DK142097B - Ekspansionskredsløb til et kompressions- og ekspansionsanlæg. - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 1^2097 DANMARK (si) 1/64 (21) Ansegning nr. 4875/72 (22) Indleveret den 2. Okt. 1972 (24) Lebedag 2. Okt. 1972 \/ (44) Ansegningen fremlagt og ^ freml»ggel*ee»kriftet offentUggjort den 25· aug· 1980 PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Pnontet begæret fra den

5. okt. 1971, 77532/71, JP

18. apr. 1972, 38941/72, JP

(71) VICTOR COMPANY OP JAPAN LTD., No. 12, 3-chome, Moriya-cho, Kanagawa-leu, Yokohama-City, Kanagawa-ken, JP.

(72) Opfinder·* Nobuaki Takahashi, 159^-3, Fukuda, Yamato-City, Kanagawa-ken, JP: Maeao Kasuga, 118, Shimokusawa, Sagamihara-City, Kanagawe-ken, JP: Nobuhicfe Ohsaki, 56, Putatsuhashi, Seya-ku, Yokohama-City, Kanagawa-ken, JP: Taeuhisa Okabe, 746-43, Kurlhara, Zama-City, Kana= gawa-ken, JP: Hirorau Sekiguchi, 9^5-8, Mlyazawa-cho, Seya-ku, Yokohama-City, Kanagawa-ken, JF.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling;

Internationalt Patent-Bure au._

Ekspansionskredsløb til et kompressions- og ekspansionsanlæg.

Opfindelsen angår et ekspansionskredsløb til et kompressions- og ekspansionsanlæg, navnlig for tonefrekvenser, og med en indgangsklemæe, som får tilført signaler, der er frembragt i anlæggets kompressionsdel ved komprimering af signalkomposanter i et mellemfrekvensområde og et højere frekvensområde i en forstærkningsreguleringskobling, hvis forstærkningsfaktor for henholdsvis mellem- og højfrekvenskomposanter reguleres ved hjælp af separate styresignaler, der er frembragt i hver sin af to reguleringssløjfer i overensstemmelse med de pågældende komposanters niveauer, medens forstærkningsreguleringskredsen har en konstant forstærkningsfaktor for lavere frekvenser.

Beskrivelsen til dansk patentansøgning nr. 1651/72 omhandler et sådant kompressions- og ekspansionsanlæg, hvor frekvensbåndet for et signal i anlæggets 2 142097 kompressionsdel inddeles i flere, f.eks. to frekvensbånd, og kompressionen udføres ved ændring af frekvenskarakteristikken for hvert bånd i overensstemmelse med indgangssignalets niveau, hvorhos det heraf resulterende, komprimerede og udsendte signal ekspanderes i et ekspansionsanlæg.

Svarende til, at der i kompressionsdelen af dette tidligere foreslåede kemipressions- og ekspansionsanlæg anvendes kompressorer med to reguleringssløjfer, anvendes der i anlæggets ekspansionsdel også ekspandere med to reguleringssløjfer.

Ved anvendelse af dette kompressions- og ekspansionsanlæg i forbindelse med en firekanal-grammofonplade eller en såkaldt CD-4 grammofonplade, som er foreslået og bragt til praktisk udførelse af ansøgeren, forefindes ekspansionskredsløbet i det gengivelsesudstyr, som må anskaffes af den almindelige bruger. I denne forbindelse er det en ulempe, hvis ekspansionskredsløbet er udformet med to reguleringssløjfer, idet dette væsentligt fordyrer ekspansionskredsløbet og dermed gengivelsesudstyret.

I forhold hertil tilsigtes det ved opfindelsen at frembringe et ekspansionskredsløb, som ved hjælp af en enkelt reguleringssløjfe er i stand til at ekspandere et signal, som er komprimeret i et kompressionskredsløb indeholdende to - reguleringssløjfer, og herigennem opnå en forenkling og billiggørelse af ekspansionskredsløbet, samtidigt med at ekspansionen udføres i det væsentlige uden hørbar forskel i forhold til ekspansion med to reguleringssløjfer.

