DE3874655T2

DE3874655T2 - Signalkompressorschaltung, insbesondere fuer fernsprechapparate.

Info

Publication number: DE3874655T2
Application number: DE8888420257T
Authority: DE
Inventors: Thierry Arnaud; Bruno Defretin
Original assignee: SGS Thomson Microelectronics SA
Current assignee: STMicroelectronics SA
Priority date: 1987-07-21
Filing date: 1988-07-20
Publication date: 1993-04-22
Anticipated expiration: 2008-07-21
Also published as: FR2618622A1; JPS6449356A; EP0305301B1; DE3874655D1; KR890003172A; EP0305301A1; FR2618622B1; US4894862A; CA1292589C

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Signalkompressorschaltung, insbesondere für Fernsprechapparate, mit einem Vorverstärker, dessen einer Eingang ein zu behandelndes Signal empfängt, und mit einer Regeleinrichtung für den Verstärkungsgrad des Vorverstärkers, um die Amplitude des Ausgangssignales des Vorverstärkers auf einem vorbestimmten Wert zu halten.
Eine Signalkompressorschaltung kann vorteilhafterweise in den Sende- und Empfangsweg eines Fernsprechapparates integriert werden, vorzugsweise in einen Fernsprechapparat des Freisprechtyps, d.h., daß der Apparat nicht mit einem Hörer ausgestattet ist. Die Funktion einer solchen Schaltung in einem solchen Gerätetyp ist es, Signalverluste zu kompensieren, die im Sendebetrieb des Gerätes aufgrund der Distanz zwischen dem Sprecher und dem Mikrofon entstehen oder im Empfangsbetrieb auf der Leitungslänge beruhen.
Signalkompressorschaltungen sind insbesondere verwendet worden, um Rauschen während einer magnetischen Aufzeichnung zu reduzieren. Jedoch weisen diese Schaltungen einen komplexen Aufbau mit insbesondere Taktgebern und Wandlerschaltungen auf. Außerdem sind diese Schaltungen relativ groß und daher voluminös, benötigen relativ aufwendige Spannungsversorgungen, im Vergleich zur Verwendung von Schaltungen mit CMOS-Technik, verbrauchen Energie und haben einen relativ hohen Gestehungspreis.
Aus diesen unterschiedlichen Nachteilen resultiert es, daß Signalkompressorschaltungen des erwähnten Types für eine Integration in den Sende- und Empfangsweg von Telefonapparaten des Freisprechtypes nicht geeignet sind.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Signalkompressorschaltung anzugeben, die für die Fernsprechtechnik geeignet ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine solche Schaltung vorzusehen, die für die Lösung eines spezifischen Problemes geeignet ist, das sich dann stellt, wenn, im Sendebetrieb, die Regeleinrichtung für den Verstärkungsgrad des Vorverstärkers auf das Rauschen zwischen zwei Sprachpeaks reagiert. Tatsächlich ist es wichtig, daß der Vorverstärker dann, wenn ein Sprecher ein Wort beginnt, schnell reagiert, jedoch darf er im Gegensatz hierzu nicht mit der gleichen Geschwindigkeit zwischen zwei Sprackpeaks reagieren, z.B. zwischen zwei Silben, um eine unerwünschte Erhöhung des Verstärkungsgrades und in Konsequenz hierzu des Hintergrundrauschen zu vermeiden.
Somit schlägt die Erfindung eine Signalkompressorschaltung, insbesondere für Fernsprechapparate des Freisprechtypes vor, mit einem Vorverstärker, dessen einer Eingang mit einem zu behandelnden Eingangssignal verbunden ist, und mit einer Regeleinrichtung für den Verstärkungsgrad des Vorverstärkers, um die Amplitude des Ausgangssignales des Vorverstärkers auf einen vorbestimmten Wert einzuregeln. Die Regeleinrichtung für den Verstärkungsgrad ist mit einer Schaltung verbunden, die zwei Zeitkonstanten definiert, die die Geschwindigkeit zum Erhöhen bzw. Erniedrigen des Verstärkungsgrades des