FI80973C - Kretssystem foer modifiering av dynamikomraodet med anvaendning av verkningssubstitutions- och och superponeringsteknik. - Google Patents

Description

1 80973

Piirijärjestelmä dynaamisen alueen modifioimiseksi käyttämällä toiminnan korvaus- ja superponointitekniikkaa 5 Keksinnön kohteena on yleisesti piirijärjestelmät, jotka muuttavat signaalien dynaamista aluetta, eli kompressorit, jotka puristavat dynaamista aluetta ja ekspanderit, jotka laajentavat dynaamista aluetta. Vaikkakin keksintöä voidaan käyttää erityyppisten signaalien, sisältäen äänisignaaleja 10 ja kuva- (televisio-) signaaleja, käsittelemiseen, kohdistuu esillä olevan keksinnön selostus etenkin äänisignaalien käsittelemiseen. Keksintöä voidaan soveltaa myös muiden signaalien käsittelemiseen modifioimalla keksintöä tunnetuilla menetelmillä. Esim. voivat kuvasignaalien kompresso-15 rit ja ekspanderit toimia hetkellisesti, jolloin ne eivät vaadi tavuohjauspiiriä.

Kompressoreita ja ekspandereita käytetään normaalisti yhdessä (kompanderijärjestelmä) kohinan vaimentamiseksi; signaali 20 puristetaan ennen siirtoa tai nauhoittamista, ja laajennetaan vastaanoton tai toiston jälkeen siirtokanavasta. Kuitenkin voidaan kompressoreita käyttää yksin dynaamisen alueen pienentämiseksi, so. siten että se soveltuu siirtokanavan kapasiteettiin, ilman tätä seuraavaa laajentamista, 25 mikäli puristettu signaali soveltuu käytettäväksi sellaisenaan. Lisäksi voidaan käyttää kompressoreita yksin tietyissä tuotteissa, erityisesti äänituotteissa, jotka on tarkoitettu ainoastaan siirtämään tai nauhoittamaan puristettua lähetystä tai nauhoitettuja signaaleja. Tietyissä tuotteissa käyte-30 tään yksinomaan ekspandereita, erityisesti äänituotteissa, jotka on tarkoitettu ainoastaan vastaanottamaan tai toistamaan jo puristettuja lähetyksiä tai nauhoitettuja signaaleja. Tietyissä tuotteissa on yksi ainoa laite usein muodostettu siten, että se voidaan kytkeä kahteen tilaan, jossa 35 se toimii joko kompressorina signaalien nauhoittamiseksi tai ekspanderina puristettujen lähetysten tai nauhoitettujen signaalien toistamiseksi.

2 80973

Erityisen tärkeätä kompressoreiden, ekspandereiden ja kom-panderityyppisten kohinanvaimennusjärjestelmien yhteydessä on kompressorin ja ekspanderin soveltuvuus erityyppisille signaaleille. Tämä tarkoittaa sitä, että esim. kompressorin 5 olisi edullisesti aikaansaatava vakiovahvistus koko toimin-tataajuusspektrissään paitsi dominoivan signaalikomponentin taajuudella, jossa se tarjoaisi dynaamisen toiminnan, joka noudattaa ennalta määrättyä puristussääntöä. Tätä on kutsuttu "samanmuotoiseksi tasoittamiseksi" julkaisussa UK 43136 10 (11.10.1965), jossa on sama hakija kuin esillä olevassa keksinnössä. Täten tämä julkaisu (ja myös muut julkaisut, kuten UK-34394 ja 02368, jotka on jätetty sisään 11.8.1965 ja 18.1.1966 vastaavasti) ja näistä myönnetyt patentit (sisältäen patenttijulkaisun US 3 846 719 ja US 3 903 485) 15 tarjoavat useita menetelmiä tämän saavuttamiseksi, jotka sisältävät mm. menetelmiä, joita nykyään kutsutaan "kaistan jakamiseksi" ja "liukuvaksi kaistaksi".

Kaistan jakamisen mukaisesti jaetaan spektri useisiin taa-20 juuskaistoihin, joihin vaikutetaan toisistaan riippumatta.

Tällä tavalla vaikuttaa dominoiva signaalikomponentti dynaamiseen alueeseen (puristaminen tai laajentaminen) ainoastaan osassa koko spektriä, jonka vastakohtana laajakaistaisessa järjestelmässä suoritetaan dynaaminen toiminta koko spekt-25 rissä dominoivalla signaalikomponentilla. Täten kaistan jakava järjestelmä tarjoaa paremman soveltuvuuden kuin laajakaistainen järjestelmä. Teoriassa voidaan helposti sovitettava tai samanmuotoinen järjestelmä aikaansaada jakamalla koko spektri hyvin useaan taajuuskaistaan; kuiten-30 kaan tämä ei ole edullista johtuen tällaisen järjestelmän monimutkaisuudesta ja kustannuksista. Täten on tehtävä kompromissi valitsemalla tietty lukumäärä taajuuskaistoja, joilla voidaan aikaansaada tyydyttävä toiminta. Yleisesti tunnetuissa kaupallisissa kaistanjakopuristusjärjestelmissä 35 äänisignaaleja varten (jotka yleensä tunnetaan A-tyyppisinä kohinanvaimennusjärjestelminä) käytetään neljää taajuuskaistaa ("Ääni-kohinan valmennusjärjestelmä", Ray Dolby, J.

Audio Eng. Soc., lokakuu 1967, Voi. 15, no 4, sivut 383- li 3 80973 388). Kuitenkin näissä järjestelmissä on samat ongelmat kuin laajakaistaisissa kohinanvaimennusjärjestelmissä, vaikkakin pienemmässä määrin, koska taajuuskaista on jaettu ja ongelmat esiintyvät yksittäisissä taajuuskaistoissa. Nämä ongel-5 mat tunnetaan hyvin kohinanvaimennusjärjestelmissä, ja sisältävät kohinanvaimennustehon pienenemisen ja tähän liittyviä kohinan modulointi- ja signaalin modulointiongel-mia taajuuksilla, joita ei peitetä dominoivalla signaalikom-ponentilla kun vahvistuksen muutos esiintyy dominoivan 10 signaalikomponentin vaikutuksesta. Tällaiset ongelmat ovat erityisesti sen tulosta, että järjestelmä ei tarkasti seuraa dominoivaa signaalia. Tällaisten ongelmien kuuluvuus riippuu myös siitä, miten hyvin järjestelmä täydentää. Mikäli esim. siirtokanavan vaste on epäsäännöllinen tai ei ole ennus-15 tettavissa kompressorin ja ekspanderin päästökaistalla, ei signaalin modulointivaikutuksia kompensoida ekspanderissa.

Dominoiva signaalikomponentti on signaalikomponentti, jolla on riittävä taso vaikuttaakseen taajuuskaistan dynaamiseen 20 toimintaan. Monimutkaisissa signaaliolosuhteissa saattaa esiintyä useita dominoivia signaalikomponentteja tai dominoiva signaalikomponentti ja alidominoivia signaalikomponentteja. Kompanderijärjestelmässä, joka perustuu kompressoriin ja ekspanderiin, on kaikki signaalikomponentit puris-25 tettava ja laajennettava määrätyn puristus/laajennussäännön mukaisesti jotta signaalispektri, joka sisältää dominoivan signaalikomponentin (ja muita signaaleja, joihin vaikutetaan dynaamisella toiminnalla) voidaan palauttaa oikealle tasolleen ekspanderissa. Tämä vaatimus sulkee pois kompanderijär-30 jestelmien käytön, jotka perustuvat tunnettuun sovitettavaan ja ohjaussuodatinmenetelmään, sekä nk. "yksipäisiä" kohinan-vaimennusjärjestelmiä (jotka vaikuttavat ainoastaan toistettuun signaaliin), joissa suodattimen toiminta ei perustu ennalta määrättyyn puristus/laajennussääntöön, ja joiden 35 toiminta ei ole ennustettavissa useiden signaalien ollessa läsnä.

4 80973

Toinen käytetty menetelmä hyvän sovitettavuuden aikaansaamiseksi on liukuvan kaistan käyttö, joka aikaansaa signaalista riippuvan muuttuvan suodatuksen rajoituksen. Yleensä dominoiva signaalikomponentti aikaansaa yhden tai usean sää-5 dettävän suodattimen (so. ylipäästösuodatin, alipäästösuoda-tin, jne.) raja- tai kääntötaajuuden (tai taajuuksien) muuttumisen siten, että dominoiva signaalikomponentti yhdistyy tai laajenee.

10 Liukuva taajuuskaistajärjestelmä, joka toimii ainoastaan yhdellä korkeataajuuskaistalla, on esitetty patenttijulkaisussa US 28 426 ja US 4 490 691. Tämä järjestelmä, joka muodostaa tunnetun kuluttajatyyppisen kompanderityyppisen äänen kohinanvaimennusjärjestelmän perustan, joka myös 15 tunnetaan nimellä B-tyyppinen kohinanvaimennusjärjestelmä, sisältää kaksoistiejärjestelmän, jossa sivutiellä on kiinteä ylipäästösuodatin sarjassa säädettävän suodattimen kanssa.

"Kaksoistie"-järjestelmä on sellainen, jossa aikaansaadaan 20 puristavat tai laajentavat ominaisuudet käyttämällä päätietä, joka on olennaisesti vapaa dynaamisesta toiminnasta ja yhtä tai useita sivuteitä, joissa suoritetaan dynaamisia toimintoja. Sivutie tai tiet saavat ottonsa päätien otosta tai annosta, ja niiden anto tai annot yhdistetään lisäämällä 25 tai vähentämällä ne päätien antoon siten, että aikaansaadaan puristus tai laajennus. Yleisesti sivutie aikaansaa erään-tyyppisen rajoituksen tai säädettävän vaimennuksen, ja tapa, jolla se on liitetty päätiehen määrittää sen, vahvistaako se (puristuksen aikaansaamiseksi) vai tukeeko se (laajennuk-30 sen aikaansaamiseksi) päätien signaalikomponentteja. Tällaisia kaksoistiejärjestelmiä on esitetty yksityiskohtaisesti patenttijulkaisussa US 3 846 719, US 3 903 485, US 4 490 691 ja US 28 426.

35 Patenttijulkaisussa US 3 911 371 on esitetty korkeataajui-nen säädettävä loiva suodatin yksitiejärjestelmässä (so. dynaaminen toiminta on aikaansaatu yhdessä ainoassa signaa-litiessä) kompandoivassa äänikohinavaimennusjärjestelmässä.

li 5 80973

Patenttijulkaisun 3 665 345 kuvioissa 1 ja 2 on esitetty kaksoistiejärjestelmä, jossa sivutie käsittää säädettävän loivan suodattimen, jolla on päästöominaisuudet lepotilassaan. Toinen järjestelmä säädettävän loivan suodattimen 5 aikaansaamiseksi kompanderijärjestelmään on esitetty patenttijulkaisussa US 3 934 190.

Eräs näiden liukuvien taajuuskaistajärjestelmien haitta on, että dominoivan korkeataajuisen signaalikomponentin ollessa 10 läsnä säädettävä suodattimen kääntötaajuus muuttuu taajuuteen, joka sijaitsee signaalikomponenttien yläpuolella, jolloin rajoitetaan taajuusaluetta matalilla taajuuksilla, joilla kohinanvaimennus aikaansaadaan. Vaimennuksen häviäminen on helpommin huomattava äänijärjestelmissä kuin kaistan-15 jakojärjestelmissä, ja sivuvaikutukset (kohinan modulointi ja signaalien modulointi) ovat huomattavammat kuin kiinteän taajuuskaistan järjestelmissä, johtuen monistusvaikutukses-ta, joka esiintyy liukuvissa taajuuskaistajärjestelmissä. Tämä johtuu tavasta, jolla liukuva taajuuskaistajärjestelmä 20 aikaansaa puristuksen. Mikäli esim. esiintyy dominoiva korkeataajuinen signaali ja 2 dB:n vahvistuksen pienennys on toivottava tällä taajuudella, on säädettävän suodattimen rajataajuus siirrettävä riittävästi vaimenemismäärän aikaansaamiseksi suodattimessa. Kuitenkin, matalammilla taajuuk-25 silla, jotka edelleen on poistettu uudesta suodattimen rajataajuudesta, voi vaikutuksena olla 5 ja 10 dB:n dynaaminen toiminta, esim., jota seuraa kohinanvaimennusvaikutuksen kokonainen tai osittainen häviäminen yhdessä äänisignaalin tai kohinamoduloinnin kanssa. Ts. voi tässä esimerkissä 30 kahden dB:n muutos dominoivassa signaalissa aiheuttaa 5 tai 10 dB:n muutoksen vahvistuksessa taajuuksilla, jotka on poistettu dominoivasta signaalista. Kuviossa 1 on esitetty ideaalisen kompressorin ominaiskäyrä, joka esittää tätä. (Koko tässä julkaisussa ovat eri kuvioissa esitetyt ominais-35 käyrät kompressoreiden ominaiskäyriä, jolloin on ymmärrettävää, että vastaavat ekspanderien ominaiskäyrät ovat kompressoreiden ominaiskäyrien komplementteja.) Suhteellisen harvoin esiintyvissä ominaisuuksissa, kun hyvin korkeat do- 6 80973 minoivat signaalikomponentit (esim. symbaalit) ohjaavat liukuvaa taajuuskaistasuodatinta, voi esiintyä ei-dominoivi-en keskikaistasignaalikomponenttien äänimodulointia, joka esiintyy myös, mikäli ekspanderi ei seuraa kompressoria 5 oikein. Tätä ongelmaa kutsutaan "keskikaistan modulointivaikutukseksi". Patenttijulkaisussa US 4 490 691 on esitetty ratkaisu tämän ongelman ratkaisemiseksi.

Kiinteän kaistan järjestelmässä esiintyy sama vahvistuksen 10 pieneneminen koko taajuuskaistalla (sekä laajakaistaisessa että yhden taajuuden kaistassa kaistanjekojärjestelmässä) dominoivan signaalikomponentin vaikutuksesta. Täten, signaalin tai kohinamoduloinnin esiintyessä ei esiinny vaikutuksen moninkertaistumista: dominoivan signaalikomponentin 2 dB:n 15 tason muutos aiheuttaa ainoastaan 2 dB:n vahvistuksen muutoksen taajuuksilla, jotka on poistettu dominoivasta signaa-likomponentista. Kuitenkin, katsottuna kohinanvaimennus-vaikutuksen näkökohdasta on tämä kiinteän taajuuskaistajärjestelmän haitta - täyttä kohinanvaimennusvaikutusta ei ai-·.: 20 kaansaada missään toiminnan taajuuskaistalla kun rajoitus esiintyy dominoivan signaalikomponentin tuloksena. Kuvio 2 esittää kompressorin ihanneominaiskäyrää, joka esittää tätä vaikutusta. Vaikkakaan se ei ole moninkertaistettu, esiintyy ; kuitenkin kohinan ja signaalin moduloinnin mahdollisuus koko 25 taajuuskaistalla, jolla kiinteä taajuuskaistan toiminta esiintyy.

Riippumatta mainituista haitoista on liukuvan taajuuskaista-järjestelmän etuina se, että täysi kohinanvaimennusvaikutus 30 aikaansaadaan taajuuksilla, jotka sijaitsevat dominoivan signaalikomponentin yläpuolella (tai dominoivan signaalikomponentin alapuolella siinä tapauksessa, että liukuva taajuuskaista järjestelmä toimii suunnassa alaspäin taajuuksilla). Täten järjestelmä, joka tarjoaa kiinteän taajuuskais-35 ta- ja liukuvan taajuuskaistajärjestelmän edut (so. kiinteän taajuuskaistan etuja on se, että ei esiinny modulointi-vaikutusten moninkertaistumista, ja liukuvan taajuuskaistan etuja on, että dominoivan signaalitaajuuden yläpuolella

II

7 80973 esiintyy hyvin vähän signaalin tai kohinan modulointia) ilman kummankaan haittoja (so. kiinteän taajuuskaistan haittoja on kohinan ja signaalin modulointi koko toiminta-alueella - vaikkakaan ne eivät moninkertaistu, ja liukuvan 5 taajuuskaistan haittoja on keskitaajuuksien modulointivaiku-tus), olisi toivottava. Keksinnön mukaisesti aikaansaadaan tällainen järjestelmä.

Keksintö ei rajoitu järjestelmiin, joilla aikaansaadaan 10 kiinteiden taajuuskaista- ja liukuvien taajuuskaistajärjestelmien etuja ilman näiden haittoja, vaan sitä voidaan soveltaa myös yleisesti järjestelmiin, joissa aikaansaadaan eri dynaamisten ja passiivisten ominaiskäyrien etuja kompressorin, ekspanderin ja kompanderijärjestelmän aikaansaa-15 miseksi, joka on helposti sovitettavissa dominoiviin signaaleihin ilman piirien monimutkaisuutta.

Keksintö perustuu siihen havaintoon, että ihanteellinen samanmuotoinen korjaus voidaan aikaansaada kompressorilla, 20 ekspanderilla ja kompanderityyppisellä kohinanvaimennus-järjestelmällä, jossa useita puristus/laajennus/korjaus-ominaisuuksia superponoidaan tai sovitetaan päällekkäin siten, että yksi tai usea ominaisuuksista on piilotettu kunnes dominoivan signaalikomponentin esiintyessä piilotetut 25 ominaisuudet paljastetaan ja aktivoidaan. Täten, keksinnön mukaisesti lepo-ominaisuudet, jotka määrittävät varjon tai kuoren, joka sisältää yhden tai useita sidottuja ominaisuuksia, modifioidaan siten, että sidotut ominaisuudet ilmaantuvat dominoivien signaalikomponenttien vaikutuksesta siten, 30 että aikaansaadaan tehokkaampi sovitettava korjaus kuin tunnetun tekniikan mukaisissa piireissä.

