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4 Spannungsbegrenzer für die Gleichspannung bei Tonaufzeichnungsgeräten
mit Nullinienverlagerung Es ist bekannt, bei Tonaufzeichnungsgeräten, insbesondere
bei solchen für die photographischeAufzeichnung auf Filme, die Nulllinie der Tonaufzeichnung
zu- verlagern, und zwar zudem Zwecilc, bei der Wiedergabe,der Tonaufzeichnung das
sog. Grundgeräusch nach Möglichkeit zu unterdrücken. Dies läßt sich beispielsweise
bei Lichttonaufzeichnungen in Intensitätsschrift dadurch erreichen, daß man auf
dem Negativfilm die mittlere Schwärzung mit abnehmender Lautstärke abnehmen läßt.
Die hierzu bisher verwendete Schaltungsanordnung arbeitet derart, (daß der Gleichstrom
zur Nullinienverlagerung von einer Verstärkerröhre geliefert wurde, in deren Gitterkreis
eine (durch Gleichrichtung der Sprechwechselspannungen entstandene Gleichspannung
derart eingeschaltet war, daß das Potential des :Steuergitters gegenüber -der Kathode
sich mit zunehmender Lautstärke verminderte. Diese Schaltungsanordnung hat' einerseits
Iden Nachteil, daß .der Gleichstrom für die Nullinienverlagerung von Änderungen
der Charakteristik der erwähnten Verstärkerröhre, wie sie durch Schwankungen der
Heizspannung hervorgerufen werden können., abhängig isst, und andererseits den Nachteil,
daß der Grenzwert des Gleichstromes wegen ,der Krümmung am unteren Ende der Röhrencharakteristik
nur allmählich erreicht wird.
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Die Erfindung :bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung
.der Gleichspannurng, welche darin besteht, @daß das Tonaufzeichnungsgerät und ein
Zweielektrodengleichrächter in zwei zueinander parallelen Stromzweigen an die Gleichspannungsquelle
angeschlossen sind.
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Eine Ausführungsform der Erfindung, die eine Tonfil:maufnahmeeinrichtung
mit Kerrzelle ,darstellt, ist in der Fig. i der Zeichnung schematisch veranschaulicht.
Die Fig. 2 bezieht sich auf eine etwas einfachere Ausführungsform und die Fig. 3
auf eine solche, bei der dieselbe Wirkung mit einer gegenüber Fig._ i und 2 etwas
geänderten Schaltung erreicht wird.
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In der Eig. i bedeuten i die Klemmen, an welche das Aufnahmemikrophon
angeschlossen ist, 2 die erste Röhre eines Röhrenverstärkers, .dessen übriger Teil
mit 18 bezeichnet isst. Der Verstärker 18 ist über einen Transformator
17 an den Kreis der Kerrzelle 15 angeschlossen, in welchem eine Batterie
16 liegt. An den Klemmen i liegt die Primärwicklung eines Transformators 3, an dessen
Sekundärseite ein Gleichrichter q. sowie die Kondensatoren 5, 6, die Drosselspule
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und ,die Widerstände 8, 9 in .der ,dargestellten Anordnung angeschlossen sind. An
dem Widerstand 8 tritt .somit eine durch Gleichrichtung der Sprechwechselspannungen
gewonnene Gleichspannung auf. An diesem Widerstand, mit welchem ein Widerstand io
in Reihe geschaltet ist, liegen in zwei zueinander' parallelen Stromzweigen der
Gleichrichter i i mit der Batterie 12 und ,die Kerrzelle i 5, welche zusammen mit
der Sekundärwicklung des Transformators 17 sowie der Batterie 16 an einen Widerstand
13 angeschloissen ist, mit welchem eine Batterie 14. in Reihe liegt. Der eine Anschlußpunkt
des Kerrzellenkreises an .dem Widerstand 13 ist mittels .eines Kontaktes 22 verschiebbar.
Von dem Widerstand 13 wird außerdem noch über einen ebenfalls verschiebbaren Kontakt
-i eine Gittervorspannung für die Verstärkerröhre 2 abgenommen: Zur Erläuterung
der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. i soll zunächst auf die Fg.
