DE1113474B

DE1113474B - Limiter amplifier or dynamic compressor with controlled settling time

Info

Publication number: DE1113474B
Application number: DEB56274A
Authority: DE
Inventors: Peter Burkowitz
Original assignee: PETER BURKOWITZ
Current assignee: PETER BURKOWITZ
Priority date: 1960-01-16
Filing date: 1960-01-16
Publication date: 1961-09-07

Description

Begrenzerverstärker bzw. Dynamikkompressor mit gesteuerter Ausregelzeit Zur Verhinderung von übersteuerungen in Tonfrequenzanlagen sowie zur absichtlichenKompression des Dynamikbereiches verwendet man Begrenzerverstärker bzw. Dynamikkompressoren verschiedener Bauarten. Allgemein bekannt sind die vorwärts geregelten, die rückwärts geregelten und die fremdgeregelten Schaltungen. Die letzteren spielen hier jedoch keine Rolle und bleiben daher außer Betracht.Limiter amplifier or dynamic compressor with controlled settling time To prevent overdrive in audio frequency systems as well as for deliberate compression of the dynamic range, limiter amplifiers or dynamic compressors are used different types. The forward-regulated and the backward-regulated are generally known regulated and externally regulated circuits. The latter, however, play here do not matter and are therefore disregarded.

Bei diesen üblichen Begrenzerverstärkem bzw. Dynamikkompressoren wird im allgemeinen mit einer Einregelzeit von < 1 ms und einer Ausregelzeit von etwa 1,5 Sekunden gearbeitet. Diese Zeitkonstanten werden fest eingestellt und nur von Exemplar zu Exemplar oder dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechend einmalig justiert.With these usual limiter amplifiers or dynamic compressors generally with a settling time of <1 ms and a settling time of approx Worked 1.5 seconds. These time constants are permanently set and only by Copy to copy or one-time according to the respective purpose adjusted.

Bei diesem Funktionsprinzip wird die Kompressionswirkung am größten für den Abstand zwischen dem kleinsten eingespeisten Nutzpegel und einem größten folgenden Nutzpegel. Bei umgekehrter Reihenfolge der Pegelsprünge wird die Kompression erst nach Abklingen der Ausregelzeit wirksam. Tritt der Pegelsprung innerhalb eines Bruchteiles der Ausregelzeit ein, so ist nur eine Kompressionswirkung in Höhe des zu diesem Zeitpunkt verfügbaren Regelhubes möglich. Bei kurzen Impulsfolgen mit abwechselnden Maxima und Minima der Impulsspitzen ist praktisch überhaupt keine Kompression mehr wirksam. Der Abstand der Impulspegelspitzen bleibt dann nahezu gleich. Es wird lediglich dieser Abstand in, einen anderen Pegelbereich verschoben. Bei fester Ausregelzeit ist die erreichbare Kompressionswirkung also abhängig von der Folgefrequenz der die Regelschwelle überschreitenden Pegelspitzen. Eine weitere Erhöhung der Ansteuerung hat dann nur noch bei Änderung der Folgefrequenz Einfluß auf den Kompressionsgrad.With this functional principle, the compression effect is greatest for the distance between the smallest useful level fed in and a largest one the following useful level. If the order of the level jumps is reversed, the compression only effective after the settling time has subsided. If the level jump occurs within a A fraction of the settling time, there is only a compression effect in the amount of control stroke available at this point in time. For short pulse trains with alternating maxima and minima of the pulse peaks is practically none at all Compression more effective. The distance between the pulse level peaks then remains almost the same same. Only this distance is shifted to a different level range. With a fixed settling time, the compression effect that can be achieved depends on the repetition frequency of the level peaks exceeding the control threshold. Another Increasing the control then only has an effect if the repetition frequency is changed on the degree of compression.

Dieser Zusammenhang ist die eigentliche Ursache für die bei bestimmten tontechnischen Arbeiten bisher immer noch unbefriedigende Wirkung von Kompressoren und Begrenzern. Eine weitere, aber weniger wichtige Ursache ist die Wahl einer meist ungeeigneten Regelcharakteristik. Deren mögliche Formen sind jedoch allgemein bekannt und daher hier nicht Gegenstand näherer Behandlung.This connection is the real cause for certain Sound engineering work so far still unsatisfactory effect of compressors and limiters. Another, but less important, cause is the choice of one mostly unsuitable control characteristics. However, their possible forms are well known and therefore not the subject of further treatment here.