Ifølge opfindelsen opnås det ved, at komposanter I mellemfrekvensområdet filtreres og udtrækkes fra det til indgangskiemmen førte signal ved hjælp af en enkelt filterkobling, at det af denne filterkobling udtrukne signal ensrettes ved hjælp af en enkelt styresignalgenerator til frembringelse af en enkelt styre-signalspænding, at det til indgangsklemmen førte signal føres til en enkelt forstærkningsreguleringskobling, hvis forstærkning for mellemfrekvens- og højfrekvens-' komposanterne af det tilførte signal øges med tiltagende absolut værdi af den enkelte styresignalspænding, medens forstærkningen er konstant for lavfrekvenskompo-santer i det til indgangsklemmen førte signal, og at det i forstærkningsreguleringskoblingen ekspanderede signal føres til en dampningskreds, som for dette signal udviser en dænpningskarakteristik med højere dampning af højfrekvensområdet end af mellemfrekvensområdet.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en grafisk afbildning af forstærkningsfrekvenskarakteristikker for et ekspansionskredsløb til anvendelse i firékanal-grammofonpladegengivelsesudstyr, fig. 2 viser et blokdiagram for det ekspansionskredsløb i et kendt kompressions- og ekspansionsanlæg, fig. 3 et blokdiagram af én udførelsesform for et ekspansionskredsløb ifølge opfindelsen, 3 142097 fig. 4 en grafisk afbildning af forstærknings-frekvenskarakteristikken for det kendte ekspansionskredsløb i fig. 2, fig. 5 en grafisk afbildning af forstærknings-frekvenskarakteristikken for det i fig. 3 viste ekspansionskredsløb ifølge opfindelsen, fig. 6 et detaildiagram for en udførelsesform for ekspansionskredsløbet ifølge opfindelsen, fig. 7 ét detaildiagram for en anden udførelsesform for ekspansionskredsløbet ifølge opfindelsen, fig. 8A - 11B forstærknings-frekvenskarakteristikker til illustration af ekspansionskarakteristikkeme for henholdsvis det kendte tosløjfe-ekspansions-kredsløb og enkeltsløjfe-ekspansionskredsløbet ifølge opfindelsen for forskellige niveauer af indgangssignalets højfrekvenskamposant, og fig. 12 grafiske afbildninger af forvrængningskarakteristikken ved anvendelse af henholdsvis en felteffekttransistor og en bipolartransistor som reguleringselement .

Ved den førnævnte anvendelse af et kompressions- og ekspansionsanlæg i forbindelse med firekanal-grammofonplader foretages der i kompressionsanlægget en kompression af et mellemfrekvenssignal i frekvensbåndet 200 - 2000 Hz og et højfrekvenssignal i båndet over 2000 Hz med henholdsvis 10 dB og 15 dB.

1 et anlæg til lydgengivelse fra en sådan grammofonplade er der derfor behov for at foretage ekspansion af det nævnte mellemfrekvenssignal og det nævnte højfrekvenssignal med henholdsvis 10 dB og 15 dB.

I fig. 1 er vist en typisk forstærknings-ffekvenskarakteristik fra et ekspansionskredsløb til anvendelse i forbindelse med firekanal-grammofonplader og gengivelsesudstyr. Kurverne I og II repræsenterer asymptoter til fastlæggelse af henholdsvis mellemfrekvens- og højfrekvenskarakteristikken, medens kurverne III og IV illustrerer de virkelige frekvenskarakteristikkurver for disse frekvensbånd. Den samlede frekvenskarakteristik, der er sammensat af kurverne III og IV, er betegnet med V.

Frekvenskarakteristikkerne i fig. 1 er i et kendt ekspansionsanlæg realiseret ved hjælp af et ekspansionskredsløb som vist i blokdiagrammet i fig. 2.

I dette kredsløb føres et signal, som i kompressionsanlægget er komprimeret ved hjælp af kompressorer med to reguleringssløjfer og herefter udsendt, over en indgangsklemme 10 samtidigt til en forstærkningsreguleringskreds 11, et båndpasfilter 14 og et højpasfilter 16. Indgangssignalets mellemfrekvensdel i frekvensbåndet 200 - 2000 Hz passerer gennem båndpasfilteret 14 og føres til styresignalgenerator 15, medens højfrekvensdelen i båndet over 2000 Hz passerer gennem højpasfilteret 16 og føres til styresignalgenerator 17. Styresignaler fra styresignalgeneratorerne 15 og 17 føres til forstærkningsreguleringskredsen 11 til styring af et i denne kreds indgående reguleringselement.

4 142097

Mellem- og høj frekvenskar akt ar ist ikkeme for et over klemmen 10 tilført signal regulerer således forskelligt og ekspanderes i forstærkningsreguleringskredsen 11 af de ovennævnte styresignaler, og det resulterende signal aftages som udgangssignal fra en dæmpningskreds 12 over en udgangsklemme 13. Forstærkningsfrekvenskarakteristikken for udgangssignalet er som vist i fig. 4. Frekvenssvaret varierer i afhængighed af indgangssignalniveauet og følger for meget lave indgangssignalniveauer en karakteristik som vist ved kurven VI, hvor mellemfrekvensbåndet} f.eks. ved 630 Hz, og højfrekvensbåndet, f.eks. ved 15 kHz, er dæmpet omkring henholdsvis 12 dB og 15 dB. Ved tiltagende indgangssignalniveau nærmer frekvenssvaret sig en flad kurve som vist ved VII.

