NL8600405A - Versterker met automatische regeling van de versterking. - Google Patents

Description

* .....-ϊ ΡΗΝ 11,651 -1- N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Versterker met automatische regeling van de versterking,

De uitvinding heeft betrekking op een versterker met een automatische regeling van de versterking.

Uit het Amerikaanse octrooischrift 4.079.199 is een automatisch geregeld versterkerstelsel bekend, waarbij 5 de versterking in afhankelijkheid van het optreden van oscillaties wordt geregeld.

Wanneer bij een dergelijk stelsel aan de ingangen een of meer microfoons worden aangesloten en aan de uitgangen een of meer luidsprekers worden aangesloten, 10 kunnen oscillaties optreden, wanneer er een akoestische koppeling aanwezig is van een of meer van de luidsprekers naar een of meer van de microfoons. Een dergelijke situatie kan zich voordoen, wanneer het stelsel gebruikt wordt om in zalen spraaksignalen of muzieksignalen te versterken. De 15 frequenties waarop oscillaties kunnen optreden worden onder meer bepaald door de geometrie van de zaal, temperatuur en relatieve vochtigheid in de zaal, de afstand van de spreker tot de microfoon en het aantal toehoorders dat in de zaal aanwezig is. De oscillatiefrequenties hebben dan 20 ook een min of meer stochastisch karakter. Om' deze oscillaties tegen te gaan wordt volgens het Amerikaanse octrooischrift 4.079.199 voorgesteld om toevallig optredende oscillaties te detecteren en vervolgens de versterking van het stelsel te verlagen, totdat de 25 oscillaties worden onderdrukt. Na een wachttijd wordt de versterking van het stelsel dan automatisch weer verhoogd.

Een en ander heeft tot gevolg, dat in dit bekende stelsel steeds toevallige oscillaties kunnen optreden, bijvoorbeeld, doordat de eigenschappen van de zaal zijn veranderd, 30 doordat bijvoorbeeld het aantal toehoorders is vermeerderd of verminderd. Dit optreden van oscillaties (rondzingen) is voor de toehoorder hinderlijk.

«*»»*,* ** i 0 V 4 0 3 PHN 11.651 -2- τ

De uitvinding heeft ten doel om dit bezwaar van het. bekende stelsel te elimineren of althans te verminderen en verschaft daartoe een versterker van de in de aanhef genoemde soort, die daardoor wordt gekenmerkt, doordat deze 5 voorzien is van organen voor het detecteren van rinkeltonen en van organen om de versterking bij detectie van rinkeltonen omlaag te regelen.

Een verdere verbetering van de versterker volgens de uitvinding wordt daardoor bereikt, doordat deze voorzien 10 is van organen om de versterking bij afwezigheid van rinkeltonen weer omhoog te regelen. Hierdoor wordt bereikt, dat bij een vermindering van de akoestische meekoppeling weer een hogere gewenste waarde voor de versterking kan worden ingesteld.

15 Rinkeltonen treden op, wanneer de openlusverster- king de waarde 1 benadert, of anders gezegd, wanneer een resonantiekring voor de betreffende frequentie te sterk ontdempt raakt. Wanneer dergelijke rinkeltonen worden gedetecteerd wordt de versterking volgens de uitvinding omlaag 20 geregeld, zodat deze rinkeltonen dan weer worden gedempt. Rinkeltonen zijn voor de toehoorder niet of nauwelijks waarneembaar terwijl zij toch al door het detektiestelsel gedetekteerd kunnen worden en vervolgens weggeregeld kunnen worden voordat het rondzingen (oscilleren) optreedt. Dit is 25 een. belangrijk voordeel ten opzichte van het stelsel volgens het Amerikaans octrooischrift 4.079.199.

Rinkeltonen hebben als eigenschap, dat de frequentie constant is en dat de uitsterftijd relatief lang .is. De uitvinding maakt bij voorkeur gebruik van deze beide 30 eigenschappen om deze rinkeltonen te detecteren.