Erfindungsgemäß werden die beschriebenen Nachteile, die die Anwendung von Begrenzerverstärkem bzw. Dynamikkompressoren oft beeinträchtigen, weitgehend ausgeschaltet, indem mit zunehmender Ansteuerung und/oder mit wachsender Dichte der die Regelschwelle überschreitenden ansteigenden Pegelflanken - weiterhin »Impulse« genannt - gleichzeitig die Ausregelzeit des Begrenzerverstärkers bzw. des Dynamikkompressors mitgesteuert wird, und zwar dergestalt, daß bei Ansteuerung bis zur Regelschwelle die größte vorgewählte Ausregelzeit wirksam ist und daß bei Erhöhung der Ansteuerung (Übersteuerung) die Ausregelzeit nach einer gegeigneten Funktion, z. B. linear, abnimmt, bis bei maximal vorgesehener Ansteuerung (Übersteuerung) die geringste, zweckmäßigerweise ebenfalls fest vorgewählte Ausregelzeit erreicht wird.According to the invention, the disadvantages described, the application of limiter amplifiers or dynamic compressors often affect, to a large extent switched off by increasing control and / or increasing density the rising level edges exceeding the control threshold - still "impulses" called - at the same time the settling time of the limiter amplifier or dynamic compressor is also controlled, in such a way that when controlled up to the control threshold the largest preselected settling time is effective and that when the control is increased (Override) the settling time according to a suitable function, e.g. B. linear, decreases until at the maximum intended control (overdrive) the lowest, expediently also fixed, preselected settling time is reached.

Erfindungsgemäß werden drei Arten der Ausregelsteuerung unterschieden; 1. Steuerung der Ausregelzeit durch die Umhüllende des zu begrenzenden oder zu komprimierenden Nutzprogramms, im folgenden »dynamische Steuerung« genannt.According to the invention, a distinction is made between three types of compensation control; 1. Control of the settling time by the envelope of the to be limited or to be compressed User program, hereinafter referred to as "dynamic control".

2. Steuerung der Ausregelzeit in Abhängigkeit von der Dämpfung eines vor dem Begrenzerverstärker bzw. Dynamikkompressor eingeschalteten Regelgliedes, mit dem üblicherweise von Hand der Ansteuerungsgrad eingestellt wird. Diese Art der Steuerung wird im folgenden »statische Steuerung« genannt.2. Control of the settling time depending on the damping of a control element switched on before the limiter amplifier or dynamic compressor, with which the degree of control is usually set by hand. This kind the control is called "static control" in the following.

3. Steuerung der Ausregelzeit in Abhängigkeit von der Anzahl der die Kompressorschwelle überschreitenden Impulse, auch definierbar als Steuerung nach der Ereignisdichte, nachstehend genannt »Impulssteuerung«.3. Control of the settling time depending on the number of the Compressor threshold exceeding impulses, also definable as control according to the event density, hereinafter referred to as "impulse control".

Die dynamische Steuerung kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß die Regelgleichspannung der Pegelkontrollstufe des Begrenzerverstärkers bzw. des Dynamikkompressors einen spannungsabhängigen Widerstand in der Ableitung des die Ausregelzeit bestimmenden Ladekreises beeinflußt.The dynamic control can be established, for example, by that the control DC voltage of the level control stage of the limiter amplifier or of the dynamic compressor has a voltage-dependent resistance in the derivative of the influences the settling time determining charging circuit.

Die statische Steuerung kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß mit dem zugeordneten Programmregler, an dem von Hand der Ansteuerungsgrad eingestellt wird, ein veränderlicher Widerstand gekoppelt ist, der die Ableitung des die Ausregelzeit bestimmenden Ladekreises bildet.The static control can be established, for example, by that with the assigned program controller on which the degree of control is set by hand set is coupled to a variable resistor which is the derivative of the settling time defining load circuit forms.