Tätä ominaisuuksien paljastamista voidaan kutsua "toiminnan korvaamiseksi" koska yhdestä (tai mahdollisesti useista) 35 ominaisuudesta johtuva toiminta korvataan yhdellä tai usealla ominaisuustoiminnalla, joka toimii samalla taajuus- ja tasoalueella kuin ottosignaalikomponenttien taso- ja spekt-risisältö muuttuu. Edullisesti on korvaaminen sellainen, 8 80973 että suhteessa mihin tahansa ei-dominoivaan signaalikom-ponenttiin siirto maksimoidaan kompressorissa ja minimoi-daan ekspanderissa. Keksinnön mukaisesti kompressoreiden, ekspanderien ja kompanderityyppisten kohinanvaimennusjärjes-5 telmien suunnittelijoille jää suurempi vapaus vasteominai-suuksien konstruoimiseen ilman syventymistä monimutkaisiin piireihin. Keksinnön mukaisesti aikaansaadaan kompressorei-ta, ekspandereita ja kohinanvaimennuskompanderijärjestelmiä, jotka paremmin erottavat dominoivia ja ei-dominoivia signaa-10 likomponentteja ja suorittavat dynaamista toimintaa ainoastaan dominoiviin signaalikomponentteihin. Aikaansaamalla kohinanvaimennuskooderi (kompressori), joka olennaisesti ylläpitää vakiovahvistuksen paitsi dominoivan signaalikom-ponentin esiintyessä, on kohinanvaimennus dekooderilla (eks-15 panderilla) erittäin tukeva kohinaperusta, joka on olennainen hyvässä kohinanvaimennusjärjestelmässä.

Superponoinnin aikaansaamiseksi mahdollisimman hyvin keksinnön mukaisesti tarvitaan järjestelmä, jolla aikaansaadaan 20 olennaisesti täysi "toiminnan korvaus". Toiminnan korvausjärjestelmässä ilmestyvät ja esiintyvät ominaisuudet dynaamisesti koko spektrissä tai sen osassa riippuen dominoivien signaalikomponenttien tasosta ja spektrisisällöstä. Toiminnan korvaus aikaansaa sidottujen ominaisuuksien paljastumi-25 sen. Ihanteellisessa tapauksessa, superponointijärjestelmässä, ominaisuus esiintyy ainoastaan mikäli se voi aikaansaada optimaalisen vaikutuksen koko spektriin tai sen osaan; tämä ominaisuus vaikuttaa tällöin koko alueella. Esim. kompressorin ollessa kyseessä, ei-dominoivilla signaalikomponen-30 teillä, on ideaalinen ominaisuus sellainen, joka aikaansaa korkeimman signaalin annon; tai ekspanderin ollessa kysees-' sä, pienimmän signaalin annon. Kukin ominaisuus vaikuttaa olennaisesti ei-dominoiviin signaalikomponentteihin paitsi ominaisuuksien siirtymäalueella; siirtymäalueella eivät 35 kaikki yhdistetyt ominaisuudet ylitä minkään yksittäisen ominaisuuden maksimitoimintaa. Suurin anto ei ylitä minkään yksittäisen ominaisuuden antoa. Ominaisuudet piiloutuvat toisiinsa, ja mikä niistä paljastuu, riippuu siitä, millä

II

9 80973 on suurin vaikutus tietyllä taajuudella senhetkisissä sig-naaliolosuhteissa.

Voidaan esim. järjestää kompressorijärjestelmän vahvistukset 5 siten, että hyvin pienitasoiset signaalit kulkevat laitteen läpi ilman vaimenemista. Tämä tarkoittaa sitä, että maksimaalinen toiminta muodostuu yhtenäisen vahvistuksen aikaansaamisesta; eli jotenkin pyritään aikaansaamaan tämä vahvistus niin leveälle taajuuskaistalle kuin mahdollista korkeam-10 man tason (dominoivien) signaalien läsnäollessa, joka on järjestelmän tehtävänä.

Täten, superponoidussa toimintakompressorissa merkitään ensimmäisen suodatin- ja kompressorielementin anto. Anto 15 edustaa koko mahdollisen toiminnan loppuunvietyä osaa.

Toiminnan loppuunviemätön osa on otto vähennettynä suoritetulla osalla. Loppuunsuorittamaton osa aikaansaadaan täten ja syötetään seuraavaan elementtiin ja todetaan mikä vaikutus sillä on (olisi väärin syöttää koko ottosignaali toiseen 20 elementtiin, koska tämä voisi aiheuttaa kaksinkertaisen toiminnon). Toisen elementin anto on tämän tietyn elementin osuus koko toiminnasta; sen toiminta (toivottavasti parempi) lisää osittain ensimmäisen elementin virhetoimintaa. Ääritapauksessa, jossa ensimmäisen elementin anto on erittäin 25 olematon tietyllä taajuudella, korvataan toisen elementin toiminnalla tehokkaasti ensimmäisen elementin toiminta.

Seuraava toiminta on ottosignaali vähennettynä ensimmäisten kahden elementin annoilla. Täten erotussignaali viedään 30 kolmanteen elementtiin jne. Mikäli elementtejä on riittävästi, joilla ainakin eräillä on riittävä läsnäolevien dominoivien signaalien erotus, tällöin ei-dominoivilla taajuuksilla elementtien vahvistuksen summa saavuttaa halutun yhtenäisyyden summan.

Dominoivalla taajuudella ei koko kompressorin vahvistuksen voida sallia olevan yhtenäinen, vaan sen on noudatettava tiettyä puristussääntöä siten, että kanavan ylikuormittumi- 35 10 80973 nen vältetään ja mahdollistetaan signaalin palauttaminen ekspanderissa.

Keksinnön mukaiset superponointivaikutukset aikaansaadaan 5 eri piirijärjestelmillä, joista perustyypit noudattavat suoraan yllä mainittua esitystä - so. erityisesti ne, joissa tehollinen tulos on se, että syötetään otot useisiin elementteihin erotetusti ja yhdistetään elementtien annot.

Esim., mikäli tällaisessa elementissä on ottoliitäntä, 10 vertausjänniteliitäntä (so. maa), ja antoliitäntä, on täl löin ensimmäiseen elementtiin syötettävä otto ottosignaali suhteessa vertausjännitteeseen, toiseen elementtiin syötettävä otto on ottosignaali suhteessa ensimmäisen elementin antoon (so. ensimmäisen elementin oton ja annon erotus), 15 kolmannen elementin otto (mikäli tällainen esiintyy) on ottosignaali suhteessa ensimmäisen ja toisen elementin antojen summaan (so. ensimmäisen ja toisen elementin ot-tosignaalin ja antosignaalien summan erotus), ja näin edelleen, mikäli esiintyy useita elementtejä. Elementtien annot | 20 yhdistetään kokonaisannon aikaansaamiseksi. Tämä voidaan aikaansaada eri tavoilla, mm. kuvion 3 piirin avulla, jossa otot ja annot suoritetaan edellä mainitulla tavalla.

On kuitenkin olemassa yksinkertaisempi muoto, joka on esi-25 tetty kuviossa 4, jossa elementtiverkko, joilla elementeillä on kolme liitintä, on liitetty yhteen yksinkertaisemmin, ja jolla kuitenkin aikaansaadaan kuvion 3 rakenteen tulokset. Ottosignaali sovitetaan kunkin elementin ottoliitän-tään. Ensimmäisen elementin otto on suhteessa vertailujän-30 nitteeseen (so. sen toinen liitin on kytketty vertailujän-nitteeseen); toisen elementin otto on suhteessa ensimmäisen elementin antoon (so. sen toinen liitin on kytketty ensimmäisen elementin antoliittimeen eikä vertailujännitteeseen); kolmannen elementin otto (mikäli tällainen elementti esiin-35 tyy) on suhteessa toisen elementin antoon (so. sen toinen liitin on kytketty toisen elementin antoliittimeen eikä vertailujännitteeseen); ja näin edelleen mikäli käytetään useampia elementtejä. Kokonaisanto saadaan viimeisen elemen- ll 11 80973 tin antoliittimestä. Tämä järjestely, jota voidaan kutsua elementtien "pinoksi", on edullinen johtuen sen yksinkertaisuudesta. Kuitenkin myös muut piirijärjestelyt voivat aikaansaada saman tai samoja tuloksia, vaikkakin ne ovat 5 monimutkaisempia ja kalliimpia. Esimerkiksi kuviossa 5 on esitetty toinen järjestelmä, jota voidaan käyttää esittämään siirtymistä kuvion 3 rakenteesta kuvion 4 rakenteeseen. Kuviot 3, 4 ja 5 ovat toiminnaltaan samanlaiset: kuvio 5 on siirtyminen kuviosta 3 kuvioon 4, jossa säilytetään yhdiste-10 tyt annot ja poistetaan kaikkien paitsi yhden elementin toiset liittimet vertailupotentiaalista.

Vaikkakin keksintö soveltuu yleensä elementtien yhdistämiseen, joilla on eri dynaamiset ja passiiviset ominaisuudet, 15 on erittäin käyttökelpoinen ominaisuuksien yhdistelmä kiinteän taajuuskaistan superponoinnin dynaamisten ominaisuuksien ja liukuvan taajuuskaistan dynaamisten ominaisuuksien yhdistelmä selostusta ajatellen. Soveltamalla esillä olevan keksinnön mukaista oppia voidaan aikaansaada molempien 20 ominaisuuksien etuja ja estää niiden haittoja. Täten, mikäli liukuvan taajuuskaistan ominaisuus ja kiinteän taajuuskaistan ominaisuus superponoidaan olennaisesti samalle taajuusalueelle (laajakaista tai määrätty kaista) ja tasoalueelle, näyttävät superponoidun yhdistelmän lepo-ominaisuudet sa-25 moilta kuin jommankumman lepo-ominaisuudet yksin, koska molemmat lepo-ominaisuudet ovat samat. Kun dominoiva signaa-likomponenttl esiintyy taajuuskantamalla, vaikuttaa se kuhunkin ominaisuuteen - kiinteän taajuuskaistan ominaisuudet laskevat tasaisesti tasoltaan yli taajusalueen, samal-30 la tavalla kuin se tekisi toimiessaan yksin, ja liukuvan taajuuskaistan ominaisuudet liukuvat samalla tavalla, kuin mikäli ne toimisivat yksin.

Kuitenkaan molemmat toiminnat eivät ole riippumattomia toi-35 sistaan: jossain määrin molemmat vaikuttavat toisiinsa.

Kun nämä muutokset esiintyvät, esiintyvät molemmat ominaisuudet, jotka ilmenivät yhtenä ominaisuutena lepotilassa (kuvio 6A): yhdistetty ominaisuus esiintyy liukuvan taajuus- 12 80973 kaistan ominaisuutena dominoivan signaalin taajuuden yläpuolella (tai alapuolella, riippuen siitä, toimiiko liukuva taajuuskaista ylöspäin vai alaspäin taajuudeltaan), Ja se näyttää kiinteän taajuuskaistan ominaisuudelta dominoivan 5 signaalin taajuuden alapuolella (tai yläpuolella). Kuviossa 6B esitetään esimerkki, jossa liukuva taajuuskaista on dominoivan signaalin yläpuolella, ja kuviossa 6C esitetään esimerkki, jossa liukuva taajuuskaista on dominoivan signaalin alapuolella. Kaksi toimintamuotoa paljastuvat, ja ne 10 erottuvat dominoivan signaalin taajuudella. Täten alue, jonka liukuvan taajuuskaistan ominaisuus olisi jättänyt "peittämättä", korvataan kiinteän taajuuskaistan ominaisuudella, joka vaikuttaa siten, että se aikaansaa perustatason pohjan. Ts., aikaansaadaan dominoivan signaalikomponentin 15 vaikutuksesta korvaava toiminta. Täten saadaan sekä kiinteän taajuskaistan että liukuvan taajuuskaistajärjestelmän edut ja vältetään näiden haitat. Maksimi kohinanvaimennusvaikutus ja minimi modulointivaikutus aikaansaadaan dominoivan signaalin yläpuolella (tai alapuolella), jossa liukuvan taa-20 juuskaistan ominaisuudet toimivat, ja samalla vältetään kohinanvaimennuksen häviäminen ja keskitaajuuskaistan modulointivaikutus dominoivan signaalin alapuolella (tai yläpuolella) kiinteän taajuuskaistan ominaisuuden läsnäolon vaikutuksesta. Täten ei esiinny moninkertaistumista dominoivan 25 taajuuden alapuolella (tai yläpuolella), joka esiintyisi, mikäli liukuva taajuuskaistaominaisuus toimisi yksin, ja samalla aikaansaadaan liukuvan taajuuskaistaominaisuuden edut dominoivan taajuuden alapuolella (tai yläpuolella).

30 Vieläkin helpommin sovitettava järjestelmä voidaan aikaansaada sovittamalla kaistanjakojärjestelmä, jossa sekä kor-keataajuuskaista että matalataajuuskaista kumpikin sisältävät superponoituja kiinteän kaistan/liukuvan kaistan ominaisuuksia. Korkeataajuuskaistalla liukuva kaista toimii ylös-35 päin taajuudeltaan ja matalataajuuskaistalla liukuva kaista toimii alaspäin taajuudeltaan. Lepotilassa ominaisuudet lomittuvat siten, että aikaansaadaan tasainen kokonaisomi-naisuus. Valitsemalla loiva suodattimen kaltevuus (esim. 6

II

13 80973 dB/oktaavi) ja yhteinen lepokulmataajuus taajuuskaistan keskelle (esim. 800 Hz äänijärjestelmässä), on hyvä dominoivan signaalin seuranta mahdollinen sekä korkeataajuus-että matalataajuuskaistoilla taajuuskaistan olennaisella 5 osalla käytön aikana. Tällaisen järjestelmän, jossa kor-keataajuus- ja matalataajuuskaistoilla on sama alhainen tasonvahvistus, lepovaste on tasainen, kuten esitetään kuviossa 7A.

10 Kuviossa 7B esitetään yhden ainoan korkeatasoisen dominoivan signaalin seuraaminen eri taajuuksilla moniasteisessa kom-pressorijärjestelmässä, jota selostetaan yksityiskohtaisemmin kuvioiden 22, 23 ja 24 yhteydessä, (kussakin tapauksessa ilman vastaavaa spektrin vinous- ja kyllästymistä vastusta-15 vaa piirijärjestelmää). Koska kuvioiden 22, 23 ja 24 kom-pressorijärjestelmä tarjoaa kaksi matalataajuusastetta, joiden pientasovahvistus on 16 dB, kolme korkeataajuusastet-ta, joiden pientasovahvistus on 24 dB, on lepovaste, joka on esitetty kuviossa 7B, 16 dB matalilla taajuuksilla, ja -1· 20 saavuttaa arvon 24 dB korkeilla taajuuksilla. Kuvion 7B

esimerkissä pyyhkäistään kullekin korkean tason (0 dB suhteessa vertailutasoon, joka on sovitettu noin 20 dB järjestelmän maksimitason alapuolelle) äänisignaalille (dominant-tisignaali) eri taajuudella (100 Hz, 200 Hz, 400 Hz, 800 25 Hz, 1,6 kHz, 3 kHz ja 6 kHz), pientasoääni (-60 dB - -70 dB) yli spektrin, kokonaisvasteen esittämiseksi dominoivan signaalin ollessa läsnä. Liukuva kaistanvaste esiintyy dominoivan signaalin yläpuolella ja sen alapuolella. Kahden dominoivan signaalin läsnäolo aiheuttaa kiinteän kaistanvas-30 teen dominoivien signaalien välillä, ja liukuvan taajuuskaistan vasteen taajuuksilla näiden taajuuksien ylä-ja alapuolella, joissa maksimi kohinanvaimennus on kriittisin (kuvio 7C; kuviossa 7C, kuten kuviossa 7A, on korkeataa-juuskaistoilla ja matalataajuuskaistoilla sama pientasovah-35 vistus).

Kuvioiden 7B ja 7C hyvä seuranta on mahdollinen käyttämällä sekä kiinteitä että liukuvia kaistanominaisuuksia kaistanja- 14 80973 kojärjestelmän kummassakin kaistassa. Esim. kuviossa C esiintyisi vakava ei-dominoivien signaalien puuttuminen (huono kohinanvaimennusteho) kahden dominoivan pääsignaalin välisellä alueella mikäli ei käytettäisi kahta kiinteätä 5 kaistaa. Mikäli näin halutaan, voidaan sisällyttää myös keskikaista (päästökaista, 400 Hz - 1,6 kHz, esim.) joka osittain peittää korkea- ja matalataajuuskaistoja, kohinan-vaimennuksen parantamiseksi keskitaajuusalueella kun sekä erittäin matalataajuisia että erittäin korkeataajuisia 10 dominoivia signaaleja samanaikaisesti on läsnä. Keskikaista-elementin anto voidaan syöttää sekä korkea- että matalataa-juuspinon pohjaan. Tämä viimeksimainittu järjestely ei kuitenkaan ole välttämätön käytännön äänikohinanvaimennus-piireissä.

15

Huomaa, että toiminnan korvaaminen mahdollistaa hyvän signaalin seuraamisen. Ota huomioon, että käytetään tavanomaisia jyrkkiä (12 dB/oktaavi tai enemmän) säädettäviä ylitä! alipäästösuodattimia. Ensinnäkin eivät suodattimien 20 annot ole yhdistettävissä tasaiseksi ominaiskäyräksi lepotilassa; käyttämällä samantyyppistä vaimennusmuotoa sekä matalilla että korkeilla taajuuksilla on tämä mahdollista ainoastaan yksinapaisilla suodattimilla (kuvio 7A)„ Toiseksi, heti kun toinen tai molemmat suodattimet liukuvat, 25 esiintyy ei-dominoiva signaalin puuttuminen (huono kohinan-vaimennus).

Esillä olevassa keksinnössä ovat suodattimet, jotka määrittävät asteen rajat, yksinapaisia suodattimia, joilla on 30 optimaalinen matalan tason vaste. Signaalien ollessa läsnä käytetään lisäksi yksinapaisia liukuvan kaistan loivia suodattimia, jolloin näennäiskaksinapainen tulos aikaansaadaan ilman ylimääräistä vaihemuutosta (vaiheen kääntyminen), joka esiintyy kaksinapaisissa suodattimissa. Kiinteän kais--.1 35 tan väliintulo, toiminnan korvauksen myötä, parantaa edel leen vastetta. Useiden porrastetun tason asteiden käyttö aikaansaa tällöin edelleen näennäisen moninapaisen vaikutuksen, joka yhdistää saadut vasteet - so. verkon tehollinen

II

is 80973 jyrkkyys tai järjestelmän kyky erottaa dominantteja ja ei-dominantteja signaalikomponentteja toisistaan.