Vorverstärkers als Funktion der Amplitude des Eingangssignales einstellen. Gemäß der Erfindung weist die Regeleinrichtung für den Verstärkungsgrad des Vorverstärkers einen Vollweggleichrichter zum Erfassen des Spitzenwertes des Ausgangssignales des Vorverstärkers und eine Vergleichsschaltung zum Vergleichen dieses Spitzenwertes mit einem Referenzwert auf, wobei der Ausgang der Vergleichsschaltung mit einem externen Kondensator verbunden ist, der die Zeitkonstante für die Änderung des Verstärkungsgrades des Vorverstärkers hinsichtlich einer Erhöhung oder einer Verminderung des Verstärkungsgrades bestimmt.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung stellt der Vorverstärker eine erhöhte Eingangsimpedanz dar und ist so ausgebildet, daß die Regeleinrichtung für den Verstärkungsgrad auf den Steuer- oder Polarisationsstrom wirkt.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung verbindet die Vergleichsschaltung, um die oben erwähnten Zeitkonstanten und ebenso die Richtungsänderung des Verstärkungsgrades des Vorverstärkers zu bestimmen, abwechselnd zwei Stromquellen mit dem Kondensator entsprechend dem Vergleichsergebnis, wobei die beiden Stromquellen die beiden Zeitkonstanten definieren und die kürzere Zeitkonstante die Geschwindigkeit bei der Verringerung des Verstärkungsgrades in Antwort auf einen Sprachpeak definiert sowie die längere Zeitkonstante die Geschwindigkeit der Erhöhung des Verstärkungsgrades des Vorverstärkers definiert.
Die Beziehung zwischen den beiden Zeitkonstanten wird derart festgelegt, daß keine unerwünschte Erhöhung des Verstärkungsgrades des Vorverstärkers und damit auch des Hintergrundrauschens zwischen zwei Sprachpeaks auftritt.
Gemäß einer Ausbildung der Erfindung wird eine derartige Signalkompressorschaltung vorteilhaft sowohl in den Sende- als auch den Empfangsweg eines Fernsprechapparates vom Freisprechtyp integriert.
Weitere Vorteile, charakteristische Eigenschaften und Details der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden beispielhaften Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung hervor. In dieser stellen dar:
Fig. 1 ein Blockschaltdiagramm zur Darstellung der unterschiedlichen wichtigen Elemente einer Signalkompressorschaltung gemäß der Erfindung, um das Funktionsprinzip zu erläutern;
Fig. 2 ein Blockschaltdiagramm, in dem die unterschiedlichen wesentlichen Elemente eines Vorverstärkers der Signalkompressorschaltung gemäß Fig. 1 dargestellt sind;
Fig. 3 ein detailliertes Schaltbild eines Ausführungsbeispieles des in Fig. 2 dargestellten Vorverstärkers und
Fig. 4 ein detailliertes Schaltbild eines Ausführungsbeispieles eines Teiles der Regelschaltung für den Verstärkungsgrad entsprechend Fig. 1.
In Fig. 1 sind die hauptsächlichen Schaltungselemente eines Signalkompressors 1 entsprechend der Erfindung dargestellt, der, bei dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel, in dem Sendeweg eines Fernsprechapparates vom Freisprechtyp angeordnet ist. Die Darstellung dieses Apparates ist begrenzt auf ein Mikrofon M vom Elektrettyp und auf eine Versorgungsscha1tung A für das Mikrofon M.
Der Signalkompressor 1 umfaßt einen Vorverstärker 10 und eine Regelschaltung 11 für den Verstärkungsgrad des Vorverstärkers. Der Ausgangsanschluß des Mikrofones M ist mit dem Eingangsanschluß des Vorverstärkers 10 verbunden, wobei dieser eine hohe Eingangsimpedanz aufweist, die an das Elektretmikrofon angepaßt ist.