De uitvinding verschaft tevens een orgaan voor het detecteren van rinkeltonen, dat daardoor wordt gekenmerkt, doordat dit voorzien is van e'en of meer frequentie-diskriminatoren, bij voorkeur phase locked loops, waaraan 35 althans een deel van het te versterken signaal .wordt toegevoerd, een klokorgaan voor het instellen van een tijdsinterval T, een periodenteller voor het aftellen van een Λ '' * \ 'i % 'u w* i -j -jr £ - * ΡΗΝ 11.651 -3- aantal perioden η van het uitg-angssignaal van de phase locked loop met frequentie f0 en een detectieteller voor het aftellen van het aantal malen N, dat er n trillingen zijn afgeteld door de periodenteller binnen het 5 tijdsinterval T.

Een verder nadeel van het stelsel volgens het Amerikaans octrooischrift 4.079.199 is, dat de versterking niet optimaal kan worden ingesteld. De versterking wordt namelijk teruggeregeld totdat op die frequentie, waarvoor 10 de versterking maximaal is, juist geen ocsillatie meer optreedt. Dit houdt in, dat voor andere frequentiegebieden de versterking dan te laag kan zijn.

Om dit nadeel te vermijden wordt volgens de uitvinding voorgesteld, dat de organen om de versterking 15 omlaag te regelen dusdanig zijn uitgevoerd, dat de versterking selectief in die frequentieband, waarin een rinkeltoon wordt gedetecteerd, omlaag wordt geregeld.

Volgens de uitvinding kan de versterker dan verder voorzien zijn van organen om de versterking weer 20 omhoog te regelen, die dusdanig zijn uitgevoerd, dat de versterking selectief in die frekwentiebanden, waarin rinkeltonen ontbreken, omhoog wordt geregeld. Op deze wijze wordt bereikt, dat voor elk van de frekwentiebanden de versterking steeds op een zo hoog mogelijke waarde kan 25 worden ingesteld.

Bij voorkeur is de rinkeltoondetector. volgens de uitvinding voorzien van verscheidene gekoppelde phase locked loops, waarvan de centrale frequenties zo ten opzichte van elkaar verschoven zijn dat een zo groot 30 mogelijk frekwentiegebied bestreken kan worden.

Bij voorkeur ligt volgens dë uitvinding de waarde van T tussen 20 en 40 sec., de waarde van n tussen 60 en 100 en de waarde van N tussen 1 en 4. Hierdoor kan een maximale waarde voor de instelling van de verster-35 king worden bereikt en is het effect van de optredende , ; i j J' -¾ PHN 11.651 ~4“ rinkeltonen voor de toehoorder minimaal. Een optimaal effect wordt bereikt, wanneer T/N^3 10 sec. en ηΛ$ 80.

Vervolgens zal de versterker volgens de uitvinding met het orgaan voor het detecteren van rinkeltonen 5 volgens de uitvinding worden beschreven aan de hand van de tekening, waarin: figuur 1 een blokschema toont van de versterker volgens de uitvinding met verscheidene afzonderlijk geregelde kanalen; 10 figuur 2 een blokschema toont van een detectie- kanaal voor een versterker volgens de uitvinding met een enkelvoudige regeling van de versterking; figuur 3 een nadere uitwerking toont van een kanaal van de versterker volgens figuur 1; 15 figuur 4 en 5 het gebruik tonen van meerdere phase locked loops voor een kanaal.

In figuur 1 zijn microfoons M1-Ml aangesloten op afzonderlijke instelbare versterkers V1-V1. De uitgangen van de versterkers V!-Vl komen samen in een signaalsommator 20 S waarvan een uitgang is gekoppeld met de ingangen van filters F1-Fn. Het filter F1 is een laagdoorlatend filter en het filter Fn een hoogdoorlatend filter, F2...Fn-1 zijn doorlaatfilters voor tussenliggende frekwentiebanden. De uitgangssignalen van de filters F1-Fn worden enerzijds 25 respectievelijk toegevoerd aan instelbare verzwakkers A1-An en anderzijds toegevoerd aan rinkeldetectoren- D1-Dn. Wanneer door een van de detectoren D1-Dn een rinkeltoon wordt gedetecteerd wordt een uitgangssignaal toegevoërd aan een van de versterkingsregelaars V'l-V'n, die daarmee korres-30 pondeert. Deze versterkingsregelaar verandert dan de versterking met de korresponderende verzwakker AT-An met een gewenst aantal stappen. De uitgangssignalen van de verzwakkers A1-An worden gesommeerd en toegevoerd aan een instelbare versterker A0, waarvan het uitgangssignaal wordt 35 toegevoerd aan luidsprekers Ll-Lm.