Toiminnan korvaus pystyy edelleen parantamaan suoritusta 5 koko kompressorin ja ekspanderin dynaamisten ominaisuuksien palauttamisessa. Kiinteällä kaistalla on palauttamisaika, joka on olennaisesti riippumaton taajuudesta, ainakin pääs-tökaistalla. Liukuvalla kaistapiirillä on nopea palauttamisaika ei-dominoivilla signaaleilla spektrin päästökaista-10 päässä, ja hidas palauttamisaika ei-dominoivilla signaaleilla spektrin pysäytyskaistapäässä. Ohjauspiirin palauttamisaika on täten tämän palauttamisaikatilanteen ja kiinteän tilan määrän ja aikaansaadun modulointivääristymisen kompromissi. Kompromissi on kuitenkin huomattavasti helpompi 15 käytettäessä toiminnan korvausmenetelmää. Erityisesti tarjoaa kiinteä kaista määrätyn ja nopean palauttamisajan koko järjestelmälle, siten, että liukuva kaista tarjoaa pitempiä aikavakioita kuin mitä muuten tarvittaisiin. Tämän seurauksena on sekä matala moduloinnin vääristyminen että nopea :* 20 palauttamisaika.

: Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla ·. oheisiin kuvioihin, joissa kuvio 1 on ihanteellisen kompressorin ominaiskäyrä, joka 25 esittää tunnetun tekniikan mukaista liukuvan kaistan monin-kertaistumisvaikutusta, kuvio 2 on ihanteellisen kompressorin ominaiskäyrä, joka esittää tunnetun tekniikan mukaista kiinteän taajuuskaistan rajoittavaa vaikutusta, 30 kuvio 3 on lohkokaavio, joka esittää yleistä piirirakennetta, joka on käyttökelpoinen esillä olevassa keksinnössä, kuvio 4 on lohkokaavio, joka esittää yleisesti piirirakennetta, joka vastaa kuvion 3 rakennetta, ja joka on edullinen esillä olevassa keksinnössä, 35 kuvio 5 on lohkokaavio toisesta piirirakenteesta, ja se on käyttökelpoinen esitettäessä siirtymää kuvion 3 rakenteesta kuvion 4 rakenteeseen, ie 80973 kuvio 6A on ihanteellistettu kompressorin ominaiskäyrä, joka esittää kiinteän kaistan ja liukuvan kaistanelementin, jotka on superponoitu esillä olevan keksinnön mukaisesti, lepovastetta, 5 kuvio 6B on ihanteellistetun kompressorin ominaiskäyrä, joka esittää vastetta hieman kiinteän kaistan ja liukuvan kaistan elementtien, jotka on superponoitu esillä olevan keksinnön mukaisesti, kynnysarvojen yläpuolella, joka liukuva kaista toimii ylöspäin taajuudeltaan, 10 kuvio 6C on ihanteellistettu kompressorin ominaiskäyrä, joka esittää vastetta hieman kiinteän kaistan ja liukuvan kaistan elementtien, jotka on superponoitu esillä olevan keksinnön mukaisesti, kynnysarvojen yläpuolella, joka liukuva kaista toimii suunnassa alaspäin taajuudeltaan, 15 kuvio 7A on ihanteellistetun kompressorin ominaiskäyrä, joka esittää korkeataajuus- ja matalataajuspiirien lepovastetta, jotka molemmat muodostuvat kiinteän kaistan ja liukuvan kaistan elementeistä, jotka on superponoitu esillä olevan keksinnön mukaisesti, joiden piirien yhteinen reuna-_· 20 taajuus on 800 Hz, kuvio 7B on ihanteellistettu kompressorin ominaiskäyrä, joka esittää kuvion 7 mukaisten korkeataajuus- ja matalataa-juuspiirien seurausvastetta dominantin signaalin ollessa läsnä eri taajuuksilla, 25 kuvio 7C on ihanteellistetun kompressorin ominaiskäyrä, joka esittää kuvion 7A korkeataajuus- ja matalataajuuspiiri-en vastetta kahden dominoivan signaalin ollessa läsnä, kuvio 8 on kaaviomainen piiridiagrammi, joka on käyttökelpoinen selostettaessa keksinnön edullisen suoritusmuodon 30 perustoimintaa, kuvio 9 on lohkokaavio, joka esittää samanlaista sovitelmaa keksinnön suorittamiseksi, kuvio 10 on lohkokaavio, joka esittää modifioitua järjestelmää keksinnön suorittamiseksi, 35 kuvio 11 on osittainen kaaviomainen lohkodiagrammi, joka esittää tapaa, jolla useat ominaisuustoiminnat voidaan yhdistää toisiinsa keksinnön mukaisesti, li 17 80973 kuvio 12A on ihanteellistetun kompressorin ominaiskäyrä, jota voidaan käyttää selostettaessa kuvion 11 toimintaa, kuvio 12B on edelleen ihanteellistetun kompressorin ominais-käyrä, jota voidaan käyttää kuvion 11 selostuksen yhteydes-5 sä, kuvio 13 on osittainen kaaviomainen lohkodiagrammi, joka esittää esillä olevan keksinnön mukaista suoritusmuotoa, jossa kiinteän kaistan elementti ja liukuvan kaistan elementti on pinottu toisiinsa, joilla kummallakin on erilliset 10 ohjauspiirit, ja jossa on mahdollisesti ristikytkentä toisen elementin ohjauspiiristä toiseen elementtiin, kuvio 14 on kuvion 13 modifikaatio, jossa suodatin sisältyy kytkentään toisen elementin ohjauspiiristä toiseen elementtiin, 15 kuvio 15 on kuvion 13 suoritusmuodon modifikaatio, jossa on yhteinen ohjauspiiri molemmille elementeille, kuvio 16A on kuvion 14 suoritusmuodon modifikaatio, jossa kiinteän kaistan elementti sijaitsee tasolla, joka eroaa sen normaalista lepotasosta, 20 kuvio 16B on edelleen kuvion 14 suoritusmuodon modifikaatio, jossa kiinteän kaistan elementti sijaitsee tasolla, joka eroaa sen normaalista lepotasosta, ja jossa on erään tyyppinen ristiinkytkentä siten, että liukuvan kaistan elementin kulmataajuus sijaitsee taajuudella, joka on eri kuin sen 25 normaali lepotaajuus. Kuviossa esitetään myös esillä olevan keksinnön mukainen näkökohta, pyörivän induktorielementin ohikytkentä, kuvio 17A on ihanteellistetun kompressorin ominaiskäyrä, joka esittää kuvioissa 13-16 esitetyn piirityypin lepovas-30 tetta, kuvio 17B on ihanteellistetun kompressorin ominaiskäyrä, joka esittää vastetta hieman elementtien kynnysarvon yläpuolella piirissä, joka on kuvioissa 13-16 esitettyä tyyppiä, kuvio 17C on ihanteellistetun kompressorin ominaiskäyrä, 35 joka esittää vastetta korkeammalla tasolla elementtien kynnysarvon yläpuolella piirissä, Joka on kuviossa 13-16 esitettyä tyyppiä, ie 80973 kuvio 18 on osittainen kaaviomainen lohkodiagrammi esillä olevan keksinnön korkeataajuisen kiinteän kaistan/liukuvan kaistan asteen eräästä suoritusmuodosta, kuvio 19 on osittainen kaaviomainen lohkodiagrammi esillä 5 olevan keksinnön matalataajuisesta kiinteän kaistan/liukuvan kaistan asteen suoritusmuodosta, kuvio 20 on lohkodiagrammi, joka käsittää tyyppiä I olevan kaksoistiejärjestelmän, jossa on korkeataajuus- ja matala-taajuusasteet, jotka ovat kuvioissa 18 ja 19 selostettua 10 tyyppiä, kuvio 21 on lohkodiagrammi, joka esittää tyyppiä II olevan kaksoistiejärjestelmän, jossa on korkeataajuus ja matalataa-juusasteet, jotka ovat kuvioissa 18 ja 19 selostettua tyyppiä, 15 kuvio 22 on lohkodiagrammi kompanderijärjestelmästä, jossa on sarjaan kytketyt porrastetut asteet, joissa on korkeataajuus- ja matalataajuuspiirit, jotka ovat kuvioissa 18 ja 19 selostettua tyyppiä, kuvio 23 on osittainen kaaviomainen lohkodiagrammi vaihto-20 kytkettävästä kompressorista/ekspanderista, jossa on korkeataajuus- ja matalataajuuspiirit, jotka ovat kuvioissa 18 \i ja 19 selostettua tyyppiä, tai joka esittää toisen päätien käyttöä, jonka tarkoituksena on kytkennän yksinkertaistaminen, 25 kuvio 24 on osittainen kaaviomainen lohkodiagrammi vaihto-kytkettävästi kompressorista/ekspanderista, jossa on korkeataajuus- ja matalataajuuspiirit, jotka ovat kuvioissa 18 ja 19 selostettua tyyppiä, ja Jossa esitetään invertoivan vahvistimen käyttöä rinnakkain kuvion 22 järjestelmän kom-30 pressoriosan kanssa kytkennän yksinkertaistamiseksi, kuvio 25 on lohkodiagrammi tunnetun tekniikan mukaisesta vaihtokytkentäjärjestelystä, jota voidaan käyttää selostettaessa kuvion 24 toimintaa, ja kuvio 26 on tyypillinen kompressorin vastekäyrä, joka liit-35 tyy kuvioihin 22, 23 ja 24.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon ymmärtämiseksi paremmin on edullista ensin yksinkertaistaa järjestelmä siten, että

II

19 80973 siinä on ainoastaan kaksi elementtiä, jotka molemmat ovat laajakaistaisia (taajuudesta riippumattomia) resistiivisiä vaimentimia, kuten kuviossa 8. Kummankin elementin suurin mahdollinen toiminta on aikaansaada yhtenäinen vahvistus.

5 ja R2 sisältävät ensimmäisen vaimentimen (R2 on säädettä vä), kolmenapaisen verkon, joka vastaanottaa V^n otossaan, jonka toinen liitin on kytketty maahan ja anto sovitettu toisen vaimentimen toiseen liittimeen yksikkövahvistuspusku-rin B kautta. Toinen vaimennin, joka on toinen kolmenapainen 10 verkko, vastaanottaa otossaan V^n ja tuottaa koko yhtenäisen annon annossaan, ja se muodostuu vastuksista R3 ja R4, joka viimeksimainittu on säädettävä.

Ensiksi oletetaan, että vastukset R2 ja R4 ovat hyvin suu-15 ria; tällöin ei kumpikaan verkko tarjoa yhtään vaimennusta (katsottuna niiden yhteisestä otostaan R^ ja R3) ja Vin esiintyy solmukohdissa n^ ja 03 (vastusten R1/R2 ja vastaavasti R3/R4 liitoksessa). Tästä seuraa, että jännitteen Vout on oltava sama kuin V^n, koska jännite vastuksen R4 20 yli on 0 eikä vastuksessa R4 kulje virtaa. On ennestään tunnettua, että passiivisessa kolmenapaisessa verkossa, mikäli siinä ei esiinny sisäistä kytkentää maahan, on jännitteen siirtymäfunktio yhdestä otosta antoon toisen oton komplementti vastaavaan antoon (so. mikäli siirtymäfunk-25 tio suhteessa erääseen ottoon on "t", on siirtofunktio suhteessa toiseen ottoon "1-t", eli komplementti). Täten yläverkon siirtofunktio on 1 suhteessa signaaliin, joka on sovitettu R3:een ja sen komplementaarinen siirtofunktio suhteessa signaaliin, joka on sovitettu R4:ään, on nolla.

30 Jännitteiden summa, joka saadaan kahdesta siirtofunktiosta on siksi V^n.

Seuraavaksi oletetaan, että R2 on hyvin suuri, mutta R4 on hyvin pieni. Täten alemmalla elementillä ei ole yhtään 35 vaimennusta, ja ylemmällä elementillä on maksimi vaimennus (katsottu niiden yhteisestä otosta Rj ja R3). Täten vin esiintyy solmukohdassa n^ Ja sen on myös oltava läsnä solmukohdassa r\2, koska R4 on hyvin pieni. R3 otolla ei ole 20 80973 osuutta, koska ylemmän verkon valmennus on maksimissaan. Täten on anto V^n. Tai katsottuna siirtofunktion näkökohdasta, on ylemmän verkon siirtofunktio nolla suhteessa R3 sovitettuun signaaliin, ja sen komplementaarinen siirtofunk-5 tio suhteessa vastukseen R4 sovitettuun signaaliin on 1. Kahdesta siirtofunktiosta saatujen jännitteiden summa on täten Vin.

On hyödyllistä esittää, että tässä yleisessä tapauksessa 10 elementtien sijoittaminen vastakkaiseen järjestykseen ei vaikuta tulokseen. Täten oletetaan, että R4 on hyvin suuri, mutta R2 on hyvin pieni. Täten ylemmällä elementillä ei ole vaimennusta, ja alemmalla elementillä on maksimi vaimennus (katsottu niiden yhteisestä otosta R^ ja R3). Siten solmu-15 kohdassa n2 esiintyvä jännite on V^n, ja se on myös antojän-nite Vout, koska R4 on suuri, eikä siinä kulje virtaa. Yläverkon siirtofunktio on 1 suhteessa vastukseen R3 sovitettuun signaaliin, ja sen komplementaarinen siirtofunktio suhteessa vastukseen R4 sovitettuun signaaliin on nolla.

20 Kahden siirtofunktion tuloksena saatujen jännitteiden summa on siksi V^n.

Täten, mikäli kummallakaan elementillä el ole vaimennusta (katsottuna otoista Rjieen ja R3:een), on anto ν^η. On 25 huomattavissa yllä mainitusta, että anto on myös V^n mikäli jommalla kummalla elementeistä ei ole vaimennusta (katsottuna otoista R^:een ja R3:een), riippumatta toisen elementin vaimennuksesta, mikäli sellaista esiintyy.

30 Tämä analyysi koskee kiinteän tilan tapausta ja myös monimutkaisempia tapauksia, kuten selostetaan seuraavassa, jossa vaimennus aikaansaadaan käyttämällä kanavatransistoreita (FET) säädettävänä resistanssielementtinä ja vaimennus toimii ainoastaan ottosignaalin taajuuskaistan osalla.

Useita yleisiä havaintoja voidaan tehdä esillä olevan keksinnön toiminnasta. Nämä havainnot pätevät ei ainoastaan yllä selostetulle yksinkertaiselle piirijärjestelylle, vaan 11 35 2i 80973 myös useimmille signaaliolosuhteille monimutkaisemmissa piirijärjestelmissä, jotka sisältyvät esillä olevaan keksintöön. Ensinnäkin on minkä tahansa elementin suurin siirto-toiminta sen anto. Toiseksi, eivät elementtien ominaisuudet 5 aikaansaa anto-ominaisuutta, joka on suurempi kooltaan kuin minkä tahansa elementin suurin ominaisuus (so. ominaisuudet eivät aikaansaa liikaa tehoa), ja kolmanneksi erään elementin ominaisuudet piilotetaan toisen ominaisuuksiin, riippuen siitä, mikä on suurempi. Vaikka on mahdollista aikaansaada 10 tällaisia tuloksia käyttämällä muita piirijärjestelmiä, on esillä olevan keksinnön mukainen piirijärjestelmä edullinen, koska se on yksinkertainen aikaansaada ja se aikaansaa toivottuja tuloksia.

15 Käytännössä on ensimmäinen havainto erityisen käyttökelpoinen siinä tapauksesa, jossa kaikki paitsi yksi elementti on irrotettu signaaliolosuhteiden vasteena, jolloin ainoastaan yksi elementti jää jäljelle puristuksen tai laajennuksen aikaansaamiseksi. Tässä tapauksesa jäljelle jäävä elementti 20 tarjoaa täyden tehonsa (joka voi olla pienempi kuin sen maksimi teho, riippuen siitä, miten siihen vaikutetaan dominoivalla signaalilla). Esimerkkinä tästä voidaan mainita järjestelmä, jossa liukuva kaistaelementti ja kiinteä kais-taelementti toimivat samalla taajuuskantamalla (ja joilla 25 on esimerkiksi kuvioiden 6B tai 6C vasteet). Dominoiva signaali voi aiheuttaa liukuvan kaistaelementin liukumisen ylöspäin (tai alaspäin) siten, että tämän teho kokonaan kytketään pois dominoivan signaalin taajuudella tai tämän lähellä. Kuitenkin jää kiinteän kaistan elementti täyteen 30 tehoonsa (vaikkakin tämä on pienempi kuin sen maksimiteho dominoivan signaalin läsnäolon vaikutuksesta). Tämä on asianlaita taajuuksilla, jotka ovat olennaisesti kuvion 6B dominoivan signaalin alapuolella ja huomattavasti kuvion 6C dominoivan signaalin yläpuolella. Kuitenkin on huomattava, 35 että lomitusalueella, (kuvioiden 6B ja 6C dominoivan signaalin taajuudella), jossa kokonaisvaste muuttuu kiinteän kaistan liukuvan kaistan vasteeksi, esiintyy pieni vasteen lisääntyminen siten, etä kokonaisvaste on hieman suurempi 22 80973 kuin minkä tahansa elementin vaste. Tämä vahvistava vaikutus esiintyy yleensä mikäli ominaisuudet toimivat pienemmällä kuin maksimisiirtoteholla. Tämä vaikutus esitetään kaavion 1 tulotermin läsnäolona.

5

Toinen havainto on olennainen keksinnön "sateenvarj omääri-tys"-teholle. Tämä tarkoittaa sitä, että ominaisuuksien yhdistämisen suurin mahdollinen teho ei ole suurempi kuin kunkin ominaisuuden suurin teho. Kuitenkin, mikäli ominai-10 suudet toimivat pienemmällä kuin maksimitehollaan, esiintyy yllä mainittu vasteiden tehostuminen siirtymäalueilla.

