DK169371B1 - Kredsløbsarrangement til modifikation af et dynamikområde - Google Patents

Description

DK 169371 B1

Opfindelsen angår et kredsløbsarrangement til modifikation af dynamikområdet af et indgangssignal i et frekvensbånd omfattende et antal kredsløbselementer, idet det enkelte kredsløbselement har en spændingsoverføringskarakteristik, som er 5 repræsenteret ved t-^s) t2 (s) ... tn(s), hvor n er antallet af kredsløbselementer, og overføringskarakteristikken er frekvensafhængig og/eller dynamikområdemodificerende, idet i hvert fald et af kredsløbselementerne har i hvert fald én dynamikområdemodificerende overføringskarakteristik, og over-10 føringskarakteristikkerne af kredsløbselementerne i hvert fald til dels opererer inden for det. samme frekvens- og niveauområde.

En kompressor er normalt kombineret med en ekspander (i et kompandersystem) til opnåelse af en vis støjreduktion.

15 Signalet komprimeres, inden det transmitteres eller indspilles, og ekspanderes efter modtagelse eller afspilning fra den pågældende transmissionskanal. Kompressorer kan imidlertid også anvendes alene, hvis man blot ønsker at reducere dynamikområdet, eksempelvis til tilpasning af kapaciteten af en 20 transmissionskanal, hvis det komprimerede signal er egnet til dette formål. Kompressorer alene anvendes i visse produkter, især audioprodukter, der er beregnet til at transmittere eller indspille komprimerede rundsprednings- eller forudindspillede signaler. Ekspandere kan også anvendes alene i visse produk-25 ter, især audioprodukter, der er beregnet til kun at modtage eller afspille allerede komprimerede rundsprednings- eller forudindspillede signaler. I visse produkter kan en enkelt anordning være indrettet til at kunne skifte imellem flere driftsformer; som kompressor til indspilning af signaler og 30 som ekspander til afspilning af komprimerede rundsprednings-eller forudindspillede signaler.

Ved konstruktion af kompressorer og ekspandere og støjreduktionssystemer af kompandertypen har man længe været interesseret i at kunne tilpasse kompressoren og ekspanderen til de 35 tilførte signaler. Dette er f.eks. ensbetydende med, at f.eks.

DK 169371 B1 2 kompressoren bør kunne tilvejebringe en konstant forstærkning over hele sit frekvensspektrum undtagen ved frekvensen af en dominerende signalkomponent, hvor den ellers ville tilvejebringe dynamikvirkning i overensstemmelse med en forudbestemt 5 kompressionslov. Dette omtales som "konform korrektion", og der kendes flere teknikker til opnåelse af dette herunder båndopdelings-og giidebåndsteknikker.

Ved båndopdelingsteknikken opdeles spektret i et antal frekvensbånd, som hver især påvirkes uafhængigt af hinanden. Ved 10 gi idebånds teknikken påvirker en dominerende signalkomponent kun dynamikvirkningen inden for en del af det samlede spektrum i modsætning til en bredbåndsmetode, ved hvilken dynamikvirkningen påvirkes over hele spektret af en dominerende signal-komponent. Båndopdelingssystemet giver således en højere grad 15 af tilpasning end bredbåndssystemet. Der kunne teoretisk set tilvejebringes et adaptivt system ved at opdele det samlede spektrum i et meget stort antal frekvensbånd. Kompliceretheden gør imidlertid , at et sådant arrangement bliver uhensigtsmæssigt. Der må følgelig gøres et kompromis ved at vælge et 20 antal frekvensbånd, som er passende for tilvejebringelse af en tilfredsstillende ydelse. Et kendt båndopdelende støjreduktionssystem af kompandertypen (type A-støj reduktionssystem) anvender fire bånd ("An Audio Noise Reduction System" af Ray Dolby J. Audio Eng. Soc., oktober 1967, vol. 15, nr. 4, pp 25 383-388). Et sådant system har imidlertid de samme ulemper som et bredbånds-støjreduktion, selvom det i mindre grad er en følge af, at båndet er opdelt, og ulemperne synes at være begrænset til de enkelte bånd. Disse ulemper er velkendte ved konstruktion af støjreduktionssystemer og omfatter tab af 3 0 støjreduktionsvirkning og problemer med støj- og signalmodulation ved frekvenser, som ikke er maskeret af den dominerende signalkomponent, når der sker en ændring i forstærkningen som følge af en dominerende signalkomponent. Sådanne problemer er i hovedsagen en følge af, at systemet ikke er tilpasset fuld-35 stændigt til det dominerende signal. Den grad, i hvilken sådanne modulationer er hørbare, afhænger af afvigelserne fra DK 169371 B1 3 komplementaritet. Hvis f.eks. et transmissionskanal-svarsignal er uregelmæssigt eller uforudsigeligt inden for kompressorens og ekspanderens pasbånd, vil eventuelle signalmodulationseffekter ikke blive udkompenseret i ekspanderen.

5 En dominerende signalkomponent er en signalkomponent af et niveau, der er tilstrækkeligt til at kunne påvirke dynamikvirkningen inden for det betragtede frekvensbånd. Under komplekse signalforhold kan der eventuelt være mere end én dominerende signalkomponent eller en dominerende signalkomponent 10 og subdominerende signalkomponenter. I et kompandersystem baseret på komplementaritet af kompressoren og ekspanderen, må alle signalkomponenter komprimeres og ekspanderes i overensstemmelse med en bestemt kompressions/ekspansionslov, for at signalspektret inklusive den dominerende signalkomponent (og 15 andre signaler, som underkastes dynamikvirkning), skal kunne genskabes med rette niveau i ekspanderen. Dette princip vil derfor ikke kunne anvendes i kompandersystemer af forskellige kendte adaptive og sammenløbende filterteknikker og såkaldte ''enkeltafsluttede" støj reduktions systemer (som kun opererer på 20 et gengivet signal) , i hvilke filtervirkningen ikke er underkastet en forudbestemt kompressions/ekspansionslov, og hvis virkning kan være uforudsigelig ved tilstedeværelse af et stort antal signaler.

En anden metode til opnåelse af en øget tilpasning, er glide-25 båndsteknikken, som anvender en signalafhængig variabel filtrering til opnåelse af en begrænsning. En dominerende signal-komponent bevirker i dette tilfælde, at grænse-frekvensen (eller -frekvenserne) af et eller flere variable filtre (f .eks.højpas-lavpas-, afsats- og dykfiltre etc.) forskydes således, at den 30 dominerende signalkomponent komprimeres eller ekspanderes.

Et glidebåndssystem, som kun arbejder i et enkelt højfrekvensbånd, er beskrevet i US-PS Re 28.426 og US-patentskrift nr. 4.490.691. Dette system danner grundlag for et bruger-støjreduktionssystem af kompandertypen, som kendes under betegnelsen DK 169371 B1 4 B-type støjreduktionssystem og indeholder et tovej s ar rangement med en sidevej, idet der i sidevejen er et fastliggende højpasfilter i serie med et variabelt filter.

Et tovejsarrangement er et arrangement, som giver en kompres-5 sions- eller ekspansionskarakteristik ved hjælp af en hovedvej , som i det væsentlige er uden dynamikvirkning, og en eller flere sekundære veje eller sideveje med dynamikvirkning. Sidevejene får deres indgangssignal fra indgangen eller udgangen af hovedvejen, og udgangssignalerne kombineres additivt eller 10 subtraktivt med hovedvejssignalet til tilvejebringelse af en kompression eller en ekspansion. En sidevej tilvejebringer i almindelighed en begrænsning eller variabel dæmpning, og den måde, hvorpå den er tilkoblet til hovedvejen, er bestemmende for om den hæver (til tilvejebringelse af kompression) eller 15 sænker (til tilvejebringelse af ekspansion) hovedvejssignal-komponenterne. Sådanne tovejsarrangementer er beskrevet i US-patentskrifterne nr. 3.846.719, 3.903.485, 4.490.691 og Re 28.426.

Et variabelt højfrekvens-afsatsfilter i et énvejsarrangement, 20 (hvor dynamikvirkningen er opnået i en enkelt signalvej) for et kompanderende audio-støjreduktionssystem, er vist i US-patentskrift nr. 3.911.371. Endvidere er der i US-patentskrift nr. 3.665.345 vist et tovejsarrangement, i hvilket sidevejen omfatter et variabelt afsatsfilter, som i hviletilstand har en 25 såkaldt "all-pass-karakteristik". En anden metode til tilvejebringelse af et variabelt afsatsfilter for et kompandersystem er angivet i US-patentskrift nr. 3.934.190.

En ulempe ved disse glidebåndsarrangementer er, at det variable filters grænse- eller omslagsfrekvens under tilstedeværelse 30 af en dominerende høj frekvens-signalkomponent forskydes til en frekvens over denne signalkomponent og derved begrænser frekvensområdet ved lavere frekvenser, hvor der sker en vis støjreduktion. Tabet i støjreduktion kan være mere hørbart end i båndopdelingssystemer, og de tilhørende bivirkninger (støj- og DK 169371 B1 5 signalmodulation) kan være mere alvorlige end i fastbåndarran-gementer på grund af multiplikationsvirkning i glidebåndssy-stemer. Denne virkning afhænger af, hvorledes glidebåndssyste-met tilvejebringer en kompression. Hvis der f.eks. er et domi-5 nerende højfrekvenssignal, og der ved denne frekvens kræves en forstærkningsreduktion på 2 dB, må det variable filters grænsefrekvens forskydes tilstrækkeligt til at kunne tilvejebringe denne dæmpning langs filterets hældning. For lavere frekvenser, som er yderligere forskudt i forhold til den nye grænse-10 frekvens af filteret, kan virkningen være en ændring i dynamikvirkning på f.eks. 5 eller 10 dB med et deraf følgende tab af hele eller størstedelen af støjreduktionsvirkningen tilligemed en eventuel hørbar signal- eller støjmodulation. I dette tilfælde kan en ændring på 2 dB af et dominerende signal 15 således forårsage en forstærkningsændring på 5 eller 10 dB ved frekvenser, som ligger fjernt fra frekvensen af det dominerende signal. Fig. 1 er en idealiseret kompressorkarakteristik, som illustrerer denne virkning. (I hele beskrivelsen er de viste karakteristikker for kompressorer, idet det er underfor-20 stået, at de tilsvarende ekspanderkarakteristikker er komplementære til kompressorkarakteristikkerne). I tilfældeaf, at meget højfrekvente signalkomponenter (f.eks. slagtøjslyde) styrer glidebåndfilteret, kan der forekomme hørbar modulation som følge af ikke-dominerende midtbåndssignalkomponenter, som 25 opstår, hvis ekspanderen ikke følger kompressoren på rette måde. Dette kaldes "midtbånds-modulation". En metode til løsning af dette problem er angivet i US-patentskrift nr. 4.490.691.

I et fastbåndsarrangement vil den samme forstærkningsreduktion 30 forekomme over hele frekvensbåndet (hvad enten det drejer sig om bredbånd eller et bånd i et båndopdelingssystem) ved tilstedeværelse af en dominerende signalkomponent. Selvom der kan forekomme signal- eller støjmodulation, sker der således ikke nogen multiplikation af virkningen: en ændring på 2 dB i ni-35 veauet af en dominerende signalkomponent giver højsten ændring i forstærkningen på 2dB ved frekvenser, som ligger fjernt fra DK 169371 B1 6 frekvensen af den dominerende signalkomponent. I henseende til støjreduktionsvirkning er dette imidlertid en ulempe ved et fastbåndsarrangement, idet en fuldstændig støjreduktionsvirkning ikke vil kunne opnås noget sted i driftsfrekvensbåndet, 5 når der forekommer en begrænsning som følge af en dominerende signalkomponent. Den idealiserede kompressorkarakteristik i fig. 2 illustrerer denne virkning. Selvom der ikke sker en multiplikation, er der mulighed for støj- og signalmodulation over hele det frekvensbånd, hvori fastbåndvirkningen optræder.

10 Trods de nævnte ulemper er et gi idebåndsarrangement alligevel fordelagtigt derved, at man opnår den fulde støjreduktionsvirkning ved frekvenser over den dominerende signalkomponent (eller under den dominerende signalkomponent i tilfælde af et glidebåndssystem, som virker nedad i frekvens). Et ar-15 rangement, som har fordelene ved fastbånd- og glidebåndssy-stemer (f.eks. er fordelen ved fastbånd, at der ikke sker nogen multiplikation af modulat ionsvirkninger, og fordelen ved glidebånd er, at der er en minimal signal- eller støjmodulation over den dominerende signalfrekvens) uden ulemperne ved 20 systemerne hver for sig (f.eks. er ulempen ved fastbånd, at der er støj- eller signalmodulation over hele driftsområdet, selvom der ikke forekommer multiplikation, og ulempen ved glidebånd er midtbåndsmodulationsvirkninger) ville således være ønskeligt.

25 Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et sådant kredsløb. Endvidere skal det anvises, hvorledes man nærmer sig idealet med konform korrektion og udjævning på en mere nøjagtig måde ved at tilvejebringe støj reduktions sys terner af kompressor-ekspander- og kompandertypen, i hvilke et antal kom-30 pressions/ekspansions/udjævningskarakteristikker er overlejret på en sådan måde, at en eller flere af karakteristikkerne eller egenskaberne skjules, indtil de skjulte karakteristikker fremkommer, efterhånden som dominerende signalkomponenter fremkommer, afsløres og bliver aktive.

DK 169371 B1 7

Dette formål er ifølge opfindelsen opnået ved hjælp af et kredsløbsarrangement, som er ejendommeligt ved, at det har en anordning til sammenkobling af kredsløbselementerne, og som er således indrettet, at når de får tilført et indgangssignal 5 repræsenterende værdien vind(s)' er udgangsspændingen vU(^(s) repræsenteret ved · ^ud^ = + Σ txtefå (1 .

X1AJ. X**2 \y**l /

Derved bliver den statiske karakteristik eller hvilekarakteristikken, som tilvejebringer en afgrænsende paraply eller ind-hylning, som skjuler en eller flere latente eller skjulte 10 egenskaber eller karakteristikker, modificeret således, at den eller de latente karakteristikker fremkommer som en reaktion på dominerende signalkomponenter ved at tilvejebringe en mere præcis adaptiv korrektion eller udjævning end hidtil kendt.

Denne afdækning af karakteristikker eller egenskaber omtales 15 som "virkningserstatning" i den forstand, at en virkning, som tilskrives en eller flere egenskaber eller karakteristikker, indsættes i stedet for andre karakteristikvirkninger, som kan operere i de samme frekvens- og niveauområder, når niveauet og spektralindholdet af indgangssignalkomponenterne ændres. Er-20 statningen eller udskiftningen er fortrinsvis således, at med hensyn til eventuelle ikke-dominerende signalkomponenter bliver overføringen maksimeret i kompressoren og minimeret i ekspanderen. En konstruktør af kompressorer, ekspandere og kompanderende støjreduktionssystemer opnår derved en større 25 fleksibilitet under opbygning af svarkarakteristikker uden at skulle ty til unødig komplicerethed. Ifølge opfindelsen er der således tilvejebragt kompressorer, ekspandere og støjreduktions -kompandersyst emer, som bedre er i stand til at skelne mellem dominerende og ikke-dominerende signalkomponenter og 30 afgrænse dynamikvirkningen til dominerende signalkomponenter.

