangsklemme 11L bzw. 11R erhalten das linke bzw. das
rechte Toneingangssignal von einer Stereo-Tonsignalquelle
und treiben je einen Eingang der Addierschaltungen 14L, 14R
für das linke bzw. das rechte Ausgangssignal 14R bzw. 14L im
Linken bzw. rechten direkten Hauptsignalweg. Die
Addierschaltung 17 für die Eingangssignale besitzt einen
linken und einen rechten Eingang, die jeweils mit der linken
bzw. mit der rechten Eingangsklemme 11L bzw. 11R verbunden
sind, um so ein kombiniertes Eingangssignal für einen
Nebenkanal zur Verfügung zu stellen, das dem 2 : 1-Kompressor
15 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters
zur dynamischen Entzerrung 16 wird den beiden anderen
Eingängen der linken bzw. der rechten Schaltung zur
Kombination des Ausgangssignals 14L bzw. 14R zugeführt, um
von dort an die linke bzw. rechte Ausgangsklemme 13L bzw.
14L weitergegeben zu werden, die ihrerseits mit dem linken
bzw. rechten Leistungsverstärker und Lautsprecher (in Fig. 3
nicht dargestellt, jedoch ähnlich wie Leistungsverstärker 13
und Lautsprecher 12 in Fig. 1) verbunden sind. Falls
gewünscht, kann zwischen den Ausgang der Addierschaltung 17
und des 2 : 1-Kompressors 15 ein Filter, wie z. B. das in dem
gestrichelt gezeichneten Block dargestellte Hochpaßfilter
in Fig. 3, zwischengeschaltet werden. Dieses Filter
verhindert, daß der Kompressor 15 sein Verstärkungsverhalten
gegenüber Spektralanteilen ändert, bei denen vorzugsweise
keine Verstärkungsänderung stattfinden sollte.
Beispielsweise gestattet es ein Hochpaßfilter 18 mit einer
typischen Grenzfrequenz bei 150 Hz dem 2 : 1-Kompressor 15
nur, seine Verstärkung als Reaktion auf mittel- und
höherfrequente Spektralanteile zu ändern, die die
Verstärkung steuern, um so eine wahrgenommene Lautstärke
über alles zu gewährleisten, die eine größere Ähnlichkeit
mit der wahrgenommenen Lautstärke der live gehörten
Originaltonquelle hat.
Das Kompressionsverhältnis braucht nicht auf 2 : 1 beschränkt
zu bleiben, sondern es kann ein beliebiges anderes
Verhältnis gewählt werden, um so bestimmte gewünschte
Entzerrungskurven genauer erzeugen zu können. Darüberhinaus
kann das Kompressionsverhältnis in Abhängigkeit vom
Eingangspegel veränderbar gemacht werden, um die gewünschten
Entzerrungskurven noch exakter verwirklichen zu können. Die
Ansprech- und Abklingzeit des Kompressors 15 kann geändert
werden, um die Erzeugung unerwünschter Nebenerscheinungen zu
minimieren.
Fig. 4 zeigt eine alternative Form der Realisierung der
Erfindung, die über einige dieser Besonderheiten verfügt.
Das System gemäß Fig. 1 wird dahingehend modifiziert, daß es
jetzt mit einem gesteuerten Komprimierungssystem 20 im
Nebensignalweg versehen ist. Dieses gesteuerte
Kompressionssystem enthält das Regelpfad-Filter 18′, das im
wesentlichen dem Hochpaßfilter 18 entsprechen kann, und
steuert den Pegeldetektor 21 an. Der Pegeldetektor 21
enthält eine Verzögerungsschaltung zur verzögerten
Weiterleitung der Ausgangssignaländerung entsprechend einer
gewünschten Ansprechzeitkonstante TAUAN und
Abklingzeitkonstante TAUAB, um so ein verzögertes
Pegelsignal an das nichtlineare Netzwerk 22 zu liefern, das
eine nichtlineare Übertragungskennlinie besitzt, die ein
Verstärkungsregelsignal über die Leitung 23 an den
Kompressor 15′ abgibt. Ein typischer Wert sowohl für die
Ansprechzeitkonstante als auch für die Abklingzeitkonstante
ist 0,1 s. Die Übertragungskennlinie des nichtlinearen
Netzwerks 22 kann so gewählt werden, daß sie in Abhängigkeit
von der maximalen Lautstärke gemäß Fig. 6 des zuvor
erwähnten Patents exakter an den Frequenzgang herankommt.