Die statische Steuerung kann aber auch dadurch hergestellt werden, daß mit dem zugeordneten Programmregler ein veränderlicher Widerstand gekoppelt ist bzw. ein regelbares Dämpfungsglied, dem ein Pilotton zugeführt wird, dessen Pegel am Reglerausgang demnach von der Stellung des Programmreglers abhängt, und der danach gleichgerichtet und, wie bei der dynamischen Steuerung beschrieben, einen spannungsabhängigen Widerstand in der Ableitung des die Ausregelzeit bestimmenden Ladekreises beeinflußt.The static control can also be established by that coupled with the associated program controller, a variable resistor is or a controllable attenuator to which a pilot tone is supplied, whose The level at the controller output therefore depends on the position of the program controller, and which is then rectified and, as described for dynamic control, one voltage-dependent resistance in the derivative of the one that determines the settling time Affected loading circuit.

Die statische Steuerung kann ferner dadurch hergestellt werden, daß ein Pilotton vor dem Programmregler in- den Programmkanal eingespeist, hinter dem Programmregler wieder abgezweigt, danach gleichgerichtet wird und, wie bei der dynamischen Steuerung beschrieben, einen spannungsabhängigen Widerstand in der Ableitung des die Ausregelzeit bestimmenden Ladekreises beeinflußt.Static control can also be established in that a pilot tone is fed into the program channel in front of the program controller, behind the Program controller branched off again, then rectified and, as with the dynamic Control described a voltage-dependent resistance in the derivative of the influences the settling time determining charging circuit.

Die Impulssteuerung kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß der dem Regelspannungsspeicher zugeführte Gleichstrom, der aus der Umhüllenden des Nutzprogramms gewonnen wurde, bei ansteigender Richtung oberhalb der Regelschwelle über Differenzzierglieder und Impulsformer in einen Nadelimpuls konstanter Breite umgewandelt wird. Die Anzahl der Nadelimpulse entspricht damit unmittelbar der Anzahl der ansteigenden Pegelflanken. Die Nadelimpulse werden sodann gleichgerichtet und dergestalt gespeichert, daß die entstehende Speicherspannung die gewünschte Funktion der Nadelimpuls-Folgefreqenz darstellt. Diese Speicherspannung ist die Steuerspannung, die, wie bei der dynamischen Steuerung beschrieben, einen spannungsabhängigen Widerstand in der Ableitung des die Ausregelzeit bestimmenden Ladekreises beeinflußt.The pulse control can be established, for example, by that the direct current supplied to the control voltage store that from the envelope of the utility program was obtained, with an increasing direction above the control threshold Via differential decorative elements and pulse shapers into a needle pulse of constant width is converted. The number of needle pulses thus corresponds directly to the number of the rising level edges. The needle pulses are then rectified and stored in such a way that the resulting storage voltage has the desired function represents the needle pulse repetition frequency. This storage voltage is the control voltage, which, as described for dynamic control, has a voltage-dependent resistor influenced in the derivation of the charging circuit which determines the settling time.

Die beispielsweise beschriebenen Steuerungsarten können auch kombiniert verwendet werden. Die Herstellung der Steuerung beschränkt sich jedoch nicht auf die genannten Beispiele. Vielmehr ist jede Schaltung anwendbar, bei der die Zeitkonstante des Ausregelvorganges vom Programm oder von dessen aufsteigenden Pegelflanken oder von der Stellung des Programmreglers bzw. von einem mit diesem elektrisch oder mechanisch gekoppelten veränderlichen Widerstand oder einer äquivalenten Funktion abgeleitet wird.The types of control described for example can also be combined be used. The manufacture of the control is not limited to this the examples mentioned. Rather, any circuit can be used in which the time constant the equalization process from the program or from its rising level edges or of the position of the program controller or of one with it electrically or mechanically coupled variable resistance or an equivalent function will.

Die Fig. 1 bis 9 veranschaulichen die beschriebenen bekannten und die erfindungsgemäßen Anordnungen im Prinzip bzw. die Beispiele der zweckmäßigen Lösungen.Figs. 1 to 9 illustrate the known and described the arrangements according to the invention in principle or the examples of the appropriate ones Solutions.

Fig. 1 zeigt das Prinzip des bekannten Begrenzerverstärkers bzw. Dynamikkompressors mit Vorwärtsregelung. Darin ist 1 der Programmeingang, 2 der Programmausgang, 3 der geregelte Verstärker, 4 der Regelspannungsverstärker, 5 der Regelspannungsgleichrichter, 6 der Regelspannungsspeicher, 7 die Regelspannungsspeicherableitung.Fig. 1 shows the principle of the known limiter amplifier or dynamic compressor with forward control. 1 is the program input, 2 is the program output, 3 the regulated amplifier, 4 the regulating voltage amplifier, 5 the regulating voltage rectifier, 6 the control voltage memory, 7 the control voltage memory derivation.

