DE956696C

DE956696C - Einrichtung zur Expansion von Signalen mit einem zwischen ihrem Eingang und ihrem Ausgang liegenden Dynamikregler

Info

Publication number: DE956696C
Application number: DEN10782A
Authority: DE
Inventors: Jacob Willem Scholten
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1954-06-15
Filing date: 1955-06-12
Publication date: 1957-01-24
Also published as: NL188373B; GB804801A; NL93506C; FR1137340A

Description

AUSGEGEBENAM 24. JANUAR 1957

JV ι or 8 2 Villa/21 cfi

ist als Erfinder genannt worden

Die" Erfindung bezieht sich auf eine Signalexpansionseinrichtung mit einem zwischen ihrem Eingang und Ausgang liegenden Dynamikregler und mit einer den Dynamikregler steuernden Expansionsspannung oder einem von ihr abgeleiteten Expansionsstrom durch Vergleich der Eingangssignale mit einer Bezugsspannung.

Bei einer bekannten Signalexpansionseinrichtung dieser Art besteht der Dynamikregler aus einer

ίο Spannungsteilerschaltung mit aus Gleichrichterzellen bestehenden veränderlichen Widerständen, die durch die Expansionsspannung gesteuert werden. In dieser Schaltung wird die Expansion der eintreffenden Signale durch ein sich mit der Expansionsspaanung änderndes Spannungsteilerverhältnis erzielt, dessen Verlauf durch die Kennlinien der angewendeten Gleichrichterzellen bedingt wird.

Die Erzielung der erwünschten, bei logarithmischer Auftragung linearen Expansionscharakteristik über das ganze Dynamikregelgebiet, die über das ganze Dynamikregelgebiet ein festes Expansionsverhältnis ergibt, ist bei dieser bekannten Signalexpansionseinrichtung besonders schwierig, da die Kennlinien der angewendeten Gleichrichterzellen in die Expansionscharakteristik eingehen.

Die Erfindung bezweckt, eine besonders vorteilhafte Signalexpansionseinrichtung" der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die. Kennlinien der veränderlichen Widerstände nicht in die Expansionscharakteristik eingehen.

Gemäß der Erfindung sind zum Erzeugen der Expansionsspannung ein durch die Eingangssignale gespeiisiter Signalgleichrichter und ein zur Expansion der Beziigsspanniung diienender Dynamikregler

sowie eine dlurch die Ausgangsspannungen des . Signalgleichrichters und des Bezugsspannungsdyniamikreglers gesteuerte AmplitudienivergleichiS-einrichtung vorgesehen, deren Ausgang eine die Dynamikregler steuernde Expansionsspannung entnommen wird.

Bei Gleichlauf der beiden Dynamikregler zeigt die Expansionscharakteristik über das ganze Dynamikregelgebiet einen genau linearen Verlauf, der vom Verlauf der Charakteristiken dieser Dynamikregler an sich unabhängig ist, und es wird hierbei ein festes unveränderliches Expansionsverhältnis erzielt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform weist das Merkmal auf, daß der Dytiamiknegler zur Expansion der Einigangsisigtnate gleichzeitig den Bezuigsspanmuogsdyniamikregler bildet, da die Eingangssignale und die Bezugsspannung dem Eingang dieses Dynamikreglers zugeführt werden ao und die am Ausgang des erwähnten Dynamikreglers auftretende Bezugsspannung in einem Bezugsspannungsfilter ausgesiebt wird, das an den Eingang der Amplitudenvergleichseinrichtung angeschlossen ist.

Außer der Einfachheit hat diese Einrichtung den Vorteil, daß hierbei eine genau lineare Expansionscharakteristik auftritt, die unabhängig vom Verlauf der Charakteristik des Dynamikreglers ist, der zugleich zur Expansion der Eingangssignale und der Bezugsspannung dient.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. ι zeigt in einem Blockschaltbild eine Einrichtung zur Expansion von Signalen gemäß der Erfindung;

Fig.. 2 zeigt in einem Blockschaltbild eine Abart der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung, und

Fig. 3 und 4 zeigen Einzelschaltbilder der in den Fig. ι und 2 dargestellten Einrichtungen. Die in Fig.,i dargestellte Signalexpansionseinrichtung bildet einen Teil eines Trägerfrequenz-Fernsprechkanals und dient zur Expansion von Gesprächssignalen, die z. B. im Gesprächsband von 300 bis 3400 Hz liegen.

Bei dieser Schaltung werden die über die Leitung ι eintreffenden Gesprächssignale zur Expansion mit einem Faktor Zwei dem Dynamikregler 2 zugeführt, der über einen Verstärker 3 mit einer Wiedergabevorrichtung 4 verbunden ist. Der Dynamikregler2 besteht z.B. aus einem durch die Expansionsspannung gesteuerten Dämpfungsnetzwerk.

