PL100131B1 - Uklad tlumiacy szumy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest uklad tlumiacy szu¬ my, rozwiazany jako czwórnik wlaczony szeregowo ze zródlem sygnalu akustycznego i zawierajacy wzmacniacz, prostownik i filtr dolnoprzepustowy.

W technice Hi-Fi obserwuje sie staly wzrost wymagan dotyczacych odstepu sygnalu uzytecz¬ nego od szumu w urzadzeniach elektronicznych do uzytku domowego, zwlaszcza w magnetofonach.

Magnetofony bowiem, ze wzgledu na stosunkowo nieznaczna wartosc odstepu miedzy sygnalem u- zytecznym a szumem, nie moga konkurowac z ja¬ koscia dzwieku osiagana w programach Tadiowych UKF, chociaz mozna je uwazac za równowazne wspomnianym pod wzgledem przenoszonego pas¬ ma czestotliwosci.

W dotychczas znanych ukladach poprawiajacych odstep sygnalu uzytecznego od szumu zadowalaja¬ ce wyniki uzyskuje sie jedynie na drodze wyko¬ rzystywania wlasciwosci ludzkiego ucha.

Z publikacji H. Friedla „Der Dolby-Stretcher im Kasetten-Tonbandgerat", Funkschau, zeszyt 1, 1972 str. 27—29 znany jest uklad ograniczajacy poziom szumów, wykorzystujacy zasade kompresji i eks¬ pansji z tym, ze widmo czestotliwosciowe przeno¬ szonego sygnalu poddane zostaje analizie i od pew¬ nej czestotliwosci poziom skladowych sygnalu o amplitudzie mniejszej od wartosci progowej, np. -20dB, jest zwiekszany przy zapisie i zmniejszany przy odtwarzaniu, w wyniku czego przywrócony zo¬ staje poczatkowy poziom sygnalu w calym pasmie uzytecznym. Operacja ta prowadzi do poprawienia stosunku sygnalu do szumu w stopniu zaleznym od czestotliwosci, przy czym wartosc srednia tego parametru wynosi lOdB. Stosowanie opisanego u- kladu prowadzi do uzyskania dobrych wyników, jednak z powodu skomplikowanej konstrukcji i ze wzgledu na koniecznosc wykorzystania elementów o malej tolerancji, koszt urzadzenia, w którym u- klad zostanie wykorzystany, ulega znacznemu zwiekszeniu. Poza tym, zapis zrealizowany przy pomocy takiego urzadzenia mozna odtworzyc wy¬ lacznie za pomoca urzadzenia równowaznego.

Celem wynalazku jest opracowanie stosunkowo taniego i prostego konstrukcyjnie ukladu tlumia¬ cego szumy, pozbawionego wad dotychczas zna¬ nych rozwiazan umozliwiajacego, dzieki wykorzys¬ taniu wlasciwosci transmitowanych programów, rozszerzenie dynamiki w dowolnym urzadzeniu w zakresie czestotliwosci akustycznych.

Cel wynalazku osiagniety zostal przez to, ze wejsciem ukladu jest wejscie filtru dolnoprzepu¬ stowego, wzmacniacz ma górnoprzepustowa odpo¬ wiedz czestotliwosciowa i jego wejscie dolaczone jest do wejscia filtru dolnoprzepustowego, a wyjs¬ cie dolaczone jest do wejscia prostownika, przy czym filtr dolnoprzepustowy jest filtrem RC za¬ wierajacym co najmniej jeden czlon RC, elementy rezystancyjne filtru dolnoprzepustowego maja ele¬ ktronicznie regulowane wartosci rezystancji, a wyjscie prostownika jest dolaczone do wejscia ste- 100 131' 3 "¦'...¦"¦.'.¦'. '. .- .¦.'''¦' ¦' ",';¦ ' rujacego elementów rezystancyjnych filtru dolno¬ przepustowego.

Filtr dolnoprzepustowy moze zawierac pojedyn¬ czy czlon RC, którego równolegly kondensator wlaczony jest równolegle z wyjsciem ukladu, a element rezystancyjny filtru dolnoprzepustowego zrealizowany jest za pomoca tranzystora polowego i wlaczonego równolegle z nim rezystora.