Kolmas havainto on myös keksinnön perustana, ja se sallii tunnusomaisten toimintojen substituoinnin signaaliolosuhtei-15 den muutoksen tuloksena.

Täten keksintö aikaansaa piirin, jolla modifioidaan ottosig-naalikomponenttien dynaaminen aluetaajuus kaistalla, jossa " useat piirielementit ovat kytketyt toisiinsa, joilla kulla- 20 kin on oma passiivinen tai dynaaminen ominaistoiminta, ja *: ainakin yhdellä on dynaaminen ominaistoiminta, ja ominais- toiminnat toimivat ainakin osittain olennaisesti samalla taajuudella ja tasoalueella, ja jotka piirielementit on kytketty toisiinsa siten, että ottosignaalikomponenttien 25 eräillä taso- ja spektrisisällöillä erään piirielementin ominaistoiminta substituoituu toisen piirielementin ominais-toiminnalle ainakin osalle taajuuskaistaa. Piirielementtien yhteenkytkentä aikaansaa ominaisuustoiminnan substituoinnin superponoimalla ominaisuuksia siten, että kokonaispiirin 30 ominaistoiminta aikaansaadaan useiden piirielementtien yksittäisistä ominaistoiminnoista siten, että ottosignaalikomponenttien taso- ja spektrisisältöjen millä tahansa yhdistelmällä yksittäinen ominaistoiminta määrittää koko-naistaajuuskaistan tai yksittäiset ominaistoiminnot kukin 35 määrittävät kokonaistaajuuskaistan osia, jolloin yksittäinen ominaistoiminta tai yksittäiset ominaistoiminnot määrittävät koko kokonaistaajuuskaistan tai sen osan, joka poistaa minkä tahansa muun yksittäisen ominaistoiminnan tai ominaistoimin-

II

23 80973 tojen vaikutuksen, joka on pienempi samalla taajuusalueella. Kokonaisominaistoiminnan vaikutus millä tahansa ottosignaa-likomponenttien taso- ja spektrisisällön yhdistelmällä ei ole olennaisesti suurempi millä tahansa taajuudella kuin 5 millä tahansa yksittäisellä ominaisuudella, joka toimii tällä taajuudella.

On osoitettavissa, että koko jännitteen siirtymäfunktio kahden elementin yhdistelmässä, jotka elementit on kytketty 10 toisiinsa yllä selostetulla tavalla, on seuraavaa muotoa vout=vinitlis)+t2(s)-tlis)t2is)) (1), jossa V^n on sovitettu jännite, Vout on antojännite, t^(s) 15 ja t2(s) ovat kunkin elementin siirtofunktioita.

Tämä kaava vahvistaa yllä selostetun toiminnan. Kokonaisanto on nimittäin siirtofunktioiden summa, mutta siitä vähennetään niiden tulo. Ts., mikäli siirtofunktiot peittävät 20 toisiaan, vähennetään tekijä siirtofunktioiden summasta. Tämän kolmannen termin läsnäolo on olennainen keksinnön toiminnan korvaus- ja superponointivaikutuksille.

Kiinteän kaistan/liukuvan kaistan esimerkissä säilyttävät 25 kiinteän kaistan ja liukuvan kaistan vasteet vastaavat ominaisuutensa siinä, missä ne eivät peitä toisiaan; peitto-alueella (so. niiden toiminnan siirtymäalueella) ne vaikuttavat toisiinsa siten, että kokonaistulos peitetyllä alueella ei olennaisesti ole suurempi kuin minkä tahansa elementin 30 vaikutus yksinään.

Sama perusta koskee laajempaa elementtilukumäärää, jotka on kytketty yleisesti samalla tavalla kuin yllä on selostettu, ja mikä on esitetty kuvioiden 3-5 ja 8-11 yhteydessä, vaik-35 kakin siirtofunktiokaavat ovat monimutkaisempia. Elementtien suuremmat yhdistelmät voidaan analysoida iteratiivisella prosessilla, ekstrapoloimalla kahdesta yllä esitetystä elementtianalyysistä: esim. kolmen elementin yhdistelmässä 24 80973 tutkitaan ensin kahta ensimmäistä elementtiä, ja käytetään näiden anto niin kuin se olisi yhden ainoan elementin anto kaksielementtisessä yhdisteessä. Voidaan osoittaa, että näiden kolmen elementin yhdistelmässä on kokonaissiirtofunk-5 tio seuraavan muotoinen vout“vin(tx(s)+t2(s)+t3(s) -t1(s)t2(s)-t1(s)t3(s)-t2(s)t3(s) +ti(s)t2(s)t3(s)) 10 (2) jossa Vin on sovitettu jännite, Vout on antojännite, t^s), t2(s) ja t3(s) ovat kunkin elementin siirtofunktioita. Tämä noudattaa samaa mallia kuin kahden elementin kaavassa sillä 15 erolla, että siinä on lisäksi yksi termi läsnä, joka on kolmen siirtofunktion tulo.

Käytännössä piirit voivat sisältää sekä vahvistusta että vaimennusta. Yksikkövahvistus puskurielementtien välissä on 20 symbolinen ja se voidaan jättää pois, mikäli impedanssit ovat toisiinsa sopivia, mikäli kuormitusvaikutukset välte-tään. Kuvion 8 yksinkertaisimmassa muodossa voidaan puskuri B jättää pois, ja voidaan suorittaa suora liitäntä solmukohdan n^ ja säädettävän vastuksen R4 välillä mikäli impedans-25 sit ovat sopivat. Vaikkakin näin saadussa piirissä voi esiintyä elementtien välistä kytkentää, joka ei esiinny käytettäessä puskuria, voi piirin toiminta olla hyväksyttävä tietyissä sovellutuksissa.

30 Yllä esitetty kaava 1, joka esittää kuvion 8 toimintaa, vastaa kuvion 9 lohkodiagrammia. Ottosignaali sovitetaan kolmeen tiehen, joiden annot ynnätään toisiinsa. Ensimmäi-nen tie sisältää siirtofunktion t^is), toinen tie siirto-funktion t2(s) lohkossa 4 ja kolmas tie siirtofunktioiden 35 t^is) ja t2(s) sarjayhdistelmän, joka on esitetty lohkossa 6 ja 8 vastaavasti. Siirtofunktioiden tulo kolmannessa tiessä invertoidaan invertterillä 10 siten, että ne vähennetään ynnäyksen yhteydessä lohkossa 12. Vaikka tällainen li 25 80973 rakenne ei olisi käytännöllinen johtuen sen monimutkaisuudesta, esittää se kuitenkin sen, että samat tulokset voidaan aikaansaada täyttämällä vaihtoehtoisia piirijärjestelmiä. Kaava 2 ehdottaa samantapaista modifioitua rakennemuotoa 5 kolmelle elementille. Esillä olevaa keksintöä voidaan myös toteuttaa erityisellä tai yleisellä digitaalisella tietokoneella, jota ohjataan normaalilla ohjelmistolla, joka aikaansaa algoritmin, joka toteuttaa keksinnön mukaiset korvaus- ja superponointimenetelmät.

10

Kuviossa 3 esitetään ekvivalenttijärjestelmä, jota on selostettu keksinnön tiivistelmän yhteydessä. Siinä esitetään kolme kolmenapaista elementtiä 14, 16, 18 ja 20, joilla on siirtofunktiot t^(s), t2(s), t3(s) ja t^s). Kunkin elemen-15 tin toinen liitin on kytketty maahan, ja sen kolmas liitin on anto, joka on kytketty summauselimiin 22. Ottosignaali -·· V^n sovitetaan elementin 14 ensimmäiseen liittimeen, suh teessa maahan, ja ensimmäiseen summauselimeen 24. Elementin : 16 otto on elementin 14 anto, joka on vähennetty summauseli- 20 missä 24 annosta V^n. Elementin 18 otto on elementin 16 ‘ anto, joka on vähennetty summauselimillä elementin 16 otos ta. Elementin 20 otto on elementin 18 anto, joka on vähen-·'" netty summauselimillä 28 elementin 18 otosta.

25 Kuvio 4, johon myös viitataan keksinnön tiivistelmässä, esittää yleisemmin edullista suoritusmuotoa, jota selostetaan kuvion 8 yhteydessä. Kuvion 4 järjestelmässä on esitetty neljä kolmenapaista elementtiä 30, 32, 34 ja 36, joilla on vastaavasti siirtofunktiot t^is), t2(s), t0(s) ja t4(s). 30 Ottosignaali Vj_n sovitetaan elementtien 30, 32, 34 ja 36 ensimmäiseen liittimeen suhteessa vertailujännitteeseen (joka on esitetty maana). Ainoastaan toinen liitin elementissä 30 on kytketty vertailujännitteeseen. Elementin 32 toisen liittimen otto on elementin 30 anto (sen kolmannesta 35 liittimestä). Elementin 34 toisen liittimen otto on elementin 32 anto (sen kolmannesta liittimestä). Elementin 36 toisen liittimen otto on elementin 18 anto sen kolmannesta liittimestä. Kokonaisotto otetaan elementin 36 kolmannen 26 80973 liittimen ja vertailujännitteen välistä. Tätä yleistä järjestelmää voidaan kuvata elementtien "pinoamiseksi", ja se on yksinkertaisin ja tehokkain tapa aikaansaada keksintö.

5 Kuviossa 5, joka esittää siirtymää kuviosta 3 kuvioon 4, esitetään ekvivalentti mahdollisen piirin rakenne. Neljää elementtiä käytetään yksinomaan havainnollisuuden vuoksi kuvioissa 3, 4 ja 5. Tämän keksinnön mukaisia superponointi-vaikutuksia voidaan aikaansaada käyttämällä kahta tai useam-10 pia elementtejä, joista ainakin yksi on dynaaminen, kuten selostetaan alla. Kuvion 5 järjestelmässä on esitetty neljä kolmenapaista elementtiä 38, 40, 42 ja 44, joilla on siirto-funktiot tj(s), t2(s), t3(s) ja vastaavasti t^s). Ottosig-naali Vin sovitetaan elementtien 38, 40, 42 ja 44 ensimmäi-15 seen liittimeen suhteessa vertailujännitteeseen (esitetty maana). Ainoastaan toinen liitin elementistä 38 on kytketty vertailujännitteeseen. Elementin 40 toisen liittimen otto on elementin 38 anto (sen kolmannesta liittimestä). Elementin 42 toisen liittimen otto on elementin 38 annon ja ele-20 mentin 38 annon summa (summauselimiltä 46) vähennettynä elementin 40 annosta (joka on saatu summauselimissä 48). Elementin 44 toisen liittimen otto on summauselinten 46 annon ja summauselinten 46 annon summa (summauselimiltä 50) vähennettynä elementin 42 annosta (joka on saatu summauseli-25 missä 52). Kokonaisanto saadaan summauselimiltä 54, jotka yhdistävät elementin 38, summauselinten 48, summauselinten 52 ja summauselinten 56 annot, jotka vähentävät summauselinten 50 annon elementin 44 annosta.

30 Kuvion 4 pinojärjestelmä voidaan modifioida sovittamalla siihen haaroja, kuten esitetään kuviossa 10. Tällainen järjestelmä voi olla käyttökelpoinen, mikäli halutaan aikaansaada monimutkaisempia superponointivaikutuksia kuin mitkä ovat mahdollisia suoralla kytkennällä kuten kuviossa 35 4. Kuvion 10 modifikaatiossa on pinon toisella "tasolla" kaksi elementtiä eikä ainostaan yksi. Täten otto V^n sovitetaan lohkojen 58, 60, 62 ja 66 ensimmäiseen liittimeen, joilla lohkoilla on siirtofunktiot t^(s), t2(s), 1:3(s) ja

II

27 80973 t4(s). Lohkon 58 kolmenapaisen verkon toinen liitin on kytketty vertailujännitteeseen (so. maahan), ja sen kolmas liitin syöttää lohkojen 60 ja 62 toista liitintä. Lohkojen 60 ja 62 kolmannen liittimen annot lisätään toisiinsa sum-5 mauselimissä 64, ja viedään lohkon 66 toiseen liittimeen. Kokonaisanto saadaan lohkon 66 kolmannesta liittimestä.

Myös muut haarautumisjärjestelmät ovat mahdollisia: kuvion 10 järjestelmä on ainoastaan eräs esimerkki tavasta, jolla elementit voivat olla muodostetut keksinnön mukaisesti.

10

Vaikkakaan tätä ei ole esitetty kuvioissa 3, 4, 5 ja 10, voivat elementtien väliset yhteydet olla puskuroituja tai ei-puskuroituja, mutta ne ovat edullisesti puskuroituja, kuten on selostettu yllä. Lisäksi, koska tähän asti esitetyt 15 yleiset järjestelmät tarjoavat kolmenapaisia verkkoja, ovat ekvivalentit piirijärjestelyt mahdollisia, jotka perustuvat näihin, ja joissa eräät tai kaikki elementit ovat kolme-tai nelinapaisia verkkoja, jotka kukin "uivat", tai ovat kytketyt vertailujännitteeseen. Voidaan esimerkiksi käyttää 20 muuntajia tai muita erotusmenetelmiä kuvioissa 3-5 ja 8-10 esitetyn "erotussyötön, summatun annon" -perusjärjestelmän aikaansaamiseksi.

Tämän keksinnön mukaisessa elementtien yhdistelmässä on 25 välttämätöntä, jotta saavutettaisiin kompressori- tai eks- panderivaikutus, että ainakin yhdellä elementillä on siirto-funktio, joka on kompressori- tai ekspanderitoiminto. Kaikki aktiivit elementit (so. joilla on ominaisuus, joka vaihtelee dynaamisesti signaaliolosuhteiden mukaisesti) toimivat 30 välttämättä yleensä samalla tavalla (so. joko kompressorin tai ekspanderin tavoin). Yhdellä tai usealla elementillä voi olla passiivinen ominaisuus (so. ominaisuudet eivät vaihtele dynaamisesti signaaliolosuhteiden vaikutuksesta). Voi olla hyödyllistä käyttää useampia kuin yhtä passiivista 35 elementtiä, mikäli aktiivisella elementillä on dynaaminen ominaisuus siten, että kun se vaihtelee, eri passiivisen ominaisuuden osat paljastuvat.

28 8 0 9 7 3

Vaikkakin elementtien järjestelmät esillä olevan kcsksinnön mukaisesti voivat toimia yksittäisinä kompressoreina tai ekspandereina, on edullista sovittaa ne yhteen tai useaan sivutiehen kaksitiekompressori- tai ekspanderijärjestelmäs-5 sä, joka on tyyppiä, jota on esitetty patenttijulkaisussa US 3 846 719, US 3 903 485, US 4 490 691 ja US 28 426.

Kullakin aktiivisella elementillä on edullisesti omat säädettävät olosuhteensa, joita säädetään omissa ohjauspiireis-10 sä, vaikkakin tiettyjä tarkoituksia varten voi olla hyväksyttävää ohjata useampia aktiiveja elementtejä yhdellä ainoalla ohjauspiirillä. Mikäli käytetään yksilöllisiä ohjauspiirejä, vaikkakin nämä ohjauspiirit pystyvät toimimaan toisistaan riippumatta ainoastaan kunkin elementin 15 signaalin mukaisesti, voidaan käytännössä koko piirin toimintaa parantaa lisäämällä signaaleja ohjauspiireille, kuten selostetaan alla. On todettava, että yksinkertainen analyysi, joka perustuu kiinteän tilan vaimennuselementteihin, ei täysin päde käytännössä dynaamisissa olosuhteissa, joissa 20 elementeillä on ohjauspiirit, ja joissa näillä ohjauspiireillä voi olla liitokset muihin elementteihin ja kokonaisjärjestelmän osiin.

On myöskin todettava, että eräillä aktiivisilla elementeillä 25 voi olla kynnysarvoja, joilla dynaaminen toiminta voi alkaa dominoivan signaalin tuloksena. Sovitettaessa elementit pinoon voi olla edullista valita eri kynnysarvotasot aktiivisille elementeille jotta vaikutettaisiin järjestykseen, jossa eri elementtien ominaisuudet ilmaantuvat eri dominoi-30 vien signaaliolosuhteiden tuloksena. Yleensä kuitenkin superponointivaikutuksen aikaansaamiseksi, on aktiivisten tai dynaamisten elementtien oltava aktiivisia yleensä samalla tasoalueella. Tämä tarkoittaa sitä, että ottosignaali-tasojen alueen, joka aiheuttaa dynaamisen toiminnan, olisi 35 oltava olennaisesti sama, ja siihen kohdistuu ainoastaan muutaman desibelin vaihteluja.

Il 29 80973

Kuvion 11 järjestelmä on käyttökelpoinen esitettäessä tapaa, jolla useat elementit, joilla on eri ominaisuudet, ovat käyttökelpoisia yhdistettyinä ja määrittäessään suhteellisten kynnysarvojen asetusarvot pinon elementeillä. Yksinker-5 taisuuden vuoksi ja ymmärtämisen helpottamiseksi on tässä kuviossa (ja seuraavissa kuvioissa 13-16) esitetty ainoastaan välttämättömät komponentit toiminnan esittämiseksi. Järjestelmä voi muodostaa kohinanvaimennuksen sivutien kak-soistiekompressorissa tai ekspanderissa, tai vaihtoehtoises-10 ti se voi muodostaa erillisen kompressorin. Tämä järjestelmä on ainoastaan yksi esimerkki tavasta, jolla useat elementit, joilla on eri ominaisuudet, voidaan yhdistää. Toinen käyttökelpoinen elementtien yhdistelmä on aikaansaada elementtejä, joilla on ylöspäin toimivat tai alaspäin toimivat liukuvat 15 kaistaominaisuudet samalla taajuuskaistalla.