Fig. 5 zeigt den Stromlaufplan einer praktisch ausgeführten
erfindungsgemäßen Anordnung, die dem Blockschaltbild gemäß
Fig. 3 entspricht, wobei spezifische Parameterwerte
festgelegt wurden. Die mit dem Operationsverstärker 31
aufgebaute Summierschaltung 17 summiert die an den
Eingangsklemmen 11L bzw. 11R eintreffenden Eingangssignale
für den linken bzw. den rechten Kanal. Dieses Summensignal
wird an an den 2 : 1-Kompressor 15 geliefert, der aus einer
Hälfte des Kompressor-IC′s NE 570 besteht. Das komprimierte
Ausgangssignal wird an das Filter zur dynamischen Entzerrung
16 weitergeleitet, das mit dem Operationsverstärker 32
realisiert ist. Die Addierschaltungen 14L und 14R addieren
das Ausgangssignal des Filters zur dynamischen Entzerrung 16
und das linke bzw. rechte, über die Eingangsklemmen 11L bzw.
11R zugeführte Eingangssignal. Als Operationsverstärker 31
bis 34 können beliebige Operationsverstärker für allgemeine
Anwendungen, wie z. B. je ein 1/4 des IC′s TL 074 verwendet
werden.
Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von ihrer
Funktion und ihrem Aufbau her vom DSL-System der Firma Aiwa.
Bei letzterem System kommt im wesentlichen eine herkömmliche
ALC-Schaltung (automatische Pegelregelschaltung) zum
Einsatz, wie sie, abgesehen von den kürzeren Ansprech- und
Abklingsprungsignalen, in Tonbandrekordern verwendet wird.
Eine derartige Schaltung liefert ein nahezu konstantes
Ausgangssignal über einen weiten Eingangssignalbereich, bis
das Eingangssignal unter einen festgelegten Pegelwert fällt.
Unterhalb dieses Pegels folgt das Ausgangssignal dem
Pegelverhalten des Eingangssignals. Die vorliegende
Erfindung hingegen verwendet Mittel zur Signalkomprimierung,
die eine Verstärkung aufweisen, die umgekehrt proportional
zum Pegel des an der Eingangsklemme anliegenden
Eingangssignals ist und vorzugsweise so gewählt ist, daß
über einen weiten Eingangspegelbereich hinweg für jede
Zunahme des Eingangspegels um 2 dB der Ausgangspegel um 1 dB
zunimmt. Das Ergebnis dieses Unterschieds ist, daß in dem
System mit der DSL-Schaltung unterhalb eines bestimmten
Pegels, bei dem im wesentlichen keine Baßanhebung erfolgt,
die beteiligte Baßanhebung im wesentlichen, ohne
Berücksichtigung des Eingangssignalpegels, gleich ist,
während bei der vorliegenden Erfindung die Baßanhebung
progressiv zunimmt, wenn der Eingangssignalpegel über einen
weiten Eingangspegelbereich hinweg abnimmt.
Fig. 7 zeigt das Blockschaltbild mit der logischen Anordnung
eines Systems, das eine dynamische Entzerrung nur in einem
Baßkanal besitzt. Die automatische dynamische
Entzerrungsschaltung 41 umfaßt den Eingangssignalsummierer
17, der das linke und das rechte von der linken
Eingangsklemme 11L bzw. der rechten Eingangsklemme 11R
stammende Stereosignal zusammenführt, um ein kombiniertes
Signal zu erzeugen, das an den Verstärker mit veränderbarer
Verstärkung 42, an den Eingang des Detektors 43 und an einen
Eingang der Addierschaltung 44 abgegeben wird. Der Ausgang
des Detektors ist mit dem Steuereingang des Verstärkers mit
veränderbarer Verstärkung 42 verbunden, um die Verstärkung
des Verstärkers 42 entsprechend der Amplitude des
kombinierten Eingangssignals zu steuern. Über das
60 Hz-Bandpaßfilter 46 wird das Signal vom Ausgang des
Verstärkers 42 an den anderen Eingang der Addierschaltung 44
weitergeleitet. Das Tiefpaßfilter 46 gibt das dynamisch
entzerrte Signal vom Ausgang der Addierschaltung 44 an den
Baß-Leistungsverstärker 47 weiter, der seinerseits den
Tieftonlautsprecher 48 treibt.