I det omhandlede kendte ekspansionskredsløb findes der to reguleringssløj-fer. Den ene af sløjferne indeholder båndpasfilteret 14 og styresignalgenerato-ren 15 og den anden højpasfilteret 16 og styresignalgeneratoren 17. Som nævnt i det foregående giver dette anledning til ulemper i form af kompliceret opbygning af ekspansionskredsløbet og høj fremstillingspris.

Ved opfindelsen tilsigtes det at afhjælpe disse ulemper. Til illustration af principperne ved opfindelsen er i fig. 3 vist et skematisk blokdiagram for en udførelsesform for ekspansionskredsløbet.

I gengivelsesanlægget foretages der gengivelse fra en firekanal-grammofonplade, på hvilken der i optageanlægget er optaget et ved anvendelse af kompressorer med to reguleringssløjfer komprimeret signal, og dette signal føres til en ind-gangsklemme 20. Dette signal føres til en forstærk ningsreguleringskobling 21 og et lavstopfilter 24. De fra lavstopfilteret 24 aftagne mellemfrekvens- og højfrekvenssignaler i frekvensbåndene henholdsvis 200-2000 Hz og over 2000 Hz føres til en styresignalgenerator 25. Et fra styresignal-generatorn 25 aftaget styresignal føres til forstærkningsreguleringskredsen 21 til styring af reguleringselementet i denne kreds.

Det gengivne signal, hvis mellemfrekvens- og højfrekvenskomposanter er blevet reguleret og ekspanderet i forstærkningsreguleringskredsen 21 på den i det følgende beskrevne måde, aftages som udgangssignal fra en dasnpningskreds 22 over en udgangsklemme 23.

Som det fremgår af fig. 3 anvendes der i kredsløbet ifølge opfindelsen kun en enkelt reguelringssløjfe til opnåelse af et forstærkningsreguleringssignal.

Betragtes et musikfrekvensspektrum vil den akustiske energi fra næsten alle signalkilder være højere i mellemfrekvensbåndet end i højfrekvensbåndet.

I tosløjfe-kredsløbet i fig. 2 vil udgangsstyresignalet i højfrekvensbåndet som følge heraf udvise tendens til at blive mindre end signalet i mellemfrekvensbåndet, medens højfrekvenskarakteristikken for forstærkningsreguleringskredsen i enkeltsløjfekredsløbet i fig. 3 vil udvise tendens til at blive hævet i nærværelse af et mellemfrekvensindgangssignal, selv i fravær af et højfrekvensindgangssignal.

5 142097

Den samlede karakteristik for ekspansionskredsløbet i fig. 3 vil derfor blive som vist i fig. 5. Med deres afvigelse fra karakteristikkerne i fig. 4 behøver karakteristikkerne i fig· 5 en kraftigere dampning i højfrekvensbåndet end i mellemfrekvensbåndet. Forudsættes ekspansionskredsløbet at have forstærkningsfrekvenskarakteristikker som vist i fig. 5, viser det sig omvendt, at et ved anvendelse af en tosløjfe-kompressor komprimeret signal kan ekspanderes ved hjælp af et enkeltsløjfe-ekspansionskredsløb. Ved yderst lavt indgangssignal-niveau udviser forstærkningsfrekvenskarakteristikkerne i fig. 5 en karakteristikkurve VIII med en'dæmpning på f.eks. omkring 12 dB i mellemfrekvensbåndet, f.eks. ved 630 Hz, og omkring 15 dB i højfrekvensbåndet, f.eks. ved 15 kHz. For tiltagende indgangsniveau er vist et antal kurver, hvoraf højfrekvensbåndet udviser en mere end 2 dB, f.eks. 3 dB, kraftigere dæmpning end mellemfrekvensbåndet, og endelig er der vist en karakteristikkurve IX, son er i det væsentlige flad under mellemfrekvensbåndet, og hvis højfrekvensbånd udviser en dampning på tilnærmelsesvis 3 dB i forhold til mellemfrekvensbåndet.