Ved at tilvejebringe en støjreduktionskoder (kompressor), som DK 169371 B1 8 i det væsentlige opretholder en konstant hævning bortset fra, hvor der er en dominerende signalkomponent, har støjreduktionsdekoderen (ekspanderen) et meget stabilt støjbundniveau, hvilket er væsentligt for et støjreduktionssystem af høj kva-5 litet.

For at kunne tilvejebringe en overlejring i overensstemmelse med opfindelsen kræver et sådant arrangement, at der sker en i hovedsagen fuldstændig "virkningserstatning". I et arrangement med virkningserstatning vil egenskaber eller karakteristikker 10 komme til syne dynamisk over hele eller en del af spektret afhængigt af niveauet og spektral indholdet af dominerende signalkomponenter. Virkningserstatning giver en afsløring af skjulte eller latente egenskaber. I et overlejringsarrangement kommer en egenskab ideelt til syne, når blot der kan 15 tilvejebringes en optimal virkning i hele eller en del af spektret. Denne egenskab er da effektiv inden for dette område. Hvis det f.eks. drejer sig om en kompressor, er den ideelle egenskab eller karakteristik for ikke-dominerende signalkomponenter den, som tilvejebringer det højeste udgangs-20 signal, eller, hvis det drejer sig om en ekspander, det laveste udgangssignal. Hver egenskab er i hovedsagen fuldstændig effektiv over for ikke-dominerende signalkomponenter bortset fra i overgangsområdet for effektivitet af egenskaberne. I overgangsområdet overstiger den totale kombinerede egenskab 25 ikke den maksimale virkning af egenskaberne, hver for sig Det maksimale samlede udgangssignal er ikke større end det maksimale udgangssignal for en hvilken som helst enkeltstående egenskab eller karakteristik. Egenskaberne er skjult af hverandre, idet den eller de egenskaber, som afdækkes, afhænger af 30 den, som har den største virkning ved en vilkårlig frekvens under signalforholdene i det pågældende øjeblik.

Virkningserstatningen ifølge opfindelsen kan således skelnes fra de kendte metoder, jf. f.ek. DE-PS 2 463 192, hvor to eller flere bånd i et båndopdelingsarrangement (jf. US-patent-35 skrift nr. 3.846.719) opererer i delvis overlappende frekvens- DK 169371 B1 9 og niveauområder, og disse karakteristikvirkninger adderes i områder med overlapning i stedet for at blive indsat i stedet for hverandre, ligesom ifølge den foreliggende opfindelse.

Opfindelsen er ikke begrænset til arrangementer, i hvilke 5 fordelene ved fastbånd- og glidebåndssystemer opnås uden de oven for nævnte ulemper. Den er også anvendelig i forbindelse med arrangementer eller anordninger, hvor fordelene ved forskydelige dynamiske og passive karakteristikker udnyttes til tilvejebringelse af kompressor-, ekspander- og kompandersy-10 stemer med en høj grad af tilpasning til dominerende signaler, uden at kredsløbene af den grund bliver alt for komplicerede.

Af hensyn til beskrivelsen er det antaget, at forstærkningerne i et kompressorsystem er valgt således, at signaler af ekstremt lavt niveau føres gennem systemet uden dæmpning. Dette 15 er ensbetydende med, at den maksimale virkning er den virkning, som tilvejebringer en forstærkning på én. Systemets opgave er da at opnå denne forstærkning over et så bredt frekvensområde som muligt under tilstedeværelse af signaler af højere niveau (dominerende signaler).

20 I en kompressor med overlejret virkning noteres udgangssignalet fra det første filter og kompressorelement. Udgangssignalet repræsenterer da den fuldførte del af den totale virkning.

Den ikke-fuldførte del af virkningen er indgangssignalet minus den fuldførte del. Den ikke-fuldførte del bliver derfor afledt 25 og tilført til det efterfølgende element for at se, hvad det kan bidrage med (det ville ikke være rigtigt at tilføre hele indgangssignalet til dette efterfølgende element, eftersom dette kunne resultere i dobbeltvirkning). Udgangssignalet fra det andet element er bidraget fra dette specielle element til 30 den totale virkning. Denne virkning forstærker den delvis utilstrækkelige virkning af det første element. I et ekstremt tilfælde, i hvilket udgangssignalet fra det første element kan være ubetydeligt ved en speciel frekvens, indsættes virkningen af det andet element på effektiv måde i stedet for virkningen DK 169371 B1 10 af det første element.

En eventuel tilbageværende virkning er da indgangssignalet minus udgangssignalerne fra de første to elementer. Dette differenssignal tilføres til det tredje element osv. Dersom 5 der er tilstrækkelig mange elementer, af hvilke i det mindste nogle har en tilstrækkelig diskriminering over for det eller de dominerende signaler, som er til stede, vil den samlede elementforstærkning ved ikke-dominerende frekvenser nærme sig den ønskede sum på én.

10 Ved den dominerende frekvens må forstærkningen for den samlede kompressor ikke være én. Den skal imidlertid adlyde en speciel kompressionslov for at undgå, at transmissionskanalen overbelastes, og tillade en genskabelse af signalet ved ekspanderen.

Overlejringseffekter i overensstemmelse med opfindelsen opnås 15 ved hjælp af forskellige kredsløbsarrangementer, idet de mest grundlæggende er de, der følger direkte af ovenstående præsentation, dvs. især de arrangementer, i hvilke resultatet opnås ved at føre indgangssignalerne til et antal elementer på forskellig måde og addere deres udgangssignaler. Dersom hvert 20 element har indgangsklemme, en klemme for et referencepotentiel (f.eks. jord) og en udgangsklemme, er indgangssignalet til det første element altså indgangssignalet i forhold til referencepotentialet, indgangssignalet til det andet element er indgangssignalet i forhold til udgangssignalet fra det 25 første element (f.eks. differensen mellem indgangssignalet og udgangssignalet fra det første element), indgangssignalet til det tredje element (dersom et tredje element findes) er indgangssignalet i forhold til summen af udgangssignalerne fra det første og det andet element (f.eks. differensen mellem 30 indgangssignalet og summen af udgangssignalerne fra det første og det andet element) osv. dersom der findes flere elementer. Udgangssignalerne fra elementerne adderes for at tilvejebringe det samlede udgangssignal. Dette kan realiseres på flere i det væsentlige ækvivalente måder bl. a. ved hjælp af en kredsløbs- DK 169371 Bl 11 struktur som vist i fig. 3, hvor indgangssignalerne og udgangssignalerne bogstaveligt talt tages således som det netop er blevet beskrevet.

Forbindelsen af netværkselementerne med tre terminaler kan 5 imidlertid tilvejebringes på en enklere måde og alligevel give de samme resultater som arrangementet i fig. 3. Indgangssignalet tilføres til indgangsterminalen af hvert element. Indgangssignalet til det første element måles i forhold til et referencepotentiale (dets anden terminal er f.eks. forbundet 10 til et referencepotentiale); indgangssignalet til det andet element måles i forhold til udgangen af det første element (dets anden terminal er f.eks. forbundet til udgangsterminalen af det første element i stedet for til referencepotentialet); indgangssignalet til det tredje element (hvis der er et tredje 15 element) måles i forhold til udgangen af det andet element (dets anden terminal er f.eks. forbundet til udgangselementet af det andet element i stedet for til referencepotentialet) osv., hvis der er flere elementer. Det samlede udgangssignal udtages ved udgangsterminalen af det sidste element. Dette 20 arrangement, der omtales som en stak af elementer, er på grund af sin enkle opbygning foretrukket til realisering af opfindelsen. Andre arrangementer kan imidlertid give de samme eller tilsvarende resultater, selvom det måske er på en mere kompliceret måde. F.eks. viser fig. 5 et arrangement, der kan anven-25 des til demonstration af overgangen fra arrangementet i fig. 3 til arrangementet i fig. 4. Fig. 3, 4 og 5 er ækvivalente. Fig. 5 er en overgang mellem fig. 3 og 4, idet man bibeholder de adderede udgangssignaler, samtidig med at man fjerner den anden terminal fra alle elementerne på nær ét fra referen-30 cepotentialet.

Selvom opfindelsen kan anvendes i forbindelse med kombinationer af kredsløbselementer med forskellige dynamiske og passive karakteristikker, er en meget nyttig kombination af karakteristikker i praksis en overlejring af en dynamisk fast bånd-35 karakteristik og en dynamisk glidebåndkarakteristik. Ud fra DK 169371 B1 12 læren ifølge opfindelsen kan fordelene ved begge karakteristikker opnås, samtidig med at ulemperne undgås. Dersom en glidebåndkarakteristik og en fastbåndskarakteristik overlejres i stort set set samme frekvensområde (bredt bånd eller et 5 afgrænset bånd) og niveauområde, fremkommer hvilekarakteristikken for den overlejrede kombination som den samme som hvilekarakteristikken af hver af dem for sig, eftersom de to hvilekarakteristikker er de samme. Ved fremkomst af den dominerende signalkomponent i deres frekvensområde reagerer hver 10 egenskab eller karakteristik, idet fastbåndkarakteristikken falder ensartet i niveau over frekvensområdet, ligesom hvis den virkede selvstændigt, og glidebåndkarakteristikken glider på lignende måde, ligesom hvis den virkede selvstændigt.

De to virkninger er imidlertid ikke uafhængige, idet de delvis 15 indvirker på hinanden. Når disse ændringer forekommer, bliver de to egenskaber eller karakteristikker, der fremkom som én karakteristik, i hviletilstand - se fig. 6A - nu afsløret: den kombinerede karakteristik fremkommer som karakteristikken af en glidebåndkarakteristik over (eller under afhængigt af, om 20 glidebåndet virker i opadgående eller nedadgående retning i frekvens), frekvensen af det dominerende signal, og den fremkommer som en fast båndkarakteristik under (eller over) frekvensen af det dominerende signal. Fig. 6B viser et eksempel på, hvorledes glidebåndet ligger over det dominerende signal, 25 og fig. 6C viser et eksempel på, hvorledes glidebåndet ligger under det dominerende signal. Der fremtræder to driftsystemer eller driftstyremåder, som er delt ved frekvensen af det dominerende signal. Det område, som glidebåndkarakteristikken ville have efterladt "udækket", suppleres således med fast-30 båndkarakteristikken, der i virkeligheden giver et bundniveau. Der sker med andre ord en erstatning af virkning i afhængighed af den dominerende signalkomponent. Derved opnås fordelene ved både fastbånd og glidebåndarrangementer, samtidig med, at disses ulemper undgås. Maksimal støjreduktionseffekt og mini-35 mal modulationseffekt opnås over (eller under) det dominerende signal, hvor glidebåndkarakteristikken opererer, samtidig med DK 169371 B1 13 at man undgår tab i støjreduktion og midtbåndsmodulationseffekt under (eller over) det dominerende signal ved tilstedeværelse af fastbåndkarakteristikken. Der er således ikke den multiplikationsvirkning under (eller over) den dominerende 5 frekvens, som ellers ville være tilfældet, hvis glidebåndka-rakteristikken arbejdede alene, samtidig med at man opnår fordelene ved glidebåndkarakteristikken over (eller under) den dominerende frekvens.

Et endnu mere adaptivt arrangement er et båndopdelende arran-10 gement, i hvilket højfrekvensbåndet og lavfrekvensbåndet hver især omfatter overlejrede fastbånd/glidebåndkarakteristikker.

I højfrekvensbåndet virker glidebåndet i opadgående retning i frekvens, medens det i lavfrekvensbåndet virker i nedadgående retning. I hviletilstand overlapper karakteristikkerne, såle-15 des at der tilvejebringes en flad karakteristik. Ved at vælge svage filterhældninger på f.eks. 6dB/oktav og en fælles hvileafskæringsfrekvens i midten af frekvensbåndet (eksempelvis 800 Hz for et audiosystem) muliggøres en ualmindelig god sporing af et dominerende signal ved hjælp af både højfrekvens- og 20 lavfrekvensbåndene over en betydelig del af båndet, som er under signalbehandling. Hviletilstandsgengivelsen af et sådant arrangement, i hvilket højfrekvens- og lavfrekvensbåndene har den samme lave niveauforstærkning, er flad som vist i fig. 7A.

Fig. 7B viser sporingen af et dominerende signal af højt ni-25 veau ved forskellige frekvenser for et flertrinskompressorar-rangement, der er beskrevet mere detaljeret i forbindelse med fig. 22, 23 og 24 (uden de respektive spektralforskydnings- og antimætningsnetværk). Eftersom kompressorarrangementerne i fig. 22, 23 og 24 anvender to lavfrekvenstrin med en lavni-30 veauforstærkning på 16 dB og tre højfrekvenstrin med en lavniveauforstærkning på 24 dB, er hviletilstandsgengivelsen som vist i fig. 7B 16 dB ved lave frekvenser, stigende til 24 dB ved høje frekvenser. I eksemplet i fig. 7B er der for hver tone af høj tniveau (0 dB i forhold til et referenceniveau, der 35 antages at være omkring 20 dB under det maksimale niveau i DK 169371 B1 14 systemet) (et dominerende signal) ved forskellige frekvenser (100 Hz, 400 Hz, 800 Hz, 1.6 kHz, 3kHz og 6 kHz) sweepet en lavniveautone (-60 dB til -70 dB) gennem spektret til illustration af den samlede gengivelse ved tilstedeværelse af det 5 dominerende signal. En glidebåndgengivelse fremkommer da over og under det dominerende signal. Tilstedeværelsen af to dominerende signaler resulterer i en fastbåndgengivelse mellem de dominerende signaler og en glidebåndgengivelse ved frekvenser over og under de frekvenser, hvor en maksimal støjreduktion er 10 af særlig stor betydning (fig. 7C; i fig. 7C som i fig. 7A har højfrekvens- og lavfrekvensbåndene den samme lavniveauforstærkning) .

Den rette sporingsadfærd, der er vist i fig. 7B og 7C, er muliggjort ved hjælp af både fastbånd og glidebåndkarakteri-15 stikker i hver af de to bånd af båndopdelingsarrangementet. F.eks. ville der i fig. 7C være en alvorlig ufuldkommenhed ved ikke-dominerende signaler (dårlig støjreduktion) i området mellem de to dominerende signaler, hvis de to faste bånd ikke blev anvendt. Eventuelt kunne et mellembånd (et pasbånd på 20 f.eks. 400 Hz til 1.6 kHz), der til dels overlapper højfrekvens- og lavfrekvensbåndene, også inkorporeres til forbedring af støjreduktionen i mellemfrekvensområdet, hvis der samtidigt er både ekstremt lavfrekvente og ekstremt højfrekvente dominerende signaler forekommer samtidigt. Udgangen af midtbånds-25 elementet kan føres til bunden af både høj- og lavfrekvensstakken. Sidstnævnte synes dog ikke at være nødvendigt i praktiske audiostøj reduktionskredsløb.