Fig. 2 zeigt mit den gleichen Elementen 1 bis 7 das Prinzip des bekannten Begrenzerverstärkers bzw. Dynamikkompressors mit Rückwärtsregelung.Fig. 2 shows with the same elements 1 to 7 the principle of the known Limiter amplifier or dynamic compressor with reverse control.

Fig.3 zeigt die erfindungsgemäße dynamische Steuerung der Ausregelzeit bei Vorwärtsregelung. Darin haben die Elemente 1 bis 6 die gleiche Funktion wie in Fig. 1 und 2. 7 ist hier die geregelte Speicherableitung, mit der die Zeitkonstante des Ausregelvorganges geändert wird. 8 speichert die über Gleichrichter 10 gewonnene Steuerspannung für die Regelung der Speicherableitung 7, und 9 ist die Ableitung für den Steuerspannungsspeicher.3 shows the inventive dynamic control of the settling time in the case of forward control. Here, elements 1 to 6 have the same function as in FIGS. 1 and 2. Here, 7 is the regulated memory derivation with which the time constant of the compensation process is changed. 8 stores the control voltage obtained via rectifier 10 for regulating the storage discharge 7, and 9 is the discharge for the control voltage storage.

Fig.4 zeigt die erfindungsgemäße dynamische Steuerung der Ausregelzeit bei Rückwärtsregelung. Darin haben die Elemente 1 bis 10 die gleiche Funktion wie in Fig. 3.4 shows the dynamic control according to the invention of the settling time in the case of reverse regulation. The elements 1 to 10 have the same function as in FIG. 3.

Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäße statische Steuerung der Ausregelzeit bei Vorwärtsregelung. Darin haben die Elemente 1 bis 6 die gleiche Funktion wie in Fig. 1 bis 4.. 7 ist hier die Ableitung des Regelspannungsspeichers in Form eines mit dem Programmregler 11 gekoppelten Stellgliedes, bei dessen Veränderung sich die Zeitkontante des Regelspannungsspeichers und damit die Ausregelzeit ändert.5 shows the static control of the settling time according to the invention with forward control. The elements 1 to 6 have the same function as in Fig. 1 to 4 .. 7 here is the derivation of the control voltage store in the form of a with the program controller 11 coupled actuator, when changing the time constant of the control voltage memory and thus the settling time changes.

Fig. 6 zeigt die erfindungsgemäße statische Steuerung der Ausregelzeit bei Rückwärtsregelung. Darin haben die Elemente 1 bis 7 und 11 die gleiche Funktion wie in Fig. 5.Fig. 6 shows the inventive static control of the settling time in the case of backward regulation. Here, elements 1 to 7 and 11 have the same function as in FIG. 5.

Fig. 7 zeigt die erfindungsgemäße statische Steuerung der Ausregelzeit bei Vorwärtsregelung. Darin haben die Elemente 1 bis 6 die gleiche Funktion wie in Fig. 1 bis 4. An Stelle des Stellgliedes 7 aus Fig. 5 tritt hier ein dem Programmregler 11 ähnlicher oder entsprechender Regler 12, der mit diesem gleichlaufend oder auf geeignete Weise elektrisch oder mechanisch gekoppelt einen Pilotton 13 mitregelt. Dieser wird anschließend in 10 gleichgerichtet, in einem Zeitkonstantenglied 8/9 gespeichert, und steuert so die spannungsabhä.ngigeAbleitung7, wodurch die beabsichtigte Beeinflussung der Ausregelzeit eintritt.7 shows the static control of the settling time according to the invention with forward control. The elements 1 to 6 have the same function as in FIGS. 1 to 4. Instead of the actuator 7 from FIG. 5, there is a program controller 11 similar or corresponding controller 12, which runs concurrently with this or on suitably electrically or mechanically coupled also controls a pilot tone 13. This is then rectified in 10, in a time constant element 8/9 stored, and thus controls the voltage-dependent derivation7, whereby the intended Influencing of the settling time occurs.

Dieses Beispiel wird nur für die Vorwärtsregelung gezeigt und gilt sinngemäß auch für die Rückwärtsregelung. .This example is only shown for feedforward control and applies analogously also for the reverse control. .

Fig. 8 zeigt die erfindungsgemäße statische Steuerung mittels Hinzