DE4111884C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Korrektur des linearen und nichtlinearen Übertragungsverhaltens elektroakustischer Wandler, bestehend aus einem elektroakustischen Wandler, einem an den elektrischen Eingangsklemmen angekoppelten elektrischen Entzerrernetzwerk und einem Hilfsmittel zur Anpassung des Entzerrernetzwerkes an den Wandler. Das elektrische Netzwerk weist ein nichtlineares Übertragungsverhalten auf und verändert das elektrische Signal in der Weise, daß sich die nichtlinearen Wirkungen des Netzwerkes und des angekoppelten Wandlers kompensieren. So kann ein Gesamtsystem mit verminderten nichtlinearen Verzerrungen und verbessertem linearen Übertragungsverhalten realisiert werden. Mit Hilfe eines Anpaßverfahrens und einer Anordnung können die Parameter des elektrischen Netzwerkes verändert und selbständig an das konkrete Übertragungsverhalten des Wandlers angepaßt werden.

Die Ursachen für die nichtlinearen Verzerrungen bei elektroakustischen Wandlern sind sehr verschieden und hängen von dem jeweils verwendetem Wandlerprinzip ab.

Bei elektrodynamischen Wandlern (Lautsprecher, Kopfhörer, Mikrofone, technische Aktuatoren) verursachen die auslenkungsabhängigen Parameterveränderungen die stärksten nichtlinearen Verzerrungen. Bei Lautsprecheranordnungen mit spezieller Schallführung entstehen in der Druckkammer und im Horneingang durch nichtlineare Kompressions- und Strömungsvorgänge zusätzliche Verzerrungen. Selbst bei elektrostatischen Wandlern (Kondensatormikrofon) wird durch die Umverteilung (bzw. Abwanderung) der elektrischen Ladungen das lineare Übertragungsverhalten gestört.

Die Verminderung der nichtlinearen Signalverzerrungen führt zu einer Verbesserung des subjektiven Höreindruckes bei elektroakustischer Aufnahme und Wiedergabe von Audiosignalen. Aber auch in der Meßtechnik und bei der aktiven Lärmbekämpfung werden zum Teil erhebliche Forderungen an die Linearität von Sensoren und Aktuatoren gestellt. Nichtlineare Verzerrungen, die im Antischallsystem auftreten, werden durch den Störschall nicht kompensiert und begrenzen die Wirksamkeit der Schallschutzmaßnahme. Eine Linearisierung von Schallsendern mit konstruktiven Mitteln führt in der Regel zu einer Senkung des Wirkungsgrades und führt bei praktischen Beschallungsaufgaben zu einem erhöhten Mehraufwand. Deshalb versucht man durch zusätzliche elektrische Systeme den Wandler zu entzerren und sein lineares und nichtlineares Übertragungsverhalten zu verbessern.

Dazu wurde in dem GB Patent 10 31 145 für elektroakustische Schallsender eine negative Gegenkopplung vorgeschlagen. Hierzu wird am Wandler oder im umgebenden Schallfeld eine elektrische, mechanische oder akustische Größe gemessen und in eine dem Antriebssignal äquivalente Größe (Strom oder Spannung) gewandelt und dem Speisesignal in entgegengesetzter Phasenlage zugesetzt, d. h. gegengekoppelt.

Die negative Gegenkopplung hat den Vorteil, daß die genaue Struktur des nichtlinearen Übertragungssystemes nicht bekannt sein muß und daß bei einer Veränderung der Nichtlinearität (Alterung) die Funktionstüchtigkeit erhalten bleibt. Jedoch sind die erforderlichen Signalaufnehmer teuer, anfällig und besitzen ein bestimmtes Übertragungsverhalten, das durch geeignete Entzerrernetzwerke kompensiert werden muß. Die Gefahr einer möglichen Mitkopplung bedingt Maßnahmen zur Korrektur des Phasenganges (Hall, D. S.: Design Considerations for an Accelerometer-Based Dynamic Loudspeaker Motional Feedback System. 87. Audio Eng. Soc. Conv, New York Oktober 1989 (Preprint 2863)). All diese Probleme verhindern, daß sich die Gegenkopplung an elektroakustischen Schallsendern im breiten Umfang durchsetzte.

Im Hinblick auf die praktische Realisierung ist es vorteilhaft, auf den Signalaufnehmer am Wandler grundsätzlich zu verzichten, und eine rein serielle Vorverzerrung ohne Signalrückführung zu realisieren.

Hierzu ist es zunächst erforderlich, das nichtlineare Übertragungsverhalten des Wandlers ausreichend genau zu modellieren und durch eine nichtlineare Übertragungsfunktion zu beschreiben. Wird dem Wandler nun ein dynamisches nichtlineares System vorgeschaltet, das die inverse nichtlineare Übertragungsfunktion des Wandlers genügend genau nachbildet, so lassen sich die Gesamtverzerrungen kompensieren.

Einen möglichen Ansatzpunkt für die Modellierung des nichtlinearen Wandlers bietet die VOLTERRA-Reihenentwicklung. Sie ist ein sehr vorteilhaftes Handwerkzeug um Verzerrungen zweiter und dritter Ordnung von schwach nichtlinearen Systemen bei sehr kleinen Eingangsssignalen zu beschreiben. Bei stärkeren Nichtlinearitäten kann das System nicht mehr durch quadratische und kubische Teilsysteme beschrieben werden und weitere Glieder der VOLTERRA-Reihe müssen berücksichtigt werden. Um eine Konvergenz zu erzielen, muß nach dem Kriterium von Weierstrass das Eingangssignal stets ausreichend klein und begrenzt sein. Diese Theorie wurde erstmals von (Kaizer, A. J.: Modeling of the Nonlinear Response of an Electrodynamic Loudspeaker by a Volterra Series Expansion. J. Audio Eng. Soc. 35 (1987) 6, S. 421-433) auf den Wandler angewendet. Im Kleinsignalverhalten wurde eine gute Übereinstimmung zwischen gemessenen und berechneten Verzerrungen erzielt, jedoch bei größeren Aussteuerungen können nichtlineare Effekte beobachtet werden, die nicht mit quadratischen und kubischen Übertragungsfunktionen beschrieben werden können (Klippel, W.: The Nonlinear Large-Signal Transfer Characteristics of Electrodynamical Loudspeakers at Low Frequencies. 90. AES Convention Paris 1991, Preprint 3049).

Sind die VOLTERRA-Funktionale eines beliebigen kausalen, zeitinvarianten, nichtlinearen Systems bekannt, so kann nach (Butterweck, H. J.: Frequenzabhängige nichtlineare Übertragungssysteme. Archiv Elektronik und Übertragungstechnik, Band 21 (1967), Heft 5, S. 239-254) ein entsprechendes Kompensationssystem mit der inversen Übertragungsfunktion abgeleitet werden. Kaizer wandte diese Methode auf den elektrodynamischen Wandler an und schlug in der EP 01 68 078 A1 eine "Anordnung zur Umwandlung eines elektrischen Signales in ein akustisches Signal und umgekehrt bei Verwendung eines nichtlinearen Netzwerkes" vor, die eine Verminderung der linearen und nichtlinearen Verzerrungen bewirken soll. Diese Anordnung "enthält mindestens zwei parallele Zweige, wobei der erste Zweig die Verzerrungen erster Ordnung . . . und der andere Zweig die Verzerrungen höherer Ordnung kompensiert". Diese Anordnung hat eine konsequent additive Struktur entsprechend den Reiheneigenschaften der VOLTERRA-Entwicklung. Die einzelnen Zweige stellen lineare, quadratische, kubische oder nichtlineare Netzwerke höherer Ordnung dar und kompensieren die entsprechenden Verzerrungsprodukte. Leider berücksichtigt dieses Konzept nur unzureichend die wandlerspezifischen Besonderheiten und verlangt in der praktischen Realisierung eine Beschränkung auf quadratische und kubische Korrektursysteme. So ist zwar im Kleinsignalbereich eine erfolgreiche Verzerrungskompensation möglich, jedoch bei größerem Eingangssignal verhält sich der Wandler nicht mehr wie ein ideal quadratisches bzw. kubisches System und die zwangsläufige Fehlkompensation führt statt zu einer Verminderung zu einer Erhöhung der Verzerrungen im Übertragungssignal. Die Einfügung von Kompensationsgliedern höherer Ordnung erweitert zwar den nutzbaren Aussteuerungsbereich, löst das Problem aber grundsätzlich nicht und führt zu technisch kaum realisierbaren Entzerrungssystemen. Die additive Parallelstruktur des Entzerrernetzwerkes, die sich zwangsläufig aus der VOLTERRA-Modellierung ergibt, führt zu einer universellen jedoch aufwendigen Schaltungsstruktur, die entscheidende Nachteile im Großsignalverhalten aufweist.

Das Problem der Anpassung nichtlinearer Entzerrernetzwerke an den elektroakustischen Wandler wurde in der Literatur bisher nicht diskutiert und keine Methoden, Hilfsmittel bzw. automatische Verfahren bisher dazu entwickelt.

Aufgabe der Erfindung ist es, zunächst ein Entzerrernetzwerk zu schaffen, das die spezifischen Besonderheiten des elektroakustischen Wandlers besser berücksichtigt, mit weniger Aufwand realisiert werden kann und eine Kompensation der nichtlinearen Verzerrungen im Klein- und Großsignalbereich erlaubt. Zudem soll ein Hilfsmittel zur Anpassung dieser Netzwerke an den Wandler angegeben werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird der Wandler mit einem Entzerrernetzwerk verbunden. Dieses enthält mindestens ein nichtlineares Teilsystem, das die Wirkung der nichtlinearen Wandlerelemente, die eine Abhängigkeit von Zustandsgrößen des Systems aufweisen, entgegengesetzt nachbildet. Mehrere Teilsysteme sind in der gespiegelten Wirkstruktur der Wandlerelemente zu einem Entzerrergesamtsystem verschaltet. Dabei sind die Parameter der Teilsysteme abstimmbar und mit Hilfe einer Anpaßanordnung, die zeitweilig oder ständig an das Wandler-Entzerrer-System angeschlossen ist, an den Wandler angleichbar.

