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Schaltungsanordnung zur Regelung der Dynamik in hliederfrequenzüliertragungsanlagen
Bei Einrichtungen zur Regelung der Dynamik in Niederfrequenzübertragungsanlagen
(Mikrophon-, Besprechungs-, Schallaufzeichnungs-, Tonfilm-, Senderbesprechungs-
o. dgl. -Anlagen) hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, verschiedene Regelkurven
einstellen zu können, da den verschiedenen Aufnahmebedingungen verschiedene optimale
Regelkurven zugeordnet sind. Der günstigste Regelgrad- ist mehr oder weniger abhängig
von der Art der Darbietungen. Es ist daher vorteilhaft, das Regelgerät so auszubilden,
daß verschiedene nach Wunsch einstellbare Regelkurven erzielt werden 'können. Infolge
des logarithmischen Unterscheidungsvermögens des menschlichen. Ohres für, die Lautstärke
wird die Veränderung der Dynamik elektroakustischer Darbietungen bei gleichen Grenzwerten
am wenigsten bemerkbar, wenn das Amplitudenverhältnis der Spannungen vor und hinter
dem Regelglied, d. h. die Regelkurve, im linearen Maßstab ebenfalls einen logarithmischen
Gang bzw. im doppellogarithmischen Maßstab einen linearen Gang besitzt. = In der
Abb. z sind zwei Regelkurven für ein Aufnahmeregelgerät, mit dem eine Dynamikverringerung
erzielt wird, dargestellt. Es ist bereits vorgeschlagen worden, die verschiedenen
Regelgrade- dadurch zu erhalten, daß man in den Ausgangskreis des Hilfsverstärkers
einen nichtlinearen Spannungsteiler schaltete, von dem aus die Regelgleichspannung
- dem zu regelnden Element (Röhre, Trockengleichrichter) zugeführt wurde. Die an
dem Spannungsteiler abzugreifende Gleichspannung muß für jeden Wert der Eingangsspannung
die Größe haben, die zur Erreichung der für jeden Punkt der Regelkurve vorgeschriebenen
Ausgangsspannung erforderlich ist. Praktisch läuft dies darauf hinaus, daß für jeden
Regelbereich ein besonderer nichtlinearer Spannungsteiler vorzusehen ist. Das ist
erstens umständlich und teuer, zweitens besteht der Nachteil, daß nur bestimmte
von vornherein festgelegte Regelkurven eingeschaltet werden können. Darüber hinaus
ist eine Umschaltung von einer Regelkurve auf eine andere während des Betriebes,
was mitunter sehr zweckmäßig ist, wegen des dabei auftretenden Spannungssprunges,
. der eiri Knackgeräusch zur Folge hat, nicht möglich.
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Diese Nachteile lassen sich bei mit Rückwärtsregelung arbeitenden
Geräten, wie sie aus -bekannten Gründen im allgemeinen bei der Aufnahmeregelung
-benutzt werden, vermeiden. An Hand der Abbildungen sollen die der Erfindung zugrunde
liegenden Verhältnisse näher erläutert werden.
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In ,der Abb. z ist eine Regelkurve mit dem Exponenten x durch
die Kurve a veranschaulicht. Die Gleichung dieser Kurve lautet E2=
k1 # Eix. (I) Hierin ist E2 die Ausgangsspannung, Ei die Eingangsspannung und k1
eine Konstante. Die
Kurve c stellt die Kennlinie eines ungeregelten
Verstärkers dar. Sie genügt der Gleichung E2 = VO - Ei.
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In dieser Gleichung ist VO der Verstärkungsgrad. Er hat auch für die
Regelkennlinien Bedeutung. Mit Rücksicht auf den Störpegel soll nämlich zweckmäßig
für alle Eingangsspannungen, die kleiner als E, sind, die Regelkennlinie in die
normale Verstärkungslinie übergehen. Die Gleichung für die Regelkennlinie kann man
auch folgendermaßen schreiben: E2 = Ei - (VO - y1) . (3)
Hierin ist
,ui - Ei die Spannung, die für jeden Wert der Eingangsspannung von der Verstärkerkennlinie
c zu subtrahieren ist, um die Regelkurve a zu erhalten.
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Aus (3) und (i) ergibt sich ui - Vo - k1 -Ei
x-1. (4) ,ui ist also eine Funktion der Eingangsspannung und, da Rückwärtsregelung
vorausgesetzt ist, auch eine Funktion der Ausgangsspannung. Weiterhin, ist ,ui noch
abhängig von ho, dem Anfangsverstärkungsgrad.
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Die Kurve b sei eine Regelkurve mit einem kleineren Exponenten als
Kurve a. Für diese Kurve lautet die Gleichung E2 = k2 - Ei x -n.