Wynalazek wykorzystuje fakt, ze ludzkie ucho jest wrazliwe na szum jedynie w zakresie czesto¬ tliwosci nie objetym sygnalem uzytecznym. Uklad wedlug ^wynalazku wycina czesc szumu dostarcza¬ nego przez zródlo sygnalowe, z tym, ze odfiltrowa¬ nie tonów o wielkiej czestotliwosci, razem ze znacz¬ na czescia szumu nastepuje tylko wówczas, gdy skladowe wielkiej czestotliwosci sygnalu wyjscio- wego^ zródla sygnalowego maja poziom nizszy od pewnej zadanej wartosci. Jezeli sygnal uzyteczny nie zawiera, lub zawiera bardzo niewiele sklado¬ wych wielkiej czestotliwosci, górna czestotliwosc graniczna filtru dolnoprzepustowego moze zostac wybrana jako mniejsza od górnej czestotliwosci granicznej pasma akustycznego i filtr wycina wieksza czesc szumu pojawiajacego sie na wyjsciu zródla sygnalowego. Wyciecie to nie obniza ja¬ kosci dzwieku, poniewaz nastepuje wtedy, gdy sygnal akustyczny zawiera niewiele skladowych wielkiej czestotliwosci. W chwili, gdy nastepuje zwiekszenie amplitudy sygnalu górna czestotliwosc graniczna filtru dolnoprzepustowego zostaje auto¬ matycznie przesunieta poza górna granice, pasma akustycznego, wobec czego jakosc dzwieku nie ule¬ ga pogorszeniu w wyniku wprowadzenia filtru.

Skladowe szumowe sa w porównaniu z sygnalami o wiekszej amplitudzie subiektywnie mniej zauwa¬ zalne, to znaczy szum nie jest slyszalny w tle bardziej glosnych dzwieków.

Zaleta, zgodnego z wynalazkiem, ukladu tlumia¬ cego szumy jest to, ze mozna go dolaczyc do wyjscia dowolnego zródla sygnalu o czestotliwosci akustycznej. Uklad moze zostac skonstruowany ja¬ ko niezalezna jednostka i zapewnia zwiekszenie odstepu sygnalu uzytecznego od szumu srednio o 4 do 6dB.

Ponadto nalezy zauwazyc, ze filtr dolnoprze¬ pustowy moze zostac wykonany jako filtr wielo¬ stopniowy i ze prostownik moze byc sterowany od zadanego poziomu sygnalu wyjsciowego zródla sygnalowego. Do zbudowania ukladu nie sa koniecz¬ ne elementy konstrukcyjne o malych tolerancjach, liczba potrzebnych elementów jest niewielka, a o- kreslenia ich wartosci mozna dokonac dla jednego konkretnego punktu pracy tranzystora polowego w filtrze dolnoprzepustowym.

Po dolaczeniu ukladu wedlug wynalazku do mag¬ netofonu poziom szumów wczesniej dokonanego za¬ pisu zostaje znacznie obnizony. Szczególnie istot¬ na sprawa jest poprawa jakosci dzwieku przy od¬ twarzaniu zapisu na tasmie magnetofonowej, po¬ chodzacego z programu radiowego transmitowane¬ go przy wykorzystaniu modulacji amplitudowej.

W magnetofonach wyposazonych w opisany u- klad tlumiacy szumy mozna czesciowo kompenso¬ wac pogorszenie jakosci zapisu, wynikajace z nie¬ prawidlowego ustawienia, szczeliny. 0 131 Przyklad wykonania ukladu wedlug wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, na którym przed¬ stawiony jest najprostszy wariant ukladu ogranicz¬ nika szumów, na którym filtr dolnoprzepustowy jest jednoczlonowym filtrem RC, a wzmacniacz od¬ niesienia jest dolaczony równolegle ~ do wejscia czwórnikowego ukladu tlumiacego ;szumyr Droga wejsciowego sygnalu czwórnika rozgalezia lo sie za kondensatorem sprzegajacym 1, Jedna ga¬ laz stanowi polaczenie rezystora 7, z równolegle dolaczonym tranzystorem polowym 8, kondensatora równoleglego 21 i kondensatora sprzegajacego 10.

Druga galaz jest utworzona przez kondensator sprzegajacy 11, wzmacniacz zbudowany na tran¬ zystorze 13 i wlaczony szeregowo z nim prostow¬ nik zawierajacy diode 5.