Das Entzerrernetzwerk besteht aus einer Reihenschaltung von Übertragungszweitoren, wobei wenigstens ein Zweitor Z zwischen seinem Eingangs- und Ausgangstor ein nichtlineares Übertragungsverhalten aufweist. Dieses nichtlineare Zweitor ist entsprechend dem Wandlerprinzip ein statisches (frequenzunabhängiges) oder dynamisches (frequenzabhängiges) System. Ein dynamisches, nichtlineares Zweitor Z enthält mindestens ein Übertragungsdreitor D, das zur Kompensation eines veränderlichen Wandlerparameters dient. Dieses Dreitor D wiederum ist ein dynamisches, nichtlineares Übertragungssystem mit zwei Signaleingängen E₁, E₂ und einem Ausgang A. Es besteht aus einem nichtlinearen, dynamischen Zweitor U und einem statischen Verknüpfungsdreitor V, das die beiden Eingangssignale über eine algebraische Operation (z. B. Addition, Multiplikation) zum Ausgangssignal verknüpft. Der eine Eingang E₁ des Dreitors D ist direkt mit dem einen Eingang des Verknüpfungsdreitors verbunden, der andere Eingang E₂ des Dreitors D ist über das Zweitor U mit dem zweiten Eingang des Verknüpfungsdreitors zusammengeschaltet und der Ausgang des Verknüpfungsdreitors ist mit dem Ausgang des Dreitors D verkoppelt. Das Zweitor U berücksichtigt die Eigenschaften des nichtlinearen Wandlerelementes und seine Stellung in der Wirkstruktur des Wandlers.

Werden zwischen dem Eingang und Ausgang des Zweitores Z mehrere Übertragungsdreitore angeordnet, so sind diese unter Benutzung des jeweiligen Eingangstores E₁ und des Ausgangstores A in einer Kettenschaltung verbunden und das jeweils verbleibende Eingangstor E₂ der enthaltenen Dreitore mit dem Eingangstor des Zweitors Z zusammengeschaltet.

Alle dynamischen, nichtlinearen Teilsysteme (Zweitore Z, U und Dreitore D) sind aus dynamischen, linearen Zweitoren und/oder statischen, nichtlinearen Zweitoren N und/oder Verknüpfungsdreitoren (z. B. Addierer, Multiplizierer) zusammengesetzt.

Das Entzerrernetzwerk soll zunächst für den elektrodynamischen Schallsender, der in einem Baßreflex- oder Kompaktboxsystem betrieben wird, weiter spezifiziert werden. Ausgehend von einem elektrischen Ersatzschaltbild mit konzentrierten Elementen wird die nichtlineare Differentialgleichung aufgestellt, die Entzerrerübertragungsfunktion bestimmt und in eine Schaltungsanordnung umgesetzt. Das nichtlineare Ersatzschaltbild unterscheidet sich vom linearen dadurch, daß strom- und auslenkungsabhängige Größen auftreten.

Die Steifigkeit der Membranaufhängung s_T(x) und die Steifigkeit des angekoppelten Luftvolumens s_B(x) kann in einer konstanten Gesamtsteifigkeit s_o und in einer auslenkungsabhängigen Gesamtsteifigkeit s(x) zusammengefaßt werden.

s_o + s(x) = s_T(x) + s_B(x) (1)

Die Abhängigkeit von der Auslenkung wird auch beim wirkenden elektrodynamischen Wandlerparameter Bl(x), bei der Schwingspuleninduktivität L(x), und bei der elektromagnetische Antriebskraft F_mag(i, x) berücksichtigt.

Die Elemente des mechanisch-akustischen Schwingungssystems, die konstante Parameter aufweisen, werden in der Impedanz

zusammengefaßt.

Unter Benutzung des Laplaceoperator p, der inversen Laplacetransformation und der Faltungsoperation kann aus dem Ersatzschaltbild bei Speisung mit einer Konstantstromquelle die folgende nichtlineare Differentialgleichung im Zeitbereich aufgestellt werden

Die Multiplikation bzw. Division im Zeitbereich (Punkt) muß von der Faltung unterschieden werden. Durch Vorschalten eines geeigneten Entzerrers mit der Übertragungsfunktion

i*(t) = f[i(t)]

soll das Gesamtsystem linearisiert und die folgende lineare Differentialgleichung erfüllt werden:

Bl_o · i(t) = L^-1{J(p)}*x(t). (4)

Das nichtlineare Entzerrersystem muß hierfür die folgende Übertragungsfunktion besitzen

i*(t) = {i(t) + N_s(x) + i(t)² · N_M(x)} · N_B(x) (5)

mit x(t) = L^-1{X(p)}*i(t)

besitzen.

Da nach Vorschaltung der Entzerrung das Gesamtsystem die lineare Differentialgleichung (4) erfüllt, kann das auslenkungsäquivalente Zeitsignal x(t), das hier als Steuergröße wirkt, durch ein lineares System (Tiefpaß) mit folgender Übertragungsfunktion

nachgebildet werden.

Für die frequenzunabhängigen, nichtlinearen Funktionen N_s(x), N_M(x) und N_B(x) lassen sich folgende Beziehungen zu den auslenkungsabhängigen Wandlerparametern angeben:

Das Betreiben des elektrodynamischen Wandlersystems mit einer Konstantstromquelle bedingt zwar einen höheren Aufwand im Bereich des Leistungsverstärkers durch Einfügen eines Spannung-Strom-Konverters und erfordert zusätzliche Maßnahmen zur Gewährleistung eines ausgeglichenen Schalldruckamplitudenfrequenzganges, vereinfacht jedoch die nichtlineare Entzerrung. Zweckmäßigerweise wird das vorverzerrte Eingangssignal erst unmittelbar am Leistungsverstärker in ein Stromsignal gewandelt.

Im Falle der Spannungsspeisung des Wandlers führt die Wirkung des Schwingspulenwiderstandes und der Schwingspuleninduktivität zu einer komplizierteren nichtlinearen Differentialgleichung und einem entsprechend aufwendigeren Entzerrungssystem.

Aus dem Ersatzschaltbild ergibt sich bei Spannungsspeisung die folgende nichtlineare Differentialgleichung:

Durch Vorschalten eines geeigneten Entzerrers mit der Übertragungsfunktion

u*(t) = f[u(t)]

soll das Gesamtsystem linearisiert und die folgende lineare Differentialgleichung erfüllt werden:

Bl_o · u = R_e · L^-1{J(p)}*x + L_o · L^-1{p · J(p)}*x + Bl_o² · L^-1{p}*x (11)

Das nichtlineare Entzerrersystem muß hierfür die folgende Übertragungsfunktion

besitzen.

Da nach Vorschaltung der Entzerrung das Gesamtsystem die lineare Differentialgleichung (11) erfüllt, kann das auslenkungsäquivalente Zeitsignal x(t) mit Hilfe eines linearen Systems (Tiefpaß) mit folgender Übertragungsfunktion

aus dem unverzerrten Eingangssignal u(t) und der Strom i(t) mit der linearen Übertragungsfunktion

bestimmt werden.

Für die frequenzunabhängigen, nichtlinearen Funktionen N_s, N_M, N_D, N_L und N_B lassen sich folgende Beziehungen zu den auslenkungsabhängigen Wandlerparametern angeben

Von den nichtlinearen Übertragungsfunktionen (5), (12) lassen sich unmittelbar die Schaltungen des Entzerrers für Strom- und Spannungsspeisung ableiten. Die enthaltenen Punktoperationen entsprechen Multiplikationen im Zeitbereich. Die Faltung mit einer konstanten Gewichtsfunktion entspricht einem in Reihe geschalteten linearen Netzwerk. Die nichtlinearen Funktionen werden durch statische, nichtlineare Zweitore realisiert.

Zur gewünschten Veränderung bzw. Kompensation der auslenkungsabhängigen Steifigkeit enthält das Entzerrernetzwerk ein Dreitor D_S, das aus einem linearen, dynamischen Netzwerk X, einem statischen, nichtlinearen Zweitor N_S und einem Addierglied besteht. Der Eingang E₂ des Dreitors ist mit dem Eingang des Zweitors X verbunden. Der Ausgang des Zweitores X, der ein auslenkungsäquivalentes Signal führt, ist über das statische, nichtlineare Zweitor N_S mit dem Eingang eines Addierers verbunden. Der zweite Eingang des Addierers ist mit dem Eingang E₁ verschaltet und der Ausgang des Addierers und der Ausgang A des Dreitors D_S sind miteinander verbunden.