Virkningserstatningen muliggør en god signal sporing. Vi betragter nu brugen af konventionelle variable høj- og lavpas-30 filtre med en hældning på 12 dB/oktav eller mere. For det første kan filterets udgangssignaler ikke kombineres til opnåelse af en flad karakteristik i hviletilstand. Ved anvendelse af en tilsvarende dæmpningsform for både de lave og de høje frekvenser er dette kun muligt med énpolede filtre - se fig.

35 7A. Så snart et af filtrene eller begge filterkarakteristik- DK 169371 B1 15 kerne forskydes, fremkommer der desuden en ikke-dominerende signalufuldkommenhed (dårlig støjreduktion).

Ifølge opfindelsen er de filtre, der fastlægger trinnets grænser, énpolede filtre med en optimal lavniveaugengivelse. Ved 5 tilstedeværelse af signaler anvendes yderligere énpolede glidende, skrånende filtre, hvorved der opnås et kvasi-topols-virkning uden de store faseskift (fasereversering), der ellers forekommer i topolede filtre. Indsættelse af det faste bånd ved virkningserstatning giver en yderligere tilpasning af 10 gengivelsen. Flere niveauforskudte trin giver en yderligere kvasi-multipolvirkning til sammensætning eller blanding af de resulterende gengivelser, dvs. den effektive netværksstejlhed eller mulighed for at skelne mellem dominerende og ikke-domi-nerende signalkomponenter.

15 Ved en betragtning af dynamiske genskabekarakteristikker af den samlede kompressor eller ekspander ses, at virkningserstatningen desuden bidrager til en forbedret ydeevne. Et fast bånd vil have en restitutionstid, der i almindelighed er uafhængig af frekvensen, i hvert fald i pasbåndet. Et glidebånd-20 kredsløb har en fast restitutionstid for ikke-dominerende signaler ved enden af pasbåndet og en langsom restitutionstid for ikke-dominerende signaler ved enden af stopbåndet. Valget af restitutionstider for styrekredsløbet er derfor et kompromis imellem restitutionstid og hviletilstands- og modulations-25 forvrængning. Kompromiset er imidlertid lettere at tilvejebringe ved virkningserstatning. Især giver det faste bånd en bestemt og hurtig restitutionstid for det samlede arrangement, således at giidebåndet kan anvende længere tidskonstanter end ønsket. Dette giver en lavere modulationsforvrængning og en 30 kortere restitutionstid.

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en kompressionsgengivekurve til illustration af DK 169371 B1 16 multiplikationsvirkning under anvendelse af et kredsløbselement med et giidebånd, fig. 2 en kompressionsgengivekurve til illustration af begrænsningen under anvendelse af et kredsløbselement med et 5 fast bånd, fig. 3 et blokdiagram over et kredsløbsarrangement ifølge opfindelsen, fig. 4 et foretrukket kredsløbsarrangement, der er ækvivalent med kredsløbsarrangementet i fig. 3, 10 fig. 5 et yderligere kredsløbsarrangement, der illustrerer overgangen fra kredsløbsarrangementet i fig. 3 til kredsløbs-arrangementet i fig. 4, fig. 6A en kompressionsgengivekurve, der viser den overlej rede gengivelse i hviletilstand af et element med fast bånd og et 15 element med glidebånd, fig. 6B en kompressionsgengivekurve, der viser den overlej rede gengivelse en smule over tærskelværdien af elementer med fast-bånd og elementer med glidebånd, som er overlejret i overensstemmelse med opfindelsen, idet glidebåndet virker i opadgåen-20 de retning i frekvens, fig. 6C kompressionsgengivekurve, hvor gengivelsen ligger en smule over tærskelværdien af elementerne med fastbånd og glidebånd, idet glidebåndet virker i nedadgående retning i frekvens , 25 fig. 7A en kompressionsgengivekurve, der viser gengivelsen i hviletilstand af et højfrekvens- og lavfrekvenskredsløb med henholdsvis fastbånd og glidebåndelementer overlejret i overensstemmelse med opfindelsen, som idet kredsene har en fælles afskæringsfrekvens på 800 Hz, DK 169371 B1 17 fig. 7B en kompressionsgengivekurve til illustration af sporingsgengivelsen af de højfrekvente og lavfrekvente kredsløb i fig. 7A ved tilstedeværelse af et dominerende signal ved forskellige frekvenser, 5 fig. 7C kompressionsgengivekurve til illustration af gengivelsen af de højfrekvente af lavfrekvente kredsløb i fig. 7A ved tilstedeværelse af to dominerende signaler, fig. 8 et kredsløbsdiagram til forklaring af virkemåden af den foretrukne udførelsesform for opfindelsen, 10 fig. 9 et blokdiagram over et ækvivalent kredsløbsarrangement ifølge opfindelsen, fig. 10 et blokdiagram over et modificeret kredsløbsarrangement ifølge opfindelsen, fig. 11 et kredsløbsarrangement til illustration af, hvorledes 15 flere karakteristikvirkninger kan sammenbindes, fig. 12A en kompressionsgengivekurve til forståelse af virkemåden af kredsløbsarrangementet i fig. 11, fig. 12B en yderligere kompressionsgengivekurve til forståelse af kredsløbsarrangementet i fig. 11, 20 fig. 13 et blokdiagram over en udførelsesform, hvor et fast båndelement og et glidebåndelement er stablet sammen, idet elementerne hver især har separate styrekredsløb, og der er mulighed for krydskobling imellem styrekredsløbene, fig. 14 en modifikation af den i fig. 13 viste udførelsesform, 25 hvor der indgår et filter i koblingen fra styrekredsløbet af det ene element til styrekredsløbet af det andet element, DK 169371 B1 18 fig. 15 en modifikation af den i fig. 13 viste udførelsesform med et fælles styrekredsløb for de to elementer, fig. 16A en modifikation af den i fig. 14 viste udførelsesform, i hvilken fastbåndelementet er parkeret ved et niveau, 5 der er forskelligt fra det normale hviletilstandsniveau, fig. 16B en yderligere modifikation af den i fig. 14 viste udførelsesform, i hvilken fastbåndelementet er parkeret ved et niveau, der er forskelligt fra det normale hviletilstandsniveau, og i hvilket der er tilvejebragt en krydskobling, såle-10 des at afskæringsfrekvensen af giidebåndselementet er parkeret ved en frekvens, der er forskellig fra den normale hviletilstandsfrekvens, idet figuren desuden viser en anden side af opfindelsen, nemlig en shunt for et roterende identifikations-element, 15 fig. 17A en kompressionsgengivekurve til illustration af hviletilstandsgengivelsen af kredsløbene i fig. 13-16, fig. 17B en kompressionsgengivekurve, der ligger en smule over tærskelværdierne af elementerne af kredsløbene i fig. 13-16, fig. 17C en kompressionsgengivekurve til illustration af gen-20 giveisen ved et endnu højere niveau over tærskelværdierne af elementerne af kredsløbene i fig. 13-16, fig. 18 et blokdiagram over et højfrekvent fast bånd/glide-båndtrin ifølge opfindelsen, fig. 19 et blokdiagram over et lavfrekvent fast bånd/glide-25 båndtrin ifølge opfindelsen, fig. 20 et blokdiagram til illustration af et type I tovejsarrangement, der anvender de højfrekvente og lavfrekvente trin, der er vist i fig. 18 og 19, DK 169371 B1 19 fig. 21 et blokdiagram til illustration af et type II tovej s arrangement, der anvender højfrekvente og lavfrekvente trin, der er vist i fig. 18 og 19, fig. 22 et blokdiagram over et kompandersystem med seriekob-5 lede trin, indeholdende de i fig. 18 og 19 viste højfrekvente og lavfrekvente trin, fig. 23 et blokdiagram over en omskiftelig kompres sor/ekspander, der anvender de højfrekvente og lavfrekvente trin i fig. 18 og 19, og som illustrerer brugen af en sekundær 10 signalvej til forenkling af omskiftningen, fig. 24 et blokdiagram over en omskiftelig kompres sor/ekspander, der anvender højfrekvente og lavfrekvente trin ifølge fig. 18 og 19, og som illustrerer brugen af en inverterende forstærker i parallel med kompressordelen af arrangemen-15 tet i fig. 22 til forenkling af omskiftningen, fig. 25 et blokdiagram over et omskifterarrangement til forklaring af virkemåden af det i fig. 24 viste diagram, og fig. 26 en kompressionsgengivekurve med relation til arrangementerne i fig. 22, 23 og 24.

20 Til forståelse af virkemåden af kredsarrangementet ifølge opfindelsen kan dette til at begynde med forenkles til kun at bestå af to elementer, der hver især udgøres af en bredbåndet (frekvensuafhængig) resistiv attenuator - se fig. 8. Den største virkning af det enkelte element opnås ved en forstærkning 25 på én. Modstandene og R2, hvor R2 er variabel danner den første attenuator i form af et netværk med tre terminaler, der modtager V^n(j ved sin ene indgang, og hvis anden indgang er forbundet til jord, og hvis udgang er forbundet til den anden terminal af den anden attenuator via en buffer B med en for-3 0 stærkning på én. Den anden attenuator i form af et andet net- DK 169371 Bl 20 værk med tre terminaler, udgøres af modstandene R3 og R4, hvor sidstnævnte er variabel og modtager V^n(j ved sin indgang og tilvejebringer det kombinerede udgangssignal ved sin udgang.

Det antages nu, at modstandene R2 og R4 er meget store. Ingen 5 af netværkene giver da nogen dæmpning (set fra deres fælles indgang til R-j_ og R3) , og ligger ved forbindelsespunkter ne n-j_ og n2 af henholdsvis Ri/R2 og R3/R4) . Heraf følger, at Vucj er lig med eftersom spændingsfaldet over modstanden R4 er nul, og der ikke løber nogen strøm gennem denne mod-10 stand. Det er kendt, at spændingsoverføringsfunktionen fra den ene indgang til udgangen af et passivt treterminal-netværk uden indre forbindelse til jord svarer til komplementet af overføringsfunktionen fra den anden indgang til udgangen, (hvis f.eks. overføringsfunktionen i forhold til den ene ind-15 gang er "t", er overføringsfunktionen i forhold til den anden udgang "l-t", dvs. komplementet). Overføringsfunktionen af det øverste netværk er derfor 1 i forhold til signalet tilført til R3, og dets komplementære overføringsfunktion i forhold til signalet tilført til R4 er da nul. Summen af spændingerne 20 hidrørende fra de to overføringsfunktioner er da V^n<^.

Det antages nu, at modstanden R2 er meget stor, og at modstanden R4 er meget lille. Det nedre element har da ikke nogen dæmpning, medens det øvre element har en maksimal dæmpning (set fra den fælles indgang til R-^ og R3) . ligger da ved 25 forbindelsespunktet n^ og må således også ligge ved n2, eftersom modstanden R4 er meget lille. Der er ikke noget bidrag fra indgangen via R3, eftersom dæmpningen af det øvre netværk er maksimal. Udgangen er således V^ncj. Overføringsflinkt ionen af det øverste netværk er således nul i forhold til signalet 30 tilført til R3, medens dets komplementære overføringsfunktion i forhold til signalet tilført til R4 er én. Summen af spændingerne hidrørende fra de to overføringsfunktioner er derfor vind‘

Det skal bemærkes, at en omvendt placering af elementerne er DK 169371 Bl 21 uden betydning for resultatet.

Det antages nu, at modstanden R4 er meget stor, og at modstanden R2 er meget lille. Det øvre element har da ikke nogen dæmpning, medens det nedre element har en maksimal dæmpning 5 (set fra den fælles indgang til R.^ og R3) . Spændingen i forbindelsespunktet n2 er derfor Vj^, og denne spænding er lig med udgangsspændingen Vucj, eftersom R4 er stor, og der ikke løber nogen strøm gennem denne modstand. Det ses, at overføringsfunktionen af det øverste netværk er én i forhold til 10 signalet tilført til R3, medens dets komplementære overføringsfunktion i forhold til signalet tilført til R4 er nul. Summen af spændingerne hidrørende fra de to overføringsfunktioner er derfor V^ncj.

Hvis ingen af elementerne giver nogen dæmpning (set fra ind-15 gangen til R4 og R3) , bliver udgangen V^ncj. Det fremgår således, at udgangen også er V^n(^, hvis et af elementerne ikke giver nogen dæmpning (set fra indgangen til R-^ og R3) uanset om det andet element giver en dæmpning.

Under forudsætning af ligevægt kan denne analyse udvides til 20 mere komplekse tilfælde, hvor dæmpningen tilvejebringes ved hjælp af felteffekttransistorer, eftersom de variable modstandselementer og dæmpningen kun er effektiv i en del af frekvensbåndet af indgangssignalet.

Der kan gøres flere iagttagelser med hensyn til virkemåden af 25 kredsløbsarrangement ifølge opfindelsen. Sådanne iagttagelser er ikke kun gyldige i forbindelse med de ovennævnte simple kredsløbsarrangementer. De er også gyldige ved de fleste signaltilstande i mere komplekse kredsløbsarrangementer. For det første er udgangssignalet den højeste transmission af ethvert 30 element. For det andet giver karakteristikkerne af elementerne ikke nogen udgangskarakteristik, der er større end den største værdi af hver af elementerne (dvs. karakteristikkerne kan ikke give en effekt, der er for stor), og for det tredje er karak- DK 169371 B1 22 teristikken af det ene element skjult af karakteristikken af det andet afhængigt af, hvilken der er størst. Selv om det er muligt at opnå sådanne resultater under anvendelse af andre kredsløbsarrangementer, er kredsløbsarrangementerne ifølge 5 opfindelsen at foretrække, eftersom de er billige at realisere og giver de ønskede resultater.

I praksis er den første iagttagelse hensigtsmæssig i tilfælde af, at alle elementerne på nær ét er "slået fra" i afhængighed af signaltilstandene, hvorved kun ét element vil kunne give en 10 kompression eller ekspansion. I .dette tilfælde har det andet element sin fulde virkning som kan være mindre end den størst mulige afhængigt af, hvorledes det påvirkes af et dominerende signal. Et eksempel herpå er et arrangement af et glidebånd-element og et fast båndelement, der opererer i samme fre-15 kvensområde med gengivelser eksempelvis som vist i fig. 6B eller 6C. Et dominerende signal kan da give anledning til, at glidebåndelementet glider opad (eller nedad), således at det fuldstændigt mister sin virkning ved eller i nærheden af frekvensen af det dominerende signal. Fastbåndselementet kan evt.

20 bibeholde sin virkning fuldt ud; også selv om virkningen er mindre end den maksimale som følge af tilstedeværelsen af det dominerende signal. Dette er tilfældet ved frekvenser et godt stykke under det dominerende signal i fig. 6B og et godt stykke over det dominerende signal i fig. 6C. I overlapningsom-25 rådet (ved frekvensen af det dominerende signal i fig. 6B og 6C) , hvor den samlede gengivelse skifter fra fastbånd til glidebåndgengivelse, er der en mindre forøgelse i gengivelsen, således at den samlede gengivelse er lidt større end gengivelsen af elementerne hver for sig. Denne forøgelse opstår i 30 almindelighed dér, hvor de opererende områder af karakteristikkerne opererer ved en effekt, der er mindre end deres maksimale overlapningseffekt. Denne effekt afspejles af et produkt i ligning 1 i det følgende.