In het blokschema volgens figuur 2 van een detectiekanaal van een versterker volgens de uitvinding met een enkelvoudige regeling van de versterking (waarbij wel Λ .* · 'j :) ΡΗΝ 11.651 -5- Λ \ in verschillende frequentiegebieden wordt gedetekteerd, maar voor het gehele frequentiegebied de versterking gelijktijdig wordt geregeld) is met het verwijzingscijfer 1 een phase locked loop aangegeven, waaraan via een instel-5 bare verzwakker 7 en een automatische volumeregeling 8 het te versterken signaal wordt toegevoerd. De phase locked loop 1 heeft twee uitgangen. Een uitgang geeft het vergrendeld zijn van de oscillator aan en de andere uitgang geeft in niet-gelockte toestand het oscillatiesignaal met 10 frequentie f0 af. Wanneer de phase locked loop vergrendeld is, dat wil zeggen, dat aan de ingang van deze phase locked loop trillingen optreden met een frequentie nabij de frequentie f0 van de phase locked loop, worden de perioden van het uitgangssignaal van de phase locked loop geteld 15 door de periodenteller 2. Bij overschrijden van de waarde n door de teller 2 treedt detectie op door de drempeldetector 3 en wordt een pulssignaal doorgegeven aan de detectietel-ler 4. Wanneer de inhoud van de teller 4 gedurende een tijdsinterval T de waarde N overschrijdt wordt dit 20 gedetecteerd door de drempeldetector 5, die een uitgangssignaal afgeeft aan de ÓF-poort 6. Mét behulp van het uitgangssignaal van de OF-poort 6 wordt dan weer een instelbare verzwakker aangestuurd, die de versterking van het stelsel met een gewenst aantal stappen terugregelt. De 25 instelling van het tijdsinterval T vindt plaats in de klok 24. Het terugstellen van de teller 2 vindt of plaats, wanneer de drempel n wordt overschreden door middel van de drempeldetector 3, of, wanneer de drempel n niet wordt overschreden, door middel van het signaal L/NL (zie ook 30 fig. 3), waarbij NL het logisch "1" signaal is. De teller 4 wordt op de in figuur 3 aangegeven wijze teruggezet (signaal R’). Teller 4 wordt op de wijze, die bij figuur 3 is aangegeven voor het terugzetten van de rinkeldetector 20, teruggezet (R*). Het uitgangssignaal van de OF-poort 6 35 kan op overeenkomstige wijze, als de uitgang van 20 (in fig.

3) worden gebruikt voor het instellen van de versterking.

Met 26 is nog een schakelaar aangegeven, die automatisch 1 * > v » * 'f PHN 11.651 -6- kan worden geopend, wanneer er niet voldoende geluidssignaal aanwezig is.

In de nadere uitwerking van een kanaal van de versterker volgens figuur 1, die in figuur 3 is weergege-5 ven, is met het verwijzingscijfer 17 een banddoorlatend filter aangegeven, met het verwijzingscijfer 18 een instelbare verzwakker, met 19 een automatische versterkingsrege-ling, met 20 een rinkeldetector, zoals bijvoorbeeld weergegeven .in figuur 2 of figuur 4, met het verwij zingscij fer 21 TQ· is een op- afteller aangegeven, met het verwijzingscijfer 22 een digitaal gestuurde verzwakker, met het verwijzingscij fer 23 een poortschakeling, geeft het verwijzingscijfer 24 een klok aan en het verwijzingscijfer 25 een schakelaar. Wanneer het te versterken signaal onvoldoende - sterk is, dan 15 wordt de schakelaar 25 automatisch geopend en.de klok 24 automatisch teruggesteld, zodat er dan geen regeling van de versterking optreedt. Het uitgangssignaal van de klok 24 wordt toegevoerd aan de poortschakeling 23 evenals het uitgangssignaal van de rinkeldetector 20. Wanneer in het 20 tijdsinterval T bepaald door de klok 24, N rinkeltonen zijn gedetecteerd dan levert de poortschakeling 23 een stuursignaal aan de op/af teller 21, waardoor de stand van de teller 21 met een stap wordt veranderd en de instelling van de digitaal gestuurde verzwakker 22 dienovereenkomstig 25 verhoogd. Tevens worden dan de klok 24 en de rinkeldetector 20 door de teller 21 teruggesteld.