Der Ausgangsanschluß des Vorverstärkers 10 ist mit dem Eingang eines Vollweg-Gleichrichters 12 verbunden. Der Ausgangsanschluß dieses Gleichrichters 12 ist mit einem Eingang, hier dem Plus- Eingang, einer Vergleichsschaltung 13 verbunden, desen anderer Eingang (Minus-Eingang) mit einer vorbestimmten Referenzspannung Vref verbunden ist.
Der Ausgangsanschluß der Vergleichsschaltung 13 ist mit dem Steuereingang eines Schalters 17 verbunden, mit der ein Anschluß eines externen Kondensators C entweder mit einer ersten Stromquelle 15 zum Liefern eines Ladestromes 14 oder mit einer zweiten Stromquelle 16 zum Liefern eines Entladestromes 15 verbunden werden kann. Der Anschluß des Kondensators C, der mit dem Schalter 17 verbunden ist, ist mit dem Eingang eines Spannungs/Stromwandlers 18 verbunden, wohingegen der andere Anschluß des Kondensators C an die Versorgungsspannung V+ angeschlossen ist. Der Ausgangsanschluß des Wandlers 18 ist an einen Steuereingang für den Betriebs- oder Vorsteuerstrom des Vorverstärkers 10 angeschlossen.
Die Figuren 2 und 3 stellen in mehr und mehr detaillierter Art die Ausbildung des Vorverstärkers 10 dar.
Wie in Fig. 2 dargestellt, wird der Vorverstärker 10 durch drei Differenzverstärker G1, G2 und G3 gebildet.
Der Differenz- oder Eingangsverstärker G1 ist mit seinem Eingangsanschluß (+) mit dem Ausgang des Mikrofones M verbunden. Der andere Eingang (-) des Verstärkers G1 ist mit virtueller Masse verbunden. Die Versorgung des Verstärkers G1 wird durch zwei parallel geschaltete Stromquellen 20 und 21 sichergestellt. Die Stromquelle 20 liefert einen Konstantstrom 12, während die Stromquelle 21 einen variablen Strom 13 liefert, der durch den Ausgang des Wandlers 18 bestimmt ist und die Einstellung des Verstärkungsgrades des Vorverstärkers 10 definiert. Der Ausgangsanschluß des Verstärkers G1 ist mit einem Eingangsanschluß (+) des Verstärkers bzw. Ausgangsverstärkers G3 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Verstärkers G3, an dem das Ausgangssignal Vout des Vorverstärkers 10 abgenommen wird, ist unter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers aus zwei Widerständen R1 und R2 mit dem Eingang (-) des Verstärkers G2 verbunden. Der andere Eingangsanschluß (+) des Verstärkers G2 ist mit virtueller Masse verbunden, sein Ausgangsanschluß ist an den anderen Eingang (-) des Ausgangsverstärkers G3 angeschlossen. Der Steueranschluß des Verstärkers G2 ist mit einer Stromquelle 22 verbunden, die einen Konstantstrom I1 liefert. Ebenso erhält der Verstärker G3 einen festen Steuerstrom, was nicht dargestellt ist.
Die Funktion der Schaltung gemäß Fig. 2 ist folgende:
Es sei angenommen, daß ein Signal Vin vom Mikrofon M abgegeben und am (+)-Eingang des Differenzverstärkers G1 des Vorverstärkers 10 empfangen wird. Die Funktion der Verbindung des Verstärkers G3 und der beiden Verstärker G1 und G2 ist, an den beiden Eingängen des Verstärkers G3 Stromsignale I10 und I20 gleichen Wertes zu bilden. Der Stromwert I10 am Ausgang des Verstärkers G1 ist gleich der bzw. gleich der Spannung bzw. gleich der mit einem Faktor k multiplizierten Spannung des Eingangssignales Vin multipliziert mit dem festen Steuerstrom durch die Stromquellen 20 und 21, die ihrerseits die Ströme I2 bzw. I3 liefern. Der Strom I10 am Ausgang des Verstärkers G1 ist daher:
I10 = Vin x k x (I2 + I3)
Der Strom I20 am Ausgang des Verstärkers G2 ist proportional dem Wert der Spannung des Ausgangssignales Vout, das am Ausgang des Verstärkers G3 anliegt, multipliziert mit dem Steuerstrom I1, der durch die Stromquelle 22 geliefert wird, und multipliziert mit einem Faktor, der durch den Spannungsteiler R1, R2 bestimmt ist. Der Proportionalitätsfaktor a ist der gleiche wie oben, wenn die Verstärker G1 und G2 identisch sind.