Kuviossa 11 on esitetty viiden elementin pino, jossa on laajakaistainen vaimennin 68, kiinteäkaistainen vaimennin-elementti 70, liukuva kaistaelementti 72, ensimmäinen piste-20 taajuusvaimenninelementti 74 ja toinen pistetaajuusvaimen- ninelementti 76. Kukin elementti vastaanottaa ottosignaalin. Ylipäästösuodattimet 78 ja 80, joilla kummallakin on kulma-taajuus 800 Hz, muodostavat elementtien 70 ja 72 siirtofunktioiden osan. Kaistanpäästösuodattimet 82 ja 84, joiden 25 keskikohta sijaitsee taajuudella 960 Hz (ääni-interferenssi-taajuus, joka liittyy nelinkertaisen kuvanauhurin kuvapään pyörimiseen) ja taajuudella 15,75 kHz (ääni-interferenssi-taajuus vaakasuoralla pyyhkäisytaajuudella 525- juovaisessa televisiojärjestelmässä) muodostavat vastaavasti elementtien 30 74 ja 76 siirtofunktion osan. Kullakin elementillä on oma riippumaton ohjauspiirinsä 86, 88, 90, 92 ja 94, olennaisesti tasasuuntain ja työntöpiiri, joka sisältää vahvistimen, jolla voi olla taajuuspainotettu tai laajakaistainen vahvistus, tarpeen mukaan. Edullisesti kuhunkin ohjauspiiriin 35 vaikuttaa ainoastaan vastaavan elementin anto; so. ohjaussignaali saadaan erotetusti käyttäen yhdistäviä elimiä 89, 91, 93 ja 95 (huomaa vähentävä syöttö kunkin elementin pohjassa). Ohjauspiirit ohjaavat muuttuvan vastuksen ele- 30 80973 menttejä 96, 98, 100, 102 ja 104, jotka käytännössä voivat olla kanavatransistoreita (FET), jolloin ohjausjännite sovitetaan niiden hilaottoon. Kiinteän kaistan vaimenninele-menteissä 68, 70, 74 ja 76 on sarjavastukset (106, 108, 5 110 ja vastaavasti 112), jotka muodostavat säädettävän jännitejakajan yhdessä kanavatransistoreiden (FET) kanssa. Liukuvan kaistan elementillä 72 on sarjakondensaattori 114, joka muodostaa säädettävän ylipäästösuodattimen yhdessä kanavatransistorin (FET) kanssa. Samalla tavalla kuin kuvion 10 4 edullisessa pinojärjestelmässä, ohjataan elementtiä 68 suhteessa vertailuarvoon, joka on esitetty maana, ja kutakin muuta elementtiä ohjataan puskurin kautta (yksikkövahvistus-puskurit 116, 118, 120 ja 122) suhteessa tämän alapuolella sijaitsevan elementin antoon. Huomaa, että kunkin tähän 15 sisältyvän suodattimen vertailuliitin on kytketty tämän alla sijaitsevan elementin antoon. Kullakin elementillä on kynnysarvotaso, joka on sellainen, että kun signaalitaso kohoaa elementissä ja saavuttaa tämän tason, alkaa muutos säädettävässä elementissä. Oletetaan, että kukin elementti 20 tarjoaa maksimissaan 10 desibelin dynaamisen toiminnan.

Järjestelmän kokonaisanto saadaan ylimmän elementin annosta yksikkövahvistuspuskurin 124 kautta.

Lepotilassa on kuvion 11 järjestelmän määrittämä kuori 10 25 desibelin kokonaisdynaamisen toiminnan laajakaista. Kun signaalikomponentteja esiintyy, ilmaantuvat eri elementtien ominaisuudet komponenttien taajuuksien ja tasojen mukaisesti. Järjestys, jossa elementtien ominaisuudet ilmaantuvat näiden signaalikomponenttien vaikutuksesta, riippuu vastaa-30 vien elementtien ja niiden suhteellisten kynnysarvotasojen toimintataajuusalueesta.

Käsitellään ensin kahta esimerkkiä. Mikäli 200 Hz ääni ilmestyy, joka käynnistyy tasolla, joka on kynnysarvon 35 alapuolella, ja asteittain nousee tasoltaan, kumotaan laaja-kaistaelementti mahdollisesti, mutta muut jäävät edelleen toimintaan. Täten on kokonaisominaiskäyrä, joka on esitetty kuviossa 12A sama kuin 800 Hz kiinteän ja liukuvan kaistan

II

3i 80 973 ominaiskäyrä, jotka ovat yhtenevät ja osittain peittävät kahta pistetaajuusominaisuutta: 960 Hz pistetaajuusominai-suuden huipun ja liukuvan kaistan ominaisuuden, jolloin liukuvan kaistan ylipäästösuodatin on liikkunut ylöspäin 2 5 kHz äänen vaikutuksesta. Liukuvan kaistan ominaisuus piilottaa 15,75 kHz pistetaajuusominaisuuksia.

Kuvion 11 järjestelmässä on kullakin elementillä oma ohjaus-piirinsä, joka toimii yksinomaan signaalien vaikutuksesta, 10 jotka signaalit sijaitsevat elementin sisällä ohjaussignaalien differentiaalisen johtamisen tuloksena. Kullakin elementillä voi olla täysin riippumaton ohjauspiiri, jolla on differentiaalinen johtaminen tai jolla ei ole tätä, ja myös eri ristikytkennät ovat mahdollisia. Kuvioissa 13 ja 14 15 esitetyt ristikytkennät ovat käyttökelpoisia kun halutaan asettaa eri kynnysarvot elementeille kun halutaan aikaansaada sopiva ohjauspiirin vahvistus liukuvan kaistan elementillä rajataajuuksilla. Toista ristikytkennän tyyppiä, jota kutsutaan "pysäköimiseksi", selostetaan alla kuvioiden 16A 20 ja 16B yhteydessä.

Kuviossa 13 nähdään kiinteän kaistan elementti 126, laajakaistainen vaimennin, joka on esitetty pinottuna liukuvan kaistan elementin 128 kanssa, liukuva loiva suodatin, joka 25 toimii ylöspäin taajuudeltaan, ja jolla on laajakaistainen lepo-ominaisuus: kondensaattorin korvaaminen induktiivisella elementillä johtaisi liukuvaan loivaan suodattimeen, joka toimii alaspäin taajuudeltaan. Käytännössä saatetaan käyttää pyörivää piiriä induktorin simuloimiseksi. Kiinteän kaistan 30 elementillä sarjavastus 130 ja sivukytketty kanavatransisto-ri (FET) 132, joka on kytketty vertailujännitteeseen, joka muodostaa säädettävän vaimentimen kun kanavatransistorin (FET) emitteri-kollektoritie ohjataan tämän hilaan sovitetun ohjausjännitteen avulla. Kiinteän kaistan elementin anto 35 sovitetaan puskurivahvistimen 134 kautta tasasuuntaimelle ja työntöpiirille 136. Liukuvan kaistan elementti 128 sisältää rinnakkaiskondensaattorin 138 ja vastuksen 140, joiden sivulle on kytketty kanavatransistori (FET) 142, joka on 32 80973 kytketty kiinteän kaistan elementin antoon, puskurin 134 antoon. Liukuvan kaistan elementin anto on sovitettu puskuri vahvistimeen 144, ja siinä on mahdollisesti yhdistävät elimet 150, ja tasasuuntain ja työntöpiiri 146, joka aikaan-5 saa kanavatransistorin (FET) 142 ohjausjännitteen. Elementtien yhdistelmän anto saadaan puskurivahvistimelta 144.

Kuten todettiin kuvion 11 yhteydestä, on mahdollista käyttää pinon jonkin elementin antoa seuraavan elementin annon 10 tukemiseksi tämän seuraavan elementin ohjausjännitteen aikaansaamiseksi. Tätä ei ole esitetty ainoastaan kuviossa 11, vaan myös kuviossa 13, jossa liukuvan kaistan elementin anto puskurista 134 vähennetään kiinteän kaistan elementin annosta puskurilta 144 yhdistävissä elimissä 150. Kiinteän 15 kaistan elementiltä tulevaa tukisignaalia voidaan käsitellä siten, että se on pienempi tai suurempi kuin liukuvan kaistan elementin anto (vahvistamalla tai vaimentamalla), ja tukisignaalia voidaan invertoida siten, että kun kiinteän kaistan elementin anto lisääntyy, pienenee tukisignaali.

20 Nämä periaatteet koskevat yleensä peräkkäisiä aktiivisia elementtejä esillä olevan keksinnön missä tahansa järjestelmässä.

Kuviossa 14 on esitetty toinen vaihtoehtoinen rakenne, jossa 25 kiinteän kaistan elementiltä tuleva tukisignaali ensin tutkitaan suodattimessa 152, joka sijaitsee kiinteän kaistan elementin ohjauspiirisilmukassa. Tyypillisesti on suodatin ylipäästösuodatin tai alipäästösuodatin, joka sijaitsee koko piirin toimintakaistalla. Ei-suodatettu tukisignaali, 30 Joka on esitetty katkoviivalla, voidaan samanaikaisesti sovittaa kuvion 13 vaihtoehtoisessa versiossa esitetyllä tavalla (so. mahdollisen lisäyhdistävän elimen 150 avulla). Suodatettua tukisignaalia voidaan käsitellä samalla tavalla kuin kuvion 13 yhteydessä käsiteltyä ei-suodatettua tukisig-35 naalia.

Toisessa ohjauspiirin kytkentävaihtoehdossa on edelleen mahdollista syöttää jonkin elementin ohjauspiirin tasasuun-

II

33 80973 nattua signaalia toisen elementin ohjauspiirin tasasähkö-osaan (DC). Esimerkiksi kuviossa 13 sijaitsisivat summaus-elimet 150 tasasuuntain- ja työntöpiirin 146 annon ja kana-vatransistorin 142 hilan välissä, ja elementin 126 tukisig-5 naali otettaisiin tasasuuntain- ja tukipiirin 136 annosta. Tämä vaihtoehto on edullinen mikäli signaalin vaihesuhteet eivät välttämättä ole oikeat vaihtosähköyhdistämistä/tuke-mista varten kuten yllä selostetussa menetelmässä. Kuitenkin on tämän haittana se, että ei ole mahdollista sovittaa 10 kytkettyjen komponenttien selektiivistä suodatusta kuten kuviossa 14.

Eräissä sovellutuksissa voi olla mahdollista poistaa yksi ohjauspiiri ja käyttää yhteistä ohjauspiiriä kahdelle ele-15 mentille, kuten on esitetty kuviossa 15, vaikkakin yksilöllisen ohjauspiirin käyttö kullekin elementille on edullista enemmän samanmuotoisen vaikutuksen aikaansaamiseksi. (Samoja viitenumerolta käytetään yhteisille komponenteille kuvioissa 13-15.) Kuviossa 15 sovitetaan kiinteän kaistan ohjauspiirin 20 anto tasasuuntain- ja tukipiiriltä 136 puskurin 148 kautta ohjaamaan liukuvan kaistan kanavatransistoria 142.

Kuviossa 16A esitetään kuvion 14 modifikaatio, jossa piiri sisältää lisäksi nk. "pysäköinti"-ominaisuuden. Pysäköinti 25 perustuu havaintoon, että on usein edullista asettaa etukäteen, eli "pysäköidä" vasteominaisuus tietylle tasolle ja/tai taajuudelle, Joka eroaa lepotasosta ja/tai taajuudesta kun elementti sijaitsee kynnysarvonsa alapuolella. Kiinteän kaistan elementin tapauksessa pysäköidään kiinteän 30 kaistan ohjauspiiri tasolle, joka sijaitsee hieman tämän kynnysarvon alapuolella siten, että piiri reagoi nopeammin ottosignaalin muutoksiin. Ilmaisin 153 tunnustelee kiinteän kaistan ohjaussignaalia, aikaansaa sitä vastaavan signaalin ja sovittaa tämän summauselimille 155, jossa se lisätään 35 ohjaussignaaliin kiinteän kaistan pysäköintisignaalin aikaansaamiseksi. Käytännössä sovitetaan pysäköintisignaalin taso hieman kiinteän kaistan kynnysarvon alapuolelle. Kynnysarvon yläpuolella käynnistyy kiinteän kaistan ohjauspiiri 34 80973

Ja sulkee pois pysäköinnin ilmaisimen. Täten ilmaisinta 153 tarvitaan tunnistamaan kiinteän kaistan ohjaussignaalia ja aikaansaamaan, ainoastaan mikäli kiinteän kaistan elementti sijaitsee kynnysarvon alapuolella, oikea signaalitaso 5 kiinteän kaistan ohjauspiirin pysäköimiseksi halutulle tasolle. Tällä tavalla toimiva ilmaisin voidaan aikaansaada eri tavoilla: eräs tapa on tunnistaa kiinteän kaistan ohjaus jännitettä "ideaalidiodi"-piirillä. Tällaiset piirit ovat yleisesti tunnettuja, ja käsittävät operaatiovahvisti-10 men, joka on kytketty siten, että piirin anto vaihtokytke- tään positiivisesta negatiiviseen mikäli tunnistettu signaali nousee hilajännitteeseen. Ideaalidiodipiirin anto, joka on edullisesti säädetty tasoltaan toivotuksi, toimii maksi-mivalitsinpiirinä, joka jatkaa kiinteän kaistan ohjaussig-15 naalista ja aikaansaa toivotun pysäköintisignaalin.

Kuviossa 16B on esitetty yleisesti toinen pinotun kiinteän nauhan ja liukuvan nauhan elementtien järjestelmä, joka tarjoaa pysäköinnin. Tässä tapauksessa on liukuvan kaistan 20 elementillä 129 induktori 139 (joka simuloidaan pyörivällä piirillä käytännön toteutuksissa) siten, että liukuvan kaistan piiri toimii alaspäin. Kuvion 16B järjestelmässä tarjotaan pysäköinti ei ainoastaan kiinteän kaistan piirissä vaan myös liukuvan kaistan piirissä. Kun pysäköinti sovite-25 taan liukuvan kaistan piiriin, perustuu se havaintoon, että niin kauan kuin kiinteän kaistan varjo- ominaisuus on läsnä, on mahdollista esiliu'uttaa liukuva kaista ("pysäköidä" se) taajuusalueelle, jolla toiminta luultavasti tapahtuu kun signaali sovitetaan. Tämä parantaa vasteaikoja ja pie-" 30 nentää modulointihäiriöitä. Lepotilassaan on alaspäin toimi va liukuva kaista yleensä laajakaistaisessa tilassaan (pysä-köintipiirin puuttuessa) - tämä tarkoittaa sitä, että kor-keataajuinen raja on ääretön, so. se sijaitsee matalalla matalataajuisessa estokaistassa mikäli piiri on sovitettu 35 kuvion 19 yhteydessä selostettuun järjestelmään. Kun signaali esiintyy, liukuu kaista alaspäin vaimentaakseen dominan-tin signaalin, joka puheen ja musiikin ollessa kyseessä todennäköisesti on alueella 100 Hz - 1 kHz. Siksi on järke-

II

35 80973 vää pysäköidä matalataajuinen liukuva kaista rajataajuudelle, joka on yli 400 Hz, hieman matalataajuisen päästökaistan sisälle kuvion 19 järjestelmässä. Pysäköinnin vaikutus poistetaan heti kun signaali kohoaa kiinteän kaistan kyn-5 nysarvon yläpuolelle, koska tämä on osoituksena tulossa olevasta kiinteän kaistan varjon vähenemisestä tai häviämisestä. Ilmaisin 153 tunnistaa kiinteän kaistan ohjaussignaalia suhteessa vertailujännitteeseen ja aikaansaa pysäköin-tisignaalin, joka sovitetaan liukuvan kaistan kanavatransis-10 toriin 142 yhdistävien elinten/maksimivalitsimen 151 kautta. Sen jälkeen, kun signaali on kohonnut kiinteän kaistan kynnysarvon yläpuolelle, mikäli sovitettu taajuus on alle 400 Hz, jatkaa liukuvan kaistan ohjauspiiri, ja siirtää kaistaa edelleen alaspäin. Mikäli taajuus on yli 400 Hz, 15 jatkaa myös tällöin liukuvan kaistan ohjauspiiri, mutta sallii rajataajuuden liukumisen ylöspäin. Ilmaisinta 153 tarvitaan tunnistamaan kiinteän kaistan ohjaussignaalia ja aikaansaamaan, ainoastaan mikäli kiinteän kaistan elementti sijaitsee kynnysarvon alapuolella, oikea signaalitaso liuku-20 van kaistan piirin pysäköimiseksi halutulle taajuudelle.

Kuvion 16A järjestelmän yhteydessä esitetty ilmaisin soveltuu myös kuvion 16B järjestelmään.

Liukumisen yhteydessä voidaan käyttää pysäköintijärjestelmiä 25 yhdessä korkeataajuisen liukuvan kaistan piirin kanssa, vaikkakin tämän järjestelmän edut ovat pienemmät johtuen siitä, että todennäköisesti sovitettavien signaalien taajuudet sijaitsevat korkeataajuisen estokaistan taajuusalueella (viitaten esim. kuvioiden 19 ja 20 järjestelmiin), joka jo 30 sinänsä on oikea järjestely, pientaajuisen tilanteen vastakohtana .

Kuviossa 16B on esitetty lisäominaisuus, joka liittyy yllä selostettuun pysäköintipiiriin, ja jolla vähennetään simu-35 loidun pyörivän induktanssin 139 aikaansaamaa kohinaa.

Ohikytkentä, joka on esitetty kytkimenä 157, on liitetty induktorin 139 rinnalle. Kytkintä ohjataan ilmaisimen 153 signaalilla. Kiinteän kaistan ja liukuvan kaistan piirien 36 80973 kynnysarvojen alapuolella, mitattuna Ilmaisimella 153, ei ole välttämätöntä että liukuvan kaistan piiri 129 ja induk-tori 139 ovat aktiivisia. Täten simuloitu pyörivä induktanssi katkaistaan ohikytkennällä mikäli piirit ovat kynnysarvo-5 jensa alapuolella. Käytännössä voidaan ohikytkentä aikaansaada kanavatransistorilla, jolloin ilmaisimen 153 signaali sovitetaan kanavatransistorin hilalle. Vaihtoehtoisesti voi ohikytkentä sijaita minkä tahansa ottopisteen yli vastaavaan antopisteeseen, joilla pisteillä on samat signaalitasot.