De klok zorgt ervoor, dat in fig. 3 de versterking voor een kanaal voor elke periode T met een stap wordt vergroot, zolang tenminste in deze periode T 30 geen N rinkeltonen zijn gedetecteerd. Hierdoor wordt een evenwicht voor de versterking van dit kanaal verkregen, die dusdanig is, dat de akoestische versterking ligt tussen twee gekozen waarden. Deze waarden worden bepaald door de gekozen T, n en N, en door de grootte van de stappen van de 35 verzwakkers (22 in fig. 3) in de geluidsversterkers.

Λ

• V - --· 'j 'J

·* PHN 11.651 -7-

Variatie van T betekent variatie van de gemiddelde afstand tot rondzingen.

In de figuren 4 en 5 is een efficiënte toepassing van een aantal phase locked loops volgens de uitvin-5 ding aangegeven. Hierbij wordt een drietal phase locked loops voor een bepaalde freguentieband toegepast. In figuur 5 zijn de vanggevoeligheden (U) aangegeven van elk van de phase locked loops uit figuur 4 als functie van de frequentie f van een toneburst als model voor het ingangssignaal 10. aangeboden aan een phase locked loop. .De centrale frequentie van elk van de phase locked loops is gelijk aan (1+x) maal de centrale frequentie van de voorafgaande phase locked loop (waarbij x afhangt van het type van de gebruikte phase locked loop en een praktische waarde kan hebben 15 van ongeveer 0,08). Door de in figuur 4 weergegeven configuratie en de keuze van de centrale frequenties volgens figuur 5 kan met een betrekkelijk klein aantal phase locked loops voor een bepaalde frequentieband worden volstaan. Het uitgangssignaal L/NL van de phase locked loops 9, 10 en 11 20 wordt toegevoerd aan de ene ingang van de OF-poort 12 samen met het uitgangssignaal van de EN-poort 13 aan de andere ingang. (Het signaal L/NL wordt gelijk aan "O", wanneer een van de phase locked loops "locked" wordt. Er treedt bij het tellen dan nog een te verwaarlozen fout op, 25 omdat steeds f0 geteld wordt en dus niet altijd de frequentie van de werkelijk vergrendelde PLL.) Wanneer vergrendeling van een van de schakelingen 9, 10 of 11 optreedt wordt het aantal trillingen van het uitgangssignaal f0 van de phase locked loop 10 geteld door de periodenteller 15.

30 Wanneer de stand van de periodenteller 15 de waarde n overschrijdt wordt door de EN-poort 13 een signaal afgegeven aan de detectieteller 16, waardoor ook de· teller 15 wordt teruggezet (OF-poort 12). Wanneer de stand van de detectieteller 16 de waarde N overschrijdt wordt door de 35 EN-poort 14 een signaal gegenereerd, waarmee de versterking verminderd kan worden.

. ' : ; o · S' v ·* PHN 11.651 -8-

Di't signaal kan op de bijvoorbeeld in figuur 3 aangegeven wijze worden gebruikt om de versterking voor een bepaald kanaal te verminderen. Teller 16 wordt op de in figuur 3 aangegeven wijze teruggezet (R1).