Der Stromwert am Ausgang des Verstärkers G2 ist daher:
I20 = Vout x k x I1 x R2/ (RI + R2)
Wenn die Ströme I10 und I20 sich auf gleichen Wert einstellen, dann ist der Verstärkungsgrad des Vorverstärkers:
G = Vout/Vin = [(I2 + I3)/I1] x [(R1 + R2)/R2].
Da die Ströme I1 und I2 Konstantströme sind, erlaubt allein die Änderung des Stromes I3, der von der Steuerstromquelle 21 geliefert wird, den Verstärkungsgrad des Vorverstärkers 10 zu ändern, derart, daß die Spannung des Ausgangssignales Vout auf einen vorbestimmten festen Wert geregelt wird, z.B. auf 100 mV Spitzenwert. Auf diese Art ist es möglich, Signalverluste, die durch die Distanz zwischen dem Sprecher und dem Mikrofon M bedingt sind, zu kompensieren, wenn das Fernsprechgerät im Sendebetrieb ist.
Die Fig. 3 zeigt detaillierter die Ausbildung der drei Verstärker G1, G2 und G3, ebenso wie die verschiedenen elektrischen Verbindungen zwischen ihnen.
Der Verstärker G1 weist eine Differenzstufe auf, die durch zwei Transistoren T1 und T2 gebildet wird. Die Basis des Transistors T1 ist mit dem Ausgangsanschluß des Mikrofones M verbunden und an virtuelle Masse Mv über einen Widerstand R4 mit einem relativ hohen Wert, von z.B. 10 kOhm angeschlossen (man versteht unter virtueller Masse Mv eine Zwischenspannung zwischen der Versorgungsspannung V+ und Masse, z.B. V&spplus;/2). Die Emitter der Transistoren T1, T2 des Verstärkers G1 sind mit den Stromquellen 20 und 21 verbunden, die den Strom I2 und I3 ziehen. Auf der Ausgangsseite sind die Kollektoren der Transistoren T1, T2 des Verstärkers G1 mit Anschlüssen A bzw. B entsprechend den Ausgängen des Verstärkers G2 bzw. den Eingängen des Verstärkers G3 verbunden.
Die Stromquelle 20 ist eine klassische Konstantstromquelle mit einer Stromspiegelschaltung, die aus Transistoren T3, T4 und T5 gebildet ist, wobei der Transistor T3 dazu dient, den Strom durch den Transistor T4 zu reproduzieren. Der Transistor T4, der in Serie mit einem Widerstand R7 geschaltet ist, empfängt den Strom einer Stromquelle I20. Es fließt dann in den Transistor T3 und in einen Widerstand R6 in Serie ein vorbestimmter konstanter Strom T2, der dazu dient, eine Schwellensteuerspannung für den Verstärker G1 sicherzustellen.
Die variable Stromquelle 21 weist ebenfalls eine Stromspiegelschaltung aus Transistoren T6, T7, T8 und Widerständen R8, R9 auf. Der durch den Widerstand R8 von einer Stromquelle I21 fließende Strom wird in dem Widerstand R9 reproduziert, um einen Strom I3 zu liefern. Dieser Strom I3 ist dadurch regelbar, daß ein Teil des Stromes der Stromquelle I21 in einen Transistor T10 abgeleitet werden kann, der als Stromspiegel mit einem Transistor T9 zusammengeschaltet ist. Der Strom in dem Transistor T9 ist der am Ausgang durch den Spannung/Stromwandler 18 in Fig. 1 gelieferte Strom, wobei der Transistor das letzte Element der dem Vorverstärker 10 zugeordneten Regelkette darstellt.
Der Verstärker G2 weist eine Differenzstufe auf, die durch die Transistoren T15 und T16 gebildet wird, und ist der in Fig. 2 dargestellten Konstantstromquelle 22 zugeordnet. Die Basis des Transistors T15 ist an die virtuelle Masse über einen Widerstand R15 angeschlossen. Die Basis des Transistors T16 ist an den Ausgang Vout des Verstärkers G3 über den Spannungsteiler gemäß Fig. 2 mit den Widerständen R1 und R2 angeschlossen. Die Emitter der beiden Transistoren T15, T16 sind an die Stromquelle 22 angeschlossen, die den Transistor T17 und den Widerstand R17 aufweist. Die Basis des Transistors T17 ist an die Basen der Transistoren T3 und T4 angeschlossen. Die Konstantstromquelle 22 liefert dann einen Strom 11, der gleich oder proportional dem Strom I2 ist, der durch die Konstantstromquelle 20 geliefert wird. Wie bereits oben erwähnt, ist vorzugsweise der Verstärker G2 identisch dem Verstärker G1.