10 Ohikytkennän käyttö kohinan eliminoimiseksi aktiivisessa elementissä on käyttökelpoinen järjestely kaksilineaarisessa tai yksilineaarisessa kompressori- tai ekspanderipiirissä, koska tällaisissa piireissä esiintyy ottosignaalitasojen alue, jolla piiri ei aikaansaa dynaamista toimintaa. Tällai-15 nen ohikytkentä ei välttämättä liity pysäköintipiireihin. Kuvion 16B järjestelmässä soveltuu sattumalta ilmaisimelta 153 johdettu pysäköintisignaali ohjaamaan ohikytkentää.

Kuvioiden 16A ja 16B pysäköinti ja pyörivän ohikytkennän 20 ominaisuudet eivät välttämättä ole sovellettavissa kuvion 14 yhteyteen. Esimerkiksi suodattimen 152 käyttö ei ole välttämätöntä. Pysäköintiominaisuus voidaan soveltaa yleiseen järjestelmään, kuten kuvion 11 järjestelmään.

25 Kuvioiden 13-16B kytkentäjärjestelmät tarjoavat täten huomattavaa joustavuutta piirisuunnittelijalle sen määrittämiseksi, miten kahden elementin kynnysarvot vaikuttavat toisiinsa.

30 Periaatteessa, mikäli pinotuilla elementeillä on erilliset ja toisistaan riippumattomat ohjauspiirit, joissa on täysi differentiaalinen ohjaus, kuten kuvion 13 järjestelmässä, ei elementtien järjestyksellä ole merkitystä pinossa: saavutetaan samat tulokset vaikkakin elementit ovat toisessa 35 järjestyksessä. Kuitenkin, mikäli ei esiinny ristiinkytken-tää ohjauspiireissä, tai mikäli käytetään ristiinkytkentää, joka tarjoaa ainoastaan osittaisen differentiaalisen ohjauksen (kuten kuviossa 14, jossa ainoa tukisignaali saadaan

II

suodattimelta 152), voi järjestys, jossa elementit on pinot tu, vaikuttaa kokonaistulokseen.

3? 80973

Kaksielementtisen pinon toiminnan ymmärtämiseksi, Joka 5 koostuu kiinteän kaistan ja liukuvan kaistan elementeistä (kuten kuvioissa 13-16), oletetaan, että kiinteä yksinapai-nen ylipäästösuodatin, jonka kulmataajuus on 800 Hz, esimerkiksi sijaitsee sarjassa molempien elementtien oton kanssa, ja että kiinteän kaistan elementin tehollinen kynnysarvo 10 on -62 dB, ja että liukuvan kaistan elementin tehollinen kynnysarvo on -66 dB. Oletetaan, että kukin elementti aikaansaa maksimissaan 10 dB vaimennuksen. Mikäli esimerkiksi 12 kHz signaali sovitetaan tasolle -66 dB, alkaa liukuvan kaistan ominaisuuden kulmataajuus liukua, mutta mitään ei 15 tapahdu kokonaisominaisuuskuorelle, koska kiinteä kaista ei vieläkään ole aktiivinen ja se tukee kuorta. Muutetut liukuvan kaistan ominaisuudet ovat piilotetut. Tämä tilanne, joka on esitetty kuviossa 17A, jolla on sama kuori ja sama lepotila, mutta jossa esitetään muutettu liukuvan kaistan 20 ominaisuus katkoviivalla, jatkuu kunnes signaali saavuttaa kiinteän kaistan elementin -62 dB kynnysarvon. Kun signaali kohoaa kiinteän kaistan kynnysarvon yläpuolelle (muutamalla desibelillä), kiinteä kaista alkaa vaimentua paljastaen liukuvan kaistan huipun ominaisuuksia, joka jatkaa liukumis-25 ta ylöspäin signaalitason kohotessa. Tämä on esitetty kuviossa 17B. Signaalitason lisääntyessä useita desibelejä lisää kiinteän kaistan kynnysarvon yläpuolelle, kiinteä kaista vaimenee edelleen, ja liukuva kaista jatkaa liikettä ylöspäin, kuten on esitetty kuviossa 17C. Kuten on esitetty 30 patenttijulkaisussa US 28 426 on välttämätöntä, jotta saavutettaisiin liukuvan kaistan kanavatransistorin täysi vaimeneminen, että ohjaussignaalisilmukan vahvistus korkeilla tasoilla on riittävän korkea. Tämä on mainitussa patenttijulkaisussa ratkaistu siten, että sovitetaan korkeataajui-35 nen painotettu vahvistus silmukassa. Kuitenkin on tämän järjestelmän haittana se, että silmukan vahvistus jälleen on liian suuri pienillä tasoilla (jolloin kaista liukuu 38 8 0 9 7 3 enemmän kuin mikä on välttämätöntä), ja on myös vaikeata ylläpitää riittävän suuri liukuvan kaistan kynnysarvo.

Käyttämällä kuvioiden 13 ja 14 yhteydessä esitettyä ristiin-5 kytkentää on mahdollista aikaansaada toivottu liukuvan kaistan kynnysarvo toivotulla silmukkavahvistuksella korkean ja matalan signaalitason olosuhteissa. Mikäli käytetään kuvion 13 järjestelmää, jossa on lisäyhdistelyelimet 150 (so. täysi tukivaikutus), ei kiinteän kaistan kynnysarvon 10 alapuolella esiinny ohjaussignaalin ohjausta lainkaan liukuvan kaistan kanavatransistorille, ja olosuhteiden ollessa hyvin korkealla tasolla, kun kiinteä nauha kumotaan (so. täysi vaimennus), ei enää aikaansaada tukivaikutusta, ja täysi vahvistus aikaansaadaan liukuvan kaistan ohjaussignaa-15 lisilmukkaan.

Käytännössä täysi tukivaikutus tarjoaa enemmän tukivaikutusta kuin mikä on välttämätöntä, ja parannettu toiminta aikaansaadaan, mikäli tukivaikutus voidaan pienentää. Liukuvan 20 kaistan ohjaussignaalisilmukan tehollinen korkeataajuusvah-vistus voidaan esimerkiksi pienentää noin 5 dB:llä niin kauan kuin kiinteä kaista ei vaimene, ja sen jälkeen, kun se vaimenee, pienennetään tukivaikutus kunnes se saavuttaa arvon 0 dB kun kiinteä kaista vaimenee täysin. Kriittisissä 25 sovellutuksissa, kun toivotaan korkeaa liukuvan kaistan kynnysarvoa, mahdollistaa kuvion 14 järjestelmä sekä laajakaistaisen että taajuuden valitsevan tukivaikutuksen käytön. Korkeataajuisen liukuvan kaistan elementin tapauksessa johdetaan taajuuden valitseva tukisignaali käyttäen ylipääs-30 tösuodatinta (suodatin 152 kuviossa 14), koska tukivaikutus on toivottavin mahdollisimman korkeilla taajuuksilla, joilla korjattu ohjausvahvistin tarjoaa suurimman vahvistuksen. Eräässä käytännön suoritusmuodossa, jota selostetaan alla, käytetään rajataajuutta 1,6 kHz. Matalataajuisella liukuvan 35 kaistan elementillä halutaan aikaansaada korkea silmukka-vahvistus korkeatasoisilla matalilla taajuuksilla. Tässä tapauksessa on kuvion 14 suodatin 152 alipäästösuodatin.

n 39 80973

Eräässä seuraavassa selostetussa käytännön suoritusmuodossa käytetään rajataajuutta 400 Hz.

Kuten mainittiin yllä, on käyttökelpoinen järjestelmä sel-5 lainen, jossa käytetään kompressoria tai ekspanderia, joka on muodostettu muotoon, jossa käytetään korkeataajuisten ja matalataajuisten asteiden kaistan jakoa, joka kukin aste muodostuu liukuvan kaistan ja kiinteän kaistan elementeistä. Rinnakkaiset asteet voivat toimia yksin dynaamisen aluen 10 korvauslaitteena tai sivuteinä tyyppiä I ja tyyppiä II

olevissa kaksiteisissä järjestelmissä, joita on selostettu patenttijulkaisuissa US 3 846 719, US 3 903 485, US 28 426 ja US 4 490 691. Edullisesti käytetään yksinapaisia suodattimia, joilla kullakin on sama kulmataajuus, jolloin kahden 15 asteen yhdistetty lepovaste on tasainen. Edullinen kulmataajuus korkea- ja matalataajuiselle asteelle on noin 800 Hz äänijärjestelmässä. Mikäli suodattimen jyrkkyys on 6 dB/ok-taavi, ja korkeataajuusasteella on kulmataajuus 800 Hz, toimivat asteet hyvin niinkin matalilla taajuuksilla kuin : 20 100 tai 200 Hz. Mikäli myös matalataajuusasteen kulmataajuus on 800 Hz, toimii se hyvin niinkin korkealle kuin 3-6 kHz. Täten signaaleilla, jotka sijaitsevat alueella 100 Hz - 6 kHz, joka on eniten käytetty taajuuskaista musiikissa, toimivat molemmat asteet, ja aikaansaavat signaalin seuran-25 tavaikutuksen. Esimerkiksi, kuten selostetaan alla, mikäli tällä aluella esiintyy yksi ainoa dominoiva signaali, on kokonaisvaste sama kuin kahden liukuvan kaistan vaste, dominoivan signaalin yläpuolella ja sen alapuolella. Useammalle dominoivalle signaalille on näin aikaansaatu tulos 30 kiinteän kaistan vaste ylimpien ja alimpien dominoivien signaalien välillä, ja liukuvan kaistan vasteet ylimpien ja alimpien dominoivien signaalien yläpuolella ja vastaavasti alapuolella.

35 Kuviossa 18 on esitetty korkeataajuusasteen suoritusmuoto. Yksinapainen ylipäästösuodatin 154, jonka rajataajuus on 800 Hz, sijaitsee otossa. Käytännössä suodatin sisältää operaatiovahvistimen, joka toimii puskurina erillisestä 40 80973 piiristä. Ylipäästösuodatettu ottosignaali sovitetaan kiinteän kaistan elementtiin 156 ja liukuvan kaistan elementtiin 158. Liukuvan kaistan elementti sisältää ottovastuksen 160, ohikytkentäkanavatransistorin 162, joka toimii säädettävänä 5 vastuksena, ja ohjauspiirin 164, joka tuottaa tasasähköoh-jaussignaalin, joka viedään kanavatransistorin 162 hilalle. Kanavatransistorin vastus pienenee kun tasasähköohjaussig-naalin taso nousee. Kiinteän kaistan ohjauspiiri 164 sisältää silmukassaan puskurivahvistimen 166, yksinapaisen yli-10 päästösuodattimen 168, jolla on noin 400 Hz rajataajuus, tasasuuntaimen 172 (edullisesti täysaaltotasasuuntain), ja työntöpiirin 174 (joka myös on sovitettu säätämään ohjaus-silmukan isku- ja vapautusaikavakioita). Liukuvan kaistan elementti 158 sisältää rinnan kytketyn vastuksen 178 ja 15 kondensaattorin 180, jotka on ohikytketty kanavatransisto-rilla 182. Liukuvan kaistan elementillä on ohjauspiiri 184, joka sisältää puskurivahvistimen 186, summauselimet 188, korkeataajuisen korostuspiirin 190, tasasuuntaimen 192 (edullisesti kokoaaltotasosuuntain), ja työntöpiirin 194.

20 Summauspiiri vastaanottaa myös ottoina tukisignaaleja, jotka saadaan sekä ennen ylipäästösuodatinta 170 että tämän jälkeen, jonka rajataajuus on noin 1,6 kHz. Tukisignaalit ovat sopivasti puskuroituja, jotta ne eivät vaikuttaisi ei-toivotulla tavalla ohjauspiireihin. Suodattimen 170 otto 25 saadaan suodattimen 168 ja tasasuuntaimen 172 välistä. Kiinteän kaistan elementin 156 anto sovitetaan liukuvan kaistan elementtiin puskurin 198 kautta. Kokonaisanto saadaan puskurista 186 liukuvan kaistan elementissä 158.

30 Käytännössä toimivat pinotut kiinteän kaistan ja liukuvan kaistan elementit yleensä yllä seloste-tulla tavalla. Tu-kisignaalikomponenttikytkennät kiinteän kaistan elementiltä liukuvan kaistan elementin ohjauspiiriin ovat esitetynlaiset kuvion 14 selostuksen yhteydessä esitettyjen syiden takia.

35 Valittiin noin 1,6 kHz kulmataajuus suodattimelle 170, koska liukuvan kaistan differentiaaliohjaus on tarpeellinen ainoastaan korkeilla taajuuksilla. Suodatin 168 on sovitettu I! valmentamaan kiinteän kaistan piirin herkkyyttä matalataa- juisille komponenteille.

4i 80973

Kuviossa 19 on esitetty matalataajuisen asteen suoritusmuo-5 to. Ottosignaali sovitetaan kiinteän kaistan elementtiin 200, ja liukuvan kaistan elementtiin 202. Kiinteän kaistan elementti sisältää ottovastuksen 204, ohikytketyn kanava-transistorin 206, joka toimii säädettävänä vastuksena, ja ohjauspiirin 208, joka aikaansaa tasavirtaohjaussignaalin, 10 joka viedään kanavatransistorin 206 hilalle. Kanavatransis-torin vastus pienenee kun tasavirtaohjaussignaalin taso nousee. Ohjauspiiri 208 sisältää silmukassaan puskurivahvistimen 210, ensimmäisen yksinapaisen alipäästösuodattimen 212, jonka kulmataajuus on noin 800 Hz, toisen alipäästö-15 suodattimen 214, jonka kulmataajuus on noin 1,6 kHz, ta-sasuuntaimen 218 (edullisesti kokoaaltotasosuuntain), ja työntöpiirin 220 (joka myös on sovitettu säätämään ohjaus-silmukan isku- ja vapautusajat).

20 Liukuvan kaistan elementti 202 sisältää rinnakkain ottovastuksen 224 ja induktorin 226, jotka on ohikytketty kanava-transistorilla 228. Käytännössä simuloidaan induktori 226 pyörivällä piirillä, joka sisältää operaatiovahvistimia (tällaiset piirit ovat yleisesti tunnettuja eikä täten ole 25 esitetty tässä). Liukuvan kaistan elementillä on ohjauspiiri 230, joka sisältää puskurivahvistimen 232, yksinapaisen alipäästösuodattimen 234, jonka kulmataajuus on noin 800 Hz, summauspiirin 236, matalataajuisen korostuspiirin 238, tasasuuntaimen 240 (edullisesti kokoaaltotasosuuntain), ja 30 työntöpiirin 242. Alipäästösuodatin 234 sijaitsee edullisesti esitetyssä asennossa siten, että se auttaa poistamaan ei-toivottua kohinaa, joka on syntynyt matalataajuusastees-sa. Vaihtoehtoisesti suodatin voi sijaita järjestelmän otossa, kuten kuvion 18 korkeataajuuspiirissä. Summauspiiri 35 236 vastaanottaa myös ottoina tukisignaaleja, jotka saadaan ennen alipäästösuodatinta 216 ja tämän jälkeen, jonka kulma-taajuus on noin 400 Hz. Tukisignaalit ovat sopivasti puskuroituja ei-toivotun ohjauspiirin keskinäisen vaikutuksen 42 8 0 9 7 3 välttämiseksi. Suodattimen 216 otto otetaan suodattimen 214 ja tasasuuntaimen 218 välistä. Kiinteän kaistan elementin 200 anto sovitetaan liukuvan kaistan elementtiin puskurin 247 kautta. Kokonaisanto saadaan suodattimelta 234 5 liukuvan kaistan elementissä 202.

Käytännössä toimivat matalataajuiset pinotut kiinteän kaistan ja liukuvan kaistan elementit yleensä yllä selostetulla tavalla paitsi, että liukuvan kaistan elementti toimii 10 alaspäin taajuudeltaan. Eräs ero matalataajuisessa asteessa, kuten todettiin yllä, on se, että kaistaa määrittävä suodatin sijaitsee asteessa eikä sen otossa, kuten korkeataa-juusasteen yhteydessä. Tukisignaalikomponenttien kytkentää kiinteän kaistan elementiltä liukuvan kaistan elementin 15 ohjauspiiriin käytetään kuvion 14 yhteydessä esitetyistä syistä. Suodattimelle 216 valittiin kulmataajuus noin 400 Hz, koska liukuvan kaistan differentiaaliohjaus on välttämätön ainoastaan matalilla taajuuksilla. Suodattimet 212 ja 214 on sovitettu pienentämään kiinteän kaistan piirin herk-20 kyyttä hyvin korkeille taajuuskomponenteille.

Kuvioissa 18 ja 19 esitettyjä korkeataajuus- ja matalataa-juusasteita voidaan käyttää rakennusosina muodostettaessa kompressoreita, ekspandereita ja kohinaa vaimentavia kompan-25 dereita. Voidaan käyttää esimerkiksi kuvioiden 18 ja 19 tyyppisiä korkeataajuus- ja matalataajuusasteita kuvioissa 20 ja 21 esitettyjen kaksoistiejärjestelmien sivuteinä.

Kuviossa 20 on esitetty tyyppiä I oleva kaksoistiejärjestel-30 mä (jota on selostettu patenttijulkaisussa US 3 846 719), jossa on kompressori 248, jossa ottosignaali sovitetaan korkeataajuusasteeseen 250, matalataajuusasteeseen 252, ja päätiehen 254. Asteiden 250 ja 252 annot summataan summaus-elimissä 256, ja tämän jälkeen summataan päätiesignaaleihin 35 summauselimissä 258 kompressorin annon aikaansaamiseksi sovitettavaksi siirtokanavaan. Täten sivutiesignaalikom-ponentit vahvistavat päätiesignaalikomponentteja, mikä aikaansaa kompressorivaikutuksen. Siirtokanavan anto sovite-

II

43 8 0 9 7 3 taan ekspanderiin 260, joka on rakennettu kompressorin 248 komplementiksi, ja jossa on ottona summauselimet 262, jotka vastaanottavat siirtokanavan annon, ja vähentävät korkeataa-juusasteen 250 ja matalataajuusasteen 252 antojen summan, 5 jotka on lisätty summauselimissä 264. Sivutiesignaalikom-ponentit tukevat täten päätiesignaalikomponentteja, mikä aikaansaa ekspanderivaikutuksen.

