NL192905C - Schakelingsinrichting voor het modificeren van de dynamiek-omvang van ingevoerde informatiesignalen. - Google Patents

Description

1 192905

Schakelingsinrichting voor het modificeren van de dynamiek-omvang van ingevoerde informatie-signalen

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een schakelingsinrichting voor het modificeren van de 5 dynamiek-omvang van ingevoerde informatiesignalen, omvattende: een eerste schakeling die in een eerste frequentiegebied een bilineaire ingangs-/uitgangs-karakteristiek heeft, met een eerste segment met nagenoeg constante versterking in het gebied met laag ingangsniveau tot aan een drempelwaarde, met een middelste segment boven de drempelwaarde met veranderende versterking, dat een maximale compressie-verhouding of expansieverhouding verschaft, en met een derde segment in het gebied met hoog ingangs-10 niveau, met nagenoeg constante versterking, die verschilt van de versterking van het eerste segment, en omvattende ten minste één tweede schakeling die volgt op de eerste schakeling, welke tweede schakeling een bilineaire ingangs-/uitgangs-karakteristiek heeft binnen een tweede frequentiegebied, waarbij het tweede frequentiegebied en het eerste frequentiegebied elkaar ten minste gedeeltelijk overlappen en de middelste segmenten van de karakteristieken van de schakelingen binnen ten minste een deel van het frequentiege-15 bied waarin het eerste frequentiegebied en het tweede frequentiegebied elkaar overlappen, zodanig versprongen zijn, dat een versterkingsverandering bereikt wordt over een ruimer gebied van middelste ingangsniveaus dan voor elk van de schakelingen op zichzelf, en een verhoogd verschil tussen de versterkingen bij lage en hoge ingangsniveaus bereikt wordt, zonder dat door de verspringing de maximale compressie- of expansieverhouding wezenlijk groter wordt dan die van elk van de schakelingen op zichzelf. 20 Een dergelijke schakelinrichting kan bijvoorbeeld een compressieschakeling of een expansieschakeling zijn, en is bekend uit het artikel ’’Dolby C-Type Noise Reduction”, van Joseph Hull, in Audio, band 65, nr. 5, van mei 1981 (Colombus, Ohio, U.S.A.), bladzijden 20 tot en met 26.

De bekende inrichting kan vanuit verschillende bronnen storing ondervinden, en aan de individuele eerste en tweede schakelingen daarvan worden hoge eisen gesteld, waardoor ze ingewikkeld en duur zijn.

25 De uitvinding beoogt deze nadelige effecten te verminderen en een verbeterde schakelingsinrichting te verschaffen.

Hiertoe is de uitgevonden schakelingsinrichting voorzien van een dwarsverbindingsschakeling die ten minste één van de schakelingen ais bronschakeling verbindt met ten minste één andere van de schakelingen als doelschakeling voor het afleiden van ten minste één bronsignaal van ten minste één informatie-30 signaalweg in de bronschakeling of bronschakelingen, voor het verwerken van het bronsignaal of de bronsignalen tot een verwerkt doelsignaal, en voor het invoeren van het verwerkte doelsignaal in ten minste één informatiesignaalweg in de doelschakeling of doelschakelingen, waarbij het verwerkte doelsignaal de dynamiek-omvang modificerende werking van de doelschakeling of doelschakelingen verandert.

De uitvinding verschaft technieken voor het dwarsverbinden van de versprongen bilineaire eerste en 35 tweede serieschakelingen waardoor signaalwegcomponenten in een van de serieschakelingen verbonden worden met een signaalweg in een andere serieschakeling. De dwarsverbindingsschakeling kan bijdragen in het ongevoelig maken van de schakelingsinrichting voor sturing door ongewenste signalen, kan ertoe bijdragen ruismodulatie-effecten te verminderen, kan storende responsies onderdrukken, kan het laten vallen van vereisten voor de individuele eerste en tweede schakelingen toestaan, kan de compressie of de 40 expansie van de schakelingsinrichting vergroten zonder storende neveneffecten, en kan de ingewikkeldheid en de kosten ervan verminderen.

Versprongen bilineaire serieschakelingen gebruiken verschillende bedrijfsdrempelwaarden, en gewoonlijk (ten minste in het geval van audio-apparatuur) verschillende doorschiet-drempelwaarden. De serieschakelingen reageren dus verschillend. Het dwarsverbinden van wisselstroomsignalen tussen de serieschakelingen 45 verschaft nu aan de ontwerper van de schakelingsinrichting een toegevoegde ontwerp-parameter die nuttig kan zijn voor het optimaliseren van de werking van de schakelingsinrichting.

Het bovengenoemde artikel van de stand der techniek geeft als voorbeeld een schakelingsinrichting die is opgebouwd uit bilineaire tweewegschakelingen, waarbij ten minste de eerste schakeling en de tweede schakeling tweewegschakelingen zijn met ieder een hoofdsignaalweg, die met betrekking tot de dynamiek-50 omvang lineair is en een combineerorgaan heeft, en een verdere signaalweg, die met betrekking tot de dynamiek-omvang niet-lineair is, die een signaal van de hoofdsignaalweg ontvangt, en die met zijn uitgang aan het combineerorgaan aangesloten is. In een dergeiijke schakelingsinrichting kan de uitvinding zodanig worden uitgevoerd, dat de dwarverbindingsschakeling een signaal van de uitgang van de verdere signaalweg van één van de tweewegschakelingen als bronschakeling afleidt en het verwerkte signaal invoert in de 55 verdere signaalweg van ten minste één andere van de tweewegschakelingen als doelschakeling. Deze uitvoering is eenvoudig en doelmatig van opbouw.

De schakelingsinrichting met bilineaire tweewegserieschakelingen kan verder zodanig zijn uitgevoerd, dat 192905 2 de verdere weg van de doelschakeling een met een veranderbare filteropstelling verbonden vaste filter-opstelling omvat, en dat de dwarsverbindingsschakeling het verwerkte signaal levert aan een verbindingspunt tussen de vaste filteropstelling en de veranderbare filteropstelling. Bijvoorbeeld kan de bronschakeling een hoog drempelwaardeniveau hebben en kan de doelschakeling een laag drempelwaardeniveau hebben, 5 waarbij het doelsignaal met passende modificaties van de frequentieresponsie en de fase aan het verbindingspunt wordt toegevoerd. Hierdoor wordt een actieve filterwerking tot stand gebracht, waarbij een schuifbandwerking en een daaruit volgend ruisonderdrukkingseffect versterkt worden.

Een schakelingsinrichting volgens de uitvinding kan verder zodanig zijn uitgevoerd, dat ten minste twee van de schakelingen een veranderbaar element hebben, dat het werkpunt van de schakeling, volgens 10 maatgeving van een door een stuursignaalopwekkingsschakeling opgewekt stuursignaal, op de bilineaire karakteristiek stuurt, en dat de stuursignaalopwekkingsschakeling als dwarsverbindingsschakeling een gemeenschappelijk stuursignaal opwekt voor het sturen van het veranderbare element in elk van de ten minste twee schakelingen, volgens maatgeving van een signaal dat is afgeleid van ten minste één van deze ten minste twee schakelingen. Hierbij wordt voor het aansturen van twee of meer trappen van bilineaire 15 serieschakelingen gebruik gemaakt van één enkele gemeenschappelijke stuurschakeling, waarbij de in- en uitgangssignalen van deze stuurschakeling dwarsverbonden zijn tussen de serietrappen. Op deze wijze kunnen de ingewikkeldheid en de kosten van de schakelingsinrichting verder worden verminderd.

Een dergelijke schakelingsinrichting kan op voordelige wijze worden voorzien van dempingsorganen voor het zodanig onderscheidenlijk dempen van de door de stuursignaalopwekkingsschakeling aan het verander-20 bare element in elk van de ten minste twee schakelingen geleverde stuursignalen, dat de middelste segmenten van de karakteristieken van de ten minste twee schakelingen versprongen zijn. Hierdoor wordt de optimalisering van de verspringing van de karakteristieken van de schakelingen vergemakkelijkt.

