DE527943C

DE527943C - Arrangement for converting audio frequency alternating currents into sound vibrations

Info

Publication number: DE527943C
Application number: DET28041D
Authority: DE
Original assignee: FRIEDRICH TRAUTWEIN DR ING
Current assignee: FRIEDRICH TRAUTWEIN DR ING
Priority date: 1923-08-24
Filing date: 1923-08-24
Publication date: 1931-06-25

Description

Es ist bekannt, daß die formgetreue Umsetzung von elektrischen Strömen, welche durch Aufnahmeapparate, z. B. Mikrophone, nach Maßgabe akustischer Schwingungen verändert worden sind, in akustische Schwingungen gewissen technischen Schwierigkeiten begegnet, insbesondere dann, wenn die Forderung gestellt ist, daß die erzeugten akustischen Schwingungen sehr kräftig sein sollen.It is known that the dimensionally accurate conversion of electrical currents, which by recording devices, e.g. B. microphones, changed according to acoustic vibrations have encountered certain technical difficulties in acoustic vibrations, especially if the requirement is that the generated acoustic Vibrations should be very strong.

ίο Der Grund für diese Schwierigkeiten ist, abgesehen von Resonanzen und Nebengeräuschen der Schallerzeuger, insbesondere darin zu suchen, daß mit einfachen Hilfsmitteln keine genaue Proportionalität zwischen dem elektrischen Wert und der Membranbewegung erreicht werden kann. Verwendet man z. B. zur Membranbewegung die elektromagnetische Anziehung, wie dies im gewöhnlichen Telephon der Fall ist, so ergibt eine ein-ίο The reason for this difficulty is apart of resonances and background noises of the sound generator, in particular to look for that with simple aids no exact proportionality between the electrical value and the diaphragm movement can be reached. If you use z. B. for diaphragm movement the electromagnetic Attraction, as is the case in the ordinary telephone, results in an

ao fache Betrachtung, daß die auf die Membran ausgeübte Kraft größer ist, wenn sich die Membran in der Nähe des Magneten befindet, und kleiner wird bei Entfernung der Membran von den Magnetpolen. Ähnliches gilt für das Kondensatortelephon, bei welchem eine Membran sich einer festen Belegung gegenüber befindet und durch die elektrostatische Anziehung der Sprechströme in Bewegung gesetzt wird. Auch hier ist die Kraft bei kleinem Abstand der Belegungen voneinander wesentlich größer als bei großem Abstand. Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, um die Beziehung zwischen elektrischer und mechanischer Änderung konstant zu halten, z. B. besondere Magnetanordnungen.ao multiple consideration that the force exerted on the membrane is greater when the The membrane is located near the magnet and becomes smaller when the membrane is removed from the magnetic poles. Something like that applies to the condenser telephone, in which a membrane has a fixed occupancy opposite and in motion due to the electrostatic attraction of the speech currents is set. Here, too, the force is at a small distance between the assignments much larger than with a large distance. Numerous methods are known to establish the relationship between electrical and to keep mechanical change constant, e.g. B. special magnet arrangements.