Kuviossa 21 on esitettyä tyyppiä II oleva kaksoistiejärjes-10 telmä (jota on selostettu patenttijulkaisussa US 3 903 485), jossa on kompressori 268, jossa on oton summauselimet 270, jotka vastaanottavat ottosignaalin ja korkeataajuusasteen 250 ja matalataajuusasteen 252 antojen summan, jotka yhdistetään summauselimissä 272. Summauselinten 272 anto on 15 sovitettu päätiehen 274, joka aikaansaa kompressorin annon siirtokanavaan, ja oton kompressorin asteisiin 250 ja 252. Sivutiesignaalikomponentit vahvistavat täten päätiesignaalikomponentteja, mikä aikaansaa kompressorivaikutuksen. Siirtokanavan anto on sovitettu ekspanderiin 276, joka on rauo-20 dostettu kompressorin 258 komplementiksi. Ottosignaali sovitetaan korkeataajuusasteeseen 250, matalataajuusastee-seen 252 ja päätiehen 278. Asteiden 250 ja 252 annot summataan summauselimissä 280, ja vähennetään tämän jälkeen päätiesignaalikomponenteista summauselimissä 282 ekspanderin 25 annon aikaansaamiseksi. Sivutiesignaalikomponentit tukevat täten päätiesignaalikomponentteja, mikä aikaansaa ekspande-rivaikutuksen.

Kuvioissa 20 ja 21 on kunkin kompressorin ja ekspanderin 30 päätie lineaarinen suhteessa dynaamiseen alueeseen, ja sivuteiden korkeataajuus- ja matalataajuusasteiden summien taso on pienempi kuin päätien maksimitaso. Siirtokanava näissä kuvioissa ja kuvioissa 22 ja 23 voi sisältää mitä tahansa tyyppiä olevan talletus- tai siirtovälineen, ja se voi 35 sisältää myös elimet kompressorilta tulevien analogisten signaalikomponenttlen muuttamiseksi tai koodaamiseksi eri muotoon (esimerkiksi digitaaliseen muotoon), koodattujen signaalien talletuksen tai siirron, ja elimet koodattujen 44 80973 signaalien muuttamiseksi takaisin tai dekoodaamiseksi analogisiksi signaalikomponenteiksi.

Kuvioiden 20 ja 21 tyyppisissä järjestelmissä, joissa käyte-5 tään ainostaan yhtä korkeataajuusastetta ja yhtä matalataa-juusastetta kussakin kompressorissa ja ekspanderissa on käytännöllistä sovittaa korkeintaan noin 10-12 dB kohinan vaimennus ilman että saavutetaan liian suuria tiivistystä! laajennussuhteita. Vaikkakin kuvioiden 20 ja 21 järjes-10 telmät soveltuvat eräisiin sovellutuksiin, on hyvä hyödyntää patenttijulkaisun US 4 490 691 järjestelmiä suuremman koko-naiskohinanvaimennuksen saavuttamiseksi ilman että kuormitetaan jotakuta astetta tai aikaansaadaan liiallisia tiivistys- tai laajennussuhteita.

15

Kuviossa 22 on esitetty mahdollinen järjestelmä, jossa on kolme sarjaa tyyppiä I olevaa kaksoistieastetta kompressorissa ja kolme komplementaarista astetta ekspanderissa. Sarjaan kytkettyjen kaksoislineaaristen piirien kynnysarvo-20 tasot ovat porrastetut, millä aikaansaadaan patenttijulkaisun US 4 490 691 porrastusvaikutus. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää tyyppiä II olevaa muotoa. Kuvion 22 suoritusmuoto tarjoaa myös patenttijulkaisun US 4 490 691 vinon spektrin ja kyllästymisen vastaiset näkökohdat, vaikkakin 25 nämä eivät ole välttämättömiä moniasteisessa järjestelmässä, jossa käytetään korkeataajuisia ja matalataajuisissa asteita.

Mikäli kunkin kompressoriasteen (284, 286, 288) ja kunkin 30 ekspanderiasteen (290, 292, 292) puristaminen tai vastaavasti laajentaminen on esimerkiksi 8 dB, on koko kompanderijärjestelmän kohinanvaimennus 24 dB korkeataajuuskaistalla (yli 800 Hz, mikäli korkeataajuusasteiden rajataajuus on 800 Hz) ja 16 dB kohinan vaimennus matalataajuuskaistalla (alle 35 800 Hz mikäli matalataajuusasteen rajataajuus on 800 Hz).

Tällainen järjestelmä on käyttökelpoinen esimerkiksi korkealaatuisessa äänikohinan valmennusjärjestelmässä, jota käytetään ammattimaisissa sovellutuksissa.

45 80973

Kuvion 22 tyyppinen porrastettujen asteiden kaskadikytkentä on käyttökelpoinen ei ainoastaan tiivistyksen ja laajennuksen määrän lisäämiseksi, vaan myös näennäisen moninapaisen 5 vaikutuksen aikaansaamiseksi (suhteessa korkeataajuusastei-den kaistaan) ja näennäisen kaksinapaisen vaikutuksen aikaansaamiseksi (suhteessa matalataajuusasteiden kaistaan). Täten, vaikkakin kussakin piirissä on ainoastaan yksinapai-nen kaistan määrittävä suodatin, jotta saavutettaisiin laaja 10 taajuuspäällekkäisyys piireissä ja tasainen kokonainen taajuusvaste kun kaistat yhdistetään, on kahden tai kolmen piirin kaskadiin kytkennän kokonaisvaikutus sellainen, että saadaan jyrkkyyttä yhdistävä tai asteita yhdistävä vaikutus: eli tämä toimii kaksi- tai kolmenapaisen suodattimen tavoin. 15 Kaksi- tai kolmenapaisen suodattimen tarjoama lisäjyrkkyys on toivottava siksi, että se mahdollistaa sen, että järjestelmä seuraa dominoivia signaalikomponentteja paremmin.

Tämä tarkoittaa sitä, että jyrkkien suodattimien yhteydessä, taajuuksiin, jotka sijaitsevat dominoivan signaalikomponen-20 tin vieressä, vaikutetaan niin vähän kuin mahdollista dynaamisella toiminnalla. Näennäisten kaksinapaisten ja kolme-napaisten suodattimien vaikutuksella aiheutetaan tämä tulos samalla säilyttäen yksinapaisen suodattimen edut kussakin yksittäisessä piirissä, nimittäin että korkea- ja matalataa-25 juisten piirien annot voidaan yhdistää hyvin sekä amplitudiltaan että vaiheeltaan. Tämän kokonaistuloksena saadaan, että suodattimen toiminta muuttuu monimutkaisemmaksi kun signaaleja sovitetaan kun moniasteisen jyrkän yhdistävän vaikutuksen hyvyys yhdistetään näennäisen kaksinapaisen 30 suodattimen vaikutukseen kunkin piirin kohinanvaimennussivu-tiellä. Viimeksi mainittu vaikutus johtuu siitä, että käytetään yksinapaista kiinteätä suodatinta sarjassa säädettävän loivan ominaisuuden kanssa piirien liukuvassa kaistaosassa, jolla on yksinapainen ominaiskäyrä lepotilassaan, mutta 35 joka liikkuu kohti kaksinapaista ominaiskäyrää dominoivan signaalin tai dominoivien signaalien ollessa läsnä. Kiinteiden kaistojen väliintulo parantaa edelleen vastetta toiminnan korvauksen kautta.

46 80973 Järjestelmän kompressoriosan otto sovitetaan matalataajuus-ja korkeataajuusspektrln vinousverkkoon, joka on esitetty lohkona 296. Käytännön sovellutuksissa käytetään kahta 5 verkkoa sarjaan kytkettyinä: kaksiosaista matalataajuista verkkoa, joka koostuu 50 Hz:n ylipäästösuodattimesta, joka on loiva yksinapainen suodatinosa, ja 20 Hz:n ylipäästösuodattimesta, joka on yksinapainen suodatinosa; ja 12 kHz:n Butterworth (maksimaalisen tasainen) -alipäästösuodatinver-10 kosta. Molemmat verkot voidaan toteuttaa käyttäen hyvin tunnettuja operaatiovahvistinaktiivisia suodatinmenetelmiä. Komplementaariset vinoutuman palauttavat verkot sijaitsevat lohkossa 304 ekspanderin annossa.

15 Kunkin asteen 284, 286 ja 288 päätiekompressoriosassa on matalataajuiset ja korkeataajuiset kyllästymistä vastustavat verkot 298, 300, 302. Komplementaariset kyllästymistä vastustavat verkot 304, 306 ja 308 sijaitsevat kunkin asteen 290, 292 ja vastaavasti 294 päätiellä ekspanderiosassa.

20 Kuten on esitetty patenttijulkaisussa US 4 490 691, on mahdollista sovittaa tällaiset verkot ainoastaan yhteen asteeseen kompressorin päätiellä ja komplementaariseen paikkaan yhdessä asteessa ekspanderiosassa sarjaan ja kaska-diin kytketyssä porrastetussa asteessa.

25

Tyyppiä 1 olevat asteet kuviossa 22 sisältävät myös sum-mauselimet 310, 312, 314 ja 316, jotka yhdistävät korkeataa-juisten ja matalataajuisten piirien annot asteissa 284, 286, 292 ja vastaavasti 294. Kukin aste sisältää summauseli-30 met 318, 320, 322, 324, 326 ja 328 päätiellään, jotka kytkevät sivutieannot päätiehen asteiden 288 ja 290 yhteydessä, tai sivuteiden annot muiden asteiden yhteydessä.

Kuvion 22 järjestelmä on ainoastaan yksi esimerkki kompres-35 sori-, ekspanderi- tai kompanderijärjestelmästä, joka on konstruoitu käyttäen korkeataajuisia piirejä ja/tai matala-taajuisia piirejä, jotka ovat kuvioiden 18 ja 19 yhteydessä esitettyä tyyppiä. Muut mahdollisuudet ovat (1) yksi ainoa 47 80973 korkeataajuuspiiri kompressorissa ja ekspanderissa; (2) yksi korkeataajuuspiiri ja yksi matalataajuuspiiri kompressorissa ja vastaavasti ekspanderissa (kuten kuvioiden 20 ja 21 esimerkeissä); ja (3) kaksi korkeataajuuspiiriä ja 5 yksi matalataajuuspiiri kukin kompressorissa ja ekspanderissa (so. kuvion 22 järjestelmä, josta on poistettu korkean tason asteet 284 ja 294). Vaihtoehto (1) tarjoaa jonkinasteisen yhteensopivuuden yleisesti käytetyn B-tyyppisen kohinanvaimennusjärjestelmän kanssa, joka on Dolby Laborato-10 riesin lisensoima, ja vaihtoehto (3) tarjoaa jonkinasteisen yhteensopivuuden yleisesti käytetyn A-tyyppisen kohinanvai-mennusjärjestelmän kanssa, jota myy Dolby Laboratories.

Muut rakenteet ovat mahdollisia riippuen järjestelmän tarkoituksesta. Esimerkiksi voidaan lisätä neljäs aste kuvion 15 22 esimerkin kompressori- ja ekspanderiosiin ja/tai mainitun esimerkin matalatasoaste voi lisäksi sisältää matalataajuus-piirin.

Käytännön järjestelmän suoritusmuodossa on kuvion 22 mukai-20 sesti mahdollista käyttää ainoastaan yhtä korkean tason, keskitason ja matalan tason asteiden joukkoa käyttämällä uutta piiri- ja kytkinjärjestelmää. Kuviossa 23 on lohko-diagrammi tällaisesta käytännön suoritusmuodosta. Piiri-ja kytkinjärjestelmä soveltuu kaikentyyppisille kompanderi-25 järjestelmille, joissa on sarjaan kytketyt kaksitieasteet, joissa ei tarvita samanaikaista koodausta ja dekoodausta. Yksinapainen yliheitin tarjoaa järjestelmän vaihtokytkennän kompressoritilasta sen ekspanderitilaan. Tämän kytkennän järjestämiseksi yksinkertaiseksi on järjestelmä varustettu 30 täydentävällä päätiellä kaikissa asteissa paitsi viimeisessä.

Kuviossa 23 järjestelmän otto tapahtuu kaistanpäästösuodat-timen 330 kautta, jonka tarkoituksena on poistaa alisoniset 35 ja ultraäänisignaalit (suodatin voi muodostua esimerkiksi kaksinapaisesta ylipäästösuodattimesta, jolla on noin 10 Hz rajataajuus ja yhdestä kaksinapaisesta alipäästösuodatti-mesta, jolla on noin 50 kHz rajataajuus). Suodatettu ot- « 80973 tosignaali kulkee ensimmäisen ja toisen invertoivan puskuri-vahvistimen 332 ja 334 kautta (jotka on muodostettu summaa-viksi operaatiovahvistimiksi, joissa on vastukset 332A, 332B, 332C, 334A, 334B ja 334C) järjestelmän antoon. Jär-5 jestelmän päätie sijaitsee vahvistimien 332 ja 334 välissä. Kohdassa puskureiden 332 ja 334 välissä on kolmen tien otto; nämä kolme tietä sisältävät ensimmäisen tien 336, jossa on matalataajuinen ja korkeataajuinen spektrin vinoutumaverkko 338, joka syöttää kolmea astetta (340, 342, 344), joissa 10 kahdessa ensinmainitussa (340, 342) on täydentävät päätiet (346, 348), toisen tien 350, joka sisältää matalataajuisen ja korkeataajuisen kyllästymistä vastustavan verkon 352, ja generoi kyllästymistä vastustavan tukisignaalin, ja vahvistuksen säätötien 354. Verkolla 338 on samat ominaisuudet, 15 joita on selostettu kuvion 22 verkon 296 yhteydessä. Verkko 352 aikaansaa samanlaisia ominaiskäyriä kuin verkot 298, 300, 302 kuviossa 22, mutta se sisältää edelleen vahvis-tinelimet, jotka voivat olla välttämättömiä oikean tasoisen ja napaisuuden omaavan tukisignaalin generoimiseksi. Kolmes-20 ta tiestä tulevia signaalikomponentteja yhdistetään sum- mauselimissä 356, joiden anto sovitetaan kytkinjärjestelmään 358. Tämä tarkoittaa sitä, että verkolla 352 on matalataa-juinen ja korkeataajuinen vahvistava ominaiskäyrä siten, että kun signaali yhdistetään tukimaisesti, aikaansaadaan 25 matalataajuinen ja korkeataajuinen kyllästymistä vastustava kokonaisominaisuus.

Ensimmäinen aste 340 on edullisesti korkean tason aste, joka sisältää korkeataajuisen piirin 250 ja matalataajuisen 30 piirin 252, kuten kuviossa 22. Asteen 340 otto syötetään piireihin 250, 252 ja toiseen päätiehen 346. Kunkin (so.

250, 252, 346) anto yhdistetään summauselimissä 364. Toinen aste 342, keskitason aste, vastaanottaa summauselinten 364 annon, ja sovittaa tämän edelleen korkeataajuisiin ja mata-35 lataajuisiin asteisiin 250 ja vastaavasti 252, ja toiseen päätiehen 348. Piirien 250 ja 252 sekä tien 348 annot yhdistetään summauselimissä 366, jotka sovittavat antonsa matalatasoiseen asteeseen 344, joka muodostuu korkeataajuisesta 49 80973 piiristä 250. Asteiden 340, 342 ja 344 viiden piirin kohinaa vaimentavat annot sovitetaan yhdistäviin elimiin 356 yhdessä lohkosta 352 tulevan kyllästymistä vastustavan tukisignaalin kanssa ja tasoa säätävän tien 354 kanssa. Tason säätö on 5 suuruusluokkaa desibelin murtoluku.

Kytkinjärjestelmä sisältää yksinapaisen päälle/pois-kytkimen 360, joka yhdistää summauselinten 356 annon maahan suljetussa, kohinanvaimennuksen "pois"-asennossa, ja joka on auki 10 kohinanvaimennuksen "päällä"-asennossa. Summauselinten 356 anto sovitetaan edelleen yksinapaisen yliheittimen 362 samaan kohtaan. Asennossa "purista” viedään summauselinten anto pisteeseen puskureiden 332 ja 334 välissä. Asennossa "laajenna" viedään summauselinten anto puskurin 332 ottoon. 15 Käytännössä ehkäisee kytkimen 360 sulkeminen äänenvaimennuk-sen "pois"-asentoon summauselinten 356 annon kytkeytymästä puskuriin 334, koska se kytkee yhden kahdesta summausotos-taan maahan. Kytkimen 362 "purista"-asennossa on koko jär-20 jestelmä olennaisesti samanlainen kuin tyyppiä I oleva kompressori, joka on esitetty osittain kuviossa 22. Tämä merkitsee sitä, että ottosignaali puskurin 332 kautta sovitetaan kolmeen tiehen 336, 350 ja 354, ja näiden summa sovitetaan antoon kytkimen 362 ja puskurin 332 kautta.

25 Kytkimen 362 asennossa "laajenna" viedään yhdistävien elinten 356 anto takaisin, ja se on napaisuudeltaan vastakkainen kolmen tien oton suhteen, jolloin toistetaan tyyppiä I olevan ekspanderin rakenne kuviossa 22. Jommassakummassa kytkimen asennossa lisätään yhdistävän elimen 356 anto 30 ottosignaalien vahvistimen 332 tai 334 avulla. Samat periaatteet pätevät tyyppiä II olevaan kompanderijärjestelmään.

Sen lisäksi, että kuvion 23 järjestelmä yksinkertaistaa kompressorin/ekspanderin vaihtokytkennän, vaatii se ainoas-35 taan yhden spektrin vinoutumaverkon ja yhden kyllästymistä vastustavan verkon. Yhden ainoan spektrin vinoutumaverkon käyttö kuvion 23 järjestelmässä aiheuttaa pienen eron suhteessa kuvion 22 rakenteeseen, nimittäin sen, että kuviossa so 80973 23 verkko 338 vaikuttaa ainoastaan sivuteihin, eikä vaikuta ensiöpäätiehen, kun toisaalta kuviossa 22 verkko 296 vaikuttaa sekä pää- että sivuteihin. Kuitenkin, kuten ilmenee patenttijulkaisusta US 4 490 691, molemmat sijainnit ovat 5 mahdollisia.