In een dergelijke schakelingsinrichting kunnen verder, zoals bekend uit bovengenoemd artikel van de stand der techniek, ten minste twee van de schakelingen tweewegschakelingen zijn, die elk een hoofd-25 signaalweg omvatten die met betrekking tot de dynamiek-omvang lineair is en een combineerorgaan heeft, zowel als een verdere signaalweg omvatten die met betrekking tot de dynamiek-omvang niet-lineair is, die een signaal uit de hoofdsignaalweg ontvangt, en die met zijn uitgang aan het combineerorgaan is aangesloten. Daarbij is het gunstig, wanneer het signaal waarop de stuursignaalopwekkingsschakeling aanspreekt, afgeleid is van de uitgang van de verdere weg van ten minste één van de schakelingen, of wanneer het 30 signaal waarop de stuursignaalopwekkingsschakeling aanspreekt, afgeleid is van de uitgangen van de verdere wegen van alle door de stuursignaalopwekkingsschakeling gestuurde schakelingen. Zo kan steeds volstaan worden met één enkele gemeenschappelijke stuurschakeling, zodat de schakelingsinrichting eenvoudig van opbouw kan blijven en de kosten ervan verminderd worden.

Hierna volgt een uiteenzetting van de algemene stand der techniek op het onderhavige vakgebied.

35 Schakelingsinrichtingen die de dynamiek-omvang van ingangssignalen modificeren zijn compressie-schakelingen (compressoren), die de dynamiek-omvang comprimeren, en expansieschakelingen (expanders), die de dynamiek-omvang expanderen. In het algemeen heeft de uitvinding dus betrekking op de verbetering van compressoren en expanders die in series gekoppelde schakelingen bevatten, waarbij de verbetering wordt verkregen door dwarsverbinding van deze serieschakelingen.

40 Compressie-organen en complementaire expansie-organen worden veelal te zamen gebruikt (een compander-stelsel) voor het bewerkstelligen van een vermindering van ruis: het signaal wordt voor uitzendig of registratie gecomprimeerd en na ontvangst of afspelen uit het transmissiekanaal geëxpandeerd. Echter kunnen compressie-organen opzichzelf worden gebruikt voor het verminderen van de dynamiek-omvang, bijvoorbeeld voor aanpassing aan de capaciteit van een transmissiekanaal, zonder dat daarop expansie 45 volgt, namelijk wanneer het gecomprimeerde signaal voor het einddoel voldoende is. Bovendien worden compressie-organen opzichzelf gebruikt in bepaalde producten, in het bijzonder audio-producten, die zijn bedoeld voor het uitsluitend doorgeven of vastleggen van gecomprimeerde uitzendingen of te voren geregistreerde signalen. Expansie-organen worden los gebruikt in bepaalde producten, in het bijzonder audio-producten, die zijn bedoeld voor het uitsluitend ontvangen of afspelen van reeds gecomprimeerde 50 uitzendingen of te voren geregistreerde signalen. In bepaalde producten, in het bijzonder producten voor het registreren en afspelen van audio-signalen wordt een enkel toestel vaak uitgevoerd voor werking door omschakeling als een compressie-orgaan voor het vastleggen van signalen en als een expansie-orgaan voor het afspelen van gecomprimeerde uitzendingen of te voren vastgelegde signalen.

De mate van compressie of expansie kan worden uitgedrukt in dB. Bijvoorbeeld betekent 10 dB 55 compressie dat een ingangsdynamiek-omvang van N dB wordt gecomprimeerd tot een uitgangsomvang van (N -10) dB. In een ruisonderdrukkingsstelsel wordt gezegd dat 10 dB compressie, gevolgd door 10 dB complementaire expansie, 10 dB ruisonderdrukking oplevert.

3 192905

De uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op een schakeling voor het modificeren van de dynamiek-omvang van een ingangssignaal, welke schakeling in serie geschakelde ketens omvat, elke keten met een bilineaire karakteristiek (waarin ’’lineair” in dit verband betekent constante versterking) welke karakteristiek bestaat uit: 5 1) een lineair deel op laag niveau tot aan de drempelwaarde, 2) een niet-lineair deel (met veranderende versterking) op tussenniveau boven de drempelwaarde en tot aan een eindpunt, dat een vooraf bepaalde maximale compressieverhouding of expansieverhouding verschaft, en 3) een lineair deel op hoog niveau met een versterking die verschilt van de versterking van het deel op laag 10 niveau.

De karakteristiek wordt een bilineaire karakteristiek genoemd omdat er twee delen zijn met althans nagenoeg constante versterking.

In de praktijk zijn de drempelwaarde en het eindpunt niet altijd goed gedefinieerde "punten”. De twee overgangsgebieden waar het deel op tussenniveau overgaat in het deel met het lage niveau, respectieve 15 het deel met het hoge niveau, kunnen elk variëren in vorm van een vlak verlopende kromme tot een steile kromme, afhankelijk van de stuureigenschappen van het compressie-orgaan en het expansie-orgaan.

De aandacht wordt er hierop gevestigd dat een schakeling met een bilineaire karakteristiek een andere is dan een schakeling die behoort tot één van twee klassen, namelijk: (a) een logaritmische of niet-lineaire schakeling met hetzij een vaste of een veranderende helling en zonder 20 lineair gedeelte, dat wil zeggen dat de versterking over de gehele dynamiek-omvang verandert; (b) een schakeling met een karakteristiek met twee of meer delen waarvan slechts één deel lineair is (’’unilinear”).

Een schakeling met een bilineaire karakteristiek heeft bijzondere voordelen en vindt ruime toepassing. De drempelwaarde kan worden ingesteld boven het ingangsruisniveau of het transmissiekanaal-ruisniveau 25 teneinde de mogelijkheid van besturing van de schakeling door ruis uit te sluiten. Het hoge niveau-deel met althans nagenoeg constante versterking vermijdt een niet-lineaire behandeling van sterke signalen die anders vervorming zou introduceren. Bovendien verschaft in het geval van een audio-signaal waarvoor de keten syllabisch moet zijn, het hoge niveau-deel een gebied waarbinnen moet worden gehandeld ten aanzien van de doorgeschoten signaaldelen die optreden met een syllabische keten wanneer het signaal-30 niveau plotseling toeneemt. De doorgeschoten signaaldelen worden onderdrukt door middel van begrenzingsdiodes of soortgelijke middelen. Uitsluitend bilineaire karakteristieken kunnen een dergelijke combinatie van voordelen verschaffen.

Bekende ketens die gebruik maken van een enkele trap met een bilineaire karakteristiek en die heden ten dage worden toegepast in audio-producten voor de consument, verschaffen een compressie en een 35 expansie van 10 dB, hetgeen voor vele doeleinden voldoende is. Echter laat dit enige ruis hoorbaar voor bepaalde luisteraars en is voor de hoogste mate van getrouwheid een grotere compressie en expansie wenselijk, zeg 20 dB. Een nieuwe keten die nu ook toepassing vindt in audio-producten voor de consument, wordt beschreven in de Belgische octrooischriften 889.428, 889.427 en 889.426, een artikel in Audio, mei 1981, blz. 20-26, en in voordracht J-6 en de voordruk daarvan, gepresenteerd op de bijeenkomst in 40 november 1981 van de Audio Engineering Society in New York, New York.

Eerder dan de al genoemde ketens waren ketens bekend en in de handel verkrijgbaar die een compressie of een expansie van 20 dB leverden en zelfs meer, maar deze ketens waren gewoonlijk logaritmische ketenschakelingen met constante helling waarin er een constant veranderende versterking is over de gehele dynamiek-omvang of over vrijwel de gehele dynamiek-omvang. Dergelijke ketens staan bloot aan problemen 45 met vervorming en signaal volgen bij zeer lage en zeer hoge signaalniveaus in grotere mate dan het geval is met de bilineaire ketens waarin de verandering van de versterking beperkt blijft tot een tussendeel van de karakteristiek en ook zijn de problemen met het doorschieten ernstiger dan met schakelingen met een bilineaire karakteristiek. Bekende companders met constante helling maken gebruik van compressie-verhoudingen in het gebied 1,5 :1,2 :1 en 3 :1, maar 2 :1 is het meest gebruikelijk.