Sygnal o czestotliwosci akustycznej przylozony na wejscie dzieli sie za kondensatorem sprzega¬ jacym 1 i dochodzi przez rezystor 7 i równolegla do niego rezystancje „dren — zródlo" tranzystora równoleglego 21. Kondensator 21 tworzy z rezys¬ torem 7 i równolegle dolaczonym tranzystorem po- lowym 8 jednoczlonowy filtr dolnoprzepustowy RC, którego górna czestotliwosc graniczna fo zalezy od chwilowej wartosci rezystancji „dren — zródlo" tranzystora polowego 8. Statyczny punkt pracy tranzystora polowego 8 jest ustalony za pomoca rezystorów 9, 14, 22, a wyjscie filtru jest dolaczone przez Jccn^ensator sprzegajacy 10 do wyjscia czwórnika.

Równoczesnie sygnal o czestotliwosci akustycz¬ nej przykladany jest poprzez kondensator 11 na wejscie wzmacniacza z tranzystorem 13. Tranzys¬ tor 13 pracuje w konfiguracji wspólnego emitera, a jego punkt pracy jest okreslony przez rezystory 2, 15, 3, 12, 16 i kondensator 17. Sygnal z wyjscia wzmacniacza jest doprowadzany przez kondensa- 40 tor sprzegajacy 4 do obwodu prostownika, który sklada sie z diody 5, rezystorów 6, 18> 20 i konden¬ satora 19. Poprzez odpowiedni dobór wartosci ele¬ mentów prostownika ustalany jest poziom wyjscio¬ wego sygnalu wzmacniacza i wartosc stalej cza- 45 sowej prostownika. Charakterystyka czestotliwos¬ ciowa wzmacniacza jest charakterystyka górnoprze- pustowa o parametrach okreslonych przez war¬ tosci kondensatora 11 i rezystora 15, rezystora 12 i kondensatora 17, jak równiez kondensatora 4 i rezystora 18.

Dzialanie opisanego ukladu jest zauwazalne dla sluchacza tylko dla sygnalu o bardzo malej ampli¬ tudzie. Dzieje sie tak dlatego, ze parametry ukladu 55 dobierane sa tak, aby dla sygnalu o pewnej okres¬ lonej amplitudzie górna czestotliwosc graniczna fo filtru dolnoprzepustowego znajdowala sie poza pas¬ mem akustycznym, czyli, zeby w takim przypadku uklad mial liniowa charakterystyke przenoszenia. ea Przy spadku poziomu sygnalu nastepuje automa¬ tyczne zmniejszenie wartosci czestotliwosci fo, a wiec pasmo prtenoszenia rozszerza, sie, wzglednie zweza, w zaleznosci od transmitowanego programu, a w zwezonym pasmie przenoszenia zmniejszony 65 jest takze poziom szumów. - \5 100 131 6

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Uklad tlumiacy szumy, rozwiazany jako czwór- nik wlaczony szeregowo ze zródlem sygnalu akus¬ tycznego i zawierajacy wzmacniacz, prostownik i filtr dolnoprzepustowy, znamienny tym, ze wejs¬ ciem ukladu jest wejscie filtru dolnoprzepustowego, wyjsciem ukladu jest wyjscie filtru dolnoprzepus¬ towego, wzmacniacz ma górnoprzepustowa odpo¬ wiedz czestotliwosciowa i jego wejscie dolaczone jest do wejscia filtru dolnoprzepustowego, a wyjs¬ cie dolaczone jest do wejscia prostownika, przy czym filtr dolnoprzepustowy jest filtrem RC, za¬ wierajacym co najmniej jeden czlon RC, elementy rezystancyjne filtru dolnoprzepustowego maja ele¬ ktronicznie regulowane wartosci rezystancji, a wyjs¬ cie prostownika jest dolaczone do wejscia steru¬ jacego elementów rezystancyjnych filtru dolno¬ przepustowego.

2. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze filtr dolnoprzepustowy zawiera pojedynczy czlon RC, którego równolegly kondensator (21) wlaczony jest równolegle z wyjsciem ukladu, a element re- zystancyjny filtru dolnoprzepustowego zrealizowa¬ ny jest za pomoca tranzystora polowego (8) i wla¬ czonego równolegle z nim rezystora (7). i 0-2 0-; 4hr \\- yT» rt\ 7 *V t 1—I 1 1 21 0-H 7" 10 4 ^ 22 * ' 1