Über das rechte bzw. das linke Hochpaßfilter 51L bzw. 51R
wird das linke bzw. das rechte an der linken bzw. der
rechten Eingangsklemme 11L bzw. 11R anliegende Signal dem
linken bzw. rechten Leistungsverstärker 52L bzw. 52R
zugeführt, die ihrerseits den linken bzw. den rechten
Hochtonlautsprecher 53L bzw. 53R treiben. Bei dieser
Anordnung erfolgt die automatische dynamische Entzerrung
dort, wo sie benötigt wird, nämlich im Baß-Kanal, der im
wesentlich keinerlei Richtwirkung bei der Abstrahlung
aufweist; gleichzeitig wird die Trennung des linken und des
rechten Signals bei höheren Frequenzen, bei denen der Hörer
die Richtwirkung wahrnimmt und bei denen eine dynamische
Entzerrung gewöhnlich nicht benötigt wird, aufrechterhalten,
um den vom Hörer empfundenen Stereo-Effekt zu erhalten.
Fig. 6 zeigt den Stromlaufplan der automatischen dynamischen
Entzerrungsschaltung 41. Die Widerstände 51 und 52 bilden
die Addierschaltung 17 und liefern das kombinierte monophone
Tonquellensignal an den Verstärker 53. Der Verstärker 53 und
der Transkonduktanzoperationsverstärker (OTA) 56 mit den
Bauteilen Widerstand 54, Kondensator 55, Widerstand 57,
Widerstand 58, Widerstand 59 und Widerstand 60 bilden die
Stufe mit linear veränderbarer Verstärkung 42. Die
Verstärkung dieser Stufe 42 ist umgekehrt proportional zu
dem am Anschlußstift 5 des Verstärkers 56 eingespeisten
Gleichstrom.
Das kombinierte monophone Tonquellensignal wird außerdem
über den Abblockkondensator 62′ dem Pegeldetektor Verstärker
61 zugeführt. Der Verstärker 61 bildet zusammen mit den
Bauteilen, zu denen Diode 62, Widerstand 63, Kondensator 64,
Widerstand 65, Transistor 66, Diode 67, 68 und 69,
Kondensator 70, Widerstand 71, Transistoren 72 und 73 und
Widerstand 74 gehören, eine negative
Spitzendetektorschaltung mit geschlossener Regelschleife und
mit speziellen Ansprech-, Halte- und Abklingeigenschaften,
die verwendet wird, um den am Anschlußstift 5 des
Transkonduktanzverstärkers 56 eingespeisten Strom und damit
die Verstärkung der Stufe 42 mit linear veränderbarer
Verstärkung zu steuern.
Eine in negativer Richtung ansteigende Signalamplitude am
nichtinvertierenden (+) Eingang des Verstärkers 61 hat zur
Folge, daß der Verstärker 61 über die in Reihe geschalteten
Dioden 67, 68 und 69, die Transistoren in
Darlingtonschaltung 72 und 73 und den Widerstand 74 leitend
wird. Über die Gegenkopplungsschleife wird die Spannung über
dem Widerstand 74 zwangsweise so verändert, daß sie den
gleichen Wert wie die Spannung am invertierenden (-) Eingang
des Verstärkers 61 annimmt. Diese Maßnahme erfolgt schnell,
wobei die typische Ansprechzeit 1 ms beträgt.
Nachdem die Signalamplitude am nichtinvertierenden Eingang
des Verstärkers 61 absinkt, hält der Speicherkondensator 70
die über den Widerstand 74 anliegende Spitzenspannung für
ca. 4 Sekunden gespeichert, bis der Transistor 66 leitend
wird und den Kondensator 70 über den Widerstand 63 entlädt.
Der Transistor 66 wird leitend, sobald die Spannung über dem
negativ aufgeladenen Kondensator 64, der sich über den
Widerstand 65 entlädt, positiv genug wird, um die
Basis-Emitterstrecke des Transistors in Durchlaßrichtung
vorzuspannen. Die Dioden 68 und 69 legen während der zu
Beginn stattfindenden Aufladung der Kondensatoren 64 und 70
auf den Spitzenwert eine Sperrspannung von 1,2 V an die
Basis-Emitterstrecke des Transistors 66.
Der Transistor 73 wandelt die vom Spitzendetektor gelieferte
Spannung an den Widerstand 74 in einen Strom, der zum
Steuern der Verstärkung des Transkonduktanzverstärkers 56
verwendet wird. Die Diode 85 und die Widerstände 84 und 86
bis 88 liefern eine minimale negative Gleichspannung von 50 mV
an den nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 61,
die den minimalen Wert des am Verstärker 56 eingespeisten
Stroms begrenzt.