Zum Erzielen der Expansionsspannung für den Dynamikregler 2 ist die dargestellte Einrichtung mjt einem Signalgleichrichter 7, der durch die Ein-"gangssignale über einen Verstärker 5 gespeist wird, und einem Bezugsspannungsgenerator 6 versehen, der z.B. eine oberhalb des Gesprächsbandes liegende Frequenz von z. B. io kHz liefert. Dabei wird die Bezugsspannung über einen zur Expansion der Bezugsspannung dienenden Dynamikregler 8 und einen Bezugsspannungsverstärker 10 gemeinsam mit der Ausgangsspannung des Signalgleichrichters 7 den Eingangsklemmen einer Amplitudenvergleichsvorrichtung 9 zugeführt, wobei dem-Ausgang der Amplitudenvergleichsvorrichtung 9 eine die beiden Dynamikregler 2 und 8 steuernde Expansionsspannung entnommen wird.

In der Amplitudenvergleichsvorrichtung 9 wird die sich gemäß der Pegeländerung der Gesprächssignale ändernde Ausgangs spannung des Signalgleichrichters 7, der z. B. eine Einregelzeitkonstante von 3 ms und eine Ausregelzeitkonstante von 30 ms aufweist, mit der in einem Verstärker 10 verstärkten Ausgangsspannung des Bezugsspanfflungsidynamiikreglers 8 verglichen und die auf diese Weise erhaltene Differenzspannung nach Verstärkung im Verstärker 11 als gemeinsame Expansionsspannung den Dynamikreglern 2 und 8 zugeführt.

In der dargestellten Expansionsschaltung ruft eine Pegelzunahme der Gesprächssignale in der Amplitudenvergleichsvorrichtung 9 eine entsprechende Änderung der Expansionsspannung hervor, die nach Verstärkung im Verstärker 11 dem Bezugsspannungsdynamikregler 8 zugeführt wird. Die Dämpfung des Bezugsspannungsdynamikreg-Iersi8 wird auf diese Weise verringert, wodurch eine Amplitudenzunahme der expandierten Bezugsspannung auftritt, während umgekehrt eine Pegel- abnähme der Gesprächssignale eine Amplitudenabnahme der expandierten Bezugs spannung hervorruft. Die Ausgangsspannung des Bezugsspannungsdynamikreglers 8, der in dem Kreis mit dem Verstärker xo, der Amplitudenvergleichsvorrichtung9 und dem Verstärker 11 liegt, folgt dabei, genau zwangweise .den Pegeländerungen der Gesprächssdgmale. Um Verzerrungen zu verhüten ist die effektive Zeitkonstante der Kreisschaltung 8 bis 11 kleiner gewählt als die Einregelzeitkonstante des Signalgleichrichtera7·

Wenn also die Dämpfung des Dynamikreglers 2 für die Gesprächssignale sich auf ähnliche Weise mit der Expansionsspannung ändert wie die Dämpfung des BezugsspanmungsdynamiikregJers 8, werden im Dynamikregler 2 Pegeländerungen der Gesprächssignale in logarithmischem Maßstabe verdoppelt oder auch das erwünschte Expansionsverhältnis »2« erzielt, da sich bei Änderung des Pegels der Eingangssignale um einen Faktor α die Dämpfung des Bezugsspanoungsdynamikreglers 8 auch um einen Faktor α ändern wird und somit auch die Dämpfung des Dynamikreglers 2, so daß der Ausgangspegel des Dynamikreglefs 2 sich um einen Faktor cß ändert, was ein Expansionsverhältnis »2« bedeutet.

Ein anderes Expansionsverhältnis läßt sich erzielen, indem in Reihe mit dem Dynamikregler 2 oder mit dem Bezugsspaimungsdyniamikregler 8 ein weiterer Dynamikregler eingeschaltet wird. iao Durch Einschalten eines Dynamikreglers in Reihe mit dem Dynamikregler 2 erhält man z. B. ein Expansionsverhältnis »3«.

Fig. 2 zeigt eine Abart der in Fig. 1 dargestellten Expansionsschaltung. Entsprechende Elemente sind dabei mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

Die Anwendung von Dynamikreglern mit gleichlaufenden Dämpfungskennlinien ist in dieser Schaltung nicht erforderlich, da der Dynamikregler 2 für die Gesprächssignale gleichzeitig den Bezugsspannungsdynamikregler bildet.

Bei dieser Schaltung werden die Gesprächssignale und die Bezugsspannung des Bezugsspannungsgenerators 6 gemeinsam dem Eingang des Dynamikreglers 2 zugeführt, der an einen Ver-

stärker 3 mit Selektionsfiltern 12, 13 für die Gesprächssignale und die Bezugsspannung in seiniem Ausgangskreis angeschlossen ist, da die Gesprächssignale über ein die Bezugsspannung unterdrückendes Filter 12 der Wiedergabeeinrichtung 4 zugeführt werden, während die Bezugsspannung dem Bezugsspannungsfilter 13 entnommen wird.