Erfindungsgemäß wird unter Verzicht auf derartige besondere Anordnungen der durch die mangelnde Proportionalität zwischen elektrischer und mechanischer Größe entstehende Fehler auf elektrischem Wege berichtigt. Diesem Berichtigungsverfahren liegt der Gedanke zugrunde, die veränderlichen elektrischen Ströme, von denen zunächst angenommen wird, daß sie mit Hilfe technisch vollkommener Mikrophone ein formgetreues Abbild der akustischen Änderungen sind, so zu verzerren, daß sich die durch die Eigentümlichkeit des Wiedergabeapparats bedingte Verzerrung dagegen möglichst vollkommen aufhebt. Hierzu ist es erforderlich, zunächst die Charakteristik des Wiedergabeapparats, welche die Beziehung zwischen dem Momentanwert der elektrischen Größe (beim Magnettelephon der Stromstärke, beim Kondensatortelephon der Spannung) und der Membranlage darstellt, zu ermitteln. Dies kann durch Messungen geschehen, z. B. dadurch, daß man sehr kleine elektrische Änderungen auf den Wiedergabeapparat derart aufdrückt, daß man sich dabei immer auf einem kleinen, als geradlinig zu betrachtenden Teil der vorerwähnten Charakteristik bewegt. Man bestimmt dann die erzeugte Lautstärke in Abhängigkeit von der Entfernung des Magnetpols bzw. der festen Kapazitätsbewegung von der Membran. Es entsteht jetzt die Aufgabe, in den Zufüh-According to the invention, dispensing with such special arrangements, the by the lack of proportionality between electrical and mechanical quantities Errors corrected electrically. This correction procedure is the idea based on the variable electrical currents, which are initially assumed to be technically perfect with the help of Microphones are a true-to-form image of the acoustic changes, distorted in such a way that the peculiarity on the other hand, cancels out distortion caused by the playback device as completely as possible. To do this, it is necessary to first determine the characteristics of the playback device, which shows the relationship between the instantaneous value of the electrical quantity (in the case of the magnetic telephone the current strength, in the case of the capacitor telephone the voltage) and the membrane layer. This can be done by Measurements are made, e.g. B. by making very small electrical changes to the Playback device presses on in such a way that you always focus on a small, rather than straight line to be considered part of the aforementioned characteristic moves. Then you decide the volume generated as a function of the distance from the magnetic pole or the fixed capacitance movement from the membrane. The task now arises to

rungsstromkreis zu dem Wiedergabeapparat ein elektrisches Verzerrungsorgan einzufügen, welches eine der durch die soeben beschriebene Messung erhaltene, entgegengesetzt verlaufende Charakteristik aufweist. Zur Erzielung einer derartigen entzerrenden Charakteristik sind insbesondere die für kräftige Wiedergabe ohnehin erforderlichen Elektronenröhrenverstärker besonders geeignet. Es ίο gelingt in vielen Fällen, schon durch geeignete Wahl der Gitterpotentiale eine, derartige entzerrende Charakteristik zu erzielen. Weitere Hilfsmittel zur Beeinflussung der Röhrencharakteristik bestehen in der Anordnung von Widerständen im Gitter-und Anodenkreis z. B. derart, daß das Gitterpotential nach Maßgabe des jeweils vorhandenen Anodenstromes beeinflußt wird.to insert an electrical distortion element into the output circuit, which is opposite to that obtained by the measurement just described Has characteristic. To achieve such an equalizing characteristic are in particular the electron tube amplifiers that are required anyway for powerful reproduction particularly suitable. It ίο succeeds in many cases, even through suitable ones Choice of grid potentials to achieve such an equalizing characteristic. Further Aids for influencing the tube characteristics consist in the arrangement of Resistors in the grid and anode circuit z. B. such that the grid potential according to the anode current present in each case is influenced.

