DE69614372T2 - Lautstärkeregelung mit doppelter wirkungsweise - Google Patents

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung betrifft elektronische Geräte mit einem Audioausgang und insbesondere Fernsehempfänger.
HINTERGRUND
• Der Ton-Ausgangspegel von einem Fernsehempfänger kann sich bei Kanal- und/oder Programmänderungen ändern. Eine derartige Situation wird von vielen Benutzern als störend empfunden, und in manchen Fällen ist eine Neueinstellung der Lautstärke notwendig. Für solche Situationen kann eine automatische Regelung des Tonpegels oder Lautstärke den Komfort für den Benutzer verbessern.
• Es ist daher erwünscht, eine Vorrichtung für die automatische Steuerung oder Regelung des Tonpegels oder der Lautstärke zu schaffen, wenn eine Änderung in dem Pegel des Tonausgangs oder der Lautstärke zwischen Kanälen und/oder Programmen auftritt:
• Ein Beispiel einer Vorrichtung zur Regelung des Tonpegels ist beschrieben von Williams, III et al. In US Pat. 4 771 472 mit der Bezeichnung METHOD AND APPARA- TUS FOR IMPROVING VOICE INTELLIGIBILITY IN HIGH NOISE ENVIRON- MENTS, ausgegeben am 13. September 1988. In dieser Vorrichtung enthält der Ausgang eines Elektret-Gradientenmikrophons erster oder zweiter Ordnung in einer Umgebung mit einem sehr hohen Störgeräusch eine Dämpfung von Hintergrundstörungen und eine gewisse sogenannte Phonem-Formung, um die Verständlichkeit durch eine automatische Verstärkungsregelungsschaltung mit hoher Zeitkonstante oder langsamer Wirkung zu verbessern, die eine Anpassung des Dynamikbereichs des Mikrophons an den Dynamikbereich des folgenden Kommunikationssignals, und eine automatische Verstärkungsregelungsschaltung mit kurzer Zeitkonstante oder schneller Wirkung parallel zu der ersten Schaltung bewirkt, die ein sogenanntes Puff oder Knackgeräusch in Reibungs- und Antireibungs (affricative)-Sprachkomponentensignale umformt, die das Puff- oder Knackgeräusch erzeugt haben.
• Zu dieser Anordnung sei bemerkt, daß die beiden AGC-Schaltungen parallel miteinander auf einer exklusiven Grundlage, jede zu einer Zeit, mittels einer Diodentrennung arbeiten.
• Ein weiteres Beispiel einer Vorrichtung zur Lautstärkeregelung ist beschrieben von Obata in der japanischen Patentanmeldung JP-A-57079722, mit dem Titel AUTO- MATIC GAIN CONTROL CIRCUIT, offengelegt am 19. Mai 1982. Zur Verbesserung der Ansprechzeit einer AGC-Schaltung wird der Ausgang einem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers zugeführt. Wenn der invertierende Eingang positiv ist, wird eine Ausgangsklemme in negativer Richtung gesteuert, und der Kollektorstrom eines Transistors wird erhöht und fließt in eine Glättungsschaltung, und diese Spannung wird zu einem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers zurückgeführt. Wenn ein Audioausgang kleiner wird, wird der Ausgang des Operationsverstärkers in Vorwärtsrichtung angesteuert und der Transistor ausgeschaltet. Die Spannung der Glättungsschaltung wird einer Steuerklemme eines Bauteils mit einer veränderbaren Impedanz in dem Audiosignalweg zugeführt, um eine automatische Verstärkungsregelung zu bewirken.
• Zu dieser Anordnung muß jedoch bemerkt werden, daß nur eine einzige Glättungsschaltung vorliegt und deren Schwellwert aus einem festen Wert besteht, der durch zwei Transistoren in der Rückkopplungsschaltung des Operationsverstärkers bestimmt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung liefert die Möglichkeit einer doppelten Wirkungsweise zur automatischen Regelung des Tonpegels oder der Lautstärke. Plötzliche Spitzensignalwerte werden mit einer kurzen Zeitkonstante oder schnellem Ansprechverhalten geregelt, und Änderungen in dem geregelten Tonpegel werden mit einer hohen Zeitkonstante oder einem langsamen Ansprechverhalten geregelt. Ein weiteres Merkmal der Erfindung ermöglicht, daß die automatische Regelung des Tonpegels zum Beispiel durch eine Fernsteuerung über einen Mikroprozessor ein- und ausgeschaltet werden kann.
