DE972946C - Schaltungsanordnung zur Wiedergabe von Magnettonaufzeichnungen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 5. NOVEMBER 1959

H 10730 VIIId142 g

ist als Erfinder genannt worden

Hessischer Rundfunk, Frankfurt/M.

Patentanmeldung bekanntgemacht am 24. Juli 1952 Patenterteilung bekanntgemacht am 22. Oktober 1959

Zur Beseitigung der Frequenzabhängigkeit der Hörkopf-EMK von Magnettonverstärkern, die bekanntlich auf dem frequenzproportionalen Anstieg der EMK sowie im höheren Bereich zusätzlich auf der Bandflußdämpfung (Selbstentmagnetisierung) und auf der endlichen Ausdehnung des Kopfspaltes beruht und sich in diesem Bereich häufig schon etwa ab 2000 Hertz in einem immer stärkeren Abfall der EMK vom frequenzproportionalen Funktionsverlauf auswirkt, sind verschiedene Vorschläge bekanntgeworden. Man verwendet entweder ein unmittelbar hinter den Hörkopf geschaltetes Entzerrungsfilter, dessen Ausgang an einen frequenzlinearen Verstärker geschaltet wird, oder schaltet einen hochohmigen Hörkopf direkt an den Eingang eines Entzerrungsverstärkers, d.h. einen Verstärker mit besonderem, die erstrebte Konstanz der Ausgangsspannung gewährleistendem Frequenzgang. Hierbei ist es bekannt, bei der Bemessung des Hörkopfkreises Resonanzen in der Weise zu berücksichtigen, daß die Resonanzfrequenz des Kopfes höher als die höchste wiederzugebende Frequenz ist.

Es ist auch bekannt, bei einem Wiedergabegerät für Magnettonaufzeichnungen nach Art des TeIegraphons eine Frequenzganglinearisierung zu erreichen, wenn der Abtaststromkreis zwei Wicklungsteile enthält, die je in einem besonderen Stromkreis liegen, wobei die beiden Kreise so abgestimmt sind, daß ihre Resonanzspitzen außerhalb des wiederzugebenden Frequenzbereiches liegen. Diese Anordnung wurde gewählt, um bei dem Telegraphon einen möglichst frequenzunabhängigen Strom bei der Wiedergabe zu erzeugen, und

909 635/46

zwar vermittels zweier Stromresonanzkreise. Bei der Magnettonwiedergabe nach der vorliegenden Erfindung handelt es sich um die Erzielung einer möglichst großen Steuerspannung. Ferner ist es insbesondere bei der Verwendung niederohmiger Hörköpfe bekannt, zwischen dem Hörkopf und der Eingangsröhre eines Entzerrungsverstärkers einen Übertrager vorzusehen. Dieser Übertrager hat unter anderem den Zweck, ίο die vom Hörkopf gelieferte, verhältnismäßig kleine Spannung so hoch herauf zu transformieren, daß sie als Steuer- oder Nutzspannung am Gitter der Eingangsröhre möglichst groß ist. Man wählt daher Übersetzungsverhältnisse von ι: 40, 1:62 usw.

Dem Vorteil der größeren Steuerspannung stehen aber erhebliche Nachteile gegenüber. Schon ab 1000 bis 3000 Hz beginnt bei den höheren Frequenzen ein starker Abfall der am Gitter wirksamen Hörkopfspannung, der in der ersten Stufe des Verstärkers ausgeglichen werden muß, wobei sich das Verhältnis von Nutzspannung zur Störspannung, d. h. Nutz- und Geräuschspannung, erheblich verschlechtert. Der Klirrfaktor ist dadurch im oberen Frequenzbereich groß. Wird noch — z. B. aus wirtschaftlichen Gründen — eine niedrige Bandgeschwindigkeit gewählt, so macht sich außerdem der bekannte Einfluß der endlichen Ausdehnung des Kopfspaltes in einem noch früheren Abfall der am Gitter wirksamen Hörkopfspannung bemerkbar.

Verwendet man zur Anhebung dieses Abfalls, wie es bekannt ist, eine frequenzabhängige Gegenkopplung mit regelbarer Kapazität, so wird beim entsprechenden Nachregeln der Höhenanhebung die Kapazität zwangläufig größer. Der Frequenzumfang des Verstärkers wird demnach immer weiter zu den- tieferen Frequenzen hin verlagert, so daß eine lineare Übertragung etwa bis 15000 oder gar 20 000 Hz ausgeschlossen ist.

Es ist ferner bekannt, die im Hörbereich liegende Resonanz der übersetzten Hörkopfinduktivität in Verbindung mit der Wickelkapazität unter Verwendung einer gegengekoppelten Vorverstärkerstufe dadurch unschädlich zu machen, daß durch besondere Dämpfungsmaßnahmen eine Wiedergabeentzerrung erzielt wird (vgl. Funkschau, 1949, S. 245 bis 247). Das übliche große Übersetzungsverhältnis des Eingangstransformators bleibt dabei unangetastet, weil man bei der Betrachtung der Schaltung davon ausging, daß eine reelle Dämpfung die maßgebliche Einflußgröße sei. Von dieser bekannten Schaltungsanordnung geht die Erfindung aus.