Zur gewünschten Veränderung bzw. Kompensation des auslenkungsabhängigen elektrodynamischen Kopplungsfaktors enthält das Entzerrernetzwerk ein Dreitor D_B, das aus einem linearen dynamischen Netzwerk X, einem statischen, nichtlinearen Zweitor N_B und einem Multiplizierglied besteht. Der Eingang E₂ des Dreitors ist seriell über das lineare Zweitor X und das statische, nichtlineare Zweitor N_B mit dem Eingang des Multiplizierers verbunden. Der zweite Eingang des Multiplizierers ist mit dem Eingang E₁ und der Ausgang des Multiplizierers ist mit dem Ausgang A des Dreitors D_S verschaltet. Zur gewünschten Veränderung bzw. Kompensation der auslenkungsabhängigen Dämpfung enthält das Entzerrernetzwerk ein Dreitor D_D, das aus einem linearen, dynamischen Netzwerk X, einem Differenzierglied, einem statischen, nichtlinearen Zweitor N_D und einem Addier- und Multiplizierglied besteht. Der Eingang E₂ des Dreitors ist über das Zweitor X sowohl mit dem statischen, nichtlinearen Zweitor N_D als auch mit dem Eingang eines Differenzierers verbunden. Die Ausgänge des Differenzierers und des statischen, nichtlinearen Zweitors N_D sind über einen Multiplizierer miteinander verknüpft und mit dem Eingang eines Addierers verbunden. Der zweite Eingang des Addierers ist mit dem Eingang E₁ und Ausgang des Addierers und der Ausgang A des Dreitors N_D verschaltet. Zur Kompensation elektromagnetischen Antriebes enthält das Entzerrernetzwerk ein Dreitor D_M, das aus einem linearen, dynamischen Netzwerk X, einem statischen, nichtlinearen Zweitor N_M, einem Quadrier-, einem Multiplizier- und einem Addierglied besteht. Der Eingang E₂ des Dreitors ist bei Schallsendern, die über eine Konstantstromquelle gespeist werden, sowohl direkt mit dem Eingang der Quadrierstufe als auch über das Zweitor X mit dem Eingang des statischen, nichtlinearen Zweitors N_M verbunden. Die Ausgänge des Quadrierers und des Zweitors N_M sind über einen Multiplizierer verknüpft und an den Eingang eines Addierers geführt. Der zweite Eingang des Addierers ist mit dem Eingang E₁ und der Ausgang des Addierers ist mit dem Ausgang A des Dreitors D_M verschaltet.

Wird der Schallsender über eine Spannungsquelle betrieben, so wird das Eingangssignal der Quadrierstufe, das dem Eingangsstrom des Wandlers entspricht, mit Hilfe eines nichtlinearen Netzwerkes nach Beziehung (13) erzeugt. Dazu wird das auslenkungsäquivalente Signal am Ausgang des Zweitores X sowohl an ein lineares Zweitor mit der Übertragungsfunktion I(p) als auch an die statischen, nichtlinearen Zweitore N_S, N_B geführt. Der Ausgang des linearen Zweitors I und der Ausgang des Zweitors N_S werden in einer Addierstufe zusammengefaßt und dem einen Eingang eines Multiplizierers zugeführt. Der andere Eingang des Multiplizierers ist mit dem Ausgang des nichtlinearen Zweitors N_B verbunden. Der Ausgang des Multiplizierers führt das eingangsstromäquivalente Signal. Zur Kompensation der auslenkungsabhängigen Induktivität eines spannungsgespeisten Schallsenders enthält das Entzerrernetzwerk ein Dreitor D_L, das aus einem linearen, dynamischen Netzwerk X, einem Differenzierglied, einem nichtlinearen Zweitor N_L und einem Multiplizier- und Addierglied besteht. Der Eingang E₂ des Dreitors wird über das lineare Zweitor X mit dem nichtlinearen Zweitor N_L verbunden. Der Ausgang des Zweitores N_L und der Ausgang der oben beschriebenen Stromnachbildung sind mit den Eingängen eines Multiplizierers verbunden. Das Ausgangssignal wird über ein Differenzierglied auf den einen Eingang eines Addierers geführt. Der zweite Eingang des Addierers ist mit dem Eingang E₁ und der Ausgang des Addierers ist mit dem Ausgang A des Dreitores D_L verschaltet.

Bei der gleichzeitigen Kompensation des elektrodynamischen Antriebes und anderer Wandlerparameter sind die Kompensationsdreitore mit einem ihrer beiden Eingänge und dem Ausgang in Reihe derart zu verschalten, daß außer dem Dreitor D_L der Induktivitätskompensation alle anderen Dreitore eingangsseitig an das Dreitor D_B angeschlossen werden. Der Ausgang des Kompensationsdreitores D_L ist grundsätzlich an die Wandlereingänge des Schallsenders anzuschließen.

Durch Ankopplung spezieller Schallführungen an den Schallsender kann der Wirkungsgrad beträchtlich erhöht und die auslenkungsbedingten Verzerrungen vermindert werden. Nichtlineare Strömungs- und Kompressionsvorgänge in der Schallführung können jedoch ebenfalls starke nichtlineare Verzerrungen im abgestrahlten Schall hervorrufen. Zunächst soll der physikalische Hintergrund dieser Mechanismen anhand einer Modellierung des Schallsenders mit Hornschallführung erläutert und dann die Entzerrerstruktur abgeleitet werden. Am Trichtereingang durchtritt der Schallfluß einen Querschnittssprung, so daß zwischen schwingender Membran und Trichtereingang eine Druckkammer entsteht. Die Parameter der akustischen Elemente Reibung im Trichtereingang _K und Nachgiebigkeit der Druckkammer _D weisen eine Abhängigkeit von akustischen Zustandsgrößen auf. Bei einem sehr großen Schallfluß q_K bricht im Trichtereingang die laminare Strömung zusammen. Durch die Ausbildung von Turbulenzen entstehen neben der viskosen Reibung weitere Verluste, die zum Anstieg des summarischen Reibungsparameters führen.

Der zweite nichtlineare Mechanismus wird durch die adiabatische Kompression der Luft in der Druckkammer hervorgerufen. Die Nachgiebigkeit des eingeschlossenen Luftvolumens V nimmt mit zunehmendem Druck p_D in der Kammer ab und kann durch folgende Beziehung beschrieben werden

Werden alle akustischen und mechanischen Elemente auf die elektrische Seite transformiert, so läßt sich eine äquivalente elektrische Ersatzschaltung angeben. Die linearen Elemente des mechano-akustischen Systems können in der komplexen Impedanz

zusammengefaßt werden.

Weiterhin erscheinen die äquivalenten elektrischen Größen der akustischen Horneingangsimpedanz

und die äquivalenten nichtlinearen Größen der akustischen Druckkammernachgiebigkeit

und der akustischen Dämpfung

die in einen konstanten Anteil N_o, R_o und einen abhängigen Teil N(i_D) und R(u_K) aufgespalten sind.

Von dem Ersatzschaltbild läßt sich folgende nichtlineare Differentialgleichung im Zeitbereich ableiten

u_e-L^-1{W(p)}*(N(i_D) · [u_K*L^-1{Z(p)}] + N(i_D) · u_K · R(u_K))-L^-1{F(p)}*[u_K · R(u_K)]
= L^-1{W₁(p) · Z(p) + W(p) · Z(p) · N_o + 1}*u_K (26)

unter Benutzung der Faltungsoperation (*), der inversen Laplacetransformation (L^-1{ }), des Laplaceoperators (p) und folgender Summenimpedanzen

Durch Vorschalten eines geeigneten Entzerrers mit der Übertragungsfunktion

u*(t) = f[u(t)] (30)

soll das Gesamtsystem linearisiert und die folgende lineare Differentialgleichung erfüllt werden:

u = L^-1{W₁(p) · Z(p) + W(p) · Z(p) · N_o + 1}*u_K (31)

Das nichtlineare Entzerrersystem muß hierfür die folgende Übertragungsfunktion besitzen:

u*(t) = u(t) + L^-1{W(p)}*N_A(i_D(t)) + L^-1{F(p)}*N_R(u_K(t)) (32)

mit
i_D(t) = [u_K(t)*L^-1{Z(p)}] + N_R(u_K(t))}

und
u_K(t) = u(t)*L^-1{Y(p)}]

Da nach Vorschaltung der Entzerrung das Gesamtsystem die lineare Differentialgleichung (3) erfüllt, kann das Steuersignal u_K(t) durch ein lineares System mit folgender Übertragungsfunktion

nachgebildet werden.

Für die frequenzunabhängigen nichtlinearen Funktionen lassen sich folgende Beziehungen

N_A(i_D) = N(i_D) · i_D (34)

N_R(u_K) = u_K · R(u_K) (35)

zu den Wandlerparametern angeben.

Die nichtlineare Übertragungsfunktion des Entzerrers läßt sich unmittelbar in eine Schaltung umsetzen. Die Faltungsoperationen werden durch lineare Filter mit den Übertragungsfunktionen Y(p), F(p), Z(p), W(p) und die nichtlinearen Funktionen N_A und N_R werden durch statische, nichtlineare Übertragungszweitore realisiert. Die Verknüpfung der Signale erfolgt entsprechend der algebraischen Struktur der Entzerrerfunktion (32) mit Addierern und Multiplizierern.

So ergibt sich für das Dreitor D_A, das eine gewünschte Veränderung bzw. Kompensation der adiabatischen Kompression in der angekoppelten Schallführung eines Schallsenders bewirkt, die folgende Struktur: Der Eingang E₂ des Dreitors D_A ist über ein Zweitor mit dem Eingang eines statischen, nichtlinearen Übertragungszweitors N_A verbunden. Der Ausgang des Zweitores N_A ist über den linearen Übertragungszweipol W mit dem ersten Eingang eines Addierers und der zweite Eingang des Addierers ist mit dem Eingang E₁ des Dreitors verbunden. Der Ausgang des Addierers ist mit dem Ausgang A des Dreitors D_A zusammengeschaltet.

Die Schaltung kann auf Kosten der Genauigkeit der Kompensation in bestimmten Frequenzgebieten stark vereinfacht werden. Unter Benutzung der Beziehungen

Z(p)<W₁(p)<W₂(p) (36)

Z(p)<R_o (37)

Realteil {Z _H(p)} <Imaginärteil{Z _H(p)} (38)

kann das lineare Netzwerk

W(p) ≈ p (39)

als einfacher Differenzierer und die linearen Netzwerke

können als einfache, frequenzunabhängige Verstärker ausgeführt werden.