Den anden iagttagelse er grundlæggende for den "afgrænsende 35 paraplyeffekt" af opfindelsen svarende til, at den størst DK 169371 B1 23 mulige virkning af at kombinere karakteristikker ikke er større end den største virkning af den enkelte karakteristik. Hvis karakteristikkerne opererer ved mindre end deres maksimale effekt, opstår den ovennævnte forøgelse af gengivelserne i 5 overlapningsområderne.

Den tredje iagttagelse, der også er grundlæggende, gør det muligt at erstatte karakteristikvirkningen i afhængighed af ændringer i signaltilstandene.

Ifølge opfindelsen er der således tilvejebragt et kredsløbsar-10 rangementet til modifikation af dynamikområdet af indgangssignalkomponenterne i et frekvensbånd, hvor et antal kredsløbselementer er forbundet indbyrdes, og det enkelte kredsløbselement har en passiv eller dynamisk karakteristikvirkning, og mindst ét af kredsløbselementerne har en dynamisk karakteri-15 stikvirkning, og karakteristikvirkningerne i hvert fald til dels opererer i samme frekvens- og niveauområde, og kredsløbselementerne er forbundet således, at karakteristikvirkningen af et af kredsløbselementerne for visse niveau- og spektral-indhold af indgangssignalkomponenterne erstatter karakteri-20 stikvirkningen af et andet kredsløbselement i i hvert fald en del af frekvensbåndet. Forbindelsen af kredsløbselementerne gør det muligt at erstette karakteristikvirkninger ved at overlejre karakteristikker, hvori en samlet karakteristikvirkning udledes fra de enkelte karakteristikvirkninger af kreds-25 løbselementerne, således at en enkelt karakteristikvirkning for enhver kombination af niveau- og spektralindhold af indgangssignalkomponenter definerer det samlede frekvensbånd, eller de enkelte karakteristikvirkninger hver især definerer dele af det samlede frekvensbånd, og den enkelte karakteri-30 stikvirkning eller de enkelte karakteristikvirkninger, som definerer hele eller en del af det samlede frekvensbånd, undertrykker virkningen af enhver anden karakteristikvirkning eller karakteristikvirkninger med mindre effekt i det samme frekvensområde. Den samlede karakteristikvirkning for enhver 35 kombination af niveau- og spektralindhold af indgangssignalko- DK 169371 B1 24 mponenter har i det væsentlige ikke nogen større virkning ved nogen frekvens end en enkelt karakteristik, der opererer ved denne frekvens.

Det kan vises, at den samlede spændingsoverføringsfunktion af 5 kombinationen af to elementer, der er forbundet som beskrevet, er vud = vind[t1(s)+t2(s)-t1(s)t2(s)] (1) hvor V^ncj er den tilførte spænding, VU(j er udgangsspændingen, og t^ts) og t2(s) er overføringsfunktionerne af elementerne.

10 Denne ligning bekræfter den ovenfor beskrevne virkemåde, nemlig at det samlede udgangssignal er summen af over førings funktionerne, idet dog produktet skal subtraheres. I den udstrækning, overføringsfunktionerne overlapper, skal der subtraheres en faktor fra summen af overførings funkt ionerne. Dette tredje 15 udtryk er væsentligt for erstatnings- og overlejringsvirkningerne .

I eksemplet med det faste/glidende bånd bibeholder det faste bånd og glidebåndet deres respektive karakteristikker dér, hvor de ikke overlapper. I overlapningsområdet (eksempelvis 20 overkrydsningsområdet) indvirker de på hinanden således, at det samlede resultat i hovedsagen ikke er større end virkningerne af elementerne hver for sig.

De samme principper vil kunne anvendes i forbindelse med et større antal elementer, der er forbundet på den beskrevne måde 25 - se fig. 3-5 og 8-11 - selv om overføringsfunktionerne da er mere komplekse. Større kombinationer af elementer kan analyseres ved en iterativ proces ved en ekstraprolation fra den ovennævnte to-elementanalyse. Ved en kombination af tre elementer betragter man f.eks. de to første elementer og tilfører 30 deres udgangssignal, som om det var udgangssignalet af et enkelt element i en to-elementkombination. Det kan vises, at DK 169371 B1 25 den samlede overføringsfunktion af kombinationen af tre elementer, der er forbundet indbyrdes på den beskrevne måde, har formlen vud = vind ttL1 (s)+t2(s)+t3(s) 5 (s) t2 (s) -1χ (s) t3 (s) -t2 (s) t3 (s) +t1(s)t2 (s)t3)] (2) hvor V^ncj er den tilførte spænding, VU(^ er udgangsspændingen, og t-^is), t2(s) og t3 (s) er overføringsfunktionerne af hver af elementerne. Der fremkommer det samme mønster som med to ele-10 menter, idet der er et yderligere udtryk, som er et produkt af de tre overføringsfunktioner.

Kredsløbene kan både give forstærkninger og dæmpninger. Bufferforstærkeren (med en forstærkning på én) mellem elementerne er symbolsk og kan evt. udelades, hvis impedanserne er passen-15 de, og der ikke er nogen belastningseffekter. I den simpleste udførelse af det i fig. 8 viste arrangement kan bufferforstærkeren B udelades, og der kan etableres en direkte forbindelse mellem forbindelsespunktet n-j_ og den variable modstand R4, hvis impedanserne er passende. Selv om der imellem elementerne 20 af det resulterende kredsløb kan opstå uønskede vekselvirkninger under anvendelse af en buffer, er kredsløbets virkemåde alligevel acceptabel ved visse anvendelser.

Ligning 1, der beskriver kredsløbet i fig. 8, foreslår et ækvivalent arrangement, der er vist i blokdiagramform i fig.

25 9. Indgangssignalet tilføres til tre signalveje, hvis udgangs signaler adderes. Den første signalvej indeholder overførings-funktionen t-^s) i blok 2, den anden vej indeholder overføringsfunktionen t2(s) i blok 4, og den tredje vej indeholder seriekombinationen af overføringsfunktionerne t-j_(s) og t2(s) 30 vist i henholdsvis blok 6 og 8. Produktet af overførings funktionerne i den tredje signalvej inverteres af inverteren 10 med henblik på subtraktion i blok 12. Selv om en sådan konfiguration kan være upraktisk som følge af yderligere kompli- DK 169371 B1 26 cerethed, illustrerer den ikke desto mindre, at de samme resultater kan opnås under anvendelse af alternative kredsløbsarrangementer. Ligning 2 foreslår en tilsvarende modificeret konfiguration for tre elementer. Princippet ifølge opfindelsen 5 kan også realiseres ved hjælp af en computer, indeholdende en algoritme til tilvejebringelse af erstatnings- og overlejringsvirkningerne ifølge opfindelsen.

Fig. 3 illustrerer et ækvivalent arrangement. Fire tre-terminal elementer 14, 16, 18 og 20 har overføringsfunktionerne 10 t-j^s), t2(s), t3 (s) og t4(s). Det enkelte element har den anden terminal forbundet til jord og den tredje terminaludgang forbundet til en summationsanordning 22. Indgangssignalet tilføres til den første terminal af elementet 14 i forhold til jord og til en første summationsanordning 24. Indgangssignalet 15 til elementet 16 er udgangssignalet af elementet 14 subtraheret fra indgangssignalet V^ncj ved hjælp af summationsanordningen 24. Indgangssignalet til elementet 18 er udgangssignalet af elementet 16 subtraheret fra indgangssignalet til elementet 16 ved hjælp af en summationsanordning 26. Indgangssignalet 20 til elementet 20 er udgangssignalet af elementet 18 subtraheret fra indgangssignalet til elementet 18 ved hjælp af en summationsanordning 28.

Fig. 4 illustrerer den udførelsesform, der er omtalt i forbindelse med fig. 8. I arrangementet i fig. 4 har de fire elemen-25 ter 30, 32, 34 og 36 med tre terminaler overføringsfunktionerne t-j^s), t2 (s) , t3 (s) og t4(s). Indgangssignalet tilfø res til den første terminal af elementerne 30, 32, 34 og 36 med hensyn til referencepotentialet (jord) . Kun den anden terminal af elementet 30 er forbundet til et referencepotenti-30 ale. Indgangssignalet til den anden terminal af elementet 32 er udgangssignalet af elementet 30 (fra dets tredje terminal). Indgangssignalet til den anden terminal af elementet 34 er udgangssignalet af elementet 32 (fra dets tredje terminal). Indgangssignalet til den anden terminal af elementet 36 er 35 udgangssignalet af elementet 18 (fra dets tredje terminal).

DK 169371 B1 27

Det samlede udgangssignal udtages mellem den tredje terminal af elementet 36 og referencepotentialet. Dette arrangement omtales som en "stak" af elementer og menes at være den sim-pleste udførelsesform for opfindelsen.

5 Fig. 5 illustrerer et ækvivalent kredsløb, der er en mellemting imellem fig. 3 og 4. Fire elementer anvendes til illustration. Overlejringseffekterne opnås ved anvendelse af to eller flere elementer, idet i hvert fald ét af elementerne skal være dynamisk. I arrangementet i fig. 5 er der vist fire 10 elementer 38, 40, 42 og 44 med tre terminaler, og som har overføringsfunktionerne t-j_(s), t2(s), t3 (s) og t4 (s) . Ind gangssignalet V£n(j tilføres til den første terminal af elementerne 38, 40, 42 og 44 i forhold til referencepotentialet (jord). Kun den anden terminal af elementet 38 er forbundet 15 til referencepotentialet. Indgangssignalet til den anden terminal af elementet 40 er udgangssignalet af elementet 38 (fra dets tredje terminal). Indgangssignalet til den anden terminal af elementet 42 er summen af udgangssignalet af elementet 38 og udgangssignalet af elementet 38 subtraheret fra udgangssig-20 nalet af elementet 40 (udledt i en summationsanordning 48) . Indgangssignalet til den anden terminal af elementet 44 er summen af udgangssignalet af en summationsanordning 46 og udgangssignalet af summationsanordningen 46 subtraheret fra udgangssignalet af elementet 42 (udledt i en summationsanord-25 ning 52) . Det samlede udgangssignal udtages fra en summationsanordning 54, der kombinerer udgangssignalet fra elementet 38, summationsanordningen 48, summationsanordningen 52 og en summationsanordning 56, der subtraherer udgangssignalet af summationsanordningen 50 fra udgangssignalet af elementet 44.

30 Stakken i fig. 4 kan modificeres ved at indføre en forgrening som vist i fig. 10. Derved kan der tilvejebringes mere komplekse overlejringseffekter end med en direkte forbindelse -jf. fig. 4. I den i fig. 10 viste modifikation har det andet "niveau" i stakken snarere to elementer end et. Indgangssigna-35 let Vincj tilføres således til den første terminal af blokke DK 169371 B1 28 58, 60, 62 og 66 med overføringsfunktionerne t-j_(s), t2 (s) , t3 (s) og t4 (s). Den anden terminal af tre-terminalnetværket af blokken 58 er forbundet med et referencepotentiale (jord) , og dets tredje terminal forsyner den anden terminal af blokkene 5 60 og 62. Udgangssignalerne fra den tredje terminal af blok kene 60 og 62 adderes i en summationsanordning 64 og tilføres til den anden terminal af blokken 66. Det samlede udgangssignal udtages fra den tredje terminal af blokken 66. Andre forgreningsarrangementer er mulige. Arrangementet i fig. 10 er 10 kun ét eksempel på, hvorledes elementerne kan dimensioneres og forbindes.

Selv om det ikke er vist i fig. 3, 4, 5 og 10 kan forbindelserne mellem elementerne være udformet med eller uden buffer. Der er dog fortrinsvis en buffer. Selv om de beskrevne arran-15 gementer anvender tre-terminalnetværk, er det også muligt at anvende ækvivalente kredsløbsarrangementer, hvor nogle af elementerne er tre- eller fire terminalnetværk, der er "svævende" eller er forbundet til et referencepotentiale. F.eks. kan transformere eller andre isolationsteknikker anvendes til 20 at tilvejebringe det grundlæggende arrangement med "differentiel signaltilførsel og summeret udgang", hvilket arrangement indgår i fig. 3-5 og 8-10.

I forhold til en kombination af elementer ifølge opfindelsen må i hvert fald ét af elementerne - til tilvejebringelse af en 25 samlet kompressions- eller ekspansionsvirkning - have en overføringsfunktion i form af en kompressor - eller ekpanderfunk-tion. Alle aktive elementer (eksempelvis elementer med karakteristikker, der varierer i afhængighed af signaltilstandene), må i almindelighed virke på samme måde (eksempelvis tilvej βίο bringe en kompressions- eller ekspansionsvirkning). En eller flere elementer kan have en passiv karakteristik. Der kan med fordel være mere end ét passivt element, når blot det aktive element har en dynamisk karakteristik, således at forskellige aspekter af de passive karakteristikker fremtræder efterhånden 35 som det dynamiske element varierer.

DK 169371 B1 29

Selv om kredsløbsarrangementerne ifølge opfindelsen kan fungere som selvstændige kompressorer og ekspandere, er de fortrinsvis placeret i sekundære signalveje af tovejskompressor-og ekspanderarrangementer.

5 Aktive elementer styres fortrinsvis via separate styrekredsløb, selv om det under visse omstændigheder kan være formålstjenligt at styre flere elementer ved hjælp af kun ét styre-kredsløb. Ved anvendelse af separate styrekredsløb kan det samlede kredsløbs ydeevne forbedres ved tilførsel af yderlige-10 re signaler til styrekredsløbene, således som det vil blive beskrevet i det følgende. Det fremgår, at simple analyser baseret på ligevægtsattenuatorelementer ikke vil kunne anvendes under dynamiske forhold, hvor elementernes styrekredsløb vekselvirker med andre elementer.

15 Det er også underforstået, at visse aktive elementer kan have tærskelværdier, idet der evt. fremkommer dynamiske virkninger i afhængighed af et dominerende signal. Under dimensionering af en stak af elementer kan tærskelværdierne af de aktive elementer med fordel vælges således, at de indvirker på den 20 rækkefølge, i hvilken karakteristikkerne af de forskellige elementer fremkommer i afhængighed af de dominerende signal-tilstande. Til opnåelse af overlejringseffekter må de aktive eller dynamiske elementer være aktive i samme niveauområde. Dette er ensbetydende med, at indgangssignalniveauområder med 25 dynamisk virkning skal være i hovedsagen sammenfaldende inden for nogle få decibel.

Arrangementet i fig. 11 illustrerer, hvorledes man kan kombinere flere elementer med forskellige karakteristikker. Endvidere beskrives indstillingen af de relative tærskelværdier 30 af elementerne i en stak. For at lette forståelsen er kun de vigtigste komponenter vist. Arrangementet kan danne støjreduktionssidevejen i en tovejskompressor eller -ekspander eller alternativt danne en selvstændig kompressor. Dette arrangement DK 169371 B1 30 er kun ét eksempel på, hvorledes flere elementer med forskellige karakteristikker vil kunne kombineres. I en anden kombination er der elementer med opad- og nedadvirkende gli-debåndkarakteristikker i samme frekvensbånd.