Abb. 2 zeigt z. B. die Abhängigkeit der Membranstellung 'eines elektromagnetischen Telephons von der die Wicklungen durchfließenden Stromstärke, und zwar ist in der Abszisse die Stromstärke z. B. in Milliampere, in der Ordinate der Abstand der Membran von den Polschuhen in Millimetern dargestellt. Man erkennt daraus, daß die Membranbewegung der Änderung der Stromstärke nicht proportional ist, sondern daß bei größerer Erregerstromstärke infolge Näherung der Membran an die Magnetpole die anziehende Wirkung des Magneten stärker ist als bei schwächerer Erregung, was in der größeren Steilheit der in Abb. 2 dargestellten Kennlinie bei hoher Stromstärke zum Ausdruck kommt. Will man also mit Hilfe z. B. eines entzerrenden Verstärkers den hierdurch entstehenden Fehler beseitigen, so wird man die Fernsprechströme vor dem Eintritt in das Telephon derart verzerren müssen, daß die schwachen Amplituden mehr verstärkt werden als die größeren Amplituden, z. B. indem man in der Nähe des oberen Sättigungspunktes der Charakteristik einer Dreielektrodenröhre arbeitet. Abb. 3 stellt den bekannten Verlauf einer solchen Charakteristik dar, wobei auf der Abszissenachse die Gitterspannung in Volt, auf der Ordinatenach.se der Anodenstrom in Milliampere aufgetragen ist. Mit α und b ist derjenige Bereich 'eingegrenzt, in welchem in vorliegendem Falle z. B. zur Erzielung der entzerrenden Wirkung gearbeitet werden muß.Fig. 2 shows e.g. B. the dependence of the diaphragm position 'of an electromagnetic telephone of the current flowing through the windings, namely the current intensity z in the abscissa. B. in milliamps, the ordinate shows the distance between the membrane and the pole pieces in millimeters. It can be seen from this that the diaphragm movement is not proportional to the change in the current strength, but that with a greater excitation current strength as a result of the proximity of the diaphragm to the magnetic poles, the attractive effect of the magnet is stronger than with weaker excitation, which is the greater steepness of the curve shown in Fig. 2 Characteristic at high amperage is expressed. So if you want to use z. B. an equalizing amplifier eliminate the resulting error, so you will have to distort the telephone currents before entering the phone in such a way that the weak amplitudes are amplified more than the larger amplitudes, z. B. by working in the vicinity of the upper saturation point of the characteristic of a three-electrode tube. Fig. 3 shows the known course of such a characteristic, with the grid voltage in volts on the abscissa axis and the anode current in milliamperes on the ordinate axis. With α and b that area 'is delimited, in which in the present case z. B. must be worked to achieve the equalizing effect.

Ein anderes Hilfsmittel für die Berichtigung auf elektrischem Wege besteht erfindungsgemaß darin, daß das schallerzeugende Glied (Membran) unmittelbar oder durch eine geeignete Übertragungsvorrichtung mit einem möglichst vollkommenen Hilfsmikrophon in Verbindung gebracht wird, derart, daß die von der Membran tatsächlich ausgeführte schallerzeugende Bewegung in veränderliche elektrische Ströme umgesetzt wird. Da voraussetzungsgemäß die Membranbewegung zunächst kein ganz formgetreues Abbild der zugeführten elektrischen Änderungen ist, so ergibt sich ein Formunterschied zwischen dem zugeführten und dem in dem Hilfsmikrophon durch die Membranbewegung erzeugten Strom. Schaltet man diese beiden Ströme mit entgegengesetzter Phase zusammen, so entsteht ein Differenzstrom, welcher gerade der durch die Eigenschaft des Wiedergabeapparats bedingten Verzerrung entspricht. Erfindungsgemäß wird nun dieser Differenzstrom dem ursprünglichen, den Wiedergabeapparat zunächst erregenden Strom derart überlagert, daß die Verzerrung korrigiert wird. Hierzu wird der Differenzstrom auf eine derartige Amplitude und Phase gebracht, daß im Endergebnis Proportionalität zwischen den Amplituden des ursprünglich zugeführten veränderlichen elektrischen Stromes und denen der sich nunmehr ergebenden Membranbewegung besteht. Dafür ist es im allgemeinen erforderlich, einen besonderen Verstärker vor zusehen, welcher den Differenzstrom auf die notwendige Amplitude bringt. Ebenso wird im allgemeinen ein Verstärker erforderlich sein, um den vom Hilfsmikrophon erzeugten Strom auf die zur Kompensation gegen den go ursprünglichen Strom erforderliche Amplitude zu bringen; auch ist es möglich, diese beiden Aufgaben des Verstärkers in einem einzigen Gerät vorzunehmen.Another means of correcting by electrical means is according to the invention in that the sound generating member (membrane) directly or through a suitable Transmission device is brought into connection with a perfect auxiliary microphone, such that the sound-generating movement actually carried out by the membrane into variable electrical currents is implemented. Since, according to the prerequisite, the membrane movement initially is not a completely true-to-shape image of the electrical changes that have been made, so the result there is a difference in shape between the current supplied and the current generated in the auxiliary microphone by the diaphragm movement. If you connect these two currents with opposite phase, the result is a differential current, which is precisely that caused by the properties of the playback device Distortion corresponds. According to the invention, this differential current is now the the original current, which initially excites the playback apparatus, is superimposed in such a way that that the distortion is corrected. For this purpose, the differential current is set to such Amplitude and phase brought about proportionality between the amplitudes in the end result the originally supplied variable electrical current and those of the membrane movement that now results consists. For this it is generally necessary to provide a special amplifier, which brings the differential current to the necessary amplitude. An amplifier is also generally required be to the power generated by the auxiliary microphone on the to compensate against the go to bring original current required amplitude; it is also possible to do this perform both tasks of the amplifier in a single device.