2 Bezug genommen werden, deren Bezugszeichen mit denj enigen nach Fig: i übereinstimmen.
Die Pfeile in Fig. 2 bedeuten die Richtung der EMKe in den Batterien I2, 14 und
in dem Widerstand B. Diesen Richtungen der EMKe entsprechen :die eingetragenen Plus-
und Minuszeichen. Die Buchstaben A und K an dem Gleichrichter 1'i bedeuten Anode
und Kathode.. Wenn vom Mikrophon keine Sprechwechselspannung geliefert wird, verschwindet
der Spannungs-. abfall an dem Widerstand B. Der Gleichrichter i i wird unter diesen
Verhältnissen von der Batterie 12 in seineY Sperrichtung beansprucht und ist also
stromundurchlässig An der Kerrzelle 15 liegt lediglich die Spannung der Batterie
1d.. Wenn die Spannung am Widerstand 8 infolge An:steiggens der Sprechwechselspannung
einen endlichen Betrag annimmt, der jedoch noch kleiner sein möge als die Spannung
der Batterie 12, steigt die Spannung an der Kerrzelle 15,
.da zu der Batterie
14 nunmehr der Spannungsabfall am Widerstand 8 in Reihe geschaltet ist. Der Gleichrichter
i i wird jedoch durch die Spannung am Widerstand 8 und die Spannung ider Batterie
12 immer noch in seiner Sperrichtung beansprucht, da die Spannung der Batterie 12
einstweilen noch größer sein soll, aJs der Spannungsabfall am Widerstand 8 und .die
beiden erwähnten Spannungen gegeneinandergeschaltet sind. Der Stromzweig, welcher
den Gleichrichter enthält, ist somit unter diesen Umständen für die Spannung, welche
an der Kerrzelle 15 auftritt, ohne Einfluß. Wenn bei weiterem Ansteigen der
Sprechwechselspannung der Spannungsaabfall am Widerstand 8 die Größe der Spannung
der Batterie 12 erreicht und übersteigt, wird der Gleichrichter i i in seiner Durchlaßrichtung
beansprucht, da von den beiden gegeneinandergeschalteten Spannungen 8 und 12 nunmehr
die Spannung 8 überwiegt und die Anode des Gleichrichters infolgedessen auf positives
Potential gegenüber seiner Kathode kommt. Es fließt also nunmehr ein Strom durch,den
Gleichrichterzweig, welcher an dem Durchlaßwiderstand des Gleichrichters und an
dem Widerstand io einen .Spannungsaibfall bildet. Dieser Spannungsabfall liegt fast
ausschließlich am Widerstand io, während an. dem Durchlaßwiderstand des Gleichrichters
i i nur ein verschwindend kleiner Spannungsabfall auftritt. Infolgedessen siind
auch Änderungen im Durchlaßwiderstand .des Gleichrichters i i, die unter Umständen
vorkommen können, ohne Einfluß.
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In der Fig. .4 ist,der Verlauf der am Gleichrichter i i auftretenden
Spannung in Ab-
hängigkeit von .denn Spannungsabfall am Widerstand 8 dargestellt.
Besitzt die Spannung am Widerstand 8 den Wert Null, so liegt am Gleichrichter nur
die Spannung der Batterie 12. Mit zunehmender Spannung am . Widerstand 8 vermindert
sich, wie oben erläutert, die Spannung am Gleichrichter i z .bis auf den Punkt Null,
der dann erreicht wird, wenn die Spannung am Widerstand 8 gleich groß .geworden
ist wie die Spannung der Batterie 12. Überschreitet :.die Spannung am Widerstand
8 die Spannung der Batterie 12, so kehrt sich der Spannungsabfall am Gleichrichten
i i um, und der Gleichrichter wird '. gleichzeitig stromdurchlässig. - Von diesem
Augenblick an tritt bei weiterem Ansteigen der -Spannung am Widerstand 8 .die Differenz
zwischen der Spannung 8 und der Spannung 12 zum weitaus überwiegenden Teil als Spannungsabfall
am Widerstand io auf, während nur ein verschwindend kleiner Teil dieser Spannungsdifferenz
am Gleichrichter i i liegt. Somit ist für Werte der Spannung 8, welche größer sind
als die Spannung 12, der Spannungsaibfall am Gleichrichter i i nahezu Null. Die
Spannung an der Kerrzelle 15 ist unter diesen zuletzt erwähnten Verhältnissen konstant,
und zwar gleich der Summe der Spannungen -der Batterien 12 und 14..
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Der beschriebene, Spannungsverlauf an der Kerrzelle IS läßt sich auch
an Hand der Fig. 5 verfolgen, in welcher die Abszisse die Spannung S an der Kerrzelle
und die Ordinate .den Lichtstrom I, welcher die Kerrzelle passiert, darstellt. Der
Punkt P1 auf der Abszisse entspricht der Spannung der Batterie 14., welche nach
Iden bei Fig.2 gegebenen Erläuterungen .dauernd an der Kerrzelle liegt. Zu dieser
Spannung 14 addiert sich je nach der Größe des Spannungsabfalles am Widerstand 8
eine mehr oder weniger große Spannung,
derart, daß, solange die
Spannung am Widerstand 8 diejenige der Batterie 12 noch nicht überschreitet, an
der Kerrzelle die Summe der Spannungen 8 und 1q. auftritt. Wenn die Spannung am
Widerstand 8 .diejenige der Batterie 12 überschreitet, ist die Spannung am Durchlaßwiderstaud
des Gleichrichters praktisch Null, so daß also an der Kerrzelle nunmehr lediglich
die Summe der Spannungen der Batterien 12 und 1q. liegt, und zwar unabhängig davon,
um wieviel die Spannung am Widerstand -8 -den Spannungsabfall der Batterie 12 überschreitet.