Der elektrodynamische Schallempfänger (Mikrofon) erzeugt bei großem Schalldruck im unteren Frequenzbereich ebenfalls nichtlineare Signalverzerrungen. Der physikalische Hintergrund wird zunächst anhand einer Modellierung des elektrodynamischen Sensors mit konzentrierten elektrischen und mechanischen Elementen erläutert und daran anschließend das Entzerrernetzwerk abgeleitet.

Alle wirksamen akustischen Elemente des Sensors werden durch äquivalente mechanische Elemente beschrieben. Mit Hilfe einer Membran mit der Fläche S_M wird ein Schalldrucksignal p_m(t) in ein Kraftsignal F(t) gewandelt, das das mechanische Schwingungssystem antreibt.

Die Steifigkeit der Membranaufhängung s_T(x) und die Steifigkeit des angekoppelten Luftvolumens s_B(x) wird in einer konstanten Gesamtsteifigkeit s_o und in einer auslenkungsabhängigen Gesamtsteifigkeit s(x) zusammengefaßt.

s_o + s(x) = s_T(x) + s_B(x) (43)

Die Abhängigkeit von der Auslenkung wird auch beim wirkenden elektrodynamischen Wandlerparameter Bl(x) berücksichtigt und die akustisch-mechanische Gesamtdämpfung in einen konstanten Teil z_o und in einen auslenkungsabhängigen Teil z(x) aufgespalten.

Alle Elemente des mechanisch-akustischen Schwingungssystems, die konstante Parameter aufweisen, werden in der mechanischen Impedanz

zusammengefaßt.

Der an den Sensor angeschlossene Verstärker soll einen ausreichend hohen Innenwiderstand aufweisen, so daß der Widerstand und die Induktivität der Schwingspule vernachlässigt werden kann.

Unter Benutzung des Laplaceoperators p, der inversen Laplacetransformation und der Faltungsoperation kann die nichtlineare Differentialgleichung im Zeitbereich aufgestellt werden

F(t) = v(t)*L^-1{z(p)} + v(t) · z(x(t)) + x(t) · s(x(t)) (45)

Die Kraft F ist hierbei die Eingangsgröße des Wandlers und die Schwingspulenauslenkung x wirkt als parameterverändernde Zustandsgröße. Die Spannung an den Wandlerklemmen ergibt sich aus

u_e(t) = v(t) · Bl(x(t)) (46)

Durch Nachschalten eines geeigneten Entzerrers mit der Übertragungsfunktion

u*(t) = f[u(t)] (47)

soll das Gesamtsystem linearisiert und die folgende lineare Differentialgleichung erfüllt werden

Das nichtlineare Entzerrersystem muß hierfür die folgende Übertragungsfunktion im Zeitbereich

mit den Abkürzungen

besitzen. Aus den abhängigen Parametern des Sensors ergeben sich die frequenzunabhängigen, nichtlinearen Funktionen

wobei die Hilfsfunktion N_U(x) der Beziehung

genügt.

Die nichtlineare Übertragungsfunktion des Entzerrers läßt sich unmittelbar in eine Schaltung umsetzen. Diese Schaltung ist eine Reihenschaltung zweier nichtlinearer, dynamischer Zweitore Z₂ und Z₃. Das Zweitor Z₂, das unmittelbar dem Schallempfänger folgt, enthält das Dreitor D_BE zur Kompensation des elektrodynamischen Koppelfaktors. Das an den Ausgang des Dreitors D_BE angeschlossene zweite Zweitor enthält die Dreitore zur Kompensation der auslenkungsabhängigen Dämpfung und der Steifigkeit.

Das Dreitor D_BE bewirkt eine Kompensation des auslenkungsveränderlichen Kopplungsparameters. Der Eingang E₂ des Dreitors ist seriell über ein Integrierglied, ein seriell angekoppeltes statisches, nichtlineares Zweitor N_BE mit dem einen Eingang eines Multiplizierers verbunden. Der Eingang E₁ ist mit dem zweiten Multiplizierereingang und der Ausgang des Multiplizierers ist mit dem Ausgang A des Dreitors D_BE zusammengeschaltet.

Das Dreitor D_SE bewirkt eine gewünschte Veränderung bzw. Kompensation der auslenkungsveränderlichen Steifigkeit der Membranaufhängung. Der Eingang E₂ des Dreitors D_SE ist über ein Integrierglied, ein statisches, nichtlineares Zweitor N_SE und ein lineares Zweitor Q mit dem einen Eingang eines Addierers verbunden. Der zweite Eingang des Addierers ist mit dem Eingang E₁ und der Ausgang des Addierers ist mit dem Ausgang A des Dreitors D_SE zusammengeschaltet.

Das Dreitor D_DE bewirkt eine gewünschte Veränderung bzw. Kompensation des auslenkungsveränderlichen Steifigkeit der Membranaufhängung. Der Eingang E₂ des Dreitors D_DE ist sowohl direkt mit dem einen Eingang eines Multiplizierers als auch über die Reihenschaltung eines Integriergliedes und eines statischen, nichtlinearen Zweitores N_DE mit dem zweiten Eingang eines Multiplizierers verbunden. Der Ausgang des Multiplizierers ist über ein lineares Zweitor Q mit dem Eingang eines Addierers verbunden, der zweite Eingang des Addierers ist mit dem Eingang E₁ und der Ausgang des Addierers ist mit dem Ausgang A des Dreitors D_DE zusammengeschaltet.

Beim elektrostatischen Sensor (Kondensatormikrofon) entstehen die nichtlinearen Signalverzerrungen durch das Wirken einer konstanten Parallelkapazität C_p, durch die auslenkungsabhängige elektrische Anziehung zwischen Membran und Gegenelektrode und durch die auslenkungsabhängige Nachgiebigkeit des Luftpolsters oder der Membran.

Diese Nichtlinearitäten lassen sich ebenso durch ein Entzerrernetzwerk nach dem beschriebenen Grundaufbau kompensieren. Die Membran mit der Fläche S_M wandelt das Schalldrucksignal p_m(t) in ein Kraftsignal F(t), das im interessierenden Frequenzbereich auf die Gesamtnachgiebigkeit wirkt.

Im Hinblick auf das Entzerrernetzwerk sollen die Steifigkeiten der Membran s_T(x), des angekoppelten Luftpolsters s_B(x) und die Wirkung der elektrischen Anziehungskraft in einer konstanten Gesamtsteifigkeit s_o und in einer auslenkungsabhängigen Gesamtsteifigkeit s(x)

s_o + s(x) = s_T(x) + s_B(x) + s_A(x, U_o) (54)

zusammengefaßt werden.

Zwischen der Membran und der Gegenelektrode des elektrostatischen Sensors sei eine Polarisationsspannung U_o aufgebaut und der Eingangswiderstand des angekoppelten Verstärkers sei so hoch, daß bei den interessierenden Signalfrequenzen keine Ladungen abfließen können. Zusätzlich zu der Kapazität C_o zwischen Membran und Gegenelektrode, die durch die Auslenkung der Membran gesteuert wird, wirkt eine zweite konstante Parallelkapazität C_p.

So ergibt sich für den Zusammenhang zwischen Auslenkung x und Signalausgangsspannung

Durch Nachschalten eines geeigneten Entzerrers mit der Übertragungsfunktion

u*(t) = f[u(t)] (56)

soll das Gesamtsystem linearisiert und die folgende lineare Übertragungsfunktion

erfüllt werden. Das nichtlineare Entzerrersystem muß hierfür die folgende Übertragungsfunktion im Zeitbereich besitzen.

Das Entzerrernetzwerk ist frequenzunabhängig und entspricht einem einfachen statischen, nichtlinearen Zweitor.

Nachdem nun für verschiedene elektroakustische Wandler die Schaltungsstruktur der nichtlinearen Entzerrernetzwerke entwickelt wurde, soll nun auch das Problem der Anpassung dieser Entzerrernetzwerke an den Wandler gelöst werden. Die nichtlinearen Verzerrungen im Gesamtsystem können nur unter 1% gesenkt werden, wenn die Kennlinien in den statischen, nichtlinearen Zweitoren mindestens in der gleichen Größenordnung an die Optimalwerte geführt werden.

Erfindungsgemäß weist das Entzerrernetzwerk veränderliche Eigenschaften auf, d. h. über mindestens einen Steuereingang können die Parameter des Entzerrernetzwerkes insbesondere die nichtlinearen, statischen Zweitore verändert werden. An den Steuerleitungen der Parametersteuerung sind Hilfsmittel zur Speicherung des eingestellten Steuerwertes (Halteschaltungen), um auch nach Beendigung des Anpaßvorganges die ermittelte Parametereinstellung zu bewahren. Zur Anpassung des Netzwerkes wird ein weiteres schaltungstechnisches Hilfsmittel aktiviert. Es besteht aus einem Generierungssystem zur Erzeugung eines Anregungssignales und aus einem Analysesystem zur Erfassung und Auswertung eines Meßsignales und zur Erzeugung von Steuersignalen für die Einstellung der Entzerrerparameter.

Die Anpaßanordnung kann als Regelschaltung oder als Steuerschaltung ausgeführt werden.

Bei der Steuerschaltung ist eine getrennte Anpassung möglich, bei der der Wandler zunächst ohne Entzerrernetzwerk mit der Anpaßanordnungn zu einer Meßkette verschaltet ist und die nichtlinearen Wandlerparameter bestimmt und in den Halteschaltungen gespeichert werden. Nach der Messung der Wandlerparameter wird das Entzerrersystem an den Wandler wieder angekoppelt und die Ausgänge der Halteschaltungen mit den Steuereingängen des Entzerrernetzwerkes verbunden.