(5)
k2 ist wieder eine Konstante. Ähnlich wie für die Gleichung (3) abgeleitet,
kann man nun auch setzen E2 = Ei - (VO - ,u2) Hierin ist - fit = Vo - k2
- Ei x i n. (%) ,u2 ist jetzt in anderer Weise abhängig von Ei als oben,
ui. Will man ein Gerät mit den beiden Regelkurven a und b bauen, so
muß man dafür Sorge tragen, daß für ,ui und ,u2 die errechneten Funktionen von Ei
bzw., da Rückwärtsregelung angenommen ist, von E2 erfüllt sind, was z. B. durch
einen nichtlinearen Spannungsteiler erreicht wird.
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Es ist bekannt, daß für die Regelkurve mit dem Exponenten x = o,5
bei linearem Regelglied und Rückwärtsreglern eine nichtlineare Spannungsteilung
nicht erforderlich ist. Man erhält die gewünschte Regelkurve, wenn man eine der
Ausgangsspannung proportionale Spannung zur Steuerung des Regelgliedes, F1 = VO
.- VO . Eo l - x - EI- 1 .+ VO - EG'--'v+" - Eix - n -1. Durch Vereinfachung
erhält man
dessen Verstärkungsgrad umgekehrt proportional der Steuerspannung ist, verwendet.
Es müßte dann lediglich für die zweite Regelkurve mit dem Exponenten x - n ein nichtlinearer
Spannungsteiler benutzt werden.
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Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung so getroffen, daß
auch dieser Spannungsteiler vermieden ist. Es läßt sich nämlich, wenn einmal eine
bestimmte Kurve, z. B. die Kurve a mit dem Exponenten 0,5,
vorhanden ist,
jede weitere gewünschteR'egelkurve dadurch einstellen, daß der Anfangsverstärkungsgrad
VO entsprechend geändert wird.
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Für die Kurve a gilt folgende Beziehung: E2 = Ei - (VO -,ui)
= k1 - Ei x.
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Für die Kurve b gilt E2 = El - (Vo -,u2) = k2 - Ei x-n. (9)
Eine einfache Umschaltung der Kurve a auf Kurve b läßt sich nun dadurch herbeiführen,
daß man die Regelfunktion ,ui der ersten Kurve beibehält und .dafür den Verstärkungsgrad
VO abändert auf F1. F1 ist jetzt natürlich eine Funktion von Ei. Durch die vorerwähnte
Änderung ergibt sich aus der Gleichung (9) E2 - Ei - (Fi-yi) = k2 - Ei x-n.
(,o) -Die Formel für F1 ergibt sich aus folgender Rechnung: Nach Gleichung (4) ist
. ui = v0 - k1 - Ei-'.
Aus (io) folgt .F1 = ,ui -f-
k2 - Eix-n_1. (1i) Durch Einsetzen, von ß, ergibt sich aus (i i) F1
= Y0 - k1 - Elx-i -f- k2 . Eit-1t-1. (i2) Um F1 ermitteln
zu können, ist es erforderlich, die Konstanten k1 und 1z2 zu bestimmen. Diese errechnen
sich wie folgt: Im Schnittpunkt der drei Kurven ist Ei. = Eo, dann folgt aus (i)
und (2) k1 = Tlo - Eoi-x. (i3) Aus Gleichung (5) und (2) folgt k2
- Vo - Eo i x+n_ (i4) Beim Einsetzen der Werte für die beiden Konstanten ki, Gleichung
(i3), und k2, Gleichung (z4), in. Gleichung (i2) ergibt sich Die konstante Spannung
Eo kann gleich i gesetzt werden, so daß aus (1s)- wird (i6)
Solange
n klein gegen i = x bleibt, kann man in erster Annäherung Fs = konst. machen, ohne
gruße-Abweichungen :der sich damit ergebenden Regelkurven von der geforderten Kurve
-zu erhalten. Mit anderen Worten, es genügt eine Verstellung .des Anfangsverstärkungsgrades
V, auf den Wert F, um aus der Kurve a die Kurve b zu erhalten. .
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Das nachstehende Zahlenbeispiel und die Abb. 2 sollen die Abweichungen
von der Soll-und der tatsächlich vorhandenen Kurve veranschaulichen. ' Es. sei gewählt
Eo=i; VO -2o; x =o,5; a) n = -i- o,i . Zur Umschaltung werde der Verstärkungsgrad
von V, = 2o auf F, - 19,2 verändert.
| Ei Fi f@t=@o#(c-EiO:@) E 2=Ez(Fi-@i) |
| 1 19,2 0 i9,2(20) |
| 10 I9,2(18,8) 13,8 54(50) |
| loo I9,2(19,2) 18' 120(120) |
| b) n = - o,i : Zur Umschaltung werde der |
| Verstärkungsgrad auf F, = 21,2 verändert. |
| Et . F fit E2 |
| 1 21,2(20) 0 21,2(20) |
| 10 2i,2(21,6) = 13,8 74(79,5) |
| 10o 21,2(21,2) 18 320(320) |
Die eingeklammerten Werte entsprechen den exakten Werten.