Der Punkt P2 auf der Abszisse der Fig. 5 wird also nicht mehr wesentlich überschritten,
da, wie in Fig. q. dargestellt, die Spannung am Gleichrichter von einem bestimmten
Wert der Spannung 8 an praktisch Null ist.
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Die obigen Darlegungen lassen erkennen, daß idie Gleichspannung, welche
die Verlagerung .der Nullinie der Tonaufzeichnungen bewirkt, bei der neuen Schaltungsanordnung
im Gegensatz zu der bekannten unabhängig ist von Änderungen des Durchlaßwiderstandes
des Gleichrichters. Der Gleichrichterwiderstand kann vielmehr, solange er klein
gegenüber ,dem Widerstand 1o in Fig. 2 bleibt, beliebige Werte annehmen. Außerdem
wird bei der neuen Anordnung der Grenzwert der Gleichspannung mit zunehmender Lautstärke
nicht erst allmählich erreicht, wie dies bei der bekannten Schaltung der Fall ist,
sondern es tritt vielmehr von dem Augenblick an, in welchem sich :die Spannung am
Gleichrichter 1i in Fig.2 umkehrt, eine praktisch konstante Spannung an .der Kerrzelle
auf. Dies wird gerade dadurch erreicht, daß der die Gleichspannung begrenzende Gleichrichter
in einem parallel zum Tonaufzeichnungsgerät liegenden Stromzweig angeordnet ist,
während im !bekannten Falle eine Verstärkerröhre in der eingangs' beschriebenen
Weise verwendet wurde.
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An Hand der Fig.5 ist ersichtlich, daß Sprechwechselspannungen kleiner
Amplitude eine verhältnismäßig kleinere Schwankung des Lichtstromes durch' die Kerrzelle
hervotrufen als Sprechwechselspannungen größerer Amplitude. Die Kerrzellenkennlinie
ist nämlich am Punkte P' weniger stark geneigt als am Punkte P", so daß also die
Schwärzung des Filmstreifens auch bei gleichen Sprechwechselspannungen im Punkte
P' geringer ausfallen würde als im Punkt P". Dies ist deshalb unerwünscht, weil
die kleineren Amplituden ohnehin schon ..durch die Lichthofbildung im Film mehr
benachteiligt werden als die größeren..
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Diese Schwierigkeit, die mit der Nullinienverschiebung sowie mit der
Krümmung der Charakteristik: des Tbnaufzeichnuri,gsgerätes zusammenhängt und im
übrigen auch bei anderen Tonäufzeichnungsgerätenmit gekrümmter Charakteristik wie
Kerrzellen auftritt, läßt sich in einfacher Weise @dadurch beseitigen, daß man bei
wachsender Gleichspannifng am Tonaufzeichnungsgerät ,den Verstärkungsgrad .der .
Sprechwechselspannungsverstärker-derart beeinflußt, daß bei jeder Lage der Nullinie.
gleiche Sprechwechselspannungen auch gleiche Spannungen am Tonaüfzeichnungsgerät
hervorrufen. Eineentsprechende Schaltungsanordnung- für Kerrzellen ist in der Fig.
i mitenthalten. Diese Figur, welche im übrigen mit Rücksicht auf das zu Fig. z Ausgeführte
keiner weiteren Erläuterung bedarf, zeigt, wie bereits oben erwähnt, daß die Gittervorspannung
für die Verstärkerröhre z .durch einen Teil .des Spannungsabfalles am Widerstand
13 mitbestimmt .ist. Mit zunehmender Lautstärke wird somit das Potential des Steuergitters
der Röhre 2 gegenüber ihrer Kathode ansteigen, wodurch sich ein Ausgleich für die
verschiedene Steilheit der Kennlinie ödes Lichtsteuergerätes an den Punkten P' und
P" erreichen läßt.
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In der Fg. 3 ist eine Ausführungsform. veranschaulicht, welche sich
von derjenigen nach Fig. i und 2 dadurch unterscheidet, daß in Reihe mit dem Gleichrichter
i i keine besondere Hilfsspannungsquelle notwen.dig ist. Solange ,die Spannung am
Widerstand 8 klein ist, wird der Spannungsabfall in den Widerständen 27 und 28-
im wesentlichen durch die Batterien 23, 24 bestimmt. Der Gleichrichter i i wird
unter diesen Umständen in seiner Sperrichtung beansprucht, was sich .durch entsprechende
Wahl des Anschlußpunktes 26 leicht erreichen läßt. Wenn idie Spannung am Widerstand
8 steigt, vermindert sich die am Gleichrichter i i liegende Spannung, so daß von
einem -bestimmten Wert der Spannung am Widerstand 8 an der Gleichrichter in seiner
Durchlaßrichtung beansprucht wird. Ein weiteres Ansteigender Spannung am Widerstand
8 ruft dann nur einen Spannungsabfall am Widerstand 27 hervor, während der Spannungsabfall
am Widerstand 28 -durch weiteres Ansteigen .der Spannung 8 nicht mehr beeinflußt
wird.
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In sämtlichen dargestellten Schaltungsanordnungen kann der Gleichrichter
i i aus einem Trockengleichrichter bestehen.