50 In overeenstemming met het verspringingsaspect van bilineaire ketens als beschreven in het Belgische octrooischrift 889.428, wordt een eerste keten met een bilineaire ingang-uitgang-karakteristiek gevolgd door één of meer andere ketens die ook bilineaire karakteristieken hebben bij een bepaalde frequentie binnen een voor de ketens gemeenschappelijk frequentiegebied. De drempelwaarden en de dynamische gebieden van de ketens worden op verschillende waarden ingesteld om zo de tussenniveaudelen van de karakteristie-55 ken van de ketens te laten verspringen om een verandering van versterking op te leveren over een ruimer gebied van tussenniveaus van het ingangssignaal dan voor één van de ketens afzonderlijk en om een groter verschil te verkrijgen tussen de versterkingen bij een laag ingangsniveau en een hoog ingangsniveau 192905 4 maar met een maximale compressie- of expansieverhouding die niet belangrijk groter is dan de maximale compressie-verhouding van iedere keten opzich en dit als gevolg van het verspringen.

In het geval van audio-ketens en indien de ketens zijn voorzien van elementen voor het onderdrukken (begrenzen) van doorschieten, is het ook mogelijk hun drempelwaarden te laten verspringen samen met de 5 verspringing van de syllabische drempelwaarden. De doorschietwaarden van de laag niveauketens of trappen worden overeenkomstig verkleind met een minimale totale doorschietwaarde van de verschillende trappen. Dit is in tegenstelling tot de gebruikelijke logaritmische compressors die naar hun aard grote doorschietwaarden opleveren.

Elk van de ketens kan een wijziging van de spectrale inhoud van het signaal introduceren, bijvoorbeeld 10 een laag niveau hoge tonen-opjaging in het geval van een compressor. Aldus kan elke volgende trap worden bedreven door een signaal met geleidelijk veranderende spectrale inhoud. In het geval van complexe signalen heeft dit het voordeel van het spectraal uitspreiden van de kans op fouten in de decoderingsfunctie. In het geval van een bandrecorder met een ongelijke frequentie-responsiekarakteristiek, om een voorbeeld te noemen, vermindert de neiging tot spectrale verschuiving de totale dynamische en 15 frequentieresponsie-fouten van het gedecodeerde resultaat.

De mogelijkheid bilineaire trappen te laten verspringen levert aan de ontwerper een extra manier waarop een schakeling als geheel optimaal kan worden gemaakt. Bij het uitvoeren hiervan kunnen de vormen van de compressie-karakteristieken van afzonderlijke trappen worden ontworpen met juist deze verspringing in gedachte. De karakteristieken van de ketens voor voorbijgaande verschijnselen worden ook in rekening 20 gebracht en bij voorkeur wordt de gelegenheid aangegrepen de doorschietonderdrukkingsdrempels in audio-compressors en -expanders zo te laten verspringen dat deze resulteren in een minimale totale doorschietwaarde.

Een goed bekende soort schakeling, de zogenaamde ”schuifband”-schakeling, die kan worden gebruikt voor alle eerste en tweede ketens, brengt de beschreven gewenste karakteristiek voor het geval van 25 hoogfrequente audio-compressie of -expansie tot stand door een hoogfrequente opjaging (voor compressie) of afkapping (voor expansie) toe te passen door middel van een hoog doorlaatfilter met een variabele benedenhoekfrequentie. Naarmate het signaalniveau in de hoogfrequente band oploopt schuift de filter-hoekfrequentie naar boven om zo de opgejaagde of afgekapte band te versmallen en het nuttige signaal van de opjaging of afkapping uit te sluiten. Voorbeelden van dergelijke schakeling worden gevonden in de 30 Amerikaanse octrooischriften Re 28.426, 3.757.254, 4.072.914, 3.934.190 en in de Japanse octrooiaanvrage 555.29/71 ·

Alle eerste en tweede ketens kunnen dus een dergelijke ”schuifband”-keten zijn. In principe kunnen de hoekfrequenties in rust van de twee schuifbandketens verschillend zijn en kan gebruik worden gemaakt van deze omstandigheid om een mate van compressie of expansie te verzorgen die groter is in het ene deel 35 van de behandelde frequentieband dan in een ander deel. Echter worden in een modificatie de hoekfrequenties althans nagenoeg aan elkaar gelijk gemaakt. Dit voert tot het voordeel van een scherpere discriminatie tussen het frequentiegebied waar de opjaging of afkapping wordt toegepast, en het gebied waarin dit niet gebeurt, en dus tot een scherpere discriminatie tussen het gebied waarin niet langer ruisonderdrukking plaatsvindt als gevolg van het optreden van een sterk nuttig signaal, en het gebied waarin 40 de ruisonderdrukking effectief blijft.

Anderzijds zijn ook ketens bekend waarin het frequentiespectrum is gesplitst in een aantal banden door middel van overeenkomstige banddoorlaatf liters en in elke band wordt de compressie of expansie bewerkstelligd door middel van een versterkingsregelorgaan (hetzij een automatisch reagerend begrenzingsorgaan van het diode-type of een bestuurd begrenzingsorgaan) in het geval van een compressor met een of andere 45 vorm van omgekeerde of complementaire schakeling voor een expander. Voorbeelden van dergelijke ketens worden gevonden in het Amerikaanse octrooischrift 3.846.719. Deze ketens met een gesplitste band of multi-band-ketens hebben het voordeel van een onafhankelijke werking in de verschillende frequentieban-den en, indien deze eigenschap nodig is, deze ketens kunnen worden gebruikt als de eerste, de tweede of verdere trappen in de serie-schakeiingen.

50 Het is bekend bilineaire compressie- en expansie-organen van zowel het schuifband als van het gesplitste band-type te construeren door gebruik te maken van slechts één enkele signaalweg. Echter verdient het in het algemeen de voorkeur dergelijke inrichtingen te construeren door een hoofdsignaalketen te verschaffen die lineair is met betrekking tot de dynamiek-omvang, met in de hoofdketen een combinerende keten, en een tweede keten die zijn ingangssignaal ontleent aan het ingangssignaal of het uitgangs-55 signaal van de tweede keten en waarvan de uitgang is aangesloten aan de combinerende keten. De tweede keten omvat een begrenzer (zelf-werkend of bestuurd) en het begrensde signaal van de tweede keten versterkt het hoofdketensignaal in de combinerende keten voor het geval van compressie, maar drukt het 5 192905 hoofdketensignaal voor het geval van expansie. Het begrensde tweede weg-signaal is kleiner dan het hoofdwegsignaal in het bovendeel van de ingangsdynamiek-omvang. De hoofdketen en de tweede keten zijn bij voorkeur afzonderlijk identificeerbare signaalwegen en dit is ook het gemakkelijkst.

Dergelijke bekende compressie-organen en expansie-organen zijn in het bijzonder van voordeel omdat zij 5 de gewenste soort van overdrachtkarakteristiek tot stand kunnen brengen op een nauwkeurige manier zonder dat problemen van vervorming van sterke signalen optreden. Het lage niveau-deel met praktisch constante versterking wordt tot stand gebracht door aan de tweede weg een drempelwaarde te geven boven het ruisniveau: beneden deze drempelwaarde is de tweede weg lineair. Het tussenniveaudeel wordt tot stand gebracht door het gebied waarover de begrenzende werking van de tweede weg gedeeltelijk 10 effectief wordt en het hoge niveau-deel met praktisch constante versterking ontstaat nadat de begrenzer geheel effectief is geworden zodat het tweede weg-signaal ophoudt toe te nemen en verwaarloosbaar wordt in vergelijking met het hoofdwegsignaal. Bij het hoogste deel van de ingangsdynamiek-omvang is het uitgangssignaal van de schakeling effectief alleen het signaal dat door de lineaire hoofdweg is doorgelaten, dat wil zeggen dat lineair is met betrekking tot de dynamiek-omvang. In tweewegs-audioschakelingen is de 15 aanwezigheid van onderdrukking van door-schieten bijzonder gemakkelijk.

Voorbeelden van deze bekende schakelingen worden gevonden in de Amerikaanse octrooischriften 3.846.719, 3.903.485 en Re 28.426. Er zijn ook bekende analoge schakelingen die overeenkomstige resultaten bereiken, maar waarin de tweede weg eigenschappen heeft die tegengesteld zijn aan begrenzer-eigenschappen en waarin het uitgangssignaal van de tweede weg het hoofdwegsignaal onderdrukt voor 20 compressie en het hoofdwegsignaal versterkt voor expansie (Amerikaanse octrooischriften 3.828.280 en 3.875.537).

Elk van deze bekende bilineaire schakelingen kan dus worden gebruikt als de eerste en tweede keten van de serie-ketenschakelingen waarmee de uitvinding wordt uitgevoerd.