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Wie aus dem Zahlenbeispiel ersichtlich ist, sind die Änderungen von
Vo, die zuf Erreichung der im normalen Aufnahmebetrieb gebräuchlichen Regelkurven
erforderlich sind, und die Abweichung der Kurvenwerte von den Sollwerten -so klein,
daß sie praktisch -nicht irgendwie ins Gewicht fallen.
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Der Anfangsverstärkungsgrad läßt sich z. B. bei Röhren einfach durch
Änderung der Gittervorspannung mit Hilfe eines Spannungsteilers .einstellen, was
zweckmäßig in ,der Regelstufe selbst vorgenommen wird. Mit der neuen Anordnung hat
.man die Möglichkeit eines kontinuierlichen Überganges von einer Regelkurve zur
anderen.
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Bei einer Änderung des Regelgrades durch Änderung der Gittervorspannung
ändert sich aber auch der Ausgangspegel; was insbesondere bei der Zusammenschaltung
eines solchen Reglers mit bereits bestehenden Anlagen Nachteile mit sich bringen
kann; da solche bestehenden Anlagen häufig einen konstanten Eingangspegel der hinter
den Regler geschalteten Eingangsstufe verlangen. Dieser Nachteil wird gemäß der
Erfindung .dadurch behoben, daß mit dem Abgriff für die Gittervorspannung .der Abgriff
eines im Ausgangskreis liegenden Spannungsteilers, von dem die Ausgangsspannungen
abgenommen werden, mechanisch gekoppelt ist und ,däß=-die Widerstandswerte so gewählt
sind, daß :die bei der Vergrößerung des Regelgrades eintretende Verringerung des
Ausgangspegels, z. B. für die auftretenden Maximalspannungen, ausgeglichen wird.
Koppelt man demnach finit dem Spannungsteiler für die Gittervorspannung mechanisch
einen Spannungsteiler im Ausgangskreis des Regelgerätes, der z. B. die bei der Vergrößerung
des Regelgrades eintretende Verringerung des Ausgangspegels beispielsweise für die
auftretenden Maximalspannungen ausgleicht, so kann. man ohne Schwierigkeiten, eine
Veränderung der Regelkurven während des Betriebes vornehmen.
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Die Abb.3 zeigt beispielsweise eine Schaltungsanordnung zur Veranschaulichung
des Erfindungsgegenstandes. Als Regelglied sind in Gegentakt geschaltete Hexoden,dargestellt.
Selbstverständlich läBt sich der Erfindungsgedanke auch anwenden, wenn'als Regelglied
Trioden oder Trockengleichrichter benutzt werden. Die vom Eingangskreis i kommenden
Impulse -werden den Steuergittern 2 der Hexoden 3 zugeführte und gehen dann verstärkt
über die Röhre 4 zum Ausgangskreis 5. Vom Ausgangskreis werden Impulse abgez-veigt,
durch die Gleichrichterbrücke 6 gleichgerichtet und über Siebmittel ? den Regelgittern
8 der Hexoden 3 zugeführt. Zur Umschaltung der Regelkurven wird die Vorspannung
für die Steuergitter 2, die von der Stromquelle 9 geliefert wird, einstellbar gemacht,
und zwar ist zu diesem Zweck parallel zur Gitterspannungsquelle g. ein. Spannun.gs=
teiler io geschaltet, dessen Abgriff ii zur Mitte 12 der Transformatorwicklung 13
führt:" Zur Vermeidung von Rückkopplungen sind Kondensatoren 14 parallel zu dem
Abgriff i i geschaltet.
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Um zu vermeiden, daß die beider Vergrößerung des Regelgrades eintretende
Verringerung des Ausgangspegels sich störend bemerkbar macht, wird mit dem Spannungsteiler
io für die Gittervor:spannung:der:imAusgang5kreis 5 liegende Spannungsteiler 15
mechanisch gekoppelt. Auf .diese Weise läßt sich z. B. für ;die auftretenden Maximalspannungen
der erforderliche Ausgleich schaffen, so daß jederzeit während des Betriebes die
Regelkurven ohne Störungen verändert.werden können.
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Selbstverständlich läßt .sich der Verstärkungsgrad auch dadurch beeinflussen,
daß die Gittervorspannun.g eines anderen Gitters, z.B.
des Schirmgitters,
dessen Vorspannung für die Verstärkung von Bedeutung ist, verändert wird, oder ,daß
gegebenenfalls mehrere Gittervorspannungen gleichzeitig geändert werden.