Anvendelse af en sådan frekvenskarakteristik med dæmpning i højfrekvensbåndet har som beskrevet i det følgende vist sig effektiv med hensyn til modulationsstøj. Ved gengivelse af musik, der udelukkende er samnensat af mellemfrekvenstoner, som f.eks. en fløjtesolo, varierer forstærkningen i højfrekvensbåndet i et sådant enkeltsløjfe-ekspansionskredsløb, og både højfrekvens- og mellemfrekvens-støj tiltager. I dette tilfælde maskeres mellemfrekvensstøjen af musikken og bliver uhørlig, men højfrekvensstøjkoraposanterne, som kan skelnes fra musikken, bliver hørlige. Ved anvendelse af en frekvenskarakteristik som vist i fig. 5 sker der imidlertid en dæmpning af fejlfrekvensbåndet, og højfrekvenskomposanteme bliver mindre og uhørlige i form af modulationsstøj.

I fig, 6 er vist et diagram for et enkeltsløjfe-ekspansionskredsløb ifølge opfindelsen, i hvilket en transistor Q1 forstærker et indgangssignal, som fra en indgangsklemme 30 tilføres transistorens basis over en kondensator Cl. Ri og R2 angiver basisforspændingsmodstande for transistoren Ql, og R3 og R4 angiver henholdsvis en kollektorbelastningsmodstand og en emittermodstand for transistoren Ql. Det af transistoren Ql forstærkede signal aftages fra kollektorefl og afgives over en koblingskondensator C2 til en udgangsklemme 31.

Kondensatorer C3 og C4 og modstande R5 og R6 ved kredsløbets udgangsside danner tilsammen en dæmpningskreds 22 til fastlæggelse af dampnings-karakteristikkerne. De enkelte kredsløbselementer i dæmpningskredsen er dimensioneret til at give en samlet frekvenskarakteristik som vist i fig. 5, således at indgangssignalet dampes mere i højfrekvensbåndet end i mellemfrekvensbåndet.

Som forstærkerelement i styresignalgeneratoren 25 anvendes en transistor Q2. Denne transistor forstærker niveauet af et fra transistoren Ql's emitter til dens basis afgivet signal, og fra dens kollektor aftages et styresignal. En konden- 6 142097 sator C5, dioder D2 og D3, en kondensator C7 og modstande RIO og Ril danner tilsammen en ensretterkreds for det fra transistoren Q2's kollektor aftagne styresignal.

Som reguleringselement i forstærkningsreguleringskredsen 21 anvendes en transistor Q3. Denne transistors impedans bringes til at variere ved hjælp af det af ensretterkredsen ensrettede og til transistorens basis førte styresignal.

Ved-variation af transistoren Q3’s impedans bringes også impedansen i det mellem transistoren Ql’s emitter og jord serieforbundne kredsløb med en kondensator C9 og en modstand R13 til at variere.

Det oven for beskrevne kredsløb virker på følgende måde. Ved yderst lavt niveau af det til indgangsklemmen 30 førte indgangssignal dæmpes det af transistoren Q1 forstærkede indgangssignal på en sådan måde at den af kondensatorerne C3 og C4 og modstandene R5 og R6 bestående daanpningskreds, at højfrekvensbåndet dæmpes 3 dB mere end mellemfrekvensbåndet, og det dæmpede signal aftages som udgangssignal fra udgangsklemmen 31.

Ved højt indgangssignalniveau føres et signal fra transistoren Ql's emitter til transistoren Q2rs basis, og et forstærket signal aftages fra transistorens Q2's kollektor. I det fra transistoren Q2’s kollektor aftagne signal afskæres lavfrekvenskomposanten ved hjælp af kondensatoren C5, der også virker som lavstopfilter, og signalet ensrettes herefter ved hjælp af dioderne D2 og D3 og udglattes af kondensatoren C7 og modstandene R10 og Ril. Den ensrettede og udglattede positive signalspænding føres til transistoren Q3’s basis. Modstanden R9, dioden Dl og kondensatoren C6 danner tilsammen en forspændings-kreds for transistoren Q3, således at der selv i fravær af et indgangssignal kan påtrykkes en foreskreven forspænding på transistoren Q3's basis.

Resistansværdien over transistoren Q3T s kollektor-emitterstrækning er høj ved lavt indgangssignalniveau og lav ved højt indgangssignalniveau og tilførsel af en høj positiv signalspænding til dens basis. Transistoren Ql’s strømtilbagekobling gennem kondensatoren C9 og modstanden R13 aftager derfor ved højt indgangssignalniveau. Formindskelsen af transistoren Ql’s strømtilbagekobling giver anledning til en stigning i forstærkningen i højfrekvensbåndet. I denne forbindelse bemærkes, at da transistoren Q1 arbejder som emitterfølger, forbliver signalniveauet ved transistorens emitter i det væsentlige uændret til trods for ændringer i transistoren Q3’s resistansværdi.