Vorteilhafter erscheint eine gleichzeitige Anpassung, bei der das Generierungssystem mit dem Wandler-Entzerrer-System und dem Analysesystem zu einer Meßkette verschaltet sind. Der Ausgang des Analysesystems ist mit dem Steuereingang des Entzerrernetzwerkes verbunden, so daß die Steuersignale, die im Analysesystem erzeugt werden, die Parameter des Entzerrersystems verändern und das System an den Wandler anpassen. Ein Hauptsteuersystem übernimmt während des Anpaßvorganges die Kontrolle und Steuerung der Teilsysteme.

Bei der Anpassung von Entzerrernetzwerken an Schallsender wird das Generierungssystem über das Entzerrernetzwerk mit den Eingangsklemmen des Wandlers verbunden. Das Meßsignal kann über eine Impedanzmessung oder über eine akustische Messung abgeleitet werden. Die akustische Messung erfordert zwar einen zusätzlichen Schallempfänger, vermindert jedoch den technischen Aufwand im nachfolgenden Analysesystem. Für die praktische Realisierung ist es erstrebenswerte nur eine Parameterveränderung von nichtlinearen, statischen Zweitoren im Entzerrernetzwerk vorzunehmen und eine Veränderung der linearen, frequenzabhängigen Zweitorparameter weitestgehend zu vermeiden. Beim elektrodynamischen Schallsender kann durch die vorhandenen Dreitore der Dämpfungs- und Steifigkeitskompensation die Gesamtanordnung an das Übertragungsverhalten des Zweitors X angepaßt werden. Dadurch kann der Anpaßaufwand gesenkt und gleichzeitig ein gewünschtes lineares Gesamtübertragungsverhalten realisiert werden. Im Analysesystem werden aus dem aufgenommenen Meßsignal (Mikrofonsignal) die einzelnen Verzerrungskomponenten mit einer Spektral- oder Korrelationsanalyse separiert und die Steuersignale abgeleitet.

Bei der Korrelationsanalyse ist es zunächst erforderlich, das Anregungssignal vom Generierungssystem in das Analysesystem zu überführen, und aus dem Anregungssignal Referenzsignale zu bilden. Dazu wird das Anregungssignal über nichtlineare, dynamische Zweitore geführt, die die nichtlinearen Verzerrungsursachen des Wandlers synthetisch nachbilden und einzelne Verzerrungskomponenten separieren. Die Frequenz und Phasenlage der Referenzsignale, nicht aber ihre Amplitude ist für die Korrelationsanalyse wichtig. Das Meßsignal und jeweils ein Referenzsignal wird an die beiden Eingänge des Korrelators geführt. Der Korrelator besteht aus einem Multiplizierer und einem nachgeschalteten Tiefpaß. Das Korrelationssignal wird unmittelbar zur Steuerung des Entzerrernetzwerkes benutzt.

Der Anpaßprozeß wird bei verschiedenen Signalaussteuerungen vorgenommen, um eine möglichst gute Übereinstimmung und letztlich Kompensation im Klein- und Großsignalbereich zu erzielen. Bei einem schrittweise wachsenden Anregungssignal können die für geringere Aussteuerung bestimmten optimalen Entzerrerparameter übernommen und nur die für den erweiterten Aussteuerungsbereich relevanten Kurvenabschnitte verändert werden.

Für den Fall, daß das Wandler-Entzerrersystem seine Aussteuerungsgrenzen erreicht hat und zum Beispiel die Auslenkung der Schwingspule oder die zugeführte und in Wärme umgesetzte Leistung zur Zerstörung des Wandlers führen kann, empfiehlt sich die Anordnung eines nichtlinearen, dynamischen Zweitores Z_SS im Entzerrernetzwerk. Das Zweitor Z_SS hat die gleiche Struktur wie die anderen nichtlinearen Entzerrerbausteine. Es enthält nichtlineare, dynamische Dreitore D_SS zur Aussteuerungsbegrenzung und zur Leistungsbegrenzung. Zwischen dem Eingang E₁ und dem Ausgang A der Dreitore ist ein steuerbares, nichtlineares Netzwerk H geschaltet, das zum Beispiel eine Hochpaßcharakteristik besitzt. Der Eingang E₂ ist über ein lineares Netzwerk O, über ein statisches, nichtlineares Zweitor N_O und über ein weiteres lineares Zweitor B mit dem Steuereingang des Zweitores H verbunden. Zur Realisierung des Auslenkungsschutzes besitzt das lineare Zweitor O die Übertragungsfunktion X(p) und erzeugt ein auslenkungsäquivalentes Signal. Das nichtlineare Zweitor N_O ist ein Gleichrichter und das nachgeschaltete Zweitor besitzt eine Tiefpaßcharakteristik.

Zur Begrenzung der Verlustleistung im Wandler besitzt das lineare Zweitor O eine aus der elektrischen Eingangsimpedanz abgeleitete Übertragungsfunktion. Das nichtlineare Zweitor N_O enthält einen Quadrierer und das nachfolgende lineare Zweitor B ist ein Integrator, dessen Integrationszeit mit der Aufheizzeit (bestimmt durch Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit) des Wandlers korrespondiert.

Durch eine Veränderung der linearen Übertragungseigenschaften des Zweitores H (z. B. Absenkung der Baßsignale durch einen Hochpaß) wird beim Erreichen der Aussteuerungsgrenze (max. Auslenkung, max. Verlustleistung) eine Zerstörung des Wandlers bzw. die Erzeugung nichtlinearer Verzerrungen vermieden.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 das Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Lösung des Entzerrernetzwerks für den Schallsender (a) und den Schallempfänger (b),

Fig. 2 Zusammenschaltung einzelner nichtlinearer, dynamischer Dreitore D zu einem Zweitor Z,

Fig. 3 Innenaufbau eines nichtlinearen, dynamischen Dreitors D,

Fig. 4 Struktur des Entzerrernetzwerkes für einen Schallsender,

Fig. 5 Struktur des Entzerrernetzwerkes für ein elektrodynamisches Mikrofon,

Fig. 6 Struktur des Entzerrernetzwerkes für ein Kondensatormikrofon,

Fig. 7 Ersatzschaltbild für einen elektrodynamischen Schallsender,

Fig. 8 Ersatzschaltbild des elektroakustischen Wandlers mit Schallführung,

Fig. 9 Dreitor D_S zur Kompensation der auslenkungsabhängigen Steifigkeit bei einem Schallsender,

Fig. 10 Dreitor D_B zur Kompensation des auslenkungsabhängigen, elektrodynamischen Antriebes bei einem Schallsender,

Fig. 11 Dreitor D_D zur Kompensation der auslenkungsabhängigen Dämpfung bei einem Schallsender,

Fig. 12 Dreitor D_MU zur Kompensation des elektromagnetischen Antriebes bei einem Schallsender mit Konstantspannungsspeisung,

Fig. 13 Dreitor D_MI zur Kompensation des elektromagnetischen Antriebes bei einem Schallsender mit Konstantstromspeisung,

Fig. 14 Dreitor D_L zur Kompensation der auslenkungsabhängigen Induktivität bei einem Schallsender,

Fig. 15 Dreitor D_A zur Kompensation der adiabatischen Kompression in der angekoppelten Schallführung eines Schallsenders,

Fig. 16 Dreitor D_R zur Kompensation der turbulenten Strömung in der angekoppelten Schallführung eines Schallsenders,

Fig. 17 Dreitor D_SE zur Kompensation der auslenkungsabhängigen Steifigkeit eines elektrodynamischen Schallempfängers,

Fig. 18 Dreitor D_DE zur Kompensation der auslenkungsabhängigen Dämpfung eines elektrodynamischen Schallempfängers,

Fig. 19 Dreitor D_BE zur Kompensation des auslenkungsabhängigen, elektrodynamischen Antriebes bei einem Schallempfänger,

Fig. 20 Ausführungsbeispiel für ein Entzerrernetzwerk,

Fig. 21 Ausführungsbeispiel für ein steuerbares statisches, nichtlineares Zweitor,

Fig. 22 Prinzipschaltbild der Anordnung zur selbständigen Anpassung des Entzerrernetzwerkes an den Wandler,

Fig. 23 Ausführungsbeispiel für die Anpaßanordnung.