Die Bezugsspannung des Bezugsspannungsfilters 13 und die Ausgangsspannung des Signalgleich-

ao richters 7 werden gemeinsam der Amplitudenvergleichsvorrichtung 9 zur Erzeugung einer Expansionsspannung zugeführt, die auf die an Hand der Fig. ι ausführlich beschriebene Weise das erwünschte Expansions verhältnis »2« herbeiführt.

Bei dieser Einrichtung dienen der Dynamikregler 2 und der "Verstärker 3 gleichzeitig zur Expansion und Verstärkung der Gesprächssignale und auch der Bezugsspannung. Gegenüber der in Fig. ι dargestellten Einrichtung wird dabei eine Ersparnis eines Dynamikreglers und eines Verstärkers erzielt. Die Filter 12, 13 zur Selektion der Gesprächssignale und der Bezugsspannung können dabei sehr einfach ausgebildet werden.
Die geschilderte Expansionsschaltung ermöglicht auch, ein anderes Expansionsverhältnis zu erzielen. Es können dazu z. B. die an dem Ausgang des Dynamikreglers 2 auftretenden Gesprächssignale nach Modulation auf eine Trägerwelle wieder dem Eingang dieses Dynamikreglers zugeführt werden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen Einzelschaltbilder der in den vorangehenden Figuren dargestellten Expansionsschaltungen.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung werden die eintreffenden Gesprächssignale von den Eingangsklemmen 14, 15 über die Kaskadenschaltung eines zur Expansion der Gesprächssignale dienenden Dynamikreglers 16 und einer als Verstärker geschalteten Pentode 17 den Ausgangsklemmen 18, 19 zugeführt, die z. B. mit einer in der Figur

nicht dargestellten Wiedergabeeinrichtung verbunden sind. Der Dynamikregler 16 ist mit einem Eingangstransformator 20 und einem Ausgangstransformator 21 versehen. Zwischen den Enden der Sekundärwicklung des Eingangstransformators 20 und der Primärwicklung des Ausgangstransformators 21 ist ein Dämpfungsnetzwerk eingeschaltet, das aus der Reihenschaltung zweier Spannungsteiler, die je durch Widerstände 22, 23 bzw. 24, 25 gebildet werden, und zwischen diesen - Widerständen liegenden Germaniumzellen 26, 2¹J bzw. 28, 29 besteht. An die Verbindungspunkte der Germaniumzellen 26, 27 bzw. 28, 29 ist die Expansionsspannungsleitung 30 angeschlossen. Die Germaniumzellen 26, 27 bzw. 28, 29 dienen dabei als veränderliche Widerstände, die zur Expansionsreglung durch die Expansionsspannung gesteuert werden.

Zur Erzeugung der Expansionsspannung jst die dargestellte Einrichtung mit einer Amplitudenvergleichsvorrichtung 31 versehen, deren Eingangsklemmen die Ausgangsspannung eines Signalgleichrichters 32 und außerdem die in einem Verstärker 33 verstärkte Ausgangsspannung eines Be,zugBspaninuingsdynamikregliers 34 zugeführt werden·; die Einrichtungen 32 bis· 34 werden durch einen an die Eingangsklemmen 14,15 angeschlossenen Signal verstärker 35 und eine den Klemmen 36, 37 entnommene Bezugsspannung gespeist.

Der Signalgleichrichter 32 enthält die Gleichrichterzelle 38 und eine AuSgangsimpedanz in Form eines durch einen Widerstand 39 überbrückten Kondensators 40, dessen Aufladezeitkonstante und Entladezeitkonstante (Einregel- bzw. Ausregelzeitkonstante) z. B. 3 bzw. 30 mSek. betragen, während der Bezugsspannungsdynamikregler 34 auf ähnliche Weise ausgebildet ist wie der Dynamikregler 16 und mit einem Eingangstransformator 41, einem Ausgangstrainisformator 42, Widerständen' 43, 44, 45 und 46 und Germaniumzelten 47, 48, 49 und 50 versehen: ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform enthält die Amplitudenvergleichsvorrichtung 31 eine durch die Ausgangsspannung des Signalgleichrichters 32 gesperrte Gleichrichtzelle 51, die nur die die Ausgangsspannung des Signalgleichrichters 32 überschreitenden Teile der Bezugsspannung durchläßt. Die die Ausgangsspannung des Signalgleichricriters 32 überschreitenden Teile der Bezugsspannung werden einem in Reihe mit der Gleichrichtzelle 51 geschalteten Transformator 52 entnommen und über einen Verstärker 53 mit einem Ausgangstransformator 54 zur Erzeugung der Expansionsspannung einem Gegentaktgleiehrichter zugeführt, der mit Gfeichrichtzelleii 55, 56, einem Ausgangswiderstand 57 und einem Ausgangskondensator 58 versehen ist.