Der kan således ikke aftages nogen styresignalspænding fra transistoren Ql's emitter ved lavt indgangssignalniveau hvilket medfører, at der fra udgangsklemmen 31 kan aftages et signal, hvis mellemfrekvensbånd er blevet dæmpet, og hvis højfrekvensbånd er blevet yderligere dsaupet. Da der ved højt indgangssignalniveau opnås en styresignalspænding fra transistoren Ql’s emitter, bringes transistoren Q3's resistansværdi til at variere ved hjælp af det over transistoren 7 142097 Q2 og ensretterkredsen frembragte styresignal, hvilket resulterer i en formindskelse af strømtilbagekoblingen. Følgelig opnås der ved udgangsklemmen 31 et signal med en karakteristik, hvor dampningen i både mellemfrekvens- og højfrekvensbåndet er undertrykket og i det væsentlige udjævnet, og hvor endvidere højfrekvensbåndet er dæmpet mere end mellemfrekvensbåndet.

Da transistoren Q2 ved høje signalniveauer arbejder i mættet tilstand, er indgangsimpedansen ved mætning meget lav. Ved modtagelse af et styresignal fra en lydsignalkreds med høj impedans, som f.eks. transistoren QI's basiskreds optræder der forvrængning, når transistoren Q2 er mættet. I den beskrevne udførelsesform for opfindelsen opnås styresignalet imidlertid fra transistoren QI's emitterkreds, der har lav impedans, hvorved der ikke optræder forvrængning i tilfælde af mætning. For at opnå et signal fra transistoren QI's basiskreds er det kun nødvendigt at forbinde en pufferforstærker til transistoren QI's basis og opnå signalet gennem pufferforstærkeren, hvilket signal føres til transistoren Q2's basis. Selv om det er tænkeligt at opnå et signal fra transistoren QI's kol-lektor, er et sådant signal uegnet som styresignal, fordi mellemfrekvens- og højfrekvensbåndene er blevet dæmpet af dæmpningskredsen.

Endvidere danner den til transistoren QI's kollektor forbundne kondensator C2, den mellem kondensatoren C2 og transistoren Q3's basis forbundne kondensator C8 og modstanden R12 tilsammen et kredsløb til udligning af den af transistoren Q3 forårsagede forvrængning. Antages det, at transistoren Q3's basisspænding er konstant, bliver kollektor-emitterresistansen mindre med tiltagende kollektorspænding hvilket medfører lave værdier af kollektor-emitterresistansen i positive halvbølger af indgangssignalet og høje kollektor-emitterresistans-værdier i negative halvbølger, hvorved der opstår forvrængning i signalkurveformen.

Til løsning af dette problem udnyttes ved den her betragtede udførelsesform det forhold, at ved variation af transistoren Q3's kollektorspænding i positiv retning varierer transistoren QI's kollektorspænding i negativ retning. Ændringer i resistansværdien med ledsagende ændringer i transistoren Q3's kollektorspænding udlignes således ved tilførsel af et signal på transistoren QI's kollektor-side til transistoren Q3’s basis over kondensatoren C8 og modstanden R12, hvorved transistoren Q3's forvrængningsfaktor formindskes.

I den beskrevne udførelsesform anvendes som transistoren Q3 en silicium-transistor, medens modstanden R9 og siliciumdioden Dl anvendes i forspændingskredsen, Af denne grund forbliver spændingen over dioden Dl uændret til trods for ændringer i forsyningsspændingen. Da endvidere spændingen over dioden Dl vareirer sammen med spændingen over transistoren Q3 i gennemgangsretningen ved ændringer i omgivelsestemperaturen, er temperaturstabillteten særdeles gunstig.

Kredsløbselementeme i den ovenfor beskrevne udførelsesform har følgende værdier: 8 142097

Modstande RI 390 kohm R8 3,9 kohm R2 33 » R9 100 " r3 15 » RIO 100 " R4 2,2 " RU 47 " R5 3,9 " R12 68 " R6 2,2 11 R13 330 ohm R7 150 ohm

Kondensatorer ci ίο μ,τ C6 lo με C2 10 » C7 1 " C3 0,22 F C8 10 » C4 22 ' F C9 1 "

C5 0,1 F

I det følgende beskrives en anden udførelsesform for ekspansionskredsløbet ifølge opfindelsen under -henvisning til fig. 7. I denne figur er anvendt samme henvisningsnumre for komponenter, som er identiske eller ækvivalente med de i fig. 6 viste, og beskrivelsen af sådanne komponenter gentages ikke.