Die Verstärkerstufe 99 enthält ein 60 Hz-Bandpaßfilter 45
und ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine geeignete
psychoakustisch abfallende Kennlinie bei den hohen
Frequenzen aufweist. Die Widerstände 100, 101 und 102 und
der Verstärker 103 bilden die Addierschaltung 44.
Die Gesamtfunktion der Schaltung bewirkt, daß bei
Spitzeneingangssignalen von 1 V oder größer der Frequenzgang
am Ausgang der Addierschaltung 44 virtuell Linear ist. Bei
abnehmender Signalamplitude erfolgt eine allmähliche,
gleichmäßige Zunahme der Baßanhebung. Für ein Absinken der
Signalamplitude um jeweils 2 dB erfolgt eine entsprechende
Anhebung des Frequenzgangs im Tiefbaßbereich um (ca.) 1 dB.
Dieses Verhältnis wird bis zu einer maximalen Anhebung von
16 dB beibehalten. Die höchste Anhebung wird zur Vermeidung
von hörbaren Brummstörungen begrenzt. Diese Schaltung ist in
dem im Handel erhältlichen Zenith-Sound-System der
Bose-Digitalfernsehsysteme realisiert.
Claims (11)
1. Anordnung zur automatischen dynamischen Entzerrung zur
Verwendung mit Tonwiedergabesystemen, die eine untere
Nenngrenzfrequenz im unteren Baßfrequenzbereich besitzen,
wobei ein direkter Signalweg und dazu parallel ein
Nebensignalweg vorgesehen sind, die einen gemeinsamen
Eingang aufweisen und deren Ausgänge mit einer
Addierschaltung zusammengefaßt sind, wobei im direkten
Signalweg die Signale im wesentlichen unbeeinflußt
weitergeleitet werden, und wobei im Nebensignalweg ein
Kompressor vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem
gemeinsamen Eingang verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang des Kompressors (15) an den Eingang eines Bandpaßfilters (16) angeschlossen ist,
daß die Verstärkung des Kompressors (15) umgekehrt proportional zum Pegel am Eingang des Kompressors ist und
daß das Bandpaßfilter einen Durchlaßbereich in einem vorgegebenen unteren Baßfrequenzbereich hat, dessen Mitte etwa bei der unteren Nenngrenzfrequenz liegt.
daß der Ausgang des Kompressors (15) an den Eingang eines Bandpaßfilters (16) angeschlossen ist,
daß die Verstärkung des Kompressors (15) umgekehrt proportional zum Pegel am Eingang des Kompressors ist und
daß das Bandpaßfilter einen Durchlaßbereich in einem vorgegebenen unteren Baßfrequenzbereich hat, dessen Mitte etwa bei der unteren Nenngrenzfrequenz liegt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anordnung insgesamt derart wirkt, daß sie zwischen
dem gemeinsamen Eingang (11G) und dem Ausgang der
Addierschaltung (14) eine vernachlässigbar geringe Anhebung
der Spektralanteile im Sprachfrequenzbereich bei Frequenzen
im mittleren Frequenzbereich ab 200 Hz bei unterschiedlichen
Signalpegeln an dem Eingang (11G) herbei führt, wohingegen
sie die Baßanhebung im darunterliegenden
Baßfrequenzbereich in Abhängigkeit von den Pegeln so
wesentlich verändert, daß bei niedrigen Abhörpegeln bei der
Wiedergabe eines an dem Eingang (11G) anliegenden Tonsignals
die wiedergegebenen Baß-Spektralanteile an dem Ausgang von
den Zuhörern ohne Verschlechterung der wiedergegeben Sprache
wahrgenommen werden, wenn diese durch das Tonsignal geprägt
ist.
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
eine Tonsignalquelle mit herkömmlichem Lautstärkeeinsteller, der mit dem erwähnten Eingang (11G) verbunden ist, um das Tonsignal zu liefern,
ein Leistungsverstärker, der mit dem Ausgang verbunden ist, Mittel zur elektroakustischen Wandlung, die mit dem Leistungsverstärker verbunden sind und das verstärkte Signal in die entsprechenden Schallwellen umwandeln.