Am Ausgang sind die Kollektoren der Transistoren T15 und T16 an Punkten A bzw. B angeschlossen, die den Eingangsanschlüssen (+) und (-) des Verstärkers G3 entsprechen.
Der Verstärker G3 ist nicht mit einem gestrichelten Block umgeben, da er eine Vielzahl von Elementen aufweist, die in der Fig. 3 rechts von den Blöcken G1 und 20 unter Ausschluß der Blöcke G2 und 22 gelegen sind.
Der Verstärker G3 weist zwei Stromeingangsstufen 25 und 26, die jeweils durch zwei Stromspiegelschaltungen gebildet sind, und eine Ausgangsstufe 27 auf. Die beiden Ausgänge der Schaltungen 25 bzw. 26 sind an zwei Transistoren T18 bzw. T19 angeschlossen, deren Basen miteinander verbunden sind, wobei der Transistor T19 als Diode geschaltet ist und die beiden Transistoren eine aktive Last bilden.
Die Ausgangsstufe 27 des Verstärkers G3 wird durch drei Transistoren T20, T21 und T22 gebildet. Die Basis des Transistors T20 ist an dem Kollektor des Transistors T18 angeschlossen, sein Kollektor ist an Masse und sein Emitter an eine Stromquelle 28 unter Zwischenschaltung des als Diode geschalteten Transistors 21 angeschlossen. Die Basis des Transistors T22 ist am Kollektor des Transistors T21 und sein Kollektor an der Versorgungsspannung V+ angeschlossen, wobei das Ausgangssignal Vout an seinem Emitter an einem Anschluß C abgenommen wird, der noch mit dem Eingang des Verstärkers G2 unter Zwischenschaltung des oben erwähnten Spannungsteiles R1, R2 verbunden ist.
Die Fig. 4 zeigt ein detailliertes Ausführungsbeispiel der Elemente, die zwischen den Eingängen des Vergleichers 13 und dem Ausgang der Spannungs/Stromwandlerschaltung 18 vorhanden sind.
In Fig. 4 findet man die Bezugszeichen 13 für den Vergleicher, 15 und 16 für die Stromquellen, C für einen Kondensator und 18 für den Spannungs/Stromwandler gemäß Fig. 1. Das Bezugszeichen 17 für den Schalter in Fig. 1 erscheint nicht in Fig. 4, da, wie man sehen wird, dessen Funktion auf mehrere Elemente aufgeteilt ist.
Die Vergleichsschaltung 13 wird im wesentlichen durch einen Transistor T30 gebildet, dessen Basis mit dem Ausgang der Gleichrichterschaltung 12 gemäß Fig. 1 und mit dem Ausgang einer Schaltung 37 verbunden ist, die die Referenzspannung Vref in einen Strom umwandelt. Der leitende und der Sperrzustand des Transistors T30 bestimmen die Schaltfunktion des Schalters 17 in Fig. 1. Der Emitter des Transistors T30 ist an die virtuelle Masse Mv angeschlossen und sein Kollektor ist einerseits an eine an die Spannung V+ angeschlossene Stromquelle 30 und andererseits an eine mit Masse über einen Transistor T31 verbundene weitere Konstantstromquelle 31 angeschlossen. Der Emitter eines als Diode geschalteten Transistors T32 ist an die Stromquelle 31, sein Kollektor an den einen Anschluß eines Widerstandes R20 angeschlossen, dessen anderer Anschluß an virtuelle Masse gelegt ist.
Die Funktion der Schaltung 13 ist folgende:
Der Strom, der an die Basis des Transistors T30 in Fig. 4 gelegt wird, ist gleich der Differenz der Ströme, die aus den Stromwandlungen der Ausgangssignale des Vorverstärkers 10 bzw. der Signale der Referenzspannung Vref resultieren. In der Praxis ist die klassisch ausgebildete Gleichrichterschaltung 12 bei dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel eine Schaltung, die am Ausgang ein Stromsignal proportional dem Spitzenwert des Spannungsausgangssignales Vout liefert. Daher muß die Referenzspannung Vref ebenfalls in ein Stromsignal durch die Schaltung 37 in Fig. 4 umgewandelt werden.