I udførelsesformen i fig. 7 forstærkes et til indgangsklemmen 30 ført signal af transistoren Ql, og et udgangssignal aftages fra udgangsklemmen 31 over kondensatoren C2. Kondensatorer CIO og Cll for modstande R20 og R21 på kredsløbets udgangsside danner tilsammen en dæmpningskreds. Den samlede frekvenskarakteristik for denne danpningskreds er som vist i den grafiske afbildning i fig. 5 udformet således, at indgangssignalet dæmpes til en foreskrevet værdi i højfrekvensbåndet. Det er ønskeligt, at frekvenssvaret i højfrekvensbåndet falder med 2-7 dB i forhold til mellerafrekvensbåndet, og i den foreliggende udførelsesform er dampningen indstillet til 7dB.

Signalniveauet ved transistoren Ql's emitter føres over en kondensator C12 til basis af den som forstærkerelement i styresignalgeneratoren 25 fungerende transistor Q2. Signalet forstærkes af transistoren Q2, og ved dennes udgang opnås et styresignal. R22 og R23 angiver basisforspændingsmodstande for transistoren Q2. Kondensatorerne C5 og C14, dioderne D2 og D3, modstandene R24 og R25 og en variabel modstand VR1 danner tilsammen en ensretterkreds for styresignalgeneratoren.

En af ensretterkredsen ensrettet styresignalspænding føres til styreelektroden af en felteffekttransistor Q4, der indgår som reguelringselement i forstærkningsreguleringskredsen, hvorved dennes impedans bringes til at variere. Mellem kildeelektroden og styreelektroden af felteffekttransistoren Q4 er frembragt en vekselstrømstilbagekoblingssløjfe ved hjælp af en serieforbindelse af en mod- 9 142097 stand R26 og en kondensator C15, hvorved felteffekttransistoren Q4’s impe-dansvariation gøres lineær og forvrængningen reduceres. Modstande R28 og R29, en variabel modstand VR2 og en kondensator G16 danner tilsammen en forspændingskreds for felteffekttransistoren Q4 til indstilling af felteffekttransis-torens kilde-drænimpedans i fravær af indgangssignal ved felteffekttransistorens styreelektrode og samtidig fastlæggelse af det punkt, hvor impedansen begynder at variere.

Udførelsesformen i fig. 7 virker på følgende måde. Ved lavt niveau af et til indgangsklemmen 30 ført indgangssignal vil dette signal efter forstærkning i transistoren Q1 have et frekvenssvar, i hvilket forstærkningen i mellemfrekvensbåndet er dæmpet, og forstærkningen i højfrekvensbindet dæmpes yderligere med omkring 7 dB ved hjælp af dæmpningskredsen.

Ved højt niveau af det til indgangsklemmen 30 førte indgangssignal føres et fra transistoren Ql’s emitter aftaget signal til transistoren Q2's basis over koblingskondensatoren C12. Et styresignal for transistoren Q2's kollektorudgang aftages over kondensatoren C5 og føres til den ovennævnte ensretterkreds. En kombination af koblingskondensatoren C12 og basisforspændingsmodstandene R22 og R23 og en kombination af kondensatoren C5 og modstanden R24 virker hver for sig som lavstopfilter til afskæring af signalets lavfrekvenskoraposant. Da disse lavstopfiltre er serieforbundne, kan der opnås en skarp afskæring af lavfre-kvenskomposanten med en hældning af størrelsesordenen 12 dB/oktav.

Det opnåede styresignal med afskåret lavfrekvensbånd ensrettes ved hjælp af dioderne D2 og D3 og udglattes ved hjælp af kombinationen af kondensatoren G14 og den variable modstand VR1. Den således ensrettede og udglattede positive signalspænding føres til felteffekttransistoren Q4's styreelektrode over modstanden R25.

Felteffekttransistoren Q4's kilde-drænresistans, som har høje værdier ved lavt indgangssignalniveau, udviser lave værdier ved tiltagende indgangssignalniveau og tilførsel af en positiv spænding fra ensretterkredsen til styreelektroden, hvorved transistoren Ql's strømtilbagekobling gennem kondensatoren C13 og modstanden R27 formindskes. Ved denne formindskelse tiltager forstærkningen i udgangssignalets mellem- og højfrekvensbånd, og den samlede frekvenskarakteristik for udgangssignalet bliver med tilnærmelse flad og dæmpet alene i højfrekvensbåndet .