Es wurde gefunden, daß die oben geschilderte Betrachtung den tatsächlichen Verhältnissen nicht gerecht wird, sondern daß es günstiger ist, gemäß der Erfindung die Induktivität des Hörkopfes, die Wicklungskapazität des Übertragers sowie das Übersetzungsverhältnis des Übertragers so aufeinander abzustimmen, daß die Resonanzfrequenz des Hörkopfes mit Übertrager oberhalb des Hörbereiches liegt, und eine zur EMK-Kurve frequenzreziproke Gegenkopplung, bezogen auf das Gitter der Eingangsröhre, folgen zu lassen, wobei gegebenenfalls im Gegenkopplungskreis weitere, an sich bekannte Mittel vorgesehen sein können, um den Abfall der Hörkopfspannung bei hohen Frequenzen infolge der endlichen Spaltbreite od. dgl. auszugleichen.

Hierdurch wird erreicht, daß die frequenzabhängige Entzerrung nicht hinter der Röhre und auch nicht vor ihr erfolgt, sondern durch die erste Röhre selbst, indem die Verstärkung durch Gegenkopplung mit steigender Frequenz fällt. Die Ver-Stärkung verläuft ungefähr entgegengesetzt wie die Störbewertungskurve, womit sich der höchst erreichbare Störabstand erzielen läßt. Insgesamt wird eine frequenzlineare Ausgangsspannung erhalten.

Zu diesem Zweck werden vorzugsweise die üblichen Hörköpfe oder Hörköpfe mit Wicklungen höherer Induktivität verwendet. Besonders zweckmäßig ist es, bei Hörköpfen von 75 + 5 mHy Übertrager mit einem Übersetzungsverhältnis in der Größenordnung von 1:10 bis 1:15 zu verwenden.

Man hat zwar schon einen Übertrager mit einem niedrigen Übersetzungsverhältnis von etwa 1:10 verwendet. Hierbei fand aber die Entzerrung nicht nur vor, sondern auch hinter der ersten Röhre statt und nicht durch die frequenzabhängige Verstärkung gemäß der Erfindung.

Ein Wiedergabeverstärker nach der Erfindung hat erhebliche Vorteile. Praktisch tritt innerhalb des Hörbereiches, d. h. bis zu 20 000 Hz ein Abfall der EMK-Kurve durch den Übertrager nicht ein. Die im Hörkopf induzierte Spannung steigt bei gleicher Magnetisierung des Bandes mit der Frequenz proportional an. Die Frequenzlinearisierung, d. h. die etwa spiegelbildlich symmetrische Entzerrung der EMK-Kurve, durch welche die angestrebte Konstanz der Spannung am Ausgang der Verstärkerstufe erreicht wird, erfolgt mittels der frequenzreziproken Verstärkung, wobei der innere Widerstand der Röhre bei den hohen Frequenzen kleiner wird. Die Messung ergibt, daß die Scheinwiderstandskurven der Spannungsquelle und der ersten Röhre frequenzreziprok zueinander verlaufen. Klirrfaktor und Störspannung werden insbesondere bei den hohen Frequenzen beträchtlich kleiner. Die Spannungsverstärkung der Eingangsstufe erreicht höchste Werte bei der unteren Grenzfrequenz und fällt mit steigender Frequenz.

Sehr günstig wirken sich die Vorteile auch für Ultrakurzwellensendungen sowie für niedrige Bandgeschwindigkeiten aus, letzteres vor allem auch wegen des großen Verhältnisses von Nutzzu Störspannung. Ohne weiteres können Hörköpfe verwendet werden, die an sich im Betrieb einer stärkeren Anhebung bedürfen, wie z. B. Köpfe mit einem Spalt, der außerhalb der Toleranzgrenze liegt, die zur Zeit 14 + 2 μ beträgt. Die sekundäre Wicklungskapazität des Übertragers wirkt sich im Quadrat des Übersetzungs-Verhältnisses auf die Primärseite und damit auf

die Hörkopfinduktivität aus, wodurch der Frequenzgang bei den bekannten Magnettonverstärkern den schon geschilderten nachteiligen Verlauf erhält.

Die niedrige Wicklungskapazität des Übertragers kann durch eine Scheibenwicklung erzielt werden, deren einzelne Scheiben in einem die gegenseitige Kapazität erniedrigenden Ahßtand voneinander gehalten sind, vorzugsweise durch umhüllende erhärtbare, plastische Massen. Hierdurch wird der Wickelkörper eingespart, und die Wicklung ist gegen Beschädigung und Luftfeuchtigkeit geschützt.

Die für den Magnettonverstärker zweckmäßige Gegenkopplungsschaltung richtet sich insbesondere nach dem Übersetzungsverhältnis des Übertragers, der verwendeten Eingangsröhre sowie nach dem Außenwiderstand dieser Röhre bzw. der Verstärkung. Zur Höhenanhebung ist ein z. B. auf 20 000 Hz abgestimmter Reihenresonanzkreis zweckmäßig; zur Regelung der Anhebung wird hierbei vorzugsweise ein parallel zur Induktivität geschaltetes Potentiometer benutzt.