Wenn die Differenz der Ströme an der Basis des Transistors T30 Null oder negativ ist, sperrt der Transistor T30. In diesem Fall absorbiert die Stromquelle 31, mit z.B. 10 Mikroampere, den Strom der Quelle 30, die eine sättigbare Stromquelle ist. Bei diesen Bedingungen fließt kein Strom in dem Widerstand R20 und die Spannung am Anschluß D des Widerstandes R20 ist diejenige der virtuellen Masse.
Wenn die Differenz der Ströme an der Basis des Transistors T30 positiv wird, dann wird die Stromquelle 30 zumindest teilweise an die virtuelle Masse über den Transistor T30, der leitend wird, abgeleitet. So zieht die Stromquelle 31 einerseits einen Teil des von der Quelle 30 kommenden Stromes, wenn dieser nicht gänzlich abgeleitet wird, andererseits bewirkt sie einen Stromfluß in dem Widerstand R20 und das Potential an dem Anschluß D des Widerstandes R20 fällt ab.
Ein Folgeverstärker 35, der in Fig. 1 nicht dargestellt ist, dient dazu, das Potential zwischen diesem Anschluß D und einem Anschluß E zu übertragen, welcher mit dem Kondensator C verbunden ist, dessen anderer Anschluß an der Versorgungsspannung V+ angeschlossen ist. Die Funktion dieses Folgeverstärkers 35 ist, die vorhandene Spannung an den Anschlüssen des Widerstandes R20 auf die Anschlüsse des Kondensators C zu übertragen (mit einer gewissen Verzögerung, wie man später sehen wird). Der Eingang D des Verstärkers 35 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R20 und dem Kollektor des Transistors T32 verbunden, sein Ausgang ist an den Anschluß E des Kondensators C über einen als Diode geschalteten Transistor T33 angeschlossen.
Wie bereits in Verbindung mit Fig. 1 präzisiert wurde, ist der Kondensator mit zwei Stromquellen 15 und 16 verbunden. Die Stromquelle 15, die dazu dient, den Kondensator 6 mit einem Strom I4 langsam zu entladen, ist zwischen die Versorgungsspannung V+ und die Anschlußklemme E des Kondensators C geschaltet, welche an den Ausgang des Folgeverstärkers 35 angeschlossen ist. Der Strom I4 ist z.B. gleich einem Mikroampere. Die Spannungsquelle 16, die dazu dient, den Kondensator mit einem Strom I5 schnell zu laden, ist in dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel durch zwei Spannungsquellen 16a und 16b gebildet, die gleiche Ströme liefern, z.B. mit einem Wert von einem Mikroampere, die durch eine Hilfsschaltung 16c um einen Faktor k1, z.B. 100, verstärkt werden. Diese Schaltung 16c weist insbesondere zwei Widerstände R23 und R24 auf, die in einem Verhältnis 100 zueinander stehen, um einen Strom I5 von 100 Mikroampere zu erhalten. Das Verhältnis zwischen der Ladegeschwindigkeit und der Entladegeschwindigkeit ist somit in diesem Beispiel 100.
Ein weiterer Folgeverstärker 36 ist zwischen den Anschluß E des Kondensators C und den Anschluß F einer Ausgangsstufe 18 geschaltet und bildet den Spannungs/Stromwandler in Fig. 1, wobei die Ausgangsstufe einen Widerstand R25 und einen Ausgangstransistor T35 aufweist, die an den Anschluß F angeschlossen sind. Die Funktion des Folgeverstärkers 36 ist, die an dem Anschluß E des Kondensators C vorliegende Spannung auf den Anschluß F des Widerstandes R25 zu übertragen. Die Spannung an den Anschlüssen des Widerstandes R25 hat damit einen variablen Ausgangsstrom zur Folge, mit dem der Verstärkungsgrad des Vorverstärkers 10 variiert werden kann.