De kredsløbselementer i udførelsesformen i fig. 7, som ikke indgår'i udførelsesformen i fig. 6, har følgende værdier: 142097 ίο

Modstande R20 3,3 kohm R25 100 kohm R21 2,7 » R26 100 '· R22 470 " R27 330 ohm r23 39 " R28 100 kohm R24 8,2 n R29 100 »'

Variable modstande VR1 50 kohm VR2 50 kohm

Kondensatorer

CIO 0,22 /*£ C14 0,22 AF

Cll 0,018 «* C15 0,022 " C12 0,047 " C16 33 » C13 1 n I det følgende foretages en sammenligning af ekspansionskarakteristikkerne for et ekspansionskredsløb, der anvender det tidligere benyttede tosløjfe-regule-ringssystem, og ekspansionskarakteristikkeme for ekspansionskredsløb, i hvilket det benyttes et enkeltsløjfe-reguleringssystem, under henvisning til fig. 8A-11B.

Af disse viser fig. 8A, 9A, 10A og 11A ekspansionskarakteristikker for førstnævnte kredsløb, medens fig. 8B, 9B, 10B og 11B viser ekspansionskarakteristikker for sidstnævnte kredsløb.

I det tidligere foreslåede tosløjfe-ekspansionskredsløb vil, når der alene foreligger lyd i mellemfrekvensbåndet, kun mellemfrekvens-reguleringssystemet være i funktion. Som vist i fig. 8A vil dæmpningen i mellemfrekvensbåndet aftage, medens dæmpningen i højfrekvensbåndet forbliver uændret. I fig. 8A repræsenteres karakteristikkerne i ekspansionskredsløbets mellemfrekvens- og højfrekvensbånd af de punkterede linier henholdsvis M og H, medens den fuldt optrukne linie repræsenterer den samlede karakteristik. I modsætning hertil arbejder ekspanderen i ekspansionskredsløbet ifølge opfindelsen ved optræden af lyd i mellemfrekvensbåndet både i mellemfrekvens- og højfrekvensbåndet. Kredsløbet ifølge opfindelsen er imidlertid således udformet, at højfrekvensbåndet dæmpes mere end mellemfrekvensbåndet. Som vist i fig. 8B bliver kredsløbets frekvenssvar derfor i det væsentlige det samme som i fig. 8A. Hvis højfrekvensbåndet er udformet til ikke at give nogen dæmpning, vil dæmpningen blive reduceret i højfrekvensbåndet samtidigt med mellemfrekvensbåndet som vist ved den punkterede linie i fig. 8B, hvorved støj i højfrekvensbåndet, navnlig den førnævnte modulationsstøj, vil blive hørlig.

Når der foreligger lyd alene i højfrekvensbåndet, er som vist i fig. 9A alene højfrekvensreguleringssystemet i tosløjfe-ekspansionskredsløbet i funktion 11 142097 med det resultat, at dampningen i højfrekvensbåndet aftager og dæmpningen i mellemfrekvensbåndet forbliver uændret. I enkeltsløjfe-ekspansionskredsløbet ifølge opfindelsen vil der derimod som vist i fig. 9B ved lyd i højfrekvensbåndet optræde en formindskelse af dampningen både i mellemfrekvens- og højfrekvensbåndet. Det fremgår, at i dette tilfælde er forstærkningen i mellemfrekvensbåndet tiltaget i forhold til frekvenskarakteristikken i fig. 9A. Som følge heraf vil eventuel støj i mellemfrekvensbåndet blive forstærket. I virkeligheden er støj i mellemfrekvensbåndet imidlertid mindre hørlig og har en ringe energi. Forskellen mellem de to frekvenskarakteristikker er med andre ord næsten uden betydning.

I tilfælde af lav lydstyrke i både mellemfrekvens- og højfrekvensbåndet vil begge ekspansionskredsløb være næsten ude af funktion, og deres karakteristikker kan ved passende fastlæggelse af dæmpningskredsenes karakteristikker gøres i det væsentlige ens, således som det fremgår af fig. 1QA og 10B.

Ved høj lydstyrke i både mellemfrekvens- og højfrekvensbåndet fås som vist i fig. 11A en flad karakteristik for tosløjfe-ekspansionskredsløbet, medens en-keltsløjfe-ekspansionskredsløbet for en karakteristik som vist i fig. 11B, hvor højfrekvensbåndet er mere dæmpet end mellemfrekvensbåndet. Det antages, at det udgangsniveau, ved hvilket karakteristikken for tosløjfe-ekspansionskredsløbet bliver flad, er 0 VU. Middelmusikniveauet er da 5-10 dB lavere, og ved dette niveau udsættes højfrekvensbåndet i enkeltsløjfe-ekspansionskredsløbet for en flere dB, f.eks. 2-7 dB, kraftigere dampning af mellemfrekvensbåndet, fordi energien i højfrekvensbåndet er højere end i mellemfrekvensbåndet.