5 En stak bestående af fem elementer er vist i fig. 11. Denne stak omfatter et bredbåndsattenuatorelement 68, et fastbånd-attenuatorelement 70, et glidebåndelement 72, et attenuator-element 70 med en dæmpning i et første frekvensområde og et attenuatorelement 76 med en dæmpning i et andet frekvensom-10 råde. Det enkelte element modtager indgangssignalet. Højpasfiltre 78 og 80, der hver især har en afskæringsfrekvens på 800 Hz, danner en del af overføringsfunktionerne af elementerne 70 og 72. Nogle båndpasfiltre 82 og 84, der er centreret ved 960 Hz (en audiointerferensfrekvens med relation til rota-15 tionen af målehovedet i videobåndoptagere) og ved 15,75 kHz (en audiointerferensfrekvens ved den horisontale sweep-frekvens i fjernssynssystemer med 525 linier), danner en del af overføringsfunktionerne af elementerne 74 og 76. Det enkelte element har et separat styrekredsløb 86, 88, 90, 92 og 94, et 20 ensretter- og udglatningskredsløb indeholdende en forstærker, der evt. kan have en frekvensvægtet bredbånds forstærkning. Det enkelte styrekredsløb reagerer kun på udgangen af det pågældende element svarende til, at styresignalet udledes differentielt under anvendelse af kombinationsorganer 89, 91, 93 og 95 25 - se den subtraktive tilførsel fra bunden af det enkelte ele ment. Styrekredsløbene styrer nogle variable modstandselementer 96, 98, 100, 102 og 104, der kan udgøres af felteffekt-transistorer, idet styrespændingen tilføres til gate-elektroden. Attenuatorelementerne 68, 70, 74 og 76 med fast bånd 30 indeholder nogle seriemodstande 106, 108, 110 og 112, der i forbindelse med felteffekttransistorerne danner en variabel spændingsdeler. Glidebåndelementet 72 har en kondensator 114, der i forbindelse med den pågældende felteffekttransistor danner et variabelt højpasfilter. I stakken i fig. 4 er eleme-35 ntet 68 drevet i forhold til en reference, medens hver af de øvrige elementer drives af en buffer 116, 118, 120 og 122 (med DK 169371 B1 31 en forstærkning på én) i forhold til udgangen af et underliggende element. Det enkelte filter har sin referenceterminal forbundet til udgangen af et underliggende element. Det enkelte filter har et tærskelværdiniveau, således at der sker en 5 ændring i det variable element, når signalniveauet i elementet forøges og når det pågældende niveau. Det enkelte element har et dynamikområde på maksimalt 10 dB. Det samlede udgangssignal fås fra udgangen af det øverste element gennem bufferforstærkeren 124, som har en forstærkning på én.

10 I hviletilstand er den afgrænsede indhylning af arrangementet i fig. 11 en dynamisk bredbåndsvirkning på i alt 10 dB. Ved tilstedeværelse af signalkomponenter fremkommer karakteristikkerne af de forskellige elementer i afhængighed af frekvenserne og niveauerne af komponenterne. Den sekvens, i hvilken 15 karakteristikkerne af elementerne fremkommer i afhængighed af disse signalkomponenter, afhænger af frekvensområdet af de respektive elementer og deres relative tærskelniveauer.

Først undersøges to eksempler. Hvis der fremkommer en 200 Hz tone, der starter ved et tærskelniveau og øges gradvis, bliver 20 bredbåndselementet eventuelt slået fra, medens de øvrige elementer forbliver fuldt effektive. Den samlede karakteristik, der er vist i fig. 12A, er da karakteristikken af de ved 800 Hz faste og glidende bånd, der er sammenfaldende og til dels skjuler de to punktfrekvenskarakteristikker: toppen af 960 Hz 25 punktfrekvenskarakteristikken og glidebåndkarakteristikken, højpasfilteret og glidebåndet, der er forskudt i opadgående retning i afhængighed af 2 kHz tonen. Glidebåndkarakteristikken skjuler 15.75 kHz punktfrekvenskarakteristikken.

I arrangementet i fig. 11 har det enkelte element sit eget 30 styrekredsløb, der opererer i afhængighed af signalet i det respektive element, som er et resultat af den differentielle udledning af styresignalet. Elementerne kan hver især have et uafhængigt styrekredsløb med eller uden differentiel udledning, og forskellige krydsforbindelser er mulige. Krydsforbin- DK 169371 B1 32 delserne i fig. 13 og 14 gør det muligt at indstille forskellige tærskelværdier i elementerne, samtidig med at der opretholdes en passende forstærkning af styrekredsløbet i glide-båndelementet ved ekstreme frekvenser. En anden krydsforbin-5 delse, der omtales som "parkering", er beskrevet i forbindelse med fig. 16A og 16B.

I fig. 13 er der vist et fastbåndelement 126, en bredbåndsat-tenuator i form af en stak med et glidebåndelement 128, og en glidende afsats, der virker opad i frekvens og i hviletilstand 10 har en bredbåndet karakteristik.. Ved at erstatte kondensatoren med et induktivt element opnås en glidende afsats, der virker nedad i frekvens. En induktor vil kunne simuleres ved hjælp af et gyratorkredsløb. Fastbåndelementet indeholder en seriemodstand 130 og en shunt-felteffekttransistor 132, der er forbun-15 det til et referencepotentiale og danner en variabel attenuator, idet modstanden af source-drain-strækningen af felteffekt trans is toren 132 styres af en styrespænding, der tilføres til gate-elektroden. Udgangssignalet af fastbåndelementet føres via en bufferforstærker 134 til et ensretter- og udglat-20 ningskredsløb 136. Glidebåndelementet 128 indeholder en parallelkobling af en kondensator 138 og en modstand 140, der er forbundet med en felteffekttransistor 142, der på sin side er forbundet til udgangen af fastbåndelementet ved udgangen af bufferen 134. Udgangssignalet af glidebåndelementet tilføres 25 til en bufferforstærker 144, er selektiv summationsanordning 150 og et ensretter-og udglatningskredsløb 146, der tilfører en styrespænding til felteffekttransistoren 142. Udgangssignalet af kombinationsanordningen udtages fra bufferforstærkeren 144.

30 Ligesom i forbindelse med arrangementet i fig. 11 er det muligt at anvende udgangssignalet af ét element i en stak til udbalancering af udgangssignalet af det næste element ved at generere styrespændingen til dette næste element. Dette er ikke kun vist i fig. 11, men også i fig. 13, hvor udgangssig-35 nalet af glidebåndelementet fra bufferen 134 subtraheres fra DK 169371 B1 33 udgangssignalet af båndelementet fra bufferen 144 i summationsanordningen 150. Udbalanceringssignalet fra fastbåndele-mentet kan behandles således, at det bliver større eller mindre end udgangssignalet af glidebåndelementet (ved forstærk-5 ning eller dæmpning) , og affølingen af udbalanceringssignalet kan inverteres således, at udbalanceringssignalet reduceres ved en forøgelse af udgangssignalet af f astbåndelementet. Disse principper kan anvendes i forbindelse med på hinanden følgende aktive elementer i et arrangement ifølge opfindelsen.

10 Et yderligere alternativ er vist i fig. 14, hvor udbalanceringssignalet fra fastbåndelementet først konditioneres ved hjælp af et filter 152 i styresløjfen for fastbåndelementet. Filteret 152 er typisk et højpas- eller lavpasfilter, der er anbragt i båndet af det samlede kredsløb. Et ikke-filtreret 15 udbalancerings signal, der er vist stiplet, kan samtidigt tilføres på en måde, der svarer til den alternative udformning i fig. 13 (eksempelvis med den selektive summationsanordning 150). Det filtrerede udbalanceringssignal behandles som nævnt i forbindelse med det ikke-filtrerede udbalanceringssignal i 20 fig. 13.

I en yderligere variation af styrekredsløbet er det muligt at føre det ensrettede signal i styrekredsløbet af ét element til DC-delen af styrekredsløbet af et andet element. F.eks. er summationsanordningen 150 i fig. 13 anbragt imellem udgangen 25 af ensretter- og udglatningskredsløbet 146 og gateelektroden af felteffekttransistoren 142, medens udbalanceringssignalet fra elementet 126 udtages fra udgangen af ensretter- og udglatningskredsløbet 136. Dette er fordelagtigt, hvis faserelationerne ikke er helt korrekte for AC kombination/udbalance-30 ring som ved den ovenfor beskrevne metode. Derved er det imidlertid ikke er muligt at opnå en selektiv filtrering af den koblede komponent ligesom i fig. 14.

Ved visse anvendelser er det muligt at anvende et fælles styrekredsløb for to elementer som vist i fig. 15, selv om der DK 169371 B1 34 foretrækkes et separat styrekredsløb for hver af elementerne til tilvejebringelse af en mere konform virkning. (De samme referencetal anvendes for samme komponenter som i fig. 13-15) .

I fig. 15 er udgangssignalet af styrekredsløbet med det fikse-5 rede bånd, fra ensretter- og udglatningskredsløbet 136 ført gennem en buffer 148 til styring af felteffekttransistoren 142, der tilvejebringer glidebåndkarakteristikken.

Fig. 16A viser en modifikation af kredsløbet i fig. 14, hvor der er inkorporeret en såkaldt "parkering" er inkorporeret.

10 Dette princip er baseret på, at det ofte er fordelagtigt at forudindstille eller "parkere" en gengivekarakteristik ved et niveau og/eller en frekvens, der er forskellig fra hviletilstandsniveauet og/eller -frekvensen, når elementet ligger under tærskelværdien. I tilfældet med det fastbåndelementet er 15 styrekredsløbet for det faste bånd parkeret ved et niveau umiddelbart under tærskelværdien, således at kredsløbet reagerer hurtigere på ændringer i indgangssignalet. En detektor 153 aftaster styresignalet for det faste bånd, frembringer et passende signal og tilfører dette til en summationsanordning 20 155, hvor det adderes til eller fratrækkes fra styresignalet til tilvejebringelse af parkeringssignalet for det faste bånd. Under drift indstilles parkeringssignalniveauet fortrinsvis umiddelbart under tærskelværdien for det faste bånd. Over tærskelværdien overtager styrekredsløbet for det faste bånd 25 styringen til udelukkelse af parkeringsdetektoren. En detektor 153 er således nødvendig for at afføle styresignalet for det faste bånd og tilvejebringe det korrekte signalniveau - når fastbåndelementet ligger under tærskelværdien - for parkering af styrekredsløbet for det faste bånd ved det ønskede niveau.

30 En detektor til tilvejebringelse af disse funktioner, vil kunne realiseres på flere forskellige måder eksempelvis ved at afføle styrespændingen for det faste bånd med et perfekt diodekredsløb. Sådanne kredsløb er velkendte og omfatter en operationsforstærker, der er forspændt, således at udgangsspæn-35 dingen skifter fra positiv til negativ, når det af tastede signal når forspændingen. Udgangssignalet af diodekredsløbet, der DK 169371 B1 35 er passende justeret, virker som et maksimumvælgerkredsløb, der overtager funktionen af styresignalet af det faste bånd til tilvejebringelse af det ønskede parkeringssignal.

Fig. 16B viser en stak af fastbånd- og glidebåndelementer, der 5 anvender parkering. I dette tilfælde har glidebåndelementet 129 en induktor 139 (simuleret ved hjælp af et gyratorkreds-løb), således at glidebåndelementet opererer i nedadgående retning. I arrangementet i fig. 16B er der ikke kun "parkering" i fastbåndkredsløbet, men også i glidebåndelementet.

10 Ligesom i glidebåndelementet er princippet med parkering baseret på, at så længe paraplykarakteristikken med fastbånd er til stede, så vil det være muligt at forskyde glidebåndet (parkere det) i det frekvensområde, hvor virkningen efter al sandsynlighed fremkommer ved tilførsel af et signal. Derved 15 forbedres reaktionstiden, og modulationsforvrængningen reduce res. I hviletilstand vil det nedadvirkende glidebånd normalt være i en bredbåndstilstand (i mangel af parkeringskredsløb), dvs. højfrekvensafskæringen vil være uendelig, dvs. et godt stykke inde i lavfrekvensstopbåndet, hvis kredsløbet blev 20 anvendt i det beskrevne arrangement. Ved fremkomst af et signal glider båndet nedad til dæmpning af det dominerende signal, idet tale og musik efter al sandsynlighed ligger i området 100 Hz - 1kHz. Det er derfor nyttigt at parkere det lavfrekvente glidebånd ved en afskæringsfrekvens på omkring 25 400 Hz umiddelbart inde i det lavfrekvente pasbånd af arrange mentet i fig. 19. Parkeringsvirkningen forsvinder, når signalet overstiger tærskelværdien af det faste bånd, idet dette markerer en forestående reduktion eller fjernelse af det faste bånd (paraplyen). Detektoren 153 aftaster da styresignalet af 3 0 det faste bånd i relation til en referencespænding og tilvejebringer parkeringssignalet, der via et kombinationsorgan/en maksimumvælger 151, tilføres til felteffekttransistoren 142.

Når signalet bliver større end tærskelværdien af det faste bånd, overtager styrekredsløbet af glidebåndet styringen og 35 forskyder, hvis den tilførte frekvens er lavere end 400 Hz, båndet yderligere i nedadgående retning. Hvis frekvensen er DK 169371 B1 36 over 400 Hz, vil styrekredsløbet af glidebåndet stadig have overtaget. Afskæringsfrekvensen vil imidlertid kunne forskydes i opadgående retning. Detektoren 153 er nødvendig for at kunne af føle styresignalet af det faste bånd og tilvejebringe det 5 korrekte signalniveau for parkering af kredsløbet af glidebåndet ved den ønskede frekvens, når fastbåndelementet ligger under tærskelværdien. Detektoren 153 i arrangementet i fig. 16A er også egnet i forbindelse med arrangementet i fig. 16B.

Selv om parkeringskredsløbene også kan anvendes i forbindelse 10 med højfrekvente glidebåndkarakteristikker, er fordelene mindre, eftersom de sandsynlige tilførte signalfrekvenser ligger i det højfrekvente båndstopområde - se fig. 19 og 20 - der allerede er "den rette vej rund" til forskel fra den lavfrekvente situation.