• Ein Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung liegt bei Audiosignal- Verarbeitungsanordnungen von der Art mit einer Quelle eines Audiosignals, einem Signalausgang zum Liefern eines Audioausgangssignals für Mittel für eine Tonwiedergabe, Mitteln zur Verstärkungsregelung zwischen der Quelle und dem Ausgang zur Verringerung der Größe des Ausgangssignals in Abhängigkeit von einem Steuersignal und Mitteln zum Erzeugen des Steuersignals mit einer ersten Zeitkonstante in Abhängigkeit von einer Größenänderung in dem Ausgangssignal, wenn die Änderung einen gegebenen Schwellwert übersteigt. Die Vorrichtung enthält Mittel zum Ändern des Schwellwertes mit einer zweiten Zeitkonstante, die länger als die erste Zeitkonstante ist, in Abhängigkeit von einer Änderung des Ausgangssignals.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält die Vorrichtung außerdem Mittel zum Einschalten der das Steuersignal erzeugenden Mittel in Abhängigkeit von einem durch einen Mikroprozessor erzeugten Einschaltsignal.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
• Die einzige Figur zeigt ein Schaltbild einer automatischen Regelung für den Tonpegel oder die Lautstärke gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
• Die Figur zeigt eine beispielhafte Stereo-Audioausgangsstufe für einen Fernsehempfänger oder dergleichen. Da der "rechte" und der "linke" Kanal identisch sind, wird nur der "rechte" Kanal im Detail beschrieben. Ein rechtes Stereosignal 10R wird über einen Kondensator 13R und einen Widerstand 15R einer Eingangsklemme 14R eines Stereo-Audioverstärkers 12R zugeführt. Der Widerstand 15R kann ein gegenständlicher Widerstand oder eine Impedanz-Ersatzschaltung sein. Das Stereosignal 10R wurde vorher durch Bedienungseinstellungen, zum Beispiel Lautstärke, Baß und Höhen, verarbeitet. Das verstärkte Stereosignal am Ausgang 16R wird einem Stereolautsprecher 18R zugeführt.
• Die den Lautsprechern 18R und 18L zugeführten Stereo-Ausgangssignale werden über Addierwiderstände 20R und 20L der Basiselektrode des Transistors 22 zugeführt, der ein Emitterfolgerverstärker ist und als Pufferstufe oder Impedanzwandler dient. Das Signal an der Emitterelektrode des Transistors 22 wird über den Widerstand 24 der Basiselektrode des Transistors 26 zugeführt, und die verstärkten, addierten Signale sind an der Kollektorelektrode verfügbar.
• Der Transistor 26 ist normalerweise aufgrund der Vorspannung, die durch den zwischen der Betriebsspannung +V und einer Bezugsspannung, zum Beispiel Erde, geschalteten Spannungsteiler 28, 30 der Basiselektrode zugeführt wird. Der Kollektor des Transistors 26 ist außerdem über einen Lastwiderstand 32 mit der Betriebsspannung +V verbunden. Wenn der Transistor 26 "EIN" (leitend) ist, beträgt die Spannung an der Kollektorelektrode ungefähr 100 mV, und die Diode 34 ist nichtleitend, so daß jede Ladung an dem Kondensator 36 über den Widerstand 38 entladen wird.
• Die den Lautsprechern 18R und 18L zugeführten Audiosignale sind Wechselspannungssignale mit positiven und negativen Amplituden. Der positive Teil des addierten Signals hat keine Wirkung auf den Transistor 26, weil dieser den Transistor 26 leitend steuern würde und dieser bereits leitend ist. Jedoch schalten negative Spitzen mit einer ausreichenden Amplitude den Transistor 26 "AUS" und bewirken, daß sich der Kondensator 36 über den Widerstand 32 und die Diode 34 von der Betriebsspannung + V mit einer schnellen Ladezeitkonstante auflädt. Die Ladung an dem Kondensator 36 wirkt als Steuersignal für die Steuerung des Widerstandswertes eines Dämpfungsteils 40, das den unteren Teil eines Wechselspannungsteilers mit den Widerständen 15R und 15L und den Koppelkondensatoren 54R und 54L darstellt.
• In der beispielhaften Ausführungsform ist das Dämpfungsteil 40 ein CD4016, hergestellt von Harris Semiconductor Corporation of the United States, das als integrierte Schaltung mit Vierer-bilateraler "Schalter" bezeichnet wird, wobei jeder Schalter ein komplementäres Paar von FET-Transistoren enthält. Da sich die Steuerspannung zwischen 2 und 18 Volt ändert, ändert sich der "EIN"-Widerstandswert jedes "Schalters" kontinuierlich zwischen den Werten 3 kOhm bis 140 Ohm. In der beispielhaften Ausführungsform sind zwei "Schalter" für jeden Kanal parallel geschaltet, und alle Steuerelektroden oder Steuergates 42 sind parallel geschaltet. Das Maß der Dämpfung ist durch den Widerstandswert der "Schalter" des Dämpfungsteils 40 in Abhängigkeit von dem Wert des Steuersignals und den Werten der Widerstände 15 bestimmt. Für eine minimale Dämpfung sollte das Steuersignal zum Beispiel unterhalb von 2 Volt liegen, wenn das Dämpfungsglied inaktiv ist.