Zoals eerder gezegd is het niet essentieel de verlangde vorm van de bilineaire karakteristiek tot stand te 25 brengen door middel van de genoemde ’’dubbele weg”-technieken. Er bestaan alternatieven die met enkelvoudige wegen werken, zoals beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 3.757.254, 3.967.219, 4.072.914 en 3.909.733 en in de Japanse octrooiaanvrage 555.29/71, om enkele voorbeelden te noemen. Ofschoon deze alternatieve schakelingen gewoonlijk niet zulke goede resultaten kunnen opleveren als dubbele weg-ketens of minder gemakkelijk kunnen zijn en daardoor minder goedkoop, kunnen zij toch in het 30 algemeen gelijkwaardige resultaten leveren. Deze bekende schakelingen kunnen dus ook worden gebruikt als één of meer van de ketens van een serie-keteninrichting waarin de uitvinding is uitgevoerd. Desgewenst kan één van de eerste en tweede ketens een tweewegsketen zijn en de andere een éénwegsketen.

In een schakeling van twee bilineaire serieketens die onder andere het onderwerp is van de Amerikaanse octrooiaanvrage 325.529 die op 1 december 1981 is ingediend, welke inrichting is ontwikkeld door 35 aanvrager en wordt benut in commercieel toegepaste schakelingen, is tussen de afzonderlijke stuurketens in elk orgaan een dwarsverbinding bewerkstelligd. Een stuursignaalcomponent uit de laagniveau-keten wordt via een verbindingsnetwerk toegevoerd aan de stuurketen van de hoogniveau-processor.

De uitvinding zal hierna, bij wijze van voorbeeld, meer in het bijzonder worden toegelicht onder verwijzing 40 naar de tekening, waarin:

Figuur 1 een voorbeeld is van een stel krommen die de complementaire bilineaire compressie- en expansie-eigenschappen laten zien.

Figuur 2 is een blokschema dat in algemene termen bilineaire serie-ketens laat zien.

Figuur 3 is een schakelschema van een bekende schuifband-compressor.

45 Figuur 4 is een schakelschema van een bekende schuifband-expander.

Figuur 5 is een schakelschema van een modificatie, aan te brengen in figuur 3 en figuur 4.

Figuur 6 is een blokschema van een tweewegs bilineaire schuifbandcompressor zoals die is beschreven in samenhang met

Figuur 3 of figuur 4 met de modificatie volgens figuur 5.

50 Figuur 7 en figuur 8 zijn blokschema’s die een bekende vaste band-compressor en -expander laten zien.

Figuur 9 is een blokschema dat de uitvinding in algemene termen laat zien.

Figuur 10 is een blokschema dat de uitvinding laat zien, uitgevoerd in een tweetraps-bilineaire compressor en dito expander.

Figuur 11 is een blokschema met meer bijzonderheden van de uitvoering volgens figuur 10.

55 Figuur 12 is een schakelschema dat een voorbeeld geeft van een dwarsverbindingsnetwerk om toe te passen in de uitvoering volgens figuur 11.

Figuur 13 is een blokschema dat de uitvinding laat zien, uitgevoerd in een schakeling voor het verschaf- 192905 6 fen van een gemeenschappelijke stuurketen aan in serie verbonden bilineaire schuifband-inrichtingen.

Figuur 14 is een blokschema dat de uitvinding laat zien, uitgevoerd in een schakeling voor het verschaffen van een gemeenschappelijke sturing aan in serie verbonden bilineaire vaste-band-inrichtingen.

5 Voorbeelden van complementaire bilineaire compressie- en expansie-transverkarakteristieken (bij een bepaalde frequentie) zijn in figuur 1 getekend en geven aan (voor de compressie-karakteristiek) het laag niveau-deel met praktisch constante versterking, de drempelwaarde, het deel waarin de dynamische werking plaatsvindt, het eindpunt en het hoogniveaudeel met praktisch constante versterking.

Figuur 2 toont bilineaire serie-organen in algemene termen: een eerste bilineaire compressor 2 ontvangt 10 de ingangsinformatie en biedt zijn uitgangssignaal aan aan een tweede bilineaire compressor 4 die in serie is aangesloten en waarvan het uitgangssignaal wordt aangeboden aan een ruisinvoerend informatie-dragend kanaal N. Een paar in serie verbonden bilineaire expanders 6 en 8 ontvangt zijn ingangssignaal uit het kanaal N aan de expander 6 en levert een uitgangssignaal van het ruisonderdrukkingssysteem aan de uitgang van de expander 8. De gebieden van dynamische werking van de serie-organen zijn van elkaar 15 gescheiden of versprongen binnen het frequentiebereik dat de organen gemeenschappelijk hebben.

Ofschoon figuur 2 twee organen laat zien aan weerszijden van het informatiekanaal N kan gebruik worden gemaakt van meer dan twee organen. De uitvinding voorziet in het dwarsverbinden van twee of meer in serie geschakelde bilineaire compressors of expanders zoals hierna nog zal worden uiteengezet. Wanneer het geheel wordt gezien als een complementair ruisonderdrukkingssysteem zijn even grote aantallen 20 bilineaire, in serie verbonden compressors en expanders aanwezig.

De volgorde van trappen met bepaalde eigenschappen in de compressor, is in de expander de omgekeerde. Bijvoorbeeld is de laatste trap van de expander complementair aan de eerste trap van de compressor in alle opzichten - stationaire responsie en tijdafhankelijke dynamische responsie (frequentie, fase en transient-responsie onder alle omstandigheden van signaalniveau en dynamiek).

25 Zoals eerder gezegd is het gewoonlijk de voorkeur verdienend voor de hoogniveau-trap om de eerste te zijn in een compressor-reeks en voor de laagniveau-trap om de laatste te zijn. Echter is ook een omgekeerde schikking mogelijk. In het omgekeerde geval heeft de stuurversterker in de eerste trap een hoge versterking nodig teneinde de vereiste lage drempel te bereiken. Deze lage drempel geldt dan ook in de aanwezigheid van signalen met een hoog niveau, hetgeen in het geval van schuifband-systemen zoals die 30 in de stand van de techniek bekend zijn, gewoonlijk leidt tot een slechte ruismodulatieprestatie van het totale systeem, in deze omgekeerde schikking moet elke trap een voldoende stuurversterkerversterking verschaffen om de drempel die voor die trap nodig is, te bereiken. Bovendien is elke drempel in wezen vast en onafhankelijk van de werking van de andere trappen. Dit is een gevolg van de omstandigheid dat de signaalversterking van elke eerdere trap praktisch tot de eenheid is teruggevallen wanneer de drempel 35 wordt bereikt voor de overeenkomstige volgende trap.

In tegenstelling tot in de omgekeerde situatie is er in de voorkeursschakeling (waarin de trap met het hoge niveau de eerste is in de compressorketen en de trap met het laagste niveau de laatste) een nuttige wisselwerking tussen de trap-versterkingen en de drempels. De drempels van de benedenstroomse trappen worden gedeeltelijk bepaald door de signaalversterkingen van de voorgaande trappen. Aldus wordt in een 40 tweetrapssysteem met 10 dB laagniveau-versterking per trap de stuurversterker-versterkingseis van de tweede trap met 10 dB verlaagd als voordeel van de laagniveausignaalversterking van de eerste trap. Wanneer een hoogniveau-signaal verschijnt wordt de 10 dB versterking van de eerste trap achterwege gelaten en wordt de drempel van de iaagniveau-trap effectief met 10 dB verhoogd. Bij schuifband-companders verbetert dit de ruismodulatie-prestatie van de ruisonderdrukkingswerking.

45 In de voorkeursuitvoering van de schakeling zijn de versterkingsfactoren van alle voorgaande trappen geheel effectief tot aan de drempel van een bepaalde volgende trap. Aldus trekt anders dan bij de omgekeerde volgorde die hiervoor is genoemd, de voorkeursschakeling het meeste profijt van de bestaande signaalversterkingen van de afzonderlijke trappen. Namelijk: 1. onder omstandigheden van een zeer zwak signaal (beneden de drempelwaarde) wordt de eis voor de 50 stuurversterkerversterking in elke trap verminderd met een bedrag dat gelijk is aan de cumulatieve signaalversterkingen van alle voorafgaande trappen.