15 Fig. 16B viser et yderligere træk ved de ovenfor beskrevne parkeringskredsløb, til reduktion af støj hidrørende fra induktansen 139. En shunt i form af en afbryder 157 er koblet over induktoren 139. Afbryderen 157 styres af signalet fra detektoren 153. Under tærskelværdierne af fastbånd og glide-20 båndkredsløbet, og som aftastes ved hjælp af detektoren 153, er der ikke behov for glidebåndkredsløbet 129 eller behov for, at induktoren 139 er aktiv. Induktansen 139 kortsluttes da af shunten, når kredsløbene ligger under deres tærskelværdi. I praksis kan shunten tilvejebringes ved hjælp af en felttran-25 sistor, idet signalet fra detektoren 153 tilføres til gateelektroden. Alternativt kan shunten tilvejebringes fra et indgangspunkt til et passende udgangspunkt, idet de to punkter har de samme signalniveauer. En shunt til eliminering af støj i et aktivt element kan anvendes i enhver bi-lineært eller 30 uni-lineært kompressor- eller ekspanderkredsløb, eftersom der i sådanne kredsløb er et område af indgangssignalniveauer, hvor kredsløbet ikke har nogen dynamisk virkning. En sådan shunt er ikke nødvendigvis relateret til et parkeringskredsløb. I arrangementet i fig. 16B er parkeringssignalet fra 35 detektoren 153, egnet til styring af shunten.

DK 169371 B1 37

Parkerings- og induktans shunt trækkene i fig. 16A og 16B er ikke nødvendigvis anvendt i forbindelse med det i fig. 14 viste arrangement. F.eks. er brugen af et filter 152 ikke essentielt. Parkeringstrækket kan anvendes i forbindelse med 5 et almindeligt arrangement - se fig. 11.

Krydskoblingsarrangementerne i fig. 13-16B giver således en vis fleksibilitet under fastlæggelsen af den måde, hvorpå tærskelværdien af de to elementer vekselvirker.

Hvis de stablede elementer hver især har separate og uafhæn-10 gige styrekredsløb med fuld differentiel styring - se fig. 13 - så er rækkefølgen af elementerne i stakken uden betydning, idet de samme resultater vil kunne opnås med elementerne anbragt i en anden rækkefølge. Hvis der ikke er nogen krydskobling i styrekredsløbet eller en krydskobling, der kun giver en 15 delvis differentiel styring - se fig. 14, hvor det ene udbalanceringssignal stammer fra filteret 152 - så kan den rækkefølge, i hvilken elementerne stables, påvirke det samlede resultat.

Til forståelse af virkemåden af en stak bestående af fastbånd 20 og glidebåndelementer - se fig. 13-16 - er det antaget, at et fikseret énpolet højpasfilter med en afskæringsfrekvens på f.eks. 800 Hz er anbragt i serie med indgangene af de to elementer, og at den effektive tærskelværdi af fastbåndelementet er -62 dB, og at den effektive tærskelværdi af glidebåndele-25 mentet er -66 dB. Hver af elementerne antages at give en maksimal dæmpning på 10 dB. Hvis f.eks. et 12 kHz signal tilføres ved et niveau på -66 dB, begynder afskæringsfrekvensen af glidebåndkarakteristikken at glide. Dette indvirker ikke på den samlede karakteristikindhylning, eftersom det faste bånd 30 stadig er inaktivt og understøtter indhylningen. Den ændrede glidebåndkarakteristik er skjult. Denne situation - se fig. 17A - som har den samme indhylning som i hviletilstanden, men som viser den ændrede glidebåndkarakteristik stiplet, fortsæt- DK 169371 Bl 38 ter, indtil signalet når -62 dB tærskelværdien af fastbånd-elementet. Når signalet overstiger fastbåndtærsklen (med nogle få dB), begynder det faste bånd at dæmpe og afslører derigennem toppen af glidebåndkarakteristikken, der forskydes i opad-5 gående retning ved en forøgelse af signalniveauet. Dette er vist i fig. 17B. Når signalniveauet øges flere dB over fastbåndtærsklen, fortsætter det faste bånd med at dæmpe, og gli-debåndet forskydes yderligere i opadgående retning som vist i fig. 17C.

10 For at opnå den fulde dæmpning af felteffekttransistoren i forbindelse med glidebåndet - jf. USA patent Re 28.426 - er det nødvendigt at have en tilstrækkelig høj forstærkning i styresløjfen ved høje niveauer. Ifølge dette patentskrift er der tilvejebragt en højfrekvensvægtet forstærkning i sløjfen.

15 En ulempe er, at sløjfeforstærkningen er for høj ved lavere niveauer (hvorved båndet forskydes mere end nødvendigt), og at det er vanskeligt at opretholde en tilstrækkelig høj tærskelværdi af glidebåndet.

Ved hjælp af krydskoblingsteknikker, der er beskrevet i for-20 bindelse med fig. 13 og 14, er det muligt at opnå den ønskede glidebåndtærskelværdi med de ønskede sløjfeforstærkninger ved høje og lave signaltilstande. Ved anvendelse af arrangementet i fig. 13 med den selektive summationsanordning 150 (dvs. ved en fuld udbalanceringseffekt) , vil der under tærskelværdien af 25 det faste bånd ikke være nogen styresignaldrift i forbindelse med felteffekttransistoren af glidebåndet, og under meget høje signaltilstande, når det faste bånd er slået fra (eksempelvis ved fuld dæmpning), tilvejebringes der ikke nogen yderligere udbalancering, og den fulde forstærkning tilvejebringes i 30 glidebåndets styresløjfe.

I praksis giver den fulde udbalancering en større udbalanceringseffekt end nødvendigt, og der vil kunne opnås en forbedret ydeevne med en mindre udbalanceringseffekt. F.eks. kan den effektive højfrekvensforstærkning af glidebåndets styre- DK 169371 B1 39 sløjfe reduceres omkring 5 dB, når blot det faste bånd ikke dæmpes, og udbalanceringsvirkningen reduceres, indtil den er 0 dB, når det faste bånd er fuldt dæmpet. I kritiske anvendelser, hvor der ønskes en høj tærskelværdi af glidebåndet, mu-5 liggør arrangementet i fig. 14 brugen af både bredbåndede- og frekvensselektive udbalanceringsvirkninger. I tilfælde af højfrekvens glidebåndelement er det frekvensselektive udbalanceringssignal udledt under anvendelse af et højpasfilter (filteret 152 i fig. 14) , eftersom udbalanceringsvirkningen ikke 10 er mest ønskværdig ved de yderstliggende høje frekvenser, hvor den modforvrængede styreforstærker har den største forstærkning. I én konkret udførelsesform er der anvendt en afskæringsfrekvens på 1,6 kHz. For et lavfrekvent glidebåndelement kræves der en høj sløjfeforstærkning ved høje niveauer og lave 15 frekvenser. I dette tilfælde er filteret 152 i arrangementet i fig. 14 et lavpasfilter. I en konkret udførelsesform, som vil blive beskrevet i det følgende, er afskæringsfrekvensen 400 Hz.

Som før nævnt er det hensigtsmæssigt at tilvejebringe en kom-20 pressor eller ekspander med båndopdelende højfrekvente og lavfrekvente trin, idet det enkelte trin udgøres af fastbånd og glidebåndelementer. De parallelle trin kan drives som selvstændige dynamikområde-modificerende anordninger eller som sideveje i Type I eller Type II tovejsarrangementer - jf. US-25 patentskrift nr. 3.846.719, USA patent Re 28.426 og US-patent-skrift nr. 4.490.691. Der anvendes fortrinsvis énpolede filtre med samme afskæringsfrekvens, således at den kombinerede hviletilstandsgengivelse af de to trin er flad. En hensigtsmæssig afskæringsfrekvens for de høj- og lavfrekvente trin er omkring 30 800 Hz for et audiosystem. Med en svag hældning på 6 dB/oktav af filtrene og en afskæringsfrekvens på 800 Hz af det højfrekvente trin giver trinet en betydelig virkning helt ned til 100 eller 200 Hz. Hvis også det lavfrekvente trin har en afskæringsfrekvens på 800 Hz, giver det en betydelig virkning 35 ved 3-6 kHz. For signaler, der ligger i området af f.eks. 100 Hz til 6kHz, der er det bånd, der indeholder det meste af DK 169371 B1 40 energien i typisk musik, er begge trin effektive, og der opnås en signalsporingsvirkning. For et enkelt dominerende signal i dette område svarer den samlede gengivelse til gengivelsen af de to glidebånd over og under det dominerende signal. For mere 5 end ét dominerende signal er den resulterende karakteristik en gengivelse med fastbåndsgengivelse imellem det øverste og det nederste dominerende signal og glidebåndgengivelse over og under de øverste og nederste dominerende signaler.

I fig. 18 er der vist et højfrekvenstrin. Et énpolet højpas-10 filter 154 med en afskæringsfrekvens på 800 Hz er anbragt ved indgangen. I praksis indeholder filteret en operationsforstærker, der giver en bufferadskillelse imellem filteret og de efterfølgende kredsløb. Det højpasfiltrerede indgangssignal tilføres til et fastbåndelement 156 og et giidebåndelement 15 158. Fastbåndelementet indeholder en indgangsmodstand 160, en shunt-felteffekttransistor 162, der drives som en variabel modstand, og et styrekredsløb 164, der genererer en DC-styre-spænding, der tilføres til gate-elektroden af felteffekttran-sistoren 162. Felteffekttransistorens modstand falder, når DC-20 niveauet øges. I styresløjfen 164 er der en bufferforstærker 166, et énpolet højpasfilter 168 med en afskæringsfrekvens på omkring 400 Hz, en ensretter 172 og et udglatningskredsløb 174 (der også anvendes til at justere angrebs- og udløsningstidskonstanterne af styresløjfen). Glidebåndelementet 158 indehol-25 der en parallelkoblet indgangsmodstand 178 og en kondensator 180, der shuntes af felteffekttransistoren 182. Glidebåndelementet 158 har et styrekredsløb 184, der indeholder en bufferforstærker 186, en summationsanordning 188, et højfrekvent forbetoningskredsløb 190, en ensretter 192 og et udglatnings-30 kredsløb 194. Summationsanordningen 188 modtager også udbalanceringssignaler, der udtages inden og efter et højpasfilter 170 med en afskæringsfrekvens på omkring 1,6 kHz. Udbalanceringssignalerne kan med fordel føres gennem et buffertrin til undgåelse af uønsket vekselvirkning imellem styrekredsløbene.

35 Indgangssignalet til filterkredsløbet 170 udtages mellem filteret 168 og ensretteren 172. Udgangssignalet af fastbåndele- DK 169371 B1 41 mentet 156 tilføres til glidebåndselementet gennem en buffer 198. Det samlede udgangssignal udtages fra bufferen 186 af glidebåndelementet 158.

Under drift opererer de stablede fastbånd og glidebåndelemen-5 ter i hovedsagen som ovenfor beskrevet. Koblingen af udbalanceringssignalkomponenter fra fastbåndelementet til styrekredsløbet af glidebåndelementet 158 foretages af de årsager, der er angivet i forbindelse med beskrivelsen af fig. 14. En afskæringsfrekvens på omkring 1,6 kHz blev valgt for filteret 10 170, eftersom der kun kræves en differentiel styring af glide- båndet ved høje frekvenser. Filteret 168 anvendes til at reducere følsomheden af fastbåndkredsløbet til meget små frekvenskomponenter .

I fig. 19 er der vist et lavfrekvenstrin. Indgangssignalet 15 tilføres til et fastbåndelement 200 og et glidebåndelement 202. Fastbåndelementet 200 indeholder en indgangsmodstand 204, en shunt-felteffekttransistor 206, der drives som en variabel modstand, og et styrekredsløb 208, der generer et DC-styresig-nal, der tilføres til gate-elektroden af felteffekttransisto-20 ren 206. Felteffekttransistorens modstand falder, når DC-ni-veauet øges. Styresløjfen 208 indeholder en del af en bufferforstærker 210, et første énpolet lavpasfilter 212 med en afskæringsfrekvens på omkring 800 Hz og et andet lavpasfilter 214 med en afskæringsfrekvens på omkring 1,6 kHz, en ensretter 25 218 og et udglatningskredsløb 220 (der også anvendes til at justere tidskonstanterne af styresløjfen).

Glidebåndelementet 202 indeholder en indgangsmodstand 224 i parallel med en induktor 226, der shuntes af en felteffekttransistor 228. I praksis består induktoren 226 af et gyrator-30 kredsløb indeholdende operationsforstærkere. Glidebåndelementet har et styrekredsløb 230, der indeholder en bufferforstærker 232, et énpolet lavpasfilter 234 med en afskæringsfrekvens på omkring 800 Hz, en summationsanordning 236, et lavfrekvent forbetoningskredsløb 238, en ensretter 240 og et udglatnings- DK 169371 B1 42 kredsløb 242. Lavpasfilteret 234 er fortrinsvis anbragt i den viste position for derved at øge undertrykkelsen af uønsket støj genereret i lavfrekvenstrinnet. Alternativt kan filteret anbringes ved indgangen til arrangementet ligesom i højfre-5 kvenskredsløbet i fig. 18. Summationsanordningen 236 modtager udbalanceringssignaler, der udtages før og efter et lavpasfilter 216 med en afskæringsfrekvens på omkring 400 Hz.

Udbalanceringssignalerne kan evt. føres gennem et bufferkredsløb for at undgå uønskede vekselvirkninger imellem styrekreds-10 løbene. Indgangssignalet til filteret 216 udtages mellem filteret 214 og ensretteren 218. Udgangssignalet af fastbåndele-mentet 200 føres til glidebåndelementet gennem en buffer 247. Det samlede udgangssignal udtages fra filteret 234 af glidebåndelementet 202.

15 Under drift opererer de lavfrekvente stablede fastbånd- og glidebåndelementer i hovedsagen på den ovenfor beskrevne måde, bortset fra at glidebåndelementet opererer i nedadgående retning i frekvens. En forskel i lavfrekvenstrinnet er som før nævnt, at det bånddefinerede filter er anbragt i udgangstrin-20 net i stedet for i indgangstrinnet som i høj frekvenstrinnet. Koblingen af udbalanceringskomponenter fra fastbåndelementet til styrekredsløbet af glidebåndelementet sker af årsager, som er angivet i forbindelse med fig. 4. Der blev valgt en afskæringsfrekvens på omkring 400 Hz for filteret 216, eftersom den 25 differentielle styring af glidebåndet kun er nødvendig ved lave frekvenser. Filtrene 212 og 214 anvendes til at reducere følsomheden af fastbåndkredsløbene til meget høje frekvenskomponenter .

Højfrekvens- og lavfrekvenstrinnene af den type, der er vist i 30 fig. 18 og 19, kan anvendes til fremstilling af kompressorer, ekspandere og støjreduktionskompandere. F.eks. kan høj frekvens-og lavfrekvenstrin af den type, der er beskrevet i forbindelse med fig. 18 og 19, anvendes som sideveje i tovejsarrangementer som vist i fig. 20 og 21.

DK 169371 B1 43 I fig. 20 er der vist en Type I tove j s arrangement indeholdende en kompressor 248, i hvilken indgangssignalet tilføres til højfrekvenstrinnet 250, til lavfrekvenstrinnet 252 og til hovedsignalvejen 154. Udgangene af trinnene 250 og 252 adderes 5 i en summationsanordning 256 og adderes derefter til hovedvej-signalkomponenterne i en summationsanordning 258 til tilvejebringelse af kompressorens udgangssignal, der tilføres til en transmissionskanal. Sidevejssignalkomponenterne forstærker således hovedvej s-signalkomponenterne og giver derigennem 10 kompressorvirkningen. Udgangssignalet af transmissionskanalen føres til en ekspander 260, der er komplementær til kompressoren 248, der har en indgangssummationsanordning 262, der modtager transmissionskanalens udgangssignal og subtraherer summen af højfrekvenstrinnets 250 og lavfrekvenstrinnets 252 15 udgangssignaler, der er adderet i en summationsanordning 264. Sidevej skomponenterne udbalancerer således hovedvejssignalkomponenterne og giver derigennem ekspandervirkninger.