• Der Transistor 26 ist in einer Rückkopplungsschleife enthalten, die einen Transistor 44 enthält. Die Spannung an dem Kondensator 36 wird über einen Spannungsteiler mit einem großen Widerstand 48 und einem Widerstand 50 einem Kondensator 46 und der Basiselektrode des Transistors 44 zugeführt. Bei dem Vbe-Leitwert des Transistors 44 beginnt der Transistor 44 zu leiten und erhöht dadurch die Spannung an der Basiselektrode des Transistors 26. Da die Spannung an der Basis des Transistors 26 ansteigt, wird die leitende Periode des Transistors 26 länger, und das Laden des Kondensators 36 nimmt ab. Die Abnahme der Ladung des Kondensators 36 verringert die Leitung des Transistors 44 aufgrund der sich der ergebenden Verringerung der Ladung an dem Kondensator 46.
• Die Wirkungsweise des Gerätes gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung ist folgendermaßen:
• Die Leitung des Transistors 44 bewirkt die Ansprechzeit der Schaltung, die Rückfallzeit der Schaltung und die Empfindlichkeit der Dämpfungsschaltung 40. Wenn das Eingangssignal zu der Basis des Transistors 26 klein ist, werden die Kondensatoren 36 und 46 entladen, der Transistor 44 liefert keinen Strom zu der Basis des Transistors 26, und die Dämpfungsschaltung ist inaktiv. Wenn das Eingangssignal eine erste Eigenschaft eines plötzlichen Anstiegs in negativer Richtung aufweist, schaltet der Transistor 26 zu Beginn der Anstiegsflanke des Eingangssignals aus und bewirkt, daß der Kondensator 36 mit einer schnellen Ansprechzeit aufgeladen wird. Wenn das Eingangssignal in negativer Richtung abnimmt, schaltet der Transistor 26 zu Beginn der abfallenden Flanke des Eingangssignals aus und beendet die Ladung des Kondensators 36. Die Ladung des Kondensators 36 bewirkt, daß die verschiedenen "Schalter" des Dämpfungsteils 40 den Widerstandswert auf einen niedrigeren Widerstandswert ändern, und bewirkt dadurch eine Dämpfung des Signals an den Klemmen 14 und eine Verringerung der Spitzensignalwerte des Ausgangssignals 16. Während dieses Betriebs kann in dem Transistor 44 keine Leitfähigkeit vorliegen, weil das Laden des Kondensators 46 aufgrund der langen Zeitkonstante des Widerstandsteiler 48, 50 und des Kondensators 46 wesentlich langsamer ist.
• Wenn jedoch eine zweite Eigenschaft des Ausgangssignals mit einem länger andauernden Amplitudenanstieg erfolgt, dann hat der Kondensator 46 genügend Zeit, sich aufzuladen, und der Transistor 44 wird leitend. Diese Leitung des Transistors 44 wirkt auf den Transistor 26 und ändert die Ladung des Kondensators 36 und den Betrag der Dämpfung durch das Dämpfungsteil 40 zur Anpassung an den länger andauernden Gesamt-Tonwert. In einer derartigen Situation wird, wenn der Gesamt- Tonpegel laut genug ist, das Dämpfungsteil eine Dämpfung auf der Grundlage eines Dauerzustands bewirken, und der Gesamtbetrag der zusätzlichen Dämpfung, die für die Verringerung der Spitzensignale verfügbar ist, wird durch den Betrag der Dämpfung dieses länger andauernden Zustands verringert. Dennoch bleibt die Fähigkeit der Schaltung, einen plötzlichen Anstieg im Eingangssignalwert zu verringern, erhalten, da die Dämpfung der plötzlichen Spitzen von der schnellen Ladung des Kondensators 36 abhängig und von der Spannung an dem Kondensator 46 unabhängig ist, die sich nur langsam, das heißt aufgrund des Mittelwertes der negativen Signalspitzen, ändern kann.
• Es sei bemerkt, daß der Gesamt-Tonpegel des Ausgangssignals nach wie vor durch den Benutzer durch die (nicht dargestellte) Lautstärkeeinstellung geändert werden kann, solange die Lautstärkeeinstellung kleiner ist als die Gesamtlautstärke, die eine automatische Lautstärkeregelung auslöst.
• In der beispielhaften Ausführungsform kann der Benutzer die automatische Regelung des Tonpegels oder der Lautstärke zum Beispiel durch eine Fernbedieneinheit einschalten oder ausschalten. Ein (nicht dargestellter) Mikroprozessor kann über eine Diode 52 mit der Emitterelektrode des Transistors 44 verbunden sein. Wenn das Signal von dem Mikroprozessor auf dem hohen Wert "1" liegt, schaltet der Transistor 26 "EIN", und der Kondensator 36 wird entladen und inaktiviert die Dämpfungseinheit 40. Ein Signal mit dem niedrigen Wert "0" von dem Mikroprozessor bewirkt, daß die Diode 52 in eine offene Schaltung umgeschaltet wird, und die Schaltung zur automatischen Regelung des Tonpegels wird wirksam, wie oben beschrieben.