Für den Hörkopf empfiehlt sich eine hohe Inas duktivität, aber eine niedrige Wickelkapazität und ein niedriger Ohmscher Widerstand der Wicklung. Die Leitung zwischen dem Hörkopf und dem Verstärker soll möglichst kurz sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Schaltung des Magnettonverstärkers nach der Erfindung ist aus der Zeichnung zu ersehen.

Fig. ι zeigt die Schaltung vom Hörkopf bis hinter der ersten Röhre, während Fig. 2 Verstärker- und EMK-Kurve zeigt.

Die Wicklung 1 des Hörkopfes liegt an der Primärwicklung 2 des Übertragers 3. Das eine Ende der Sekundärwicklung 4 des Übertragers ist mit der Erde 5 verbunden, während das andere Ende einmal am Steuergitter 6 einer Pentode 7, zum" anderen am Ohmschen Gegenkopplungswiderstand 8 liegt. Hinter diesem Widerstand verzweigt sich die Leitung. Der eine Zweig führt in Spannungsteilerschaltung zu dem Resonanzkreis für die Höhenanhebung mit regelbarer Kapazität 9, hinter der eine Parallelschaltung aus einer mit Eisenkern ausgerüsteten Induktivität 10 und einem regelbaren Ohmschen Widerstand 11 liegt. Dieser Parallelkreis ist am anderen Ende ebenfalls mit der Erde 5 verbunden.

Der andere hinter dem Gegenkopplungswiderstand 8 liegende Zweig führt zu einem weiteren Ohmschen Widerstand 12, hinter dem eine Kapazität 13 für die unteren Frequenzen liegt. Diese Kapazität ist weiter mit der Anode 14 der Pentode 7 sowie einerseits mit einem Außen- oder Arbeitswiderstand 15 und andererseits einer Kopplungskapazität 16 verbunden, die zum Gitter der nächsten Röhre führt.

Das Schirmgitter 17 der Pentode 7 liegt sowohl über den Abblockkondensator 18 an Erde 5 als auch über den Ohmschen Widerstand 19 und die Siebkapazität 20 ebenfalls an Erde 5. Die Verbindungsleitung des Ohmschen Widerstandes 19 und der Kapazität 20 ist an den Außen- oder Arbeitswiderstand 15 des Anodenkreises angeschlossen, 6g und zwar an dem zum positiven Pol 21 führenden Ende.

An der Kathode 22 liegt der aus Ohmschem Widerstand 23 und Kapazität 24 gebildete übliche Kathodenblock, dessen anderes Ende mit der Erde 5 verbunden ist.

Fig. 2 läßt den Verlauf der Kurven der EMK sowie des Verstärkers erkennen, wobei die eine Verstärkerkurve den ungünstigen Verlauf bei den bekannten Verstärkern, die andere Verstärkerkurve den bei Anwendung der Erfindung erzielten Verlauf veranschaulicht.

Im Koordinatensystem sind die Abszissenwerte der Frequenz /, die Ordinatenwerte der EMK E zugeordnet. Die parallel zur Abszissenachse f liegende Spannungslinie 25 stellt den erstrebten konstanten Verlauf der Spannung am Ausgang des Verstärkers dar. Die Hörkopf-EMK zeigt den Verlauf nach der Kurve 26, während die gestrichelten Kurven 27 den Verlauf des Frequenzganges in bekannten Verstärkern veranschaulicht.

Es ist hieraus ersichtlich, daß der Frequenzgang 27 den Frequenzgang 26 nicht spiegelbildlich symmetrisch auf die Parallele 25 zur Abszissenachse kompensiert, während die mit dem Verstärker nach der Erfindung erzielbare Kurve 28 dank ihres praktisch frequenzreziproken Verlaufs zur Kurve 26 die angestrebte Konstanz der Ausgangsspannung gemäß der Parallele 25 gewährleistet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Schaltungsanordnung für die Wiedergabe von Magnettonaufzeichnungen mit auf den Hörkopf folgendem Übertrager und einem Vorverstärker mit frequenzabhängiger Gegenkopplung zur Erzielung einer konstanten Amplitude über den hörbaren Frequenzbereich, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität des Hörkopfes, die Wicklungskapazität des Übertragers sowie das Übersetzungsverhältnis des Übertragers so aufeinander abgestimmt sind, daß die Resonanzfrequenz des Hörkopfes mit Übertrager oberhalb des Hörbereiches liegt und daß eine zur EMK-Kurve frequenz- no reziproke Gegenkopplung, bezogen auf das Gitter der Eingangsröhre, erfolgt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 595481, 745587; Deutsche Patentanmeldung Sch 5518 IXa/42g

   (bekanntgemacht am 19. 7. 1951);
   Funkschau, 1949, H. 15, S. 245 bis 247;
   Buch v. Begun, »MagneticRecording«, S. 107,

   132, 164 (1949)·

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   1 909 635/46 10.59