For at opnå samme frekvenskarakteristik som tosløjfe-ekspansionskredsløbet ved middelniveauet udsættes højfrekvensbåndet i enkeltsløjfe-ekspansionskredsløbet ifølge opfindelsen for en flere dB kraftigere dampning end mellemfrekvensbåndet.

I den ovenfor beskrevne, anden udførelsesform for enkeltsløjfe-ekspansions-kredsløbet ifølge opfindelsen udnyttes som reguleringselement felteffekttransis-toren Q4. Generelt udviser dræn-kilderesistansen for en felteffekttransistor bedre linearitet og større linearitetsområde end den tilsvarende karakteristik for en almindelig transistor. Denne udførelsesform har derfor den fordel, at den nedsætter forvrængningshyppigheden. Til sammenligning af de to tilfælde, hvor en felteffekttransistor og en almindelig transistor anvendes som reguleringselement, er i fig. 12 vist forvrængningskarakteristikkurver for kredsløbet i fig. 7. Kurverne F1 og F2 angiver karakteristikkerne for signalniveaueme 0 VU og +5 VU ved anvendelse af en felteffekttransistor, medens kurverne TI og T2 repræsenterer samme signalniveauer ved anvendelse af en almindelig transistor. Enheden VU er her den inden for tonefrekvensteknik sædvanligt benyttede enhed, der udtrykker tonefrekvenseffektniveauet i dB over et standardiseret referenceniveau på 1 mW.

Som det fremgår af denne grafiske afbildning medfører anvendelsen af en felteffekttransistor som reguleringselement en forbedring af forvrængningsfaktoren med en størrelsesorden på et ciffer.

Claims (3)

12 142097

1. Ekspansionskredsløb til et kompressions- og ekspansionsanlæg, navnlig for tonefrekvenser, og med en indgangsklemme (20), som får tilført signaler, der er frembragt i anlæggets kompressionsdel ved komprimering af signalkompo-santer i et mellemfrekvensområde og et højere frekvensområde i en forstærknings reguleringskobling, hvis forstærkningsfaktor for henholdsvis mellem- og højfrekvenskomposanter reguleres ved hjælp af separate styresignaler, der er frembragt i hver sin af to reguleringssløjfer i overensstemmelse med de pågældende komposanters niveauer, medens forstærkningsreguleringskredsen har en konstant forstærkningsfaktor for lavere frekvenser, kendetegnet ved, at komposanter i mellemfrekvensområdet og højfrekvensområdet filtreres og udtrækkes fra det til indgangsklemmen førte signal ved hjælp af en enkelt filterkobling (24), at det af denne filterkobling udtrukne signal ensrettes ved hjælp af en enkelt styresignalgenerator (25) til frembringelse af en enkelt styresignalspæn-ding, at det til indgangsklemmen førte signal føres til en enkelt forstærkningsreguleringskobling (21), hvis forstærkning for mellemfrekvens- og højfrekvens-komposanterne af det tilførte signal øges med tiltagende absolut værdi af den enkelte styresignalspænding, medens forstærkningen er konstant for lavfrekvenskom-posanter i det til indgangsklemmen førte signal, og at det i forstærkningsregulering skobi ingen ekspanderede signal føres til en dampningskreds (22), som for dette signal udviser en dampningskarakteristik med højere dampning af højfrekvens-området end af mellemfrekvensområdet.

2. Ekspansionskredsløb ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forstærkningsreguleringskoblingen indeholder en forstærkertransistor (Ql) til hvis basis indgangsklemmen (30) er forbundet, og mellem hvis emitter og et referencepotential der er forbundet et halvlederelement (Q3; Q4) i serie med en impedanskreds (G9, R13j C13, R27), hvilket halvlederelements indre resistansværdi ændres i overensstemmelse med styresignalspændingen således, at den aftager, når styresignalspændingen tiltager, hvorhos styresignalspændingen frembringes ved filtrering og ensretning af et fra forstærkertransistorens (Ql) emitterkreds aftaget signal, og dæmpningskredsen (22) er forbundet til forstærkertransistorens (Ql) kollektorkreds.

3. Ekspansionskredsløb ifølge krav 2, kendetegnet ved, at halvlederelementet omfatter en reguleringstransistor (Q3), hvis kollektor over impedanselementet (C9, R13) er forbundet til forstærkertransistorens emitter, og hvis basis får tilført styresignalspændingen til variation af resistansen af reguleringstransistorens kollektor-emitterstrækning, og at forstærkertransistorens (Ql) kollektorspænding over et andet impedanselement (C2, C8, R12) føres til reguleringstransistorens (Q3) basis med henblik på udligning af