Claims (2)

1. Audiosignal-Verarbeitungsanordnung mit:

einer Quelle (10R, 10L) eines Audiosignals,

einem Signalausgang zum Liefern eines Audioausgangssignals für Mittel (18R, 18L) zur Tonwiedergabe,

Mitteln (40, 15) zur Verstärkungsregelung zwischen der Quelle (10R, 10L) und dem Ausgang zur Verringerung der Größe des Ausgangssignals in Abhängigkeit von einem Steuersignal,

Mitteln (20L, 20R, 22, 24, 28, 30, 26, 32, 34, 36, 38) zum Erzeugen des Steuersignals mit einer ersten Zeitkonstante in Abhängigkeit von einer Größenänderung des Ausgangssignals, wenn die Änderung einen gegebenen Schwellwert übersteigt,

gekennzeichnet durch

Mittel (48, 50, 46, 44) zum Ändern des Schwellwertes mit einer zweiten Zeitkonstante, die länger als die erste Zeitkonstante ist, in Abhängigkeit von einer Änderung des Ausgangssignals.

2. Audiosignal-Verarbeitungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (52) zum Ausschalten der das Steuersignal erzeugenden Mittel (20L, 20R, 22, 24, 28, 30, 26, 32, 34, 36, 38) in Abhängigkeit von einem durch einen Mikroprozessor erzeugten Ausschaltsignal.