2. een signaalafhankelijk variabel drempeleffect wordt verkregen waardoor bij schuifbandtrappen ruismodulatie-effecten worden verkleind. De effectieve drempelwaarden van de laagniveau-trappen worden progressief verhoogd met het toenemende signaalniveau bij een bepaalde frequentie. Bij hoge signaal- 55 niveaus (op het lineaire deel vein de overdrachts-karakteristiek) wordt de effectieve drempelwaarde van de trap met het laagste niveau verhoogd met een bedrag dat gelijk is aan alle laagniveau (beneden de drempel) trap-versterkingen tot aan dat punt.

7 192905

Een bekende uitvoering van bilineaire serie-processors maakt gebruik van serie-schuifbandinrichtingen: de compressors 2 en 4 en de expanders 6 en 8 in figuur 2 zijn schurfbandinrichtingen als uiteengezet in het Amerikaanse octrooischrift Re 28.426 met modificaties daarvan als is beschreven in het Belgische octrooischrift 889.428. Dergelijke modificaties houden in het verspringen van de syllabische en doorschiet-5 drempelwaarden en het wijzigen van de filter-hoekfrequenties.

Bijzonderheden van de basisschakeling zijn gegeven in de figuren 3, 4 en 5 die dezelfde zijn als de figuren 4, respectievelijk 5 en 10 in het Amerikaanse octrooischrift Re 28.426 en andere bijzonderheden van deze schakelingen, hun werking en theorie zijn daar toegelicht. De volgende beschrijving van de figuren 3, 4 en 5 is grotendeels ontleend aan het Amerikaanse octrooischrift Re 28.426. De schakeling in figuur 3 is in 10 het bijzonder ontworpen om te worden opgenomen in het registratiekanaal van een bandrecorder voor huiselijk gebruik, waarbij twee dergelijke schakelingen nodig zijn voor een stereo-registratie-inrichting. Het ingangssignaal wordt aangeboden bij de aansluitkiem 10 aan een emittervolgertrap 12 die een lage impedantie-signaal levert. Dit signaal wordt eerst aangeboden via een regelrecht doorgaande hoofdweg die wordt gevormd door een weerstand 14, aan een uitgangsklem 16 en in de tweede plaats via een tweede 15 weg, waarvan het laatste element een weerstand 18 is die eveneens aan de uitgangsklem 16 is aangesloten. De weerstanden 14 en 18 tellen de uitgangssignalen van de hoofdweg en de tweede weg op om zo de verlangde compressie-regel te vervullen.

De tweede weg bestaat uit een vast filter 20, een variabel afsnij-filter 22 dat een FET 24 bevat (deze vormen de filter/begrenzer), en een versterker 26 waarvan de uitgang is aangesloten aan een met een 20 dubbele diode werkende begrenzer 28 en aan de weerstand 18. De niet-lineaire begrenzer onderdrukt het doorschieten van het uitgangssignaal bij plotseling toenemende ingangssignalen. De versterker 26 verhoogt het signaal in de tweede weg tot een zodanig niveau dat de knie in de karakteristiek van de begrenzer of doorschiet-onderdrukker 28 die siliciumdiodes bevat, effectief is op het toepasselijke signaalniveau onder omstandigheden met een voorbijgaand karakter. De effectieve drempel van de doorschiet-onderdrukker ligt 25 iets boven die van de syllabische filter/begrenzer. De weerstanden 14 en 18 zijn zo bemeten dat de verlangde compenserende mate van demping dan voor het signaal in de tweede weg wordt verkregen.

De uitgang van de versterker 26 is ook aangesloten aan een versterker 30 waarvan het uitgangssignaal wordt gelijkgericht door middel van een germaniumdiode 31 en wordt geïntegreerd door een afvlakfilter 32 om zo de stuurspanning voor de FET 24 te verkrijgen.

30 Er worden twee eenvoudige RC-filters gebruikt, ofschoon equivalente LC of LCR-filters gebruikt zouden kunnen worden. Het vaste filter 20 levert een afsnij-frequentie van 1700 Hz op (nu 1500 Hz), waar beneden compressie in verminderende mate plaatsvindt. Het filter 22 bestaat uit een serie-condensator 34 en een parallel-weerstand 36, gevolgd door een serie-weerstand 38 en de FET 24 waarvan de toevoer-afvoerweg is aangesloten als een parallel-weerstand. In de toestand van rust met een signaal nul aan de stuurelektrode 35 van de FET 24 wordt de FET afgeknepen en vertoont hij een praktisch oneindig grote impedantie: de aanwezigheid van de weerstand 38 kan in dat geval buiten beschouwing blijven. De afsnij-frequentie van het filter 22 is aldus 800 Hz (nu 750 Hz) hetgeen, zoals zal worden opgemerkt, aanzienlijk beneden de afsnij-frequentie van het vaste filter 20 is.

Wanneer het signaal aan de stuurelektrode voldoende toeneemt om de weerstand van de FET te laten 40 zakken tot minder dan zeg 1 kohm, staat de weerstand 38 effectief parallel aan de weerstand 36 en neemt de afsnij-frequentie toe, hetgeen de doorlaatband van het filter duidelijk smaller maakt. De toename van de afsnij-frequentie is vanzelfsprekend een progressieve werking.

Het gebruik van een FET is gemakkelijk omdat binnen een geschikt beperkt bereik van signaalamplitudes een dergelijk orgaan praktisch werkzaam is als een lineaire weerstand (voor signalen van beide tekens), 45 waarvan de waarde wordt bepaald door de stuurspanning op de stuurelektrode.

De weerstand 36 en de FET worden teruggevoerd naar een instelbare loper 46 in een spanningdeler die een temperatuurcompenserende germaniumdiode 48 bevat. De loper 46 maakt het mogelijk de compressie-drempel van het filter 22 bij te stellen.

De versterker 26 bevat complementaire transistoren die een hoge ingangsimpedantie en een lage 50 uitgangsimpedantie opleveren. Aangezien de versterker de diodebegrenzer 28 aandrijft, is een eindige ingangsimpedantie nodig die wordt verschaft door een koppelweerstand 50. De diodes 28 zijn, zoals reeds opgemerkt, siliciumdiodes en hebben rond 1/2 volt een scherpe knie.

Het signaal op de begrenzer en daarmee op de weerstand 18 kan door middel van een schakelaar 53 naar aarde worden kortgesloten wanneer het nodig is om de compressor buiten werking te stellen. De 55 versterker 30 is een NPN-transistor met een emitter-tijdconstante-netwerk 52 dat bij hoge frequenties een vergrote versterking geeft. Krachtige hoge frequenties (bijvoorbeeld een bekkenslag) zullen daarom leiden tot een snelle versmalling van de band waarin de compressie plaatsvindt om zo signaaivervorming te 192905 8 vermijden.

De versterker is aangesloten aan het afvlakfilter 32 via een gelijkrichtende diode 31. Het filter omvat een serie-weerstand 54 en een parallel-condensator 56. De weerstand 54 is parallel geschakeld aan een siiiciumdiode 58 die een snelle oplading van de condensator 56 voor een snel aanspreken mogelijk maakt, 5 gekoppeld met een goede afvlakking onder stationaire omstandigheden. De spanning op de condensator 56 wordt rechtstreeks aangelegd aan de stuurelektrode van de FET 24.

Een compleet schakelschema van de complementaire expander is in figuur 4 getekend, maar daarvan is een volledige beschrijving niet nodig aangezien de schakeling praktisch identiek is aan die in figuur 2 en daarom zijn de component-waarden voor het merendeel niet in figuur 4 aangegeven.

10 De verschillen tussen figuur 3 en figuur 4 zijn de volgende: in figuur 4 ontleent de tweede weg zijn ingangssignaal aan de uitgangsklem 16a, is de versterker 26a een omkerende versterker en worden de door de weerstanden 14 en 18 gecombineerde signalen aangeboden aan de ingang (basis) van de emitter-volger 12 waarvan de uitgang (emitter) is aangesloten aan de klem 16a. Om zeker te zijn van een geringe aandrijfimpedantie is de ingangsklem 10a aangesloten aan de 15 weerstand 14 via een emitter-volger 60. Er moeten passende maatregelen worden genomen om te verhinderen dat in de expander een voorinstelling ontstaat.