Keksinnön toisessa mahdollisessa suoritusmuodossa kuvion 22 mukaisesti on myös mahdollista sovittaa ainoastaan yksi korkean tason, keskitason ja matalan tason asteiden joukko 10 käyttämällä uutta piiri- ja kytkinjärjestelmää. Kuviossa 24 on esitetty lohkodiagrammina tällainen järjestelmä. Piiri-ja kytkentäjärjestelmä soveltuu kaikentyyppisille kompande-rijärjestelmille, joissa on sarjaan kytketyt kaksitieasteet, joissa ei tarvita samanaikaista koodausta ja dekoodausta.

15 Yksinapainen yliheitinkytkin aikaansaa järjestelmän kytkemisen puristavasta tilastaan laajentavaan tilaan. Toinen kytkin aikaansaa kohinanvaimennuksen poiskytkemisen. Tämä on jopa yksinkertaisempi rakenteeltaan kuin kuvion 23 suoritusmuoto, koska tässä ei tarvita täydentäviä pääteitä.

20 Tarvittava määrä kyllästyksen vastustusta voidaan aikaansaada ainoastaan yhdellä matalataajuisella ja yhdellä korkea-taajuisella kyllästystä vastustavalla verkolla, kuten on esitetty. Kuvion 24 järjestelmä käyttää kuvion 22 koode-riosaa rinnakkain invertoivan vahvistimen kanssa siten, 25 että summauksen rinnakkainen yhdistäminen aikaansaa kohinanvaimennuksen sivutiesignaalin, so. rinnakkainen yhdistäminen vähentää tehokkaasti päätiesignaalin päätien ja kohinanvai-mennussignaalin summasta kohinanvaimennusignaalin tuottamiseksi. Johtamalla kohinanvaimennussignaali eristetysti, 30 kytketään kokonaisjärjestelmä helposti koodaavasta tilasta dekoodaavan tilaan, kuten on esitetty kuvioiden 24 ja 25 yhteydessä.

Viittaamalla kuvioon 24, jossa käytetään samoja viitenume-35 roita kuin kuvioiden 22 ja 23 vastaavien elementtien yhteydessä, sovitetaan järjestelmän otto kaistanpäästösuodat-timen 330 kautta. Suodatettu ottosignaali kulkee ensimmäisen ja toisen invertoivan puskurivahvistimen 362 ja 364 kautta,

II

si 80973 jotka on muodostettu summaaviksi operaatiovahvistimiksi (joissa on vastukset 362A, 332B, 364A ja 364B) järjestelmän antoon. Pisteessä puskureiden 362 ja 364 välissä kooderi-(Ja kompressori-) osan otto kuvion 22 järjestelmässä johde-5 taan rinnakkain invertoivan vahvistimen 370 kanssa. Järjestelmän päätie sijaitsee vahvistimien 362 ja 364 välissä. Kooderin anto viedään summaavaan vastukseen 368. Invertoiva vahvistintie sisältää invertoivan operaatiovahvistimen 370, ottovastuksen 370A, takaisinkytkentävastuksen 370B, ja 10 summaavan vastuksen 372. Vastukset 370A ja 370B valitaan siten, että aikaansaadaan yksikkövahvistus. Summausvastuk-silla 368 ja 372 on samat arvot siten, että kun koodaavien ja invertoivien vahvistimien tiet summataan joko vahvistimessa 362 tai 364, on näin saatu signaalin tulos johdettu 15 kohinanvaimennussignaali.

Tiivistys/laajennus-vaihtokytkentä aikaansaadaan yksinapai-sella kaksiasentoisella kytkimellä 374, jonka yhteinen piste on kytketty vastusten 368 ja 372 liitokseen. Asennossa 20 "purista" ovat summausvastukset 368 ja 372 kytketyt summaus-vahvistimen 364 ottoon. Täten vahvistin summaa kohinanvai-mennussignaalin päätien signaaliin tiivistyksen aikaansaamiseksi. Tilassa "laajennus" ovat summausvastukset 368 ja 372 kytketyt summausvahvistimen 362 ottoon. Tällöin vahvistin 25 vähentää kohinanvaimennussignaalin päätien signaalista laajennuksen aikaansaamiseksi. Kytkimen 375 tilassa "pois" ei kohinanvaimennussignaali ole kytketty, ja anto on yksinkertaisesti sama kuin otto.

30 Kuvion 24 kytkinjärjestelmän toimintaa voidaan ymmärtää paremmin viittaamalla kuvioon 25, jossa esitetään tunnetun tekniikan mukainen kytkinjärjestely yksiasteisessa tyyppiä 1 olevassa kaksiteisessä kompanderijärjestelmässä, joka on esitetty patenttijulkaisussa US 28 426. Ottosignaali sovi-35 tetaan ensimmäisiin summauselimiin 374. Päätie 376 ulottuu summauselimiltä 374 toisiin summauselimiin 378. Kohinaa vaimentava sivutie 380 (tähän asti yksi ainoa alipiiri) saa ottonsa päätieltä, ja sen anto on vaihtokytkettävissä kytki- 52 80973 men 380 kanssa siten, että se summataan päätiehen summaus-elimissä 378 puristamista varten, ja vähennetään tai tuetaan päätieltä käänteisesti invertterissä 384 ja summauksen kautta summauselimissä 374. Kytkin 383 avaa kohinanvaimen-5 nuksen sivutien poiskytkentätilan yhteydessä. Kuvion 24 järjestelmä perustuu havaintoon, että on mahdollista yksinkertaisesti aikaansaada kohinanvaimennuksen sivutiesignaali, joka edustaa kohinanvaimennuksen kokonaissignaalia monimutkaisessa moniasteisessa järjestelmässä.

10

Kuvion 24 järjestelmää voidaan modifioida sovittamalla kuvion 22 dekooderiosa kooderiosan paikalle. Lisäksi soveltuvat nämä periaatteet samalla tavalla tyyppiä II oleviin järjestelmiin.

15

On huomattava, että kuvion 24 järjestelmällä on myös muita etuja kuvion 23 järjestelmään nähden. Spektrin vinoutumaver-kon vaikutus kuvion 24 järjestelmässä on sama kuin kuvion 22 järjestelmässä; se vaikuttaa sekä pääteihin että sivutei-20 hin. Tällä tavalla aikaansaa spektrin vinoutumaverkko myös kyllästymisen vastaisen vaikutuksen äänispektrin kummassakin päässä. Tämä vaikutus on voimakkaampi kuin kunkin kyllästymistä vastustavan verkon vaikutus.

25 Kuviossa 26 on esitetty lepo-ominaisuudet viidelle piirille ja kokonaisjärjestelylle järjestelmässä, joka on kuvion 22 kompressoriosan muotoinen tai kuvioiden 23 ja 24 järjestelmien kompressoritilan muotoinen, kussakin tapauksessa ilman vastaavaa spektrin vinoutumaverkkoa ja kyllästymistä vastus-30 tavaa verkkoa. Kukin piiri 250 ja 252 aikaansaa maksimissaan 8 dB tiivistyksen matalatasoisissa signaaliolosuhteissa kynnysarvon alapuolella. Täten käyrät osoittavat kahden matalataajuisen piirin lisävaikutusta, ja kolmen korkeataa-juisen piirin lisävaikutusta, jotka aikaansaavat kokonais-35 tiivistyksen 24 dB korkeilla taajuuksilla, joka laskee 16 dB:iin matalilla taajuuksilla. Käyrät esittävät myös yk-sinapaisten suodattimien 6 dB/oktaavia luiskojen olennaista päällekkäisyyttä. Tässä viitataan myös kuvioon 7B, jossa li 53 8 0 9 7 3 esitetään saman järjestelmän matalatasoista vastetta dominoivan signaalin ollessa läsnä.

Claims (17)

54 8 0 9 7 3

1. Piiri ottosignaalikomponenttien, jotka sijaitsevat tietyllä taajuusalueella, dynaamisen alueen modifioimisek-si, tunnettu siitä, että se sisältää 5 - useita piirielementtejä (30, 32, 34, 36), joilla kullakin on oma passiivinen tai dynaaminen ominaistoiminta, joista ainakin yhdellä on dynaaminen ominaistoiminta, ja ominais-toiminnot toimivat ainakin osittain olennaisesti samalla taajuus- ja tasoalueella, ja 10. elimet piirielementtien kytkemiseksi siten, että ottosig naalikomponenttien tietyllä taso- ja spektrisisällöllä yhden piirielementin ominaistoiminta korvaa toisen piirielementin ominaistoiminnan ainakin osalla taajuuskaistaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen piiri, tunnettu siitä, että elimet piirielementtien kytkemiseksi toisiinsa aikaansaavat ominaisuuden toiminnan korvauksen superponoimalla ominaisuuksia siten, että piirin kokonaisominaisuuden toiminta saadaan useiden piirielementtien yksittäisistä ominai-20 suustoiminnoista siten, että millä tahansa ottosignaalikomponenttien taso- tai spektrisisällön yhdistelmällä yksittäinen ominaisuustoiminta määrittää kokonaistaajuuskaistan tai yksittäiset ominaisuustoiminnat kukin määrittävät kokonaistaajuuskaistan osat, joka yksittäinen ominaisuustoiminta 25 tai jotka yksittäiset ominaisuustoiminnat, jotka määrittävät koko tai osan kokonaistaajuuskaistasta, vaimentavat minkä tahansa muun yksittäisen ominaisuustoiminnan vaikutusta tai ominaisuustoimintoja, joilla on pienempi vaikutus samalla taajuusalueella. 30

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen piiri, tunnettu siitä, että minkä tahansa ottosignaalikomponentin taso- ja spektrisisällön yhdistelmän ominaisuustoiminta ei vaikutukseltaan ole olennaisesti suurempi millä tahansa taajuudella kuin 35 tällä taajuudella toimiva mikä tahansa yksittäinen ominaisuus. li 55 80973

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen piiri, tunnettu siitä, että elementti tai elementit, joilla on dynaaminen ominaisuus, toimii ennalta määrätyn puristus- tai laajennus-lain mukaisesti. 5

5. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen piiri, tunnettu siitä, että siinä on ainakin kaksi elementtiä, joilla on dynaaminen ominaisuus, joka dynaaminen ominaisuus vastaa taso- ja/tai spektrisisältöä signaalikomponentissa vastaa- 10 vassa piirielementissä kynnysarvon yläpuolella.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen piiri, tunnettu siitä, että siinä on ainakin kaksi elementtiä (126, 128), joilla kummallakin on dynaaminen ominaisuustoiminta, joiden toisen 15 elementin dynaaminen ominaisuustoiminta on kiinteän taajuuskaistan ominaisuustoiminta ja toisen elementin dynaaminen ominaisuus on liukuvan kaistan ominaisuustoiminta.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen piiri, tunnettu siitä, 20 että elementti, jolla on kiinteän kaistan ominaisuustoiminta, sisältää ohjauspiirin ja piiri edelleen sisältää elimet kiinteän taajuuskaistaelementin ohjauspiirin pitämiseksi tasolla hieman sen kynnysarvon alapuolella, kun ottosignaa-likomponenttien taso- ja spektrisisältö ovat sellaiset, 25 että kiinteän taajuuskaistan elementti sijaitsee kynnysarvonsa alapuolella.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen piiri, tunnettu siitä, että liukuvalla kaistan ominaisuudella on lepotila, ja että 30 piiri edelleen sisältää elimet (151) liukuvan kaistan ominaisuuden siirtämiseksi lepotilastaan, mikäli ottosignaali-komponenttien taso- Ja spektrisisältö ovat sellaiset, että kiinteän kaistan elementti sijaitsee kynnysarvonsa alapuolella. 35

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen piiri, tunnettu siitä, että liukuvan kaistan ominaisuudella on lepotila, joka piiri edelleen sisältää elementit (153, 151) liukuvan kaistan 56 80973 ominaisuuden siirtämiseksi lepotilastaan, mikäli ottosignaa-likomponenttien taso- ja spektrisisällöt ovat sellaiset, että kiinteän kaistan elementti on kynnysarvonsa alapuolella. 5

10. Patenttivaatimuksen 5 mukainen piiri, tunnettu siitä, että se edelleen käsittää elementit (46, 48, 50, 52, 54, 56. signaalikomponenttien kytkemiseksi mainittujen elementtien väliin tai niiden mukaan, joilla elementeillä on dynaa- 10 minen ominaisuustoiminta yhden tai usean elementin kynnysarvotasoon vaikuttamiseksi.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen piiri, tunnettu siitä, että mainitut elementit, joilla on dynaaminen ominaisuustoi- 15 minta, sisältävät elementit (86, 88, 90, 92, 94) ohjaussignaalin tuottamiseksi, jotka elimet signaalikomponenttien kytkemiseksi sisältävät elimet (84, 91, 93, 95) ohjaussignaalin tuottamiseksi erotetusti elementin sisällä siten, että ohjaussignaaliin ei olennaisesti vaikuta toisen elemen- 20 tin tai toisien elementtien anto tai annot.

12. Patenttivaatimuksen 2 mukainen piiri, tunnettu siitä, että elimet piirielementtien kytkemiseksi toisiinsa kytkevät mainitut piirielementit siten, että piirin anto on piiriele- 25 menttien yksittäisten antojen summa, ja kunkin piirielemen-tin tehollinen otto on differentiaalisignaalikomponentti, joka on saatu ottosignaalista ja yhdestä tai useammasta yksittäisestä annosta tai vertailupotentiaalista.

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen piiri, tunnettu siitä, että piiri toimii tietyn taajuuskaistan ottosignaalikom-ponenttien dynaamisen alueen puristamiseksi, jossa elimet, jotka liittävät osaset toisiinsa, aikaansaavat ominaisuus-toiminnan korvauksen tai lisäyksen siten, että hyvin pieni- 35 tasoisilla signaalikomponenteilla piirin läpi tapahtuva siirtymä maksimoituu. Il 57 80973

14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen piiri, tunnettu siitä, että piiri toimii tietyn taajuuskaistan sisällä olevien ottosignaalikomponenttien dynaamisen alueen laajentamiseksi, jossa elimet kytkennän aikaansaamiseksi aikaansaavat 5 ominaisuustoiminnan korvauksen tai lisäyksen siten, että hyvin pienitasoisilla signaalikomponenteilla piirin läpi tapahtuva siirtymä minimoituu.

15. Piiri tietyn taajuuskaistan ottosignaalikomponenttien 10 dynaamisen alueen modifioimiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää - kaksi piirielementtiä, joilla kummallakin on oma passiivinen tai dynaaminen ominaisuustoiminta, jota edustavat jän-nitteensiirtofunktiot t^s) ja t2(s), vastaavasti, joista 15 ainakin toisella on dynaaminen ominaisuustoiminta, jotka ominaisuustoiminnat toimivat ainakin osittain olennaisesti samalla taajuus- ja tasoalueella, ja - elimet piirielementtien kytkemiseksi toisiinsa siten, että kun ottosignaalikomponentti sovitetaan, jota edustaa 20 jännite V^n, on anto jännite Vou^. seuraavan kaavan mukainen vout = vin (t1(s)+t2(s)-t1(s)t2(s)).

16. Piiri tietyn taajuuskaistan ottosignaalikomponenttien 25 dynaamisen alueen modifioimiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää - kolme piirielementtiä, joilla kullakin on oma passiivinen tai dynaaminen ominaisuustoiminta, jota edustavat jännit-teensiirtofunktiot t^(s), t2(s) ja t3(s), vastaavasti, 30 joista ainakin yhdellä on dynaaminen ominaisuustoiminta, jotka ominaisuustoiminnat ainakin osittain toimivat olennaisesti samalla taajuus- ja tasoalueella, ja - elimet piirielementtien kytkemiseksi toisiinsa siten, että kun ottosignaalikomponentit sovitetaan, joita edustaa 35 jännite Vin, on antojännite Vout: 58 80973 vout - vin (t1(s)+t2(s)+t3(s) -t1(s)t2(s)-t1(s)t3(s)-t2(s)t3(s) +t1(s)t2(s)t3(s)).

17. Piiri, Joka on vaihtokytkettävissä kompressoriksi tai ekspanderiksi tietyn taajuuskaistan ottosignaalikomponent-tien dynaamisen alueen modifioimiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää - piiritien, joka sisältää useita kaksoispiiritieasteita 10 (284, 286, 288), jotka muodostavat kompressorin ja ekspande- rin, jokaisen kaksoispiiritieasteen sisältäessä päätien (---, 300, 302, vast.), joka on dynamiikka-alueen suhteen lineaarinen päätiellä olevan kombinointipiirin (318, 320, 322, vast.) ja lisätien (250, 352, 310; 250, 252, 312; 250), 15 jonka otto on kytketty päätien ottoon tai antoon ja anto on kytketty kombinointipiiriin, lisätien tuottaessa signaalin, joka ainakin osalla taajuuskaistaa vahvistaa päätien signaalia kompressorissa ja heikentää päätien signaalia ekspanderissa kombinointipiirin avulla, mutta joka on joka 20 tapauksessa rajoitettu niin, että tulodynamiikka-alueen yläosassa lisäsignaali on rajoitettu pienemmäksi kuin päätien signaali, - elimet (370a, 370, 370b, 372), jotka sijaitsevat rinnan piiritien kanssa ottosignaalin invertoimiseksi mainitulle 25 piiritielle, ja - yleisen kaksoistiepiirin, joka sisältää edelleen päätien, joka on lineaarinen suhteessa dynaamiseen alueeseen, ja elimet, jotka sisältävät yksinapaisen kytkimen (374), jolla valikoidusti voidaan sovittaa mainitun piiritien anto, johon 30 on lisätty invertoitu otto, piiritielle kokonaispääsignaalin tukemiseksi. Il 59 80973