5 Een complicatie is, dat niet alle rinkeltonen een gevolg zijn van teveel akoestische terugkoppeling van de versterker. De oorspronkelijke spraak bevat voorkeurs-tonen, die door het stelsel als rinkeltonen worden geïnterpreteerd. Daarbij komt, dat de passievè ruimte zelf 10 voorkeursfrequenties heeft (resonanties).' Ook deze rinkeltonen worden gedetecteerd; wanneer echter n ongeveer gelijk aan 80 wordt gekozen, T ongeveer gelijk aan 30 wordt gekozen en N ongeveer gelijk aan 3 wordt gekozen, worden deze rinkeltonen gemiddeld minder vaak gedetecteerd dan 15 rinkeltonen, die het gevolg zijn van teveel akoestische meekoppeling.

De uitvinding is niet beperkt tot de in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeelden. Andere varianten maken deel uit van de uitvinding. Zo kan men 20 bijvoorbeeld voor een kanaal, behorende bij een bepaalde • frequentieband (een bepaald filter), afhankelijk van de bandbreedte van het filter, meerdere rinkeltoondetectoren toepassen, waarvan de uitgangssignalen aan een OF-poort worden toegevoerd (zoals beschreven bij figuur 2). Er is 25 dan voor elk kanaal een op/af teller 21, waaraan het uitgangssignaal van de OF-poort wordt toegevoerd, een klok 24 en een poortschakeling 23 aanwezig, die op. de in figuur 3 aangegeven wijze geschakeld zijn. Het uitgangssignaal van deze OF-poort kan dan op de in verband met figuur 3 30 beschreven wijze worden gebruikt voor de regeling van de versterking. De uitvinding omvat in principe -ook een stelsel met slechts een enkel kanaal, waarbij dus het optreden van rinkeltonen over het gehele gebruikte frequentiegebied met een enkele rinkeltoondetector wordt gedetecteerd en de 35 versterking voor het gehele frequentiegebied met behulp van een enkele regelbare versterker wordt ingesteld.

Claims (11)

1. Versterker met een automatische regeling van de versterking op een maximaal mogelijke waarde, met het kenmerk, dat deze voorzien is van organen voor het detecteren van rinkeltonen en van organen om de versterking 5 bij detectie van rinkeltonen omlaag te regelen.

2. Versterker volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat deze voorts voorzien is van organen om de versterking bij afwezigheid van rinkeltonen weer omhoog te regelen.

3. Versterker volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de organen om de versterking omlaag te regelen dusdanig zijn uitgevoerd, dat de versterking selectief in die frequentiebanden, waarin een rinkeltoon wordt gedetecteerd, omlaag wordt geregeld.

4. Versterker volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de organen om de versterking omhoog te regelen dusdanig zijn uitgevoerd, dat de versterking selectief in die frekwentiebanden, waarin rinkeltonen ontbreken, omhoog te regelen is.

5. Orgaan voor het detecteren van rinkeltonen voor een versterker volgens een der voorafgaande conclusies,met het kenmerk, dat deze voorzien is van tenminste een frekwentiediscriminator, waaraan althans een deel van het te versterken signaal wordt toegevoerd, een 25 klokorgaan voor het instellen van een tijdsinterval T, een periodenteller voor het aftellen van een aantal perioden n van het uitgangssignaal van de frequentiediscriminator met afstemfrequentie f0 en een detectie-teller voor het aftellen van het aantal malen N, dat er n 30 trillingen zijn afgeteld door de periodenteller binnen het tijdsinterval T.

6. Rinkeltoondetector volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de frekwentiediscriminator een phase locked loop is. . 3 : ) «. ... PHN 11.651 -10-

7. Rinkeltoondetector volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat deze voorzien is van meerdere gekoppelde phase locked loops, waarvan de centrale frequenties ten opzichte van elkaar verschoven zijn. 5 8'. Rinkeltoondetector volgens conclusie 5, 6 of 7 met het kenmerk, dat 20 < T < 40 sec.

9. Rinkeltoondetector volgens een der conclusies 5 tot en met 8, met het kenmerk, dat 60 < n <100..

10. Rinkeltoondetector volgens een der conclusies 10. tot en met 9, met het kenmerk, dat 1 - N ^ 4.

11. Rinkeltoondetector volgens een der conclusies 5 tot en met 10, met het kenmerk, dat T/N 10 sec.

12. Rinkeltoondetector volgens een der conclusies 5 tot en met 11, met het kenmerk, dat n ^ 80. , 1