De versterker 26a is omkerend gemaakt door het uitgangssignaal aan de emitter te ontlenen in plaats van aan de collector van de tweede (PNP-transistor). Deze verandering brengt met zich mee het verplaatsen van de weerstand 62 met waarde 10 kohm (figuur 3) van de collector naar de emitter (figuur 3) hetgeen 20 automatisch een geschikte uitgangsimpedantie voor het aandrijven van de begrenzer oplevert. De weerstand 50 is daarom in figuur 4 achterwege gelaten.

Opgemerkt moet worden dat het van belang is bij het afstemmen van een compleet ruisonderdrukkings-systeem om even hoge signaalniveaus te hebben op de emitters van de transistoren 12 in zowel de compressor als de expander. Meetaansluitpunten M aan deze emitters zijn in de tekening aangegeven.

25 Figuur 5 toont een voorkeursuitvoering van een keten om in de plaats te stellen van de keten tussen de punten A, B en C in figuur 3 en figuur 4. Wanneer de FET 24 is afgeknepen, is het tweede RC-netwerk 22 onwerkzaam en bepaalt het eerste RC-netwerk 20 in dat geval de responsie van de tweede weg. De verbeterde keten combineert de fase-voordelen van het hebben van alleen een enkelvoudige RC-sectie in de toestand van rust met de 12 dB per octaaf-dempingseigenschappen van een twee-sectie RC-filter bij de 30 aanwezigheid van signaal.

In de werkelijke uitvoering waarbij gebruik wordt gemaakt van FET’s van het type MPF 104, is de weerstand 36a met waarde 39 kohm nodig om te zorgen voor een eindige toevoer-impedantie om in de FET naar binnen te werken. Op deze manier wordt de compressieverhouding bij alle frequenties en alle niveaus op een maximum van ongeveer 2 gehouden. De weerstand 36a levert dezelfde compressieverhouding-35 begrenzingsfunctie in de verbeterde keten als de weerstand 36 in de keten volgens figuur 3 of figuur 4. Bovendien verschaft deze weerstand een laagfrequente weg voor het signaal.

Bepaalde bijzonderheden van de schakeling in de figuren 3, 4 en 5 zijn in de loop van de tijd ontwikkeld en meer moderne uitvoeringen van de schakeling zijn al gepubliceerd en in de stand van de techniek goed bekend. Gemakshalve wordt hier verwezen naar de specifieke schakeling in het Amerikaanse octrooischrift 40 Re 28.426.

In het Belgische octrooischrift 889.428 worden modificaties van de zojuist beschreven schakeling aangegeven, in het bijzonder met het doel twee dergelijke schakelingen in serie te laten werken. Deze modificaties omvatten het wijzigen van de frequenties van de filters 20 en 22, het veranderen van de doorschiet-onderdrukkingsniveaus en het wijzigen van de syllabische drempelwaarde van één van de 45 schakelingen door de stuurversterker 30 te veranderen. Dit wordt gedaan door zijn eigenschappen wat betreft benadrukking vooraf te wijzigen die worden geregeld door het emitter-tijdconstante netwerk 52. Het verhogen van de waarde van de condensator in het emitter-netwerk van de stuurversterker 30 vergroot de versterking van de versterker bij iedere gegeven frequentie waardoor het schuifbandfilter zal reageren op lagere signaalniveaus. Zoals hierboven is uiteengezet en ook in het Amerikaanse octrooischrift Re 28.426 50 neemt, wanneer de stuurspanning (uit de versterker 30, gelijkrichter 31 en afvlakfilter 32) toeneemt, de afsnijfrequentie van het variabele RC-filter 22 toe. Aldus reageert bij een grotere waarde van de capaciteit in het netwerk 52 (waarmee dus de omslagfrequentie van de stuurversterker wordt verlaagd) het variabele filter door vanuit zijn rustwaarde in frequentie omhoog te schuiven. De drempel van de doorschiet-onderdrukker wordt verlaagd door het aanwenden van geschikte gelijkspanning-voorinstellingen (in de 55 doorlaatrichting) op de diodes 28. Op een andere manier kan de versterking van de versterker 26 (figuur 3) worden verhoogd tot het verlangde niveau of kan de versterking van de versterker 26 worden verhoogd tot een hoog niveau en kan demping worden gebruikt voor het instellen van het signaalniveau voor de diodes.

9 192905

Figuur 7 toont een blokschema van een bilineaire tweewegscompressor- en expanderconfiguratie met vaste band. De principiële aspecten van dit systeem zijn beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 3.846.719 en 3.903.485 en in het Journal of the Audio Engineering Society, Vol. 15, nr. 4, oktober 1967, blz. 383 - 388.

5 In de bekende uitvoering volgens figuur 7 verschaffen de tweede weg-netwerken 250 vier banden. De banden 1, 3 en 4 zijn voorzien van gebruikelijke 12 dB/octaaf ingangsfilters: een 80Hz laagdoorlaatfilter 252 aan de ingang van band 1, een 3kHz hoogdoorlaatfilter 254 aan de ingang van band 3 en een 9kHz hoog-doorlaatfilter 256 aan de ingang van band 4. Elk van de filters wordt gevolgd door een emittervolger-isolatietrap 258. Band 2 heeft een frequentie-responsie die complementair is aan die van de banden 1 en 3. 10 Een dergelijke responsie wordt verkregen door (in opteller 260) de uitgangssignalen van de emittervolgers 258 in de banden 1 en 3 op te tellen en deze som af te trekken van het totale ingangssignaal (in het aftrekorgaan 262). De uitgangssignalen van de emittervolgers 258 in elke band en het uitgangssignaal van het aftrekorgaan 262 worden aangeboden aan respectieve begrenzers 264 en 264' met dien verstande dat de begrenzers 264' in de banden 1 en 2 een tijdconstante hebben die tweemaal zo groot is als de 15 tijdconstante van de begrenzers 264 in de banden 3 en 4. De uitgangssignalen van de banden 1 tot en met 4 worden gecombineerd met het hoofdwegsignaal in een combinatie-orgaan 266. Het uitgangssignaal van de compressor wordt aangeboden aan een ruisinvoerend kanaal om te worden uitgezonden naar de complementaire expander waarin het uitgangssignaal van de identieke tweede wegnetwerken worden afgetrokken van het ingangssignaal om de complementaire expansie-karakteristiek op te leveren.

20 Figuur 8 toont meer bijzonderheden van de begrenzers 264 en 264'. Elke begrenzer bevat een FET-verzwakker 270 die werkzaam is in reactie op een stuursignaal. Het uitgangssignaal van de verzwakker wordt versterkt door een signaalversterker 272 waarvan de versterking wordt ingesteld om de gewenste versterking voor zwakke signalen te verschaffen. De uitgangssignalen van alle banden worden gecombineerd met het hoofdsignaal op een zodanige wijze dat een laag niveau-uitgangssignaal wordt verkregen uit 25 de compressor dat gelijkmatig 10 dB hoger is dan het ingangssignaal tot aan ongeveer 5 kHz, waarboven de toename van het niveau geleidelijk aan stijgt tot 15 dB bij 15 kHz.

De FET-verzwakker wordt bestuurd door een stuursignaal-subketen die een compressie-drempelwaarde van 40 dB onder het top-bedrijfsniveau verschaft. De stuur-subketen omvat een stuursignaalversterker 276, gevolgd door een fasesplitser 278 die een dubbelwerkende versterker 280 aandrijft. De verkregen 30 gelijkspanning wordt aangeboden aan een afvlaknetwerk 282 waarvan het uitgangssignaal het stuursignaal is. Het netwerk 282 omvat een RC-voor-integrator, een emittervolger en een RC-eind-integrator die werkzaam zijn samen met diodes zodanig dat zowel de voor-integrator als de eind-integrator niet-lineaire karakteristieken hebben die door de diodes worden verschaft. Snelle grote wijzigingen in de signaal-amplitude worden snel doorgelaten, terwijl kleine veranderingen langzaam worden doorgegeven. Deze 35 dynamische afvlak-werking levert optimale resultaten ten aanzien van moculatie-effecten, lage frequentie-vervorming en vervormingscomponenten die door het stuursignaal worden gegenereerd. De schakeling bereikt zowel een snel herstel als een geringe signaalvervorming.