In den Zeichnungen verkörpern die Ziffern folgende Elemente: Entzerrernetzwerk (1), Schallsender (2), Schallempfänger (3), lineare und nichtlineare Übertragungszweitore (4, 5, 6, 8, 9, 10), Verstärker (7), Eingang des Zweitores Z (11), Ausgang des Zweitores Z (12), nichtlineare, dynamische Übertragungsdreitore D (14, 15, 16, 17), Eingänge des ersten Dreitores (18, 19), Ausgang des letzten Dreitores (20), Eingang E₁ des Dreitores D (21), Eingang E₂ des Dreitores D (22), nichtlineares Übertragungszweitor U (23), Verknüpfungsdreitor (24), Ausgang A des Dreitors D (25), statisches, nichtlineares Zweitor N_K (26), Entzerrernetzwerk (27), Multiplizierer (28, 33), Addierer (29, 30), Eingang des Entzerrers (31), Ausgang des Entzerrers (32), lineares Netzwerk mit der Übertragungsfunktion X(p) (34), statisches, nichtlineares Zweitor (35, 37, 38), Differenzierer (36), Steuereingänge zur Parameterveränderung (39, 40, 41), Steuereingang zur Arbeitspunktumschaltung (42), Relais (43), Umschalter (44, 45, 46), Eingang des veränderbaren, statischen, nichtlinearen Zweitores N (47), Halteschaltungen (48, 49, 50, 51, 52), Addierer (53, 54, 55, 56), Multiplizierer (57, 58, 59), spannungsgesteuerte Verstärker (60, 61, 62, 63), Ausgang des nichtlinearen Zweitores N (64), Tongeneratoren (65, 66), Addierer (67), lineares Netzwerk mit der Eingangsspannung-Auslenkung-Übertragungsfunktion des Wandlers (68, 69), Multiplizierer (70, 71, 72), lineare Netzwerke mit der Übertragungsfunktion des Wandlers (73, 74), Generierungssystem (75), Analysesystem (76), Multiplizierer (77, 78, 79, 80), Tiefpässe (81, 82, 83, 84), Differenzierer (85, 86), Umschalter (87), Relais (88), Hauptsteuersystem (89), spannungsgesteuerter Verstärker VCA (91), Audioeingang (93), Multiplizierer (95), Dreitor D_MI zur Kompensation des elektromagnetischen Antriebes bei Konstantspannungsspeisung (96), Dreitor D_MU zur Kompensation des elektromagnetischen Antriebes bei Stromspeisung (97), Dreitor D_L zur Induktivitätskompensation (98), Dreitor D_S zur Steifigkeitskompensation (99), lineares Netzwerk X zur Nachbildung der Auslenkung (100), statisches, nichtlineares Zweitor N_S (101), Dreitor D_B zur elektrodynamischen Antriebskompensation (102), Addierer (103), statisches, nichtlineares Zweitor N_B (104), Multiplizierer (105), statisches, nichtlineares Zweitor N_D (106), Multiplizierer (107), Differenzierer (108), Dreitor D_D zur Dämpfungskompensation (109), statisches, nichtlineares Zweitor N_M (110), dynamisches Zweitor zur Nachbildung des Wandlereingangsstromes (111), Differenzierer (112), lineares Netzwerk W (113), statisches, nichtlineares Netzwerk N_A (114), dynamisches Zweitor (115), Dreitor D_A zur Kompensation der adiabatischen Kompression (116), Dreitor D_R zur Kompensation der turbulenten Strömung (117), lineares Netzwerk Y (118), statisches, nichtlineares Zweitor N_R (119), lineares Netzwerk F (120), lineares Netzwerk Q (121), statisches, nichtlineares Zweitor N_SE (122), Integrator 1/p (123), Dreitor D_SE zur Steifigkeitskompensation (124), Dreitor D_DE zur Dämpfungskompensation (125), Integrator 1/p (126), statisches, nichtlineares Zweitor N_DE (128), Integrierer (129), statisches, nichtlineares Zweitor N_BE (130), Multiplizierer (131), Dreitor D_BE zur Kompensation des elektrodynamischen Antriebes (132).

Die Erfindung soll im folgenden an einem Ausführungsbeispiel und anhand der Fig. 20, 21, 22 und 23 näher erläutert werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde ein einfaches Beispiel gewählt. Das Prinzip ist auf andere und mehrere Parameter sinngemäß übertragbar. Ein elektrodynamischer Konuslautsprecher (2), montiert in ein Kompaktgehäuse, wird über eine Konstantstromquelle gespeist. Der elektrodynamische Antrieb erweist sich bei diesem Lautsprecher als die entscheidende Verzerrungsursache, so daß nur ein nichtlinearer Wandlerparameter kompensiert werden muß.

Das benutzte Entzerrernetzwerk ist in Fig. 20 dargestellt. Es erlaubt eine Korrektur des elektrodynamischen Antriebes, der Dämpfung und der Steifigkeit der Wandlerparameter. Das Netzwerk enthält einen linearen Tiefpaß (34) zweiter Ordnung X(p), ein Differenzierglied p (36), drei statische, nichtlineare Zweitore N_S (35), N_B (38), N_D (37) und drei Multiplizierer (33, 28, 95) und zwei Addierstufen (29, 30).

Der Eingang des Addierers (30) und der Eingang des Tiefpasses X (34) sind an den Eingang (31) des Entzerrernetzwerkes angeschlossen. Der Ausgang des Tiefpasses X (34), der ein auslenkungsäquivalentes Signal führt, ist sowohl mit allen Eingängen der statischen, nichtlinearen Zweitore (35, 37, 38) und des Differenziergliedes (36) als auch mit dem einen Eingang des Multiplizierers (95) verbunden. Der zweite Eingang des Multiplizierers (95) ist mit dem Ausgang des nichtlinearen Zweitores N_S (35) verknüpft. Der Ausgang des Multiplizierers (95) wird im Addierer (30) mit dem unverzerrten Signal überlagert. Der Ausgang des Differenziergliedes (36) und der Ausgang des nichtlinearen Zweitores N_D (37) sind an die Eingänge des Multiplizierers (33) angeschlossen. Der Ausgang des Multiplizierers wird über das Addierglied (29) mit dem vorverzerrten Signal verknüpft und zu dem einen Eingang des Multiplizierers (28) geführt. Der zweite Eingang des Multiplizierers (28) ist mit dem Ausgang des statischen Zweitors N_B (38) verbunden. Der Ausgang des Multiplizierers (28) ist über einen Verstärker (7) mit Konstantstromspeisung mit dem Lautsprecher verbunden.

Das lineare Netzwerk ist als aktives RC-Filter aufgebaut. Die Güte und die Resonanzfrequenz des Tiefpasses X(p) zweiter Ordnung wird entsprechend dem gewünschten linearen Übertragungsverhalten festgelegt. Mit Hilfe der in der Entzerrerschaltung enthaltenen Dreitore D_D und D_S kann für beliebige Lautsprecher mit unterschiedlicher Resonanzfrequenz und Güte das Gesamtsystem auf die geforderten linearen Eigenschaften korrigiert werden. Die Übereinstimmung zwischen Tiefpaßfunktion X(p) und linearem Übertragungsverhalten der Gesamtanordnung ist eine notwendige Voraussetzung für Funktionstüchtigkeit des nichtlinearen Entzerrers.

Da in dem vorliegenden Beispiel der Lautsprecher keine Steifigkeits- und Dämpfungsnichtlinearitäten aufweist, werden nur konstante Werte in den Zweitoren N_S (35) und N_D (37) abgelegt. Die nichtlineare Kennlinie des statischen Zweitores N_B (38) muß jedoch an den Wandler angepaßt werden.

Jedes dieser statischen nichtlinearen Zweitore besteht nach Fig. 21 aus einer Parallelschaltung von einzelnen Zweigen, wobei jeder Zweig ein Potenzierglied (57, 58, 59) und einen spannungsgesteuerten Verstärker (60, 61, 62, 63) enthält, die über ein Addierglied (53, 54, 55, 56) vor dem Ausgang (64) zusammengefaßt werden. Entsprechend der Taylorreihenentwicklung nimmt die Ordnung der Potenzen von Zweig zu Zweig schrittweise zu und die Verstärkungsveränderung der VCA ermöglicht die Approximation einer beliebigen Kurvenform. An die Steuereingänge der Verstärker ist eine Halteschaltung (48, 49, 50, 51, 52) angeschlossen, die die optimal eingestellte Steuerspannung nach dem Anpassungsvorgang speichert. Die Steuerspannung der linearen (49, 60) und kubischen Zweige (51, 58, 62) verändern die Unsymmetrie der Kennlinie. Wird die Verstärkung in den Potenziergliedern gerader Ordnung (61, 63) erhöht, nehmen die symmetrischen Kennlinienveränderungen zu.

Die Steuerleitungen der geraden und ungeraden Systeme sind jeweils an einen Umschalter (44, 45, 46) zusammengeführt, die vom Hauptsteuerwerk (89) über das Relais (43) gleichzeitig geschaltet werden. Die Läufer der Umschalter führen zu den konstanten (39), symmetrischen (41) und unsymmetrischen (40) Korrektureingänge. Neben dem Signaleingang und Ausgang enthält das veränderbare nichtlineare "Zweitor" noch eine Steuerleitung (42), mit der die Umschalter geschaltet und verschiedene Arbeitspunkte in den Kennlinien angewählt werden können. Für sehr kleine Eingangssignale am Entzerrer-Wandler-System werden im untersten Arbeitspunkt die Koeffizienten der linearen (49) und quadratischen (50) Glieder optimiert. Die Ordnung des Taylorreihenansatzes bzw. die Anzahl der parallelen Zweige in dem statischen, nichtlinearen Zweitor bestimmt die Anzahl weiterer Arbeitspunkte. Sie werden in zweckmäßigem Abstand über den weiteren Aussteuerungsbereich des Wandlers verteilt.

Das Generierungssystem (75) besteht aus zwei Signalgeneratoren (65, 66), die einen sinusförmigen Ton in der Nähe der Resonanzfrequenz und einen zweiten höherfrequenten Ton erzeugen. Beide Signale werden in einer Addierstufe (67) addiert und über einen spannungsgesteuerten Verstärker (91) an das Entzerrersystem (1) über den Umschalter (87) ausgegeben. Das Hauptsteuerwerk (89) stellt diese Verbindung über das Relais (88) während des Anpaßvorganges her und schaltet nach erfolgter Anpassung wieder auf den normalen Signaleingang (93) zurück. Das Entzerrernetzwerk (1) ist über einen gleichspannungsübertragenden Verstärker (7) mit dem Wandler (2) verbunden.

Über ein Mikrofon (3) wird während des Anpaßvorganges der Schalldruck in der Nähe des Lautsprechers gemessen und das elektrische Mikrofonsignal dem Analysesystem (76) zugeführt. Das Analysesystem enthält für jeden anzupassenden Parameter einen Korrelator, der mit Hilfe eines Multiplizierers (77, 78, 79, 80) und eines nachgeschalteten Tiefpasses (81, 82, 83, 84) realisiert wurde. Auf den einen Eingang des Korrelators wird das Mikrofonsignal, auf den anderen Eingang ein aus dem Anregungssignal abgeleitetes Referenzsignal geführt. Die Amplitude der Referenzsignale ist willkürlich und trägt keinen Informationswert. Die Frequenz und Phasenlage der Referenzsignale stimmt jedoch mit den Grundtönen, Harmonischen bzw. Intermodulationen im Mikrofonsignal überein. Das Referenzsignal R(f₁) und R(f₂) an den Multiplizierern (77, 78) wird durch lineare Filterung (68, 89) mit der Übertragungsfunktion X(p) des linearen Zweitors der Entzerrerschaltung aus dem Anregungssignal gewonnen.