I fig. 21 er der vist et Type II tovejsarrangement af den type, der er beskrevet i US-patentskrift nr. 3.903.485, og som 20 har en kompressor 268 med en indgangs-summationsanordning 270, der modtager indgangssignalet og summen af højfrekvenstrinnets 250 og lavfrekvenstrinnets 252 udgangssignaler, der er adderet i en summationsanordning 272. Udgangssignalet af summationsanordningen 272 tilføres til en hovedvej 274, der viderefører 25 kompressorens udgangssignal til transmissionskanalen og indgangen af trinnene 250 og 252 af kompressoren. Sidevejssignal-komponenterne forstærker således hovedvejskomponenterne og giver derigennem kompressorvirkningen. Transmissionskanalens udgangssignal tilføres til en ekspander 276, der er komplemen-30 tær til kompressoren 258. Indgangssignalet tilføres til højfrekvenstrinnet 250, til lavfrekvenstrinnet 252 og til hovedvejen 278. Udgangssignalerne af trinnene 250 og 252 summeres i en summationsanordning 280 og subtraheres fra hovedvejskomponenterne i en summationsanordning 282 til tilvejebringelse af 35 ekspanderens udgangssignal. Sidevejskomponenterne udbalancerer således hovedvejskomponenterne og giver derigennem en ekspan- DK 169371 B1 44 dervirkning.

I fig. 20 og 21 er hovedvejen af kompressoren og ekspanderen lineær i henseende til dynamikområde, og niveauet af summen af de højfrekvente og lavfrekvente sidevejstrin er mindre end det 5 maksimale niveau af hovedvejen. Transmissionskanalen i disse figurer og i fig. 22 og 23 kan indeholde et lager- eller transmissionsmedium og organer til omsætning eller kodning af de analoge signalkomponenter fra kompressoren til en anden form (eksempelvis digital form), til lagring eller transmis-10 sion af de kodede signaler til analoge signalkomponenter.

I arrangementer i f.eks. fig. 20 og 21, hvor der kun anvendes ét højfrekvenstrin og kun ét lavfrekvenstrin i kompressoren og ekspanderen, er det praktisk med en maksimal støjreduktion på omkring 10-12 dB, idet man derved undgår usædvanlig store kompressions-15 eller ekspansionsforhold. Selv om arrangementerne i fig. 20 og 21 vil være passende ved visse anvendelser, er det nyttigt at anvende teknikkerne ifølge US-patentskrift nr. 4.490.691 til opnåelse af en større samlet støjreduktion uden at skulle belaste trinnene for meget eller tilvejebringe for store kom-20 pressions- eller ekspansionsforhold.

I fig. 22 er der vist et arrangement indeholdende tre serier Type I tovejstrin i kompressoren og de tre komplementære trin i ekspanderen. Tærskelniveauerne af de seriekoblede bi-lineære kredsløb er anbragt i stak - jf. US-patentskrift nr.

25 4.490.691. Alternativt vil der kunne anvendes en Type II kon figuration. Udførelsesformen i fig. 22 anvender også de spek-tralskævfordelings- og antimætningsprincipper, der er omtalt i US-patentskrift nr. 4.490.691, selv om disse principper ikke er essentielle i forbindelse med et flertrinsarrangement, der 30 anvender højfrekvente og lavfrekvente trin.

Kompressordelen af arrangementet i fig. 22 har tre trin: et højniveautrin 284, der har det højeste tærskelværdiniveau, et mellemniveautrin 286 og et lavniveautrin 288, der har det DK 169371 B1 45 laveste tærskelværdiniveau. Dette er den foretrukne rækkefølge af stablede trin, selv om den omvendte rækkefølge også er mulig. Ekspanderdelen af arrangementet i fig. 22 har også tre trin, der er anbragt komplementært til kompressoren: lavni-5 veautrinnet 290, mellemniveautrinnet 292 og højniveautrinnet 294. Det enkelte højniveau- og mellemniveautrin har både et høj frekvens trin 250 og et lavfrekvenstrin 252. Lavniveautrinnet har kun et højfrekvenstrin 250 og ikke noget lavfrekvenstrin. Det enkelte højfrekvenstrin 250 og det enkelte lavfrek-10 venstrin 252 er af den type, der er vist i fig. 18 og 19.

Hvis det enkelte kompressortrin 284, 286 og 288 og det enkelte ekspandertrin 290, 292, 292 har en kompression eller en ekspansion på f.eks. 8 dB, vil det samlede kompandersystem give en støjreduktion på 24 dB i højfrekvensbåndet (over 800 Hz, 15 hvis høj frekvens trinnet har en afkæringsfrekvens på 800 Hz) og en støjreduktion på 16 dB i lavfrekvensbåndet (under 800 Hz, hvis lavfrekvenstrinnet har en afskæringsfrekvens på 800 Hz) .

Et sådant arrangement kan f.eks. anvendes i et professionelt audiostøjreduktionssystem af høj kvalitet.

20 Den i fig. 22 viste kaskadekobling af trin, der er anbragt i stak tjener ikke kun til at øge kompressionen og ekspansionen, men også til at tilvejebringe en kvasi-multipolvirkning i forhold til båndet af højfrekvenstrinnene og en kvasi-topols-virkning i forhold til båndet af lavfrekvenstrinnene. Selv om 25 det enkelte kredsløb kun har et bånd, der er bestemmende for filteret, således at der muliggøres en bred frekvensoverlapning af kredsløbene og en flad samlet frekvensgengivelse, når båndene kombineres, så svarer den samlede virkning til, at to eller tre kredsløb kobles i kaskade til tilvejebringelse af en 30 stejlheds- eller trinkombinationsvirkning (svarende til et toeller trepolet filter). Den yderligere stejlhed af et toeller trepolet filter er ønskværdig som følge af, at arrangementet derved bliver i stand til at spore dominerende signalkomponenter mere effektivt. Med stejle filterhældninger 35 påvirkes frekvenser i nærheden af en dominerende signalkompo- DK 169371 B1 46 nent mindst muligt af den dynamiske virkning. Kvasi-topols- og -trepolsfiltervirkning giver dette resultat under bibeholdelse af fordelene ved énpolede filtre i hvert af de enkelte kredsløb, nemlig at udgangssignalerne af høj- og lavfrekvenskreds-5 løbene kombineres perfekt med hensyn til både amplitude og fase. Det samlede resultat er, at filtervirkningen bliver mere kompleks ved tilførsel af signaler, takket være den stejle flertrinskombinationsvirkning i kombination med kvasi-topols-filtervirkningen i støjreduktionssidevejene af hvert kredsløb.

10 Sidstnævnte virkning hidrører fra brugen af et fast énpolet filter i serie med en variabel "afsats" karakteristik i gli-debånddelen af kredsløbene, der har en énpolet karakteristik i hviletilstandog har tendens til topolet karakteristik under tilstedeværelse af et eller flere dominerende signaler. Ved en 15 intervention af de faste bånd ved virkningserstatning vil gengivelsen kunne tilpasses yderligere.

Indgangssignalet til'kompressordelen af arrangementet tilføres til de lavfrekvente og højfrekvente spektral-spektralforskydningsnetværk, der er vist ved blok 296. I en praktisk udførel-20 sesform er to netværk anbragt i serie: et tosektions-lavfre-kvent netværk, der udgøres af en 50 Hz énpolet høj pashyl-denetværk og en 20 Hz énpolet høj pasfilternetværk og et 12 Hz Butterworth (maksimalt fladt) lavpasfilternetværk. Begge netværk kan tilvejebringes ved hjælp af kendte operationsforstær-25 kerteknikker. I blok 304 ved udgangen af ekspanderen er der placeret komplementære antiskævfordelingsnetværk.

Hovedsignalvejen af hvert trin 284, 286 og 288 i kompressordelen indeholder lavfrekvente og højfrekvente antimætningsnet-værk 298, 300 og 302. Komplementære antimætningsnetværk 304, 30 306 og 308 er anbragt i hovedsignalvejen af hvert trin 290, 292 og 294 i ekspanderdelen. Det er som nævnt i US-patent-skrift nr. 4.490.691 muligt at anbringe sådanne netværk i hovedvejen af kun ét trin i kompressoren og i den komplementære position i et af trinnene i ekspanderdelen af en serie af 35 forskudte kaskadekoblede trin.

DK 169371 B1 47

Også Type I trinnene i fig. 22 indeholder summationsanordninger 310, 312, 314 og 316, der kombinerer udgangssignalerne af højfrekvens- og lavfrekvenskredsløbene i trinnene 284, 286, 292 og 294. Hver af trinnene har summationsanordninger 318, 5 320, 322, 324, 326 og 328 i hovedvejene for tilkobling af sidevejssignalet i tilfælde af trinnene 288 og 290 eller udgangssignalerne af sidevejene i tilfælde af de andre trin.

Arrangementet i fig. 22 er kun et eksempel på kompressorekspander- eller kompandersystemer, der kan tilvejebringes ved 10 hjælp af højfrekvenskredsløb og/eller lavfrekvenskredsløb af den type, der er vist i fig. 18 og 19. Andre muligheder indbefatter (1) et enkelt højfrekvenskredsløb i kompressoren og ekspanderen, (2) ét højfrekvenskredsløb og ét lavfrekvenskredsløb i kompressoren og ekspanderen jf. fig. 20 og 21) og 15 (3) to højfrekvenskredsløb og ét lavfrekvenskredsløb i kom pressoren og ekspanderen (eksempelvis et arrangement som vist i fig. 22, idet dog høj frekvens trinnene 284 og 290 er udeladt) . Alternativt vil (1) kunne give en vis forenelighed med B-type-støjreduktionssystemer, og alternativt vil (3) kunne 20 give en vis forenelighed med A-type-støjreduktionssystemer. Afhængigt af formålet vil også andre konfigurationer kunne komme på tale. F.eks. kan et fjerde trin tilføjes til kompressor- og ekspanderdelene af arrangementet i fig. 22, og/eller det lavfrekvente trin af dette eksempel kan desuden indeholde 25 et lavfrekvenskredsløb.

I en praktisk udformning af arrangementet i fig. 22 er der kun ét sæt højniveau-, mellemniveau- og lavniveautrin, idet der anvendes et unikt kredsløbs- og omskifterarrangement. Fig. 23 viser en praktisk udførelse. Kredsløbs- og omskifterarrange-30 mentet vil kunne anvendes i forbindelse med kompandersystemer med seriekoblede tovejstrin, i hvilke der ikke kræves en samtidig kodning og dekodning. En énpolet dobbeltafbryder gør det muligt at omskifte fra kompressionstilstand til ekspansionstilstand. Til opnåelse af denne forenkling anvendes en yderli-35 gere hovedsignalvej i hvert af trinnene bortset fra det sidste DK 169371 B1 48 trin.

I fig. 23 føres indgangssignalet gennem et båndpasfilter 330, der fjerner subsoniske og supersoniske signaler (filteret kan f.eks. udgøres af et topolet højpasfilter med en afskærings-5 frekvens på omkring 10 hz og et topolet lavpasfilter med en afskæringsfrekvens på omkring 50 kHz). Det filtrerede signal føres via en første og en anden inverterende buf ferforstærker 332 og 334 til udgangen. Hovedsignalvejen ligger mellem forstærkerne 332 og 334. I et punkt imellem forstærkerne 332 og 10 334 udtages indgangssignalet til tre signalveje. De tre sig nalveje indbefatter en første vej 336 indeholdende et lavfrekvent og et højfrekvent spektral-forskydningsnetværk 338, der forsyner tre trin 340, 343, 344, idet de to første trin 340, 342 har yderligere signalveje 346, 348, en anden vej 350, der 15 indeholder et lavfrekvent og et højfrekvent antimætningsnet-værk 352 og genererer et antimætnings-udbalanceringssignal, og en signalvej 354 til trimning af forstærkningen. Netværket 338 har de samme karakteristikker som netværket 296 i fig. 22. Netværket 352 tilvejebringer de samme karakteristikker som 20 netværkene 298, 300 og 302 i fig. 22. Netværket 352 indeholder imidlertid forstærkningsorganer til generering af et udbalanceringssignal af rette niveau og polaritet. Signalkomponenter fra de tre signalveje kombineres i en summationsanordning 356, hvis udgangssignal tilføres til et omskifterarrangement 358, 25 dvs. netværket 352 har en lavfrekvent og en højfrekvent forstærkningskarakteristik, således at de samlede lavfrekvente og højfrekvente antimætningskarakteristikker opnås, når signalerne kombineres på en udbalancerende måde.

Det første trin 340 er fortrinsvis højniveautrinnet, der inde-30 holder et højfrekvenskredsløb 250 og et lavfrekvenskredsløb 252 - se fig. 22. Indgangssignalet til trinnet 340 fører til kredsløbene 250, 252 og den anden hovedvej 346. Udgangssignalerne af hvert af kredsløbene kombineres i en summationsanordning 364. Det andet trin 342, mellemniveautrinnet, modtager 35 udgangssignalet af summationsanordningen 364 og tilfører dette DK 169371 B1 49 til yderligere højfrekvens- og lavfrekvenstrin 250 og 252 og til den sekundære hovedvej 348. Udgangssignalerne af kredsløbene 250, 252 og signalvejen 348 adderes i en summationsanordning 366, hvis udgangssignal tilføres til lavniveautrinnet 5 344, der består af et højfrekvenstrin 250. Støjreduktions- udgangssignalerne af de fem kredsløb i trinnene 340, 342 og 344 tilføres til summationsanordningen 356 sammen med antimæt-nings-udbalanceringssignalet fra blok 352 og niveau-trimnings-vejen 354. Niveautrimningen er kun en brøkdel af en decibel.

10 Omskifterarrangementet indeholder en énpolet støjreduktionsomskifter 360, der jordforbinder udgangssignalet fra summationsanordningen 356 i sluttet tilstand, OFF-støjreduktionsposition, og som er åben i ON-støjreduktionsposition. Summationsanordningens 356 udgangssignal tilføres desuden til et fælles 15 punkt af en énpolet dobbeltomskifter 362. I denne "kompressionsstilling" tilføres summationsanordningens 356 udgangssignal til et punkt imellem bufferforstærkerne 332 og 334. I "ekspanderpositionen" tilføres summationsanordningens 356 udgangssignal til indgangen af bufferforstærkeren 332.