Figuur 9 toont in algemene zin de mogelijke dwarsverbindings-configuraties tussen twee in serie geschakelde bilineaire inrichtingen. Indien meer dan twee inrichtingen in serie worden bedreven neemt het 40 aantal mogelijke dwarsverbindingsconfiguraties toe. Aldus kan bijvoorbeeld de eerste inrichting een dwarsverbinding hebben met de derde inrichting enz. In de figuur 9 nu zijn ”n” mogelijke dwarsverbindingen vanuit de compressor 2 naar de compressor 4 aangegeven met de respectieve overdrachtsfuncties f^s), f2(s) tot en met fn(s). Ook zijn ”n” mogelijke dwarsverbindingen van de compressor 4 naar de compressor 2 aangegeven met de respectieve overdrachtsfuncties g, (s), g2(s) tot en met gn(s). In de complementaire 45 expander-inrichting van de expanders 6 en 8 zijn de dwarsverbindingen omgekeerd zodanig dat de g^s), g2(s) en gn(s) dwarsverbindingen lopen van expander 6 naar expander 8 en de fn (s), f2(s) en fn(s) dwarsverbindingen van expander 8 naar expander 6. Aldus kunnen er in het algemeen gesproken één of meer dwarsverbindingen zijn, hetzij voorwaarts of achterwaarts (f(s), respectievelijk g(s)) en de dwarsverbinding of dwarsverbindingen kunnen in slechts één richting lopen (bijvoorbeeld worden of de f(s) of de g(s) richtingen 50 weggelaten) of nog anders kunnen zij in twee richtingen lopen via één enkel koppelorgaan.

De overdrachtsfuncties ^(s), f2(s), g^s), enz. kunnen worden verkregen door middel van verschillende aktieve of passieve organen waaronder frequentie- en/of niveau-afhankelijke elementen. De ingangs- en uitgangs-verbindingen van de dwarsverbindingswegen kunnen geschikte punten bevatten voor het ontlenen aan of verbinden met één van de volgende signaalwegen: ingangssignaalweg, uitgangssignaalweg, 55 hoofdwegsignaalweg (in een tweewegsbilineaire inrichting), tweede wegsignaalweg (in een tweewegs-bilineaire inrichting) en de wisseistroomingangssignaalweg naar de stuurschakeling of schakelingen.

In figuur 10 is een voorbeeld gegeven van een signaalwegdwarsverbindingsinrichting tussen de tweede 192905 10 wegen van tweewegsbilineaire compressors en expanders. De serieketens zijn zo geschikt dat de syllabische drempelwaarde van de eerste compressorketen op een hoger niveau ligt dan die van de tweede compressorketen. Met het oog op de complementariteit is de volgorde omgekeerd in de serie expander-ketens. De blokken N, en N2 verwijzen naar de schakeling voor de tweede weg. In de inrichting volgens 5 figuur 10 wordt een uitgangssignaal van de tweede weg in de hoogniveautrap 280 vanuit N1 aangeboden via een koppeiingsschakeling met een overdrachtsfunctie f(s) ingevoerd in de schakeling van de tweede wegketen N2 van de laagniveautrap 282. De overdrachtsfunctie f(s) kan geschikte frequentie- en fase-eigenschappen hebben zodanig dat de begrenzende werking van de laagniveaucompressortrap en dus het ruisonderdrukkingseffect worden versterkt. Indien de bilineaire organen schuifbandinrichtingen zijn wordt het 10 signaal uit de hoogniveautrap bijvoorbeeld ingevoerd in de filterschakeling van de laagniveautrap teneinde de schuifbandwerking te versterken. In de complementaire expander wordt het uitgangssignaal vanuit N., in de hoogniveau-expandertrap via dezelfde overdrachts-karakteristiek f(s) ingevoerd in de schakeling van de tweede wegketen N2 in de laagniveautrap.

Een specifieke uitvoering van de algemene inrichting volgens figuur 10 is getekend in de figuren 11 en 15 12. Figuur 11 toont de serie-compressorketens 280 en 282 waarbij de ingangs- en uitgangsverbindings-punten voor de dwarsverbinding die de overdrachtsfunctie f(s) bevat, zijn aangegeven. Figuur 12 toont de bijzonderheden van het netwerk dat de overdrachtsfunctie f(s) bepaalt, en zijn aansluiting aan de filterschakeling van compressor 282. Voor het gemak is de filterschakeling van compressor 282 aangenomen te zijn als beschreven in verband met figuur 5.

20 Het dwarsverbindingsnetwerk volgens figuur 12 omvat een hoogfrequent opjaagnetwerk 284 dat een opjaging van 10 dB verschaft bij hoge frequenties en een hoekfrequentie heeft die gelijk is aan de filterhoekfrequentie van keten 280 in rust. Het uitgangssignaal van het netwerk 284 wordt gesplitst over twee wegen en via een orgaan met instelbare versterking ingevoerd in de vaste filter 20 en in het variabele filter 22. Het ene eind van een weerstand van 3,3 K in het vaste filter 20 wordt van de aarde opgetild en het 25 signaal dat via potentiometer 286 en versterker 288 wordt verkregen, wordt dan aangelegd. Het eind van de weerstand 36a ter waarde van 39 k dat eerst was aangesloten aan het verbindingspunt tussen de condensator met de waarde 0,033 en de weerstand met de waarde 3,3 k, wordt van dat verbindingspunt getild en het signaal dat via de potentiometer 290 en de versterker 292 wordt afgeleid, wordt daaraan aangeboden. De versterker 288 heeft een versterkingsfactor van ongeveer 3/4 en de versterker 292 heeft 30 de versterkingsfactor ter waarde 1.

In bedrijf zal bij een laag niveau de hoogniveauketen 280 nog niet werken. Onder deze voorwaarde is de spanning V2 gelijk aan de spanning V4 om dat de spanning V3 een laag niveau hoogfrequente opjaging bevat (die resulteert uit de versterking onder de drempelwaarde van de hoogniveauketen 280) die wordt geëvenaard door het opjaagnetwerk 284. De aan het vaste filter 20 en het variabele filter 22 aangeboden 35 signaalniveaus kunnen worden ingesteld om de beste resultaten te verkrijgen. Indien ongeveer 3/4 van het uitgangssignaal van het netwerk 284 wordt toegevoerd aan de weerstand met waarde 3,3 k wordt zijn effectieve weerstand ongeveer 13 k. Wanneer de hoogniveauketen zijn drempel bereikt zullen de twee filters (20 en 22) in de laagniveauketen 282 een schuifbandwerking hebben die de totale ruis-modulatieprestatie zal verbeteren zonder middenband-modulatie-effecten te verergeren, dat wil zeggen dat een overdreven 40 bandverschuiving tot een minimum wordt teruggebracht.

In figuur 13 is een andere uitvoering van de uitvinding voor het dwarsverbinden van in serie geschakelde tweewegsschuifbandinrichtingen getekend. Elementen die dezelfde zijn als in de uitvoering volgens figuur 11, hebben dezelfde verwijzingscijfers. In de uitvoering volgens figuur 13 wordt een enkele stuurketen (blokken 30, 31, 32) gevoed door optelweerstanden 304 en 306 vanuit de uitgangen van de tweede wegen 45 in elk van de seriecompressors 280 en 282. Het uitgangssignaal van de stuurketen wordt aangeboden aan het variabele filter 22 van elke seriecompressor via respectieve niveau-instellingsorganen 308 en 310 (indien nodig). De waarden van de optelweerstanden 304 en 306 kunnen worden gekozen om het besturingseffect van de ene compressor ten opzichte van de andere af te wegen. De inrichting verschaft een besparing van onderdelen in de schakeling terwijl een prestatie wordt geleverd die grotendeels dezelfde 50 is als die van schakelingen die gebruik maken van afzonderlijke stuurketens voor elke serie-inrichting. Een enkele stuurketen kan ook worden voorzien in het geval van drie of meer in serie geschakelde compressors of expanders in welk geval eik uitgangssignaal van een tweeweg via een sommeerorgaan wordt toegevoerd aan de ingang van de stuurketen waarvan het uitgangssignaal via respectieve niveau-instellingsorganen (indien nodig) wordt aangeboden aan de respectieve variabele filters.