Das Referenzsignal R(f₁) wird im Korrelator (77, 81) mit dem Mikrofonsignal verknüpft, anschließend über ein Differenzierglied (85) an den Steuereingang (39) des statischen, nichtlinearen Zweitores der Steifigkeitskompensation geführt. In gleicher Weise wird das Referenzsignal R(f₂) dem Korrelator (78, 82) zugeführt und dessen Ausgang über ein Differenzierglied (86) mit dem Steuereingang (39) der Dämpfungskompensation verbunden. Durch beide Steuersignale wird der konstante Anteil der statischen, nichtlinearen Zweitore N_S und N_D so verändert, daß das lineare Übertragungsverhalten (Resonanzfrequenz und Güte) des Entzerrernetzwerk-Wandler-Systems mit dem Übertragungsverhalten X(p) übereinstimmt und das Ausgangssignal an den Integratoren (81) und (82) maximal wird.

Die Referenzsignale R(f₁+f₂) und R(2 · f₁+f₂) werden in einer elektronischen Nachbildung des nichtlinearen Wandlers synthetisch erzeugt. Dieses Netzwerk ist eine schaltungstechnische Umsetzung der Modellierung des Übertragungsverhaltens mit der VOLTERRA-Reihe.

Zunächst werden die Signale f₁ und f₂ über lineare Filter X (68, 89) geführt, in (72) miteinander multipliziert und mit der linearen Übertragungsfunktion des Wandlers (74) nochmals gefiltert. Das so erhaltene Referenzsignal R(f₁+f₂) entspricht in Phase und Frequenz den Intermodulationen, die durch Unsymmetrien in der Kennlinie des elektrodynamischen Kopplungsfaktors erzeugt werden ([4] Klippel, W.: Dynamical Measurement of Non-Linear Parameters of Electrodynamical Loudspeakers and their Interpretation. 88. Conv. of the Audio Eng. Soc., März 1990, preprint 2903). Zur Bildung des Referenzsignales R(2 · f₁+f₂) wird das Signal f₁ vor der Multiplikation zusätzlich quadriert. Das Ausgangssignal des Multiplizierers (71) wird ebenfalls einer linearen Filterung (74) mit der Übertragungsfunktion X unterzogen.

Das Referenzsignal R(f₁+f₂) wird im Korrelator (79, 83) mit dem Mikrofonsignal verknüpft, anschließend dem unsymmetrischen Steuereingang (40) des statischen, nichtlinearen Zweitores der Antriebskompensation N_B zugeführt. In gleicher Weise wird das Referenzsignal R(2 · f₁+f₂) dem Korrelator (80, 84) zugeführt und dessen Ausgangssignal mit dem symmetrischen Steuereingang (41) des statischen, nichtlinearen Zweitors N_B der Antriebskompensation verbunden. Durch beide Steuersignale wird die Kennlinie so verändert, daß die Intermodulationsprodukte zweiter und dritter Ordnung im empfangenen Meßsignal reduziert und das Ausgangssignal der Integratoren (83) und (84) gegen Null läuft. Das Vorzeichen des Korrelationssignals zeigt eine Über- bzw. Unterkompensation durch das Entzerrernetzwerk an und führt zu einer Senkung bzw. Erhöhung der Spannung in den nachfolgenden Halteschaltungen (48, 49, 50, 51, 52) der statischen Nichtlinearität. Nachdem die einzelnen Baugruppen des Anpaßsystems beschrieben wurden, abschließend noch eine funktionelle Darstellung des Gesamtsystems. Mit dem Start des Anpassungsvorganges verbindet das Hauptsteuersystem (89) den Entzerrereingang (31) mit dem Generierungssystem (75), schaltet die niedrigste Anregungsspannung über den spannungsgesteuerten Verstärker (91) ein und startet die Anpassung der Konstanten der Zweitore N_D, N_S und bestimmt den optimalen Spannungswert in der Halteschaltung (48). Gleichzeitig werden im Zweitor N_B die Koeffizienten der linearen und quadratischen Zweige verändert und optimale Spannungen in den Halteschaltungen (49, 50) bestimmt. Ist das System eingeschwungen, schaltet das Hauptsteuersystem (89) die zwei höheren Koeffizienten der Taylorentwicklung in N_B mit den Umschaltern (44, 45) ein, erhöht die Anregungsspannung und bestimmt den Optimalwert für die Halteschaltungen (51, 52). Die konstanten Parameter im Zweitor N_S und N_D, d. h. die Werte in den Halteschaltungen (48) werden jedoch nicht mehr verändert. Sind die Arbeitspunkte durchlaufen, dann schaltet das Hauptsteuersystem das Generierungssystem (75) ab und verbindet den Entzerrereingang (31) mit dem allgemeinen Signaleingang (93).

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, einfache Entzerrernetzwerke zu realisieren, die die wandlertypischen Besonderheiten weitestgehend berücksichtigen und eine minimale Anzahl von Bauelementen erfordern. Das Problem der Anpassung des Entzerrernetzwerkes an den Wandler wurde mit Hilfe einer weiteren Schaltungsanordnung gelöst. Das zeitweise aktivierte Anpaßsystem erlaubt eine selbständige Bestimmung und Einstellung der optimalen Entzerrerparameter. Dadurch kann mit dem an den Wandler angekoppelten Entzerrersystem sowohl eine gewünschte Veränderung der linearen Eigenschaften als auch eine Reduzierung der nichtlinearen Verzerrungen über den gesamten Aussteuerungsbereich des Wandlers erzielt werden.

Claims (26)

1. Schaltungsanordnung zur Korrektur des linearen und nichtlinearen Übertragungsverhaltens elektroakustischer Wandler, bestehend aus einem elektroakustischen Wandler und einem an den Anschlußklemmen angeschlossenen, elektrischen Entzerrernetzwerk, dadurch gekennzeichnet, daß das Entzerrernetzwerk aus einer Reihenschaltung von Übertragungszweitoren besteht, wobei mindestens zwei Zweitore (Z_i, Z_j, . . .) zwischen ihrem Eingangs- und Ausgangstor ein nichtlineares, statisches oder nichtlineares, dynamisches Übertragungsverhalten aufweisen, wobei jedes nichtlineare Übertragungszweitor (Z_k) mindestens ein Übertragungsdreitor (D) enthält, das aus einem nichtlinearen Zweitor (U) und einem Verknüpfungsdreitor (V) besteht, das seine beiden Eingangssignale über eine algebraische Operation zum Ausgangssignal verknüpft, der eine Eingang (E₁) des Dreitors (D) direkt mit dem einen Eingang des Verknüpfungsdreitors (V) verbunden ist, der andere Eingang (E₂) des Dreitors (D) über das Zweitor (U) mit dem zweiten Eingang des Verknüpfungsdreitors (V) zusammengeschaltet ist und der Ausgang des Verknüpfungsdreitors mit dem Ausgang des Dreitors (D) verkoppelt ist, und die im Zweitor (Z_k) enthaltenen Übertragungsdreitore unter Benutzung ihres ersten Eingangstores (E₁) und ihres Ausgangstores (A) in einer Kettenschaltung verbunden sind und das verbleibende Eingangstor (E₂) der enthaltenen Dreitore mit dem Eingangstor des Zweitors (Z_k) zusammengeschaltet ist.

2. Schaltungsanordnung zur Korrektur des linearen und nichtlinearen Übertragungsverhaltens elektroakustischer Wandler, bestehend aus einem elektroakustischen Wandler und einem an den Anschlußklemmen angeschlossenen, elektrischen Entzerrernetzwerk, dadurch gekennzeichnet, daß das Entzerrernetzwerk aus einer Reihenschaltung von Übertragungszweitoren besteht, wobei ein Zweitor (Z_i) zwischen seinem Eingangs- und Ausgangstor ein nichtlineares, statisches oder nichtlineares, dynamisches Übertragungsverhalten aufweist, wobei das nichtlineare Übertragungszweitor (Z_i) mindestens ein Übertragungsdreitor (D) enthält, das aus einem nichtlinearen Zweitor (U) und einem Verknüpfungsdreitor (V) besteht, das seine beiden Eingangssignale über eine algebraische Operation zum Ausgangssignal verknüpft, der eine Eingang (E₁) des Dreitors (D) direkt mit dem einen Eingang des Verknüpfungsdreitors (V) verbunden ist, der andere Eingang (E₂) des Dreitors (D) über das Zweitor (U) mit dem zweiten Eingang des Verknüpfungsdreitors (V) zusammengeschaltet ist und der Ausgang des Verknüpfungsdreitors mit dem Ausgang des Dreitors (D) verkoppelt ist, und die im Zweitor (Z_i) enthaltenen Übertragungsdreitore unter Benutzung ihres ersten Eingangstores (E₁) und ihres Ausgangstores (A) in einer Kettenschaltung verbunden sind und das verbleibende Eingangstor (E₂) der enthaltenen Dreitore mit dem Eingangstor des Zweitors (Z_i) zusammengeschaltet ist, wobei mindestens ein Übertragungsdreitor (D) ein Multiplizier- oder Dividierglied als Verknüpfungsdreitor (V) enthält.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlinearen Teilsysteme aus dynamischen, linearen Zweitoren und/oder statischen, nichtlinearen Zweitoren und/oder Verknüpfungsdreitoren bestehen.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Eingang (E₂) des Dreitores (D) ein lineares, dynamisches Zweitor (X) angeschlossen ist, an dessen Ausgang ein auslenkungsäquivalentes Signal auftritt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (E₂) eines Dreitors (D_S) über das dynamische Zweitor (X) und über ein nichtlineares, statisches Übertragungszweitor (N_S) seriell mit dem einen Eingang eines Addierers verbunden ist und der zweite Eingang des Addierers mit dem Eingang (E₁) und der Ausgang des Addierers mit dem Ausgang A des Dreitors (D_S) zusammengeschaltet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (E₂) eines Dreitors (D_B) über das dynamische Zweitor (X) und über ein statisches, nichtlineares Übertragungszweitor (N_B) mit dem einen Eingang eines Multiplizierers seriell verbunden ist und der zweite Eingang des Multiplizierers mit dem Eingang (E₁) und der Ausgang des Multiplizierers mit dem Ausgang (A) des Dreitors (D_B) zusammengeschaltet sind.