20 Under drift kan man ved at slutte afbryderen 360 til OFF-støj-reduktionspositionen forhindre, at udgangssignalet af summationsanordningen 356 kobles til bufferforstærkeren 334, eftersom den da fører et af de to indgangssignaler til jord. I kompressorstillingen er det samlede arrangement i henseende 25 til kompressor/ekspanderomskifteren 362 i det væsentlige ækvivalent med arrangementet af en Type I kompressor som vist i fig. 22. Indgangssignalet tilføres derved til de tre signalveje 336, 350 og 354 via bufferforstærkeren 332, og deres sum tilføres til udgangen via omskifteren 362 og bufferforstærke-30 ren 332. I ekspanderpositionen af omskifteren 362 er udgangssignalet af summationsanordningen 356 tilbageført, og dette tilbageførte signal har en polaritet, der er modsat polariteten af indgangssignalet til de tre signalveje. Derved gengives Type I ekspanderkonfigurationen i fig. 22. I hver af omskifte-35 rens positioner er udgangssignalet af summationsanordningen DK 169371 B1 50 356 adderet til indgangssignalet ved hjælp af forstærkeren 332 eller forstærkeren 334. Samme principper kan anvendes i forbindelse med et Type II kompandersystem.

Ud over at forenkle kompressor/ekspanderomskiftningen kræver 5 arrangementet i fig. 23 kun et enkelt spektral-forskydnings-netværk og et enkelt antimætningsnetværk. Brugen af et enkelt spektral-forskydningsnetværk i arrangementet i fig. 23 resulterer i en mindre afvigelse fra arrangementet i fig. 22, nemlig at netværket 338 i fig. 23 kun påvirker sidevejene og ikke 10 den primære hovedvej, medens netværket 296 i fig. 22 både påvirker hovedvejen og sidevejene. Begge placeringer er mulige.

I en yderligere udformning af arrangement i fig. 22 er der kun ét sæt af højniveau-, mellemniveau- og lavniveautrin, idet der 15 anvendes et unikt kredsløbs- og omskifterarrangement. Fig. 24 viser et blokdiagram af en sådan udførelse. Kredsløbs- og omskifterarrangementet kan anvendes i forbindelse med kornpan-dersystemer med seriekoblede tovejstrin, i hvilke en samtidig kodning og dekodning ikke er påkrævet. En enkeltpolet dobbelt-20 afbryder gør det muligt ar omskifte fra kompressions- til ekspansionstilstand. En yderligere afbryder har en OFF-støjre-duktionsposition. En yderligere forenkling i forhold til udførelsesformen i fig. 23 opnås som følge af, at der ikke kræves yderligere hovedveje. Den nødvendige antimætning kan tilveje-25 bringes ved hjælp af ét lavfrekvent og ét højfrekvent antimætningsnetværk som vist. Arrangementet i fig. 24 anvender koderdelen i fig. 22 i parallel med en inverterende forstærker, således at parallelkombinationen ved summation tilvejebringer et støjreduktionssidevejssignal, eksempelvis ved at parallel-30 kombinationen effektivt subtraherer hovedvejssignalet fra hovedvejssignalet plus støjreduktionssignalet til tilvejebringelse af støjreduktionssignalet. Ved en isoleret udledning af støjreduktionssignalet kan det samlede arrangement let omskiftes fra kodningstilstand til dekodningstilstand, således som 35 det er beskrevet i forbindelse med fig. 24 og 25.

DK 169371 B1 51 I fig. 24, hvor der er anvendt de samme referencetal som i fig. 22 og 23 for tilsvarende elementer, sker signaltilførslen til arrangementet via båndpasfilteret 330. Det filtrerede indgangssignal føres via en første og en anden inverterende buf-5 ferforstærker 362 og 364 til udgangen. Ved et punkt imellem bufferforstærkerne 362 og 364 udledes indgangssignalet til koder (kompressor) delen af arrangementet i fig. 22, der er koblet i parallel med en inverterende operationsforstærker 370. Hovedvejen er tilvejebragt imellem forstærkeren 362 og 10 forstærkeren 364. Koderens udgangssignal tilføres til en summationsmodstand 368. Den inverterende forstærkervej indeholder den inverterende forstærker 370, en indgangsmodstand 370a, en tilbagekoblingsmodstand 370b og en summationsmodstand 372. Modstandene 370a og 370b er valgt således, at de giver en for-15 stærkning på én. Summationsmodstandene 368 og 372 har samme værdi, således at når koderens og den inverterende forstærkers signaler adderes i en af forstærkerne 362 eller 364, så bliver det resulterende signal det udledte støjreduktionssignal.

Kompressor/ekspanderomskifteren udgøres af en énpolet tostil-20 lingsafbryder 374, hvis fællespunkt er forbundet til forbindelsespunktet mellem modstandene 368 og 372. I kompressorstillingen er summationsmodstandene 368 og 372 forbundet til indgangen af summationsforstærkeren 364. Derved adderes støjreduktionssignalet til hovedvejens signal til tilvejebringelse 25 af en kompression. I ekspanderstillingen er summationsmodstandene 368 og 372 forbundet til indgangen af bufferforstærkeren 362. Forstærkeren subtraherer da støjreduktionssignalet fra hovedvejens signal til tilvejebringelse af en ekspansion. I OFF-stillingen af afbryderen 375 er støjreduktionssignalet 30 ikke tilført, og udgangssignalet svarer da til indgangssignalet .

Virkemåden af omskifterarrangementet i fig. 24 er lettere at forstå under henvisning til fig. 25, der viser det tidligere omski ft erarrangement for en éttrins Type I tove j skompandersy- DK 169371 B1 52 stem, som er beskrevet i USA patent Re 28.426. Indgangssignalet tilføres til en første summationsanordning 374. Hovedvejen 376 forløber fra summationsanordningen 374 til en anden summationsanordning 378. Støjreduktions-sidevejen 380 udleder 5 sit indgangssignal, idet udgangen kan til- og frakobles ved hjælp af en afbryder 380 for summation med hovedvejssignalet i summationsanordningen 378 for kompression og til subtraktion fra eller til udbalancering af hovedvejen ved invertering i en inverter 384 og summation i summationsanordningen 374. En 10 afbryder 383 åbner NR-sidevejen for OFF-tilstand. Arrangementet i fig. 24 er baseret på, at det er muligt at udlede et støjreduktions-sidevejssignal, der repræsenterer det samlede støjreduktionssignal i et komplekst flertrinssystem.

Arrangementet i fig. 24 kan modificeres ved at anvende deko-15 derdelen i fig. 22 i stedet for koderdelen. Disse principper vil også kunne anvendes i forbindelse med Type II-arrangementer.

Det skal bemærkes, at der er en yderligere fordel ved arrangementet i fig. 24 i forhold til arrangementet i fig. 23. Virk-20 ningen af spektral-forskydningsnetværket i arrangementet i fig. 24 er det samme som i fig. 22. Det påvirker både hovedvejene og sidevejene. Spektral-forskydningsnetværket giver på denne måde en antimætningseffekt i de yderste dele af audio-spektret. Denne effekt overstiger den effekt, der tilvejebrin-25 ges ved hjælp af antimætningsnetværkene.

Fig. 26 er en repræsentation af ligevægtskarakteristikkerne af de fem kredsløb og det samlede arrangement for et system, der er udformet som f.eks. kompressordelen i fig. 22 eller systemerne i fig. 23 og 24 drevet i kompressionstilstand og i begge 30 tilfælde uden de respektive spektral-forskydnings- og antimæt-ningsnetværk. Hver af kredsløbene 250 og 252 giver maksimalt en kompression på 8 dB ved små signalniveauer under tærskelværdien. Kurverne viser således den additive virkning af de to lavfrekvenskredsløb og af de tre højfrekvenskredsløb, idet der

Claims (16)

1. Kredsløbsarrangement til modifikation af dynamikområdet af et indgangssignal i et frekvensbånd omfattende et antal kredsløbselementer (14-20; 30-36; 38-44; 58-62, 66) , idet det enkelte kredsløbselement har en spændingsoverføringskarakteristik, som er repræsenteret ved t-j_(s) , t2(s) .. .tn(s) , hvor n er 15 antallet af kredsløbselementer, og overføringskarakteristikken er frekvensafhængig og/eller dynamikområdemodificerende, idet i hvert fald et af kredsløbselementerne har i hvert fald én dynamikområdemodificerende overføringskarakteristik, og overføringskarakteristikkerne af kredsløbselementeme i hvert fald 20 til dels opererer inden for det samme frekvens-og niveauområde, kendetegnet ved en anordning (22-28; 46-56; 64. for sammenkobling af kredsløbselementerne, og som er således indrettet, at når den får tilført et indgangssignal repræsenteret ved spændingen vincj(s) , så er udgangsspændingen 25 VU(^(s) repræsenteret ved = Ws) ^<s) +Σ (1 -ν*>) · ' L . X“2 Vs·1- /.

2. Kredsløbsarrangement ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kredsløbselementerne (14-20) sammenkobles på en sådan måde, at det samlede udgangssignal er summen af de enkelte DK 169371 B1 54 udgangssignaler fra kredsløbselementerne (22), idet indgangssignalet til det enkelte kredsløbselement er et differenssignal, som er afledt af indgangssignalet og udgangssignalerne fra et eller flere af de øvrige kredsløbselementer eller et 5 referencepotentiale.

3. Kredsløbsarrangement ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hver af kredsløbselementerne (30-36) udgøres af et netværk med tre klemmer, hvor den første klemme og hver af de øvrige klemmer er indgangsklemmer, og hver tredje klemme er en 10 udgangsklemme, og overføringskarakteristikken fra den anden klemme til den tredje klemme er komplementet til overførings-karakteristikken fra den første klemme til den tredje klemme, at indgangssignalet er tilført til den første klemme af hver af kredsløbselementerne, og at kredsløbselementerne ved hjælp 15 af koblingsanordningerne er sammenkoblet i et arrangement, hvor den anden klemme af et første kredsløbselement (30) er forbundet til et referencepotentiale, den tredje klemme af hvert kredsløbselement (30-34) er forbundet til den anden klemme af et efterfølgende kredsløbselement (32-36), og udgan- 20 gen er afledt af den tredje klemme af det sidste kredsløbselement (36) .

4. Kredsløbsarrangement ifølge krav 3, kendetegnet ved, at kredsløbselementerne ved hjælp af koblingsanordningerne er sammenkoblet i et arrangement indeholdende mindst én 25 gren, således at en tredje klemme af et kredsløbselement (58) er forbundet til den anden klemme af to eller flere kredsløbs-elementer (60 - 62) , som på sin side har udgangen afledt fra sin tredje klemme eller har sin tredje klemme koblet til den anden klemme af et eller flere kredsløbselementer (66).

5. Kredsløbsarrangement ifølge krav 1-4 til kompression af indgangssignalets dynamikområde, kendetegnet ved, at det indeholder mindst to kredsløbselementer (126, 128) med en dynamikområdemodifiærende overføringskarakteristik, der reducerer dynamikområdet, og at kredsløbsarrangementet er ind- DK 169371 B1 55 rettet til at tilvejebringe en karakteristikvirkningserstatning, således at overføringen af indgangssignalkomponenter af et meget lavt niveau gennem kredsløbsarrangementet har tendens til at blive maksimeret.

6. Kredsløbsarrangementet ifølge krav 1-4 til ekspansion af indgangssignalets dynamikområde, kendetegnet ved, at det indeholder mindst to kredsløbselementer (126, 128) med en dynamikområdemodificerende overføringskarakteristik, der forøger dynamikområdet, og at kredsløbsarrangementet er ind-10 rettet til at tilvejebringe en karakteristikvirkningserstatning, således at overføringen af indgangssignalkomponenter af meget lavt niveau gennem kredsløbsarrangementet har tendens til at blive maksimeret.

7. Kredsløbsarrangement ifølge et eller flere af kravene 1-6, 15 kendetegnet ved, at det indeholder mindst to kredsløbselementer (126, 128) med en dynamikområdemodificerende overføringskarakteristik, idet overføringskarakteristikken for det enkelte kredsløbselement kan reagere på niveauet og/eller spektralindholdet af signalkomponenter over en vis tærskelvær- 20 di.

8. Kredsløbsarrangement ifølge krav 7, kendetegnet ved, at det indeholder to kredsløbselementer (126, 128), som hver især har en dynamikområdemodificerende overføringskarakteristik, idet det ene kredsløbselement (126) er et fastbånds- 25 kredsløbselement, som modificerer dynamikområdet inden for et fast frekvensbånd, og det andet kredsløbselement (128) er et kredsløbselement, som modificerer dynamikområdet inden for et glidende bånd.

9. Kredsløbsarrangement ifølge krav 8, kendetegnet 30 ved en styrekreds (136) i fastbånd-kredsløbselementet (126) og organer (153, 155) til at holde styrekredsen (136) på et niveau lige under dens tærskelværdi, når niveauet og spektralindholdet af indgangssignalet er således, at fastbånds-kreds- DK 169371 B1 56 løbselementet (126) ligger under sin tærskelværdi.

10. Kredsløbsarrangement ifølge krav 8 eller 9, hvor glide- bånds-kredsløbselementets (126) dynamikområdemodificerende overføringskarakteristik har en hviletilstand, kende- 5 tegnet ved organer (151, 153) til at forskyde karakteristikken i forhold til hviletilstanden, når niveauet og spektralindholdet af indgangssignalet er således, at fastbånds-kredsløbselementet (126) ligger under sin tærskelværdi.

11. Kredsløbsanordning ifølge et eller flere af kravene 7-10, 10 kendetegnet ved organer (150) for kobling af signalkomponenter mellem eller blandt de kredsløbselementer, som har en dynamikområdemodificerende overføringskarakteristik til påvirkning af tærskelniveauet for et eller flere af kredsløbselementerne .

12. Kredsløbsarrangement ifølge krav 11, kendetegne t ved, at organerne for kobling af signalkomponenter omfatter et filter (152) til begrænsning af frekvensbåndet af de koblede signalkomponenter.

13. Kredsløbsarrangement ifølge krav 11 eller 12, kende -20 tegnet ved, at kredsløbselementerne med en dynamikområdemodificerende overføringskarakteristik omfatter organer (136, 146) til udledning af et styresignal, og at organerne (150) for sammenkobling af signalkomponenterne omfatter en indretning til på differentiel måde at udlede styresignalet 25 inden for et kredsløbselement, således at det i hovedsagen ikke påvirkes af udgangssignalet eller -signalerne fra et eller flere af de øvrige kredsløbselementer.

14. Kombination af kredsløbsarrangementer ifølge et af kravene 1-13, kendetegnet ved, at det enkelte kreds- 30 løb s arrangement kun arbejder inden for en del af det samlede frekvensbånd, og at kombinationen af kredsløbsarrangementer modificerer indgangssignalets dynamikområde over hele fre- DK 169371 B1 57 kvensbåndet.

15. Kombination ifølge krav 14, kendetegnet ved, at den omfatter to kredsløbsarrangementer (250, 252), hvor det ene arbejder i den øvre del af frekvensbåndet, og det andet 5 arbejder i den nedre del.

16. Kombination ifølge krav 15 for anvendelse ved audiofre-kvenser, kendetegnet ved, at kredsløbsarrangementet (250) , som arbejder i den øvre del af frekvensbåndet, arbejder i det væsentlige over 800 Hz, medens kredsløbsarrangementet 10 (252) , som arbejder i den nedre del af frekvensbåndet, i det væsentlige arbejder linder 800 Hz. 15