Im folgenden wird beschrieben, wie die Spannungsänderungen an dem Anschluß D des Widerstandes R20 sich auf die Anschlüsse E und F und die Quelle des variablen Stromes I3 auswirken.
Wenn kein Strom in dem Widerstand R20 fließt, liegt der Anschluß D auf dem Potential der virtuellen Masse. Damit entlädt sich der Kondensator C langsam unter der Wirkung der Stromquelle 15 mit dem festen Strom 14 mit einem Wert von z.B. einem Mikroampere. Die Entladung des Kondensators C bewirkt eine Verringerung der Spannung an dem Anschluß F des Widerstandes R25 und damit eine Verringerung des Stromes in dem Emitter des Ausgangstransistors T35. Diese Stromverringerung wirkt sich über die variable Stromquelle 21 aus und bewirkt eine Erhöhung des Stromes I3 (Fig. 2, 3) und damit eine Erhöhung des Verstärkungsgrades des Verstärkers G1 und eine Erhöhung des Wertes des Ausgangssignales Vout, derart, daß versucht wird, den Spitzenwert dieses Ausgangssignales auf die feste Referenzspannung Vref von z.B. 100 mV zurückzuführen.
Während sich der Kondensator C langsam über die Quelle 15 entlädt, bewirkt dieses ein langsames Anheben des Verstärkungsgrades des Verstärkers G1. Auf diese Weise verhindert der Signalkompressor 1 gemäß der Erfindung eine unpassende Verstärkung des Hintergrundgeräusches, das den Sprecher umgibt, insbesondere zwischen zwei Silben eines Wortes.
Wenn ein Strom in dem Widerstand R20 fließt und die Spannung am Punkt D abnimmt, dann wird diese Änderung über den Folgeverstärker 35 an die Anschlüsse des Kondensators C weitergeleitet und bewirkt dessen Laden über die Konstantstromquelle 16 mit z.B. 100 Mikroampere. Das schnelle Laden des Kondensators C bewirkt eine Erhöhung der Spannung an dem Anschluß F des Widerstandes R25. Unter diesen Bedingungen wird weniger Strom aus den Emittern der Differenzstufe T1, T2 des Verstärkers G1 abgezogen, was eine Verringerung des Verstärkungsgrades dieses Verstärkers zur Folge hat, und das Ausgangssignal Vout des Vorverstärkers 10 wird auf einen Spitzenwert von 100 mV zurückgeführt werden. Es ist wichtig, daß der Kondensator C schnell geladen wird, um eine schnelle Verringerung des Verstärkungsgrades des Vorverstärkers 10 zu erhalten, wobei diese schnelle Verrringerung des Verstärkungsgrades insbesondere dann erfolgt, wenn der Sprecher zu sprechen anfängt.
In dem hier betrachteten Beispiel variiert der Verstärkungsgrad des Verstärkers 10 zwischen 12 und 38 dB für eine Eingangsimpedanz von 10 kOhm. Für eine Dynamik des Ausgangssignales Vout bis zu einem Spitzenwert von 100 mV, regelt der Kompressor 1 das Ausgangssignal Vout auf 100 mV Spitzenwert für eine Dynamik des Eingangssignales Vin mit Spitzenwerten zwischen 1,25 mV und 25 mV. Für Eingangssignale Vin, deren Spitzenwert kleiner als 1,25 mV ist, ist der Verstärkungsgrad des Vorverstärkers 10 konstant bei 38 dB, wohingegen für Eingangssignale Vin mit Spitzenwerten über 25 mV der Verstärkungsgrad des Vorverstärkers konstant bei 12 dB ist.
Bevorzugt sind die den Signalwandler bildenden Schaltungen in bipolarer Technologie realisiert, was es erlaubt, eine Versorgungsspannung von 2,5 V, die kompartibel mit der Fernsprechtechnik ist, zu verwenden.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf das vorher beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt und umfaßt alle Varianten, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind. Der Signalkompressor gemäß der Erfindung kann darüberhinaus noch in anderen Bereichen als der Fernsprechtechnik verwendet werden.