7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (E₂) eines Dreitors (D_D) über das dynamische Zweitor (X) sowohl über ein Differenzierglied mit dem einen Eingang eines Multiplizierers als auch über ein statisches, nichtlineares Übertragungszweitor (N_D) mit dem anderen Eingang des Multiplizierers verbunden ist, der Ausgang des Multiplizierers mit dem ersten Eingang eines Addierers, der zweite Eingang des Addierers mit dem Eingang (E₁) und der Ausgang des Addierers mit dem Ausgang (A) des Dreitors (D_D) zusammengeschaltet sind.

8. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (E₂) eines Dreitors (D_MI) sowohl über einen Quadrierer mit dem einen Eingang eines Multiplizierers als auch über das Zweitor (X) und über ein statisches, nichtlineares Übertragungszweitor (N_M) seriell mit dem anderen Eingang des Multiplizierers verbunden ist, der Ausgang des Multiplizierers mit dem ersten Eingang eines Addierers, der zweite Eingang des Addierers mit dem Eingang (E₁) und der Ausgang des Addierers mit dem Ausgang (A) des Dreitors (D_MI) zusammengeschaltet sind.

9. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (E₂) eines Dreitors (D_MU) sowohl über ein dynamisches Übertragungszweitor, das ein eingangsstromäquivalentes Signal am Ausgang führt, und über einen Quadrierer mit dem einen Eingang eines Multiplizierers als auch über das Zweitor (X) und über ein statisches, nichtlineares Übertragungszweitor (N_M) seriell mit dem anderen Eingang des Multiplizierers verbunden ist, der Ausgang des Multiplizierers mit dem ersten Eingang eines Addierers, der zweite Eingang des Addierers mit dem Eingang (E₁) und der Ausgang des Addierers mit dem Ausgang (A) des Dreitors (D_MU) zusammengeschaltet sind.

10. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (E₂) eines Dreitors (D_L) sowohl über ein dynamisches Übertragungszweitor, das ein eingangsstromäquivalentes Signal am Ausgang führt, mit dem einen Eingang eines Multiplizierers als auch über das Zweitor (X) und über ein statisches, nichtlineares Übertragungszweitor (N_L) seriell mit dem anderen Eingang des Multiplizierers verbunden ist, der Ausgang des Multiplizierers über einen Differenzierer mit dem ersten Eingang eines Addierers, der zweite Eingang des Addierers mit dem Eingang (E₁) und der Ausgang des Addierers mit dem Ausgang (A) des Dreitors (D_L) zusammengeschaltet sind.

11. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (E₂) eines Dreitors (D_A) über ein dynamisches Übertragungszweitor, über ein statisches, nichtlineares Übertragungszweitor (N_A) und über ein lineares Übertragungszweitor (W) seriell mit dem einen Eingang eines Addierers verbunden ist und der zweite Eingang des Addierers mit dem Eingang (E₁) und der Ausgang des Addierers mit dem Ausgang (A) des Dreitors (D_A) zusammengeschaltet sind.

12. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (E₂) eines Dreitors (D_R) über ein lineares Übertragungszweitor (Y), über ein statisches, nichtlineares Übertragungszweitor (N_R) und über ein lineares Übertragungszweitor (F) seriell mit dem einen Eingang eines Addierers verbunden ist und der zweite Eingang des Addierers mit dem Eingang (E₁) und der Ausgang des Addierers mit dem Ausgang (A) des Dreitors (D_R) zusammengeschaltet sind.

13. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim elektrodynamischen Schallsender das Kompensationsdreitor (D_B) des elektrodynamischen Antriebes mit den anderen Dreitoren derart in Reihe verschaltet ist, daß außer dem Dreitor (D_L) der Induktivitätskompensation alle anderen Dreitore eingangsseitig an das Dreitor (D_B) angeschlossen werden.

14. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Zweitor (X) ein Integrierglied (1/p) ist.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (E₂) eines Dreitors (D_BE) über das Integrierglied und über ein statisches, nichtlineares Zweitor (N_BE) seriell mit dem einen Eingang eines Multiplizierers verbunden ist und der zweite Eingang des Multiplizierers mit dem Eingang (E₁) und der Ausgang des Multiplizierers mit dem Ausgang (A) des Dreitors (D_BE) zusammengeschaltet sind.

16. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (E₂) eines Dreitors (D_SE) über das Integrierglied, über ein statisches, nichtlineares Zweitor (N_SE) und über ein lineares Netzwerk (Q) seriell mit dem einen Eingang eines Addierers verbunden ist, der zweite Eingang des Addierers mit dem Eingang (E₁) und der Ausgang des Addierers mit dem Ausgang (A) des Dreitors (D_SE) zusammengeschaltet sind.

17. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (E₂) eines Dreitors (D_DE) sowohl direkt mit dem einen Eingang eines Multiplizierers als auch über das Integrierglied und über ein statisches, nichtlineares Zweitor (N_DE) seriell mit dem anderen Eingang des Multiplizierers verbunden ist, der Ausgang des Multiplizierers über ein lineares Netzwerk (Q) seriell mit dem einen Eingang eines Addierers verbunden ist, der zweite Eingang des Addierers mit dem Eingang (E₁) und der Ausgang des Addierers mit dem Ausgang (A) des Dreitors (D_DE) zusammengeschaltet sind.

18. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitiger Kompensation des elektrodynamischen Koppelparameters und weiterer Wandlerparameter des elektrodynamischen Schallempfängers das Kompensationsdreitor (D_BE) des Kopplungsparameters mit beiden Eingangstoren an den Ausgang eines Mikrofonverstärkers geschaltet ist und daß an den Ausgang des Dreitors (D_BE) seriell ein weiteres nichtlineares dynamisches Zweitor angekoppelt ist, das die Kompensationsdreitore für die weiteren Wandlerparameter enthält.

19. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck der Anpassung des Entzerrungsnetzwerkes an einen konkreten Wandler eine Anpaßanordnung verwendet wird, die aus einem Generierungssystem zur Erzeugung eines Anregungssignales und aus einem Analysesystem zur Erfassung und Auswertung eines Meßsignales besteht, das Generierungssystem mit dem Wandler und/oder mit dem Entzerrernetzwerk und dem Analysesystem zu einer Meßkette verbunden sind, der Ausgang des Analysesystems mit dem Steuereingang des Entzerrernetzwerkes verschaltet ist.

20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Generierungssystem über das Entzerrernetzwerk mit dem Wandler verbunden ist, an der Schallöffnung des Wandlers zeitweilig oder ständig ein Schallsensor angeordnet ist und der Schallsensor mit dem Analysesystem verbunden ist.

21. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein gewünschtes lineares Übertragungsverhalten X(p) des Gesamtsystems vorgegeben und ein lineares Zweitor im Entzerrernetzwerk mit der entsprechenden Übertragungsfunktion angeordnet wird.

22. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Analysesystem ein lineares Netzwerk enthält, dessen Eingang mit dem Eingang des Analysesystems verbunden ist und dessen Übertragungsfunktion derart gestaltet ist, daß bestimmte Spektralanteile aus dem empfangenen Meßsignal gefiltert und Steuersignale für den Entzerrer abgeleitet werden.

23. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Generierungssystems mit dem Analysesystem verbunden ist.

24. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß im Analysesystem das Anregungssignal über ein nichtlineares Übertragungsglied, das wandlertypische Verzerrungskomponenten in Frequenz und Phase richtig nachbildet, mit dem einen Eingang eines Multiplizierers verbunden ist, der andere Eingang mit dem Meßsignaleingang des Analysesystems verbunden ist, der Ausgang des Multiplizierers über einen Integrierer mit dem Steuereingang des Entzerrernetzwerkes verbunden ist.

25. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpaßsystem ein Hauptsteuersystem enthält, dessen Ausgang mit dem Steuereingang eines steuerbaren Verstärkers und dem Steuereingang des Entzerrersystems verbunden ist, der steuerbare Verstärker zwischen dem Signalgenerator und dem Ausgang des Analysesystems geschaltet ist, durch das Steuersignal des Hauptsteuersystems die Ausgangsspannung des Verstärkers und damit die Aussteuerungen des Wandler-Entzerrersystems schrittweise erhöhbar sind.

26. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das der Eingang (E₁) eines Dreitors (D_SS) über ein steuerbares, lineares, dynamisches Übertragungsnetzwerk (H) mit dem Ausgang (A) des Dreitors (D_SS) verschaltet ist, daß der Eingang (E₂) des Dreitores (D_SS) über ein lineares Übertragungszweitor (O), über ein statisches, nichtlineares Übertragungszweitor (N_O) und über ein lineares, dynamisches Zweitor (B) seriell mit dem Steuereingang des linearen, dynamischen Zweitors (H) verbunden ist.