Die auf diese Weise durch Amplitudenvergleich der Ausgangsspannung des Signalgleichrichters und der in dem Dynamikregler 34 expandierten Bezugsspannung am Kondensator 58 erhaltene Expansionsspannung bewerkstelligt, wie dies an Hand der Fig. 1 bereits erläutert wurde, im Dynamikregler 16 eine Expansion der Gesprächssignale mit einem Faktor »2«.

Fig. 4 zeigt eine Abart der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung, die sich von der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung dadurch unterscheidet, daß der Dynamikregler 16 sowohl die Expansion der Gesprächssignale als auch die der Bezugsspannung herbeiführt. Die der Fig. 3 entsprechenden Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.

Bei dieser Schaltung werden die - Gesprächssignale und die Bezugsspannung der Klemmen 59, 60 über Entkoppel wider stände 61, 62 dem Eingang des Dynamikreglers 16 zugeführt und in einem an den Ausgang des Dynamikreglers angeschlossenen

Verstärker 17 verstärkt und die Gesprächssignale über ein Bezugsspannungssperrfilter 63 den Aus-, gangsklemmen 18, 19 zugeführt, während die Bezugsspannung zur weiteren Verarbeitung einem Bezugsspannungsfilter 64 entnommen wird.

Zur Erzeugung der Expansionsspannung wird die Bezugsspannung des Bezugsspannungsfilters 64 in einer Amplitudenvergleichsvorrichtung 31 mit der Ausgangsspannung des Signalgleichrichters 32. verglichen, der über ein Bezugsspannungssperrfilter 65 und einen Verstärker 35 durch die Eingangssignale der Klemmen 14, 15 gespeist wird. Dabei ist die Amplitudenvergleichseinrichtung 31 auf ähnliche Weise ausgebildet, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Die Amplitudenvergleichsvorrichtung 31 kann auch auf andere Weise ausgebildet werden. Es kann z. B. auch die am Ausgang des Bezugsspannungsverstärkers auftretende Bezugsspannung in einem Gleichrichter gleichgerichtet werden und die Ausgangsspannung dieses Gleichrichters gemeinsam mit der Ausgangsspannung des Signalgleichrichters in einer Amplitudenvergleichsvorrichtung mit der Ausgangs spannung des Signalas gleichrichters verglichen werden. Dem Ausgang der Amplitudenvergleichsvorrichtung wird dabei die Expansionsspannung nach Verstärkung in .einem Gleichstromverstärker entnommen. Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Amplitudenvergleichsvorrichtung 31 hat jedoch den Vorteil, daß für die Verstärkung der Differenzspannung ein Wechselstromverstärker benutzt werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I. Einrichtung zur Expansion von Signalen mit einem zwischen ihrem Eingang und ihrem Ausgang liegenden Dynamikregler und mit einer den Dynamikregler steuernden Expansionsspannung, die durch Vergleich der Eingangssignale und einer Bezugsspannung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch die Eingangssignale gespeister Signalgleichricbter und ein zur Expansion der BezugsBpannung dienender Dynamikregler sowie eine durch die Ausigangsspannongen des Signalgleichrichters und des Bezugsspannungsidynamikreglers gesteuerte Amplitudenvergleichs.vornichtung vorigeseben sind, deren Ausgang eine beide Dynamikregler steuernde Expansionsspannung entnommen wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dynamikregler zur Expansion der Eingangssignale außerdem den Bezugs'spannuingsdynamikregler bildet, da die Eingangssignale und die Bezugsspannung dem Eingang dieses Dynamikreglers zugeführt werden, während die am Ausgang des erwähnten Dynamikreglers . auftretende Bezugsspannung in einem Bezugsspannungsfilter ausgesiebt wird, das an den Eingang der Amplitudenvergleichsvorrichtung angeschlossen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung der Amplitudenvergleichsvorrichtung, daß sie nur die die Ausgangsspannung des Signalgleichrichters überschreitenden Teile der Bezugsspannung durchläßt, und durch einen Gleichrichter, dem der Teil der Bezugsspannung zugeführt "wird, der die Ausgangsspannung des Signalgleichrichters überschreitet und der die die beiden Dynamikregler steuernde Expansionsspannung liefert.
4. Einrichtung nach Anspruch r, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreis mit dem BezugSiSpanniungsdynamikregler und der Amplitudenvergleichsvorrichtung eine effektive Zeitkonstante hat, die kleiner ist als die Einregelzeitkonstante des Signalgleichrichters.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»AIEE-Transactions«, 1946, Bd. 65, S. 1079 bis 1086.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

& 609576/342 7.56 (609 773 1.57)