In Abb. ι ist ein Ausführungsbeispiel für eine Entzerrungsvorrichtung mit Hilfsmikrophon schematisch dargestellt. An den Punkten« und b werden die zunächst noch formrichtigen veränderlichen Ströme zugeführt. Die Membran des Wiedergabeapparats T ist xoo mit dem Hilfsmikrophon M verbunden; die darin erzeugten Ströme werden durch den Verstärker V₁ verstärkt und dem Transformator Tr zugeführt. Dieser besteht aus drei Wicklungen P₁, p₂ und s, von denen P₁ im Eingangskreis zum Wiedergabeapparat und p₂ im Anodenkreis des Verstärkers V₁ liegt. In der Wicklung s entsteht der Differenzstrom, welcher durch den Verstärker Vj/ verstärkt wird. Der Anodenkreis dieses Verstärkers V₁₁ wirkt auf eine zweite Magnetwicklung des Wiedergabeapparats T zum Zwecke der Berichtigung der Membranbewegung.In Fig. Ι an embodiment of an equalization device with an auxiliary microphone is shown schematically. At the points and b the initially still formally correct variable currents are fed. The membrane of the playback apparatus T is connected to the auxiliary microphone M xoo; the currents generated therein are amplified by the amplifier V ₁ and fed to the transformer Tr. This consists of three windings P ₁ , P ₂ and S, of which P _{1 is} in the input circuit to the playback apparatus and p _{2 is} in the anode circuit of the amplifier V ₁ . The differential current arises in the winding s and is amplified by the amplifier Vj / . The anode circuit of this amplifier V ₁₁ acts on a second magnetic winding of the reproduction apparatus T for the purpose of correcting the membrane movement.

Da auch die Aufnahmemikrophone häufig nicht ganz verzerrungsfrei arbeiten, liefert die vorliegende Erfindung zugleich ein Mittel, um auch die vom Mikrophon herrührenden Verzerrungen zu berichtigen. Für diesen Fall fehlt es freilich an einer strengen Untersuchungsmethode, doch gelingt es, empirisch die Berichtigung so einzustellen, daß günstigste Lautwiedergabe erzielt wird.Since the recording microphones also often do not work completely free of distortion, the The present invention also provides a means of eliminating the distortion caused by the microphone to correct. In this case, of course, there is no strict method of investigation, but it is possible to empirically adjust the correction so that the most favorable sound reproduction is achieved.

Claims

Patent claims:

ι. Arrangement for converting audio frequency alternating currents into sound vibrations, characterized in that those to be converted into sound vibrations are effective in the reproducing apparatus arriving audio frequency alternating currents are so distorted that the due to the lack of proportionality between The distortions caused by the electrical current values and the membrane movement of the sound device are eliminated.

2. Electroacoustic playback device according to claim i, characterized in that that the required current distortion is produced in an electron tube amplifier, such that the Amplifier characteristics with the help of auxiliary potentials and resistors in the grid and anode circuits on a die distorting effect of the reproducing apparatus is brought into being.

3. Electroacoustic playback apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that that the sound-generating member (membrane) of the playback apparatus directly or through a suitable Transmission device with a transmitting device (microphone) is connected, and that the current generated in this dem The current originally supplied to the playback apparatus is adapted in such a way that one of the distorting effects of the Playback apparatus corresponding differential current arises, which after a suitable Gain controls the playback apparatus in such a way that the distortion is canceled.

1 sheet of drawings