Claims

1. Signalkompressorschaltung, insbesondere für Fernsprechapparate des Freisprechtyps, mit einem Vorverstärker, dessen Eingang mit einem zu behandelnden Eingangssignal verbunden ist, und mit einer Regeleinrichtung für den Verstärkungsgrad des Vorverstärkers, um die Amplitude des Ausgangssignals des Vorverstärkers geregelt auf einem vorbestimmten Wert zu halten, wobei die Regeleinrichtung (11) für den Verstärkungsgrad mit einer Schaltung (C, 15, 16) gekoppelt ist, die zwei Zeitkonstanten definiert, welche die Geschwindigkeit zum Erhöhen bzw. Erniedrigen des Verstärkungsgrades des Vorverstärkers (10) als Funktion der Amplitude des Eingangssignals (Vin) bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (11) für den Verstärkungsgrad eine Gleichrichterschaltung (13) zum Erfassen des momentanen Spitzenwertes des Ausgangssig.nals (Vout) des Vorverstärkers (10) und eine Vergleichsschaltung (13) zum Vergleichen des Spitzenwertes mit einem dem obigen vorbestimmten Wert entsprechenden Referenzwert (Vref) aufweist, die entsprechend des Vergleichsergebnisses eine der Stromquellen (15, 16) an die Anschlüsse des Kondensators (C) schaltet.

2. Signalkompressorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (C, 15, 16) einen Kondensator (C) enthält, dessen Lade- bzw. Endladezeiten die vorerwähnten Zeitkonstanten festlegen.

3. Signalkompressorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (C) mit zwei Stromquellen (15, 16) verbunden ist, die das Entladen bzw. das Laden des Kondensators (C) sicherstellen.

4. Signalkompressorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Spannungs- Strom-Wandlerschaltung (18) aufweist zum Umwandeln der variablen Spannung an den Anschlüssen des Kondensators (C) in einen variablen Vorsteuerstrom (13) des Vorverstärkers (10) , um dessen Verstärkungsgrad zu variieren.

5. Signalkompressorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung (12) an ihrem Ausgang ein Strömsignal abgibt, und daß der Referenzwert (Vref) durch eine Wandlerschaltung (37) ebenfalls in ein Stromsignal transformiert wird.

6. Signalkompressorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstanten des Kondensators (C) zum Entladen und Laden zueinander ein Verhältnis größer als Eins aufweisen.

7. Signalkompressorschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis in der Größenordnung von Hundert liegt.

8. Signalkompressorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorverstärker folgende Merkmale aufweist:

- einen ersten Verstärker (G1), der das Eingangssignal (Vin) empfängt,

- einen zweiten Verstärker (G2) , der das Ausgangssignal (Vout) empfängt,

- einen dritten Verstärker (G3) , der die Ausgangssignale des ersten und zweiten Verstärkers empfängt,

und daß der erste Verstärker mit einer variablen Vorsteuerquelle verbunden ist, die durch den Ausgang der Regeleinrichtung (11) für den Verstärkungsgrad gesteuert wird.

9. Telefonapparat, insbesondere vom Freisprechtyp, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangskanäle jeweils mit einer Signalkompressorschaltung entsprechend einem der bisherigen Patentansprüche 1 bis 8 ausgerüstet sind.