55 Een enkele stuurketeninrichting kan ook toepassing vinden in in serie geschakelde vaste-band-inrichtingen als weergegeven in de uitvoering volgens figuur 14 waarin vastebandcompressors met één enkele tweede weg zijn getekend. De inrichting is eveneens toepasselijk op vaste-bandcompressors en

Claims (7)

11 192905 expanders die in serie zijn geschakeld en die elk twee of meer wegen hebben, in welk geval de gemeenschappelijke stuurketen vanzelfsprekend is aangesloten tussen of onder de tweede wegen die in dezelfde frequentieband werkzaam zijn. In figuur 14 wordt het ingangssignaal in een compressor 326 gesplitst in een hoofdweg die wordt 5 aangelegd aan een combinerend netwerk 316, en aan een tweede weg die een vast filter 312 en een spanningbestuurde versterker (VCA) 314 bevat. De VCA kan zijn een FET-verzwakker, gevolgd door een versterker zoals is beschreven in samenhang met figuur 8 {blokken 270 en 272). In de tweede compressor 228 is de drempelwaarde van VCA 314' versprongen ten opzichte van die in VCA 314 in de eerste compressor 326, zoals is uiteengezet in het Belgische octrooischrift 889.428. Een gemeenschappelijke 10 stuurketen (blokken 276, 278, 280 en 282), zoals beschreven in samenhang met figuur 8 wordt door middel van sommeerweerstanden 318 en 320 gevoed vanuit het uitgangssignaal van de tweede weg op de wijze van de uitvoering in figuur 13. Het uitgangssignaal van de stuurketen wordt aangeboden aan de VCA 314 en de VCA 314' via niveauinstellingsorganen 322 en 324. De inrichting is eveneens van toepassing op drie of meer in serie geschakelde vaste bandinrichtingen op dezelfde wijze als is vermeld in samenhang met de 15 uitvoering volgens figuur 13. De uitvoeringen volgens de figuren 13 en 14 zijn beide gebaseerd op de waarneming dat in dergelijke in serie geschakelde compressors en expanders de dynamische werking voornamelijk plaatsvindt in één trap tegelijk. Bijvoorbeeld genereert beginnend bij lage ingangssignaalniveaus de laagste niveautrap het grootste deel van het gecombineerde stuursignaal. Naarmate het ingangssignaalniveau toeneemt raakt de laagste 20 niveautrap uit de dynamische werking en wordt de eerstvolgende trap met het naast hogere drempelniveau aktief en draagt deze het grootste deel bij aan het gecombineerde stuursignaal. 25

1. Schakelingsinrichting voor het modificeren van de dynamiek-omvang van ingevoerde informatiesignalen, omvattende een eerste schakeling die in een eerste frequentiegebied een bilineaire ingangs-/uitgangs-karakteristiek heeft, 30 met een eerste segment met nagenoeg constante versterking in het gebied met laag ingangsniveau tot aan een drempelwaarde, met een middelste segment boven de drempelwaarde met veranderende versterking, dat een maximale compressieverhouding of expansieverhouding verschaft, en met een derde segment in het gebied met hoog ingangsniveau, met nagenoeg constante versterking, die 35 verschilt van de versterking van het eerste segment, en omvattende ten minste één tweede schakeling die volgt op de eerste schakeling, welke tweede schakeling een bilineaire ingangs-/uitgangs-karakteristiek heeft binnen een tweede frequentiegebied, waarbij het tweede frequentiegebied en het eerste frequentiegebied elkaar ten minste gedeeltelijk overlappen en de middelste segmenten van de karakteristieken van de schakelingen binnen ten minste 40 een deel van het frequentiegebied waarin het eerste frequentiegebied en het tweede frequentiegebied elkaar overlappen, zodanig versprongen zijn, dat een versterkingsverandering bereikt wordt over een ruimer gebied van middelste ingangsniveaus dan voor elk van de schakelingen op zichzelf, en een verhoogd verschil tussen de versterkingen bij lage en hoge ingangsniveaus bereikt wordt, zonder dat door de verspringing de maximale compressie- of expansieverhouding wezenlijk groter wordt dan die van 45 elk van de schakelingen op zichzelf, gekenmerkt door een dwarsverbindingsschakeling (f(s); fi(s), f2(s).....fn(s); g^s), g2(s),.... gn(s)) die ten minste één van de schakelingen als bronschakeling verbindt met ten minste één andere van de schakelingen als doelschakeling 50 voor het afleiden van ten minste één bronsignaal van ten minste één informatiesignaalweg in de bronschakeling of bronschakelingen, voor het verwerken van het bronsignaal of de bronsignalen tot een verwerkt doelsignaal, en voor het invoeren van het verwerkte doelsignaal in ten minste één informatiesignaalweg in de doelschakeling of doelschakelingen, 55 waarbij het verwerkte doelsignaal de dynamiek-omvang modificerende werking van de doelschakeling of 192905 12 doelschakelingen verandert.

2. Schakelingsinrichting volgens conclusie 1, waarbij ten minste de eerste schakeling (280, 286) en de tweede schakeling (282, 284) tweewegschakelingen zijn met ieder een hoofdsignaalweg, die met betrekking tot de dynamiek-omvang lineair is en een combineerorgaan 5 heeft, en een verdere signaalweg, die met betrekking tot de dynamiek-omvang niet-lineair is, die een signaal van de hoofdsignaalweg ontvangt, en die met zijn uitgang aan het combineerorgaan aangesloten is, met het kenmerk, dat de dwarsverbindingsschakeling (f(s)) een signaal van de uitgang van de verdere signaalweg van één 10 van de tweewegschakelingen (280, 284) als bronschakeling afleidt en het verwerkte signaal invoert in de verdere signaalweg van ten minste één andere van de tweewegschakelingen (282, 286) als doel-schakeling.

3. Schakelingsinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de verdere weg van de doelschakeling (282) een met een veranderende filteropstelling (22) verbonden vaste fifteropstelling (20) omvat, en dat de 15 dwarsverbindingsschakeling (f(s)) het verwerkte signaal levert aan een verbindingspunt tussen de vaste filteropstelling (20) en de veranderbare filteropstelling (22).

4. Schakelingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat ten minste twee van de schakelingen (280, 282; 326, 328) een veranderbaar element (22; 314,314') hebben, dat het werkpunt van de schakeling, volgens maatgeving van een door een stuursignaalopwek-20 kingsschakeling (30, 31,32; 276, 278, 280, 282) opgewekt stuursignaal, op de bilineaire karakteristiek stuurt, en dat de stuursignaalopwekkingsschakeling (30, 31, 32; 276, 278, 280, 282) als dwarsverbindings-schakeling een gemeenschappelijk stuursignaal opwekt voor het sturen van het veranderbare element (22; 314, 314') in elk van de ten minste twee schakelingen (280, 282; 326, 328), volgens maatgeving van 25 een signaal dat is afgeleid van ten minste één van deze ten minste twee schakelingen.

5. Schakelingsinrichting volgens conclusie 4, gekenmerkt door dempingsorganen (308, 310; 322, 324) voor het zodanig onderscheidenlijk dempen van de door de stuursignaalopwekkingsschakeling (30, 31,32; 276, 278, 280, 282) aan het veranderbare element (22; 314, 314') in elk van de ten minste twee schakelingen geleverde stuursignalen, dat de middelste segmenten van de karakteristieken van de ten minste twee 30 schakelingen versprongen zijn.

6. Schakelingsinrichting volgens conclusie 4 of 5, waarbij ten minste twee van de schakelingen (280, 282; 326, 328) tweewegschakelingen zijn, die elk een hoofdsignaalweg omvatten die met betrekking tot de dynamiek-omvang lineair is en een combineerorgaan (15; 316) heeft, zowel als een verdere signaalweg (20-28; 312, 314, 314') omvatten die met betrekking tot de dynamiek-omvang niet-lineair is, die een signaal 35 uit de hoofdsignaalweg ontvangt, en die met zijn uitgang aan het combineerorgaan (15; 316) is aangesloten, met het kenmerk, dat het signaal waarop de stuursignaalopwekkingsschakeling (30, 31, 32; 276, 278, 280, 282) aanspreekt, afgeleid is van de uitgang van de verdere weg van ten minste één van de schakelingen.

7. Schakelingsinrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het signaal waarop de stuursignaalop-wekkingsschakeling (30, 31, 32; 276, 278, 280, 282) aanspreekt, afgeleid is van de uitgangen van de 40 verdere wegen van alle door de stuursignaalopwekkingsschakeling gestuurde schakelingen. Hierbij 12 bladen tekening