eine Tonsignalquelle mit herkömmlichem Lautstärkeeinsteller, der mit dem erwähnten Eingang (11G) verbunden ist, um das Tonsignal zu liefern,
ein Leistungsverstärker, der mit dem Ausgang verbunden ist, Mittel zur elektroakustischen Wandlung, die mit dem Leistungsverstärker verbunden sind und das verstärkte Signal in die entsprechenden Schallwellen umwandeln.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein weiterer direkter Signalweg zwischen einem weiteren Eingang (11R) und einem weiteren Ausgang (13R) vorgesehen ist, der ausgangsseitig eine weitere Addierschaltung (14R) umfaßt,
daß der Eingang des Kompressors (15) über eine dritte Addierschaltung (17) mit dem Eingang (11L) und dem weiteren Eingang (11R) verbunden ist und
daß der Ausgang des Bandpaßfilters (16) an Eingänge der Addierschaltung (14L) und der weiteren Addierschaltung (14R) angeschlossen ist.
daß ein weiterer direkter Signalweg zwischen einem weiteren Eingang (11R) und einem weiteren Ausgang (13R) vorgesehen ist, der ausgangsseitig eine weitere Addierschaltung (14R) umfaßt,
daß der Eingang des Kompressors (15) über eine dritte Addierschaltung (17) mit dem Eingang (11L) und dem weiteren Eingang (11R) verbunden ist und
daß der Ausgang des Bandpaßfilters (16) an Eingänge der Addierschaltung (14L) und der weiteren Addierschaltung (14R) angeschlossen ist.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Kompressor (15) ein Filter, vorzugsweise ein
Hochpaßfilter (18), vorgeschaltet ist.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kompressor (20) einen steuerbaren Verstärker enthält, mit dem die Verstärkung in dem Nebensignalweg steuerbar ist,
daß ein Pegeldetektor (21) zum Messen des Pegels des Eingangssignals und zur Ableitung eines Pegelsignals vorgesehen ist und
daß das Pegelsignal einem Steuereingang des steuerbaren Verstärkers (15′) über eine nichtlineare Schaltung zuführbar ist.
daß der Kompressor (20) einen steuerbaren Verstärker enthält, mit dem die Verstärkung in dem Nebensignalweg steuerbar ist,
daß ein Pegeldetektor (21) zum Messen des Pegels des Eingangssignals und zur Ableitung eines Pegelsignals vorgesehen ist und
daß das Pegelsignal einem Steuereingang des steuerbaren Verstärkers (15′) über eine nichtlineare Schaltung zuführbar ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Pegelsignal eine Ansprechzeitkonstante und eine
Abklingzeitkonstante von jeweils der Größenordnung von 0,1 s
aufweist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet,
daß dem Pegeldetektor (21) ein Hochpaßfilter (18′)
vorgeschaltet ist, dessen Grenzfrequenz am unteren Ende des
mittleren Tonfrequenzbereichs liegt.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Grenzfrequenz in der Größenordnung von 150 Hz liegt.
10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der gemeinsame Eingang (11G) über eine weitere Addierschaltung (17) mit einem ersten Eingang (11L) für ein Linkes Stereo-Signal und mit einem zweiten Eingang (11R) für ein rechtes Stereo-Signal verbunden ist,
daß der Ausgang der Addierschaltung (44) über ein Tiefpaßfilter (46) an den Eingang eines Baßleistungsverstärkers (47) angeschlossen ist und
daß der erste und der zweite Eingang (11L, 11R) über je ein Hochpaßfilter (51L, 51R) mit den Eingängen je eines weiteren Leistungsverstärkers (52L, 52R) verbunden sind.
daß der gemeinsame Eingang (11G) über eine weitere Addierschaltung (17) mit einem ersten Eingang (11L) für ein Linkes Stereo-Signal und mit einem zweiten Eingang (11R) für ein rechtes Stereo-Signal verbunden ist,
daß der Ausgang der Addierschaltung (44) über ein Tiefpaßfilter (46) an den Eingang eines Baßleistungsverstärkers (47) angeschlossen ist und
daß der erste und der zweite Eingang (11L, 11R) über je ein Hochpaßfilter (51L, 51R) mit den Eingängen je eines weiteren Leistungsverstärkers (52L, 52R) verbunden sind.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Tieftonlautsprecher (48) an den Ausgang des
Baßleistungsverstärkers (47) und je ein Hochtonlautsprecher
(53L, 53R) an Ausgänge der weiteren Leistungsverstärker
(52L, 52R) angeschlossen sind.
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- 1986-12-22 US US06/945,282 patent/US4739514A/en not_active Expired - Lifetime
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1987
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- 1987-12-22 JP JP32513987A patent/JP2966846B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPS63193604A (ja) | 1988-08-10 |
DE3742803A1 (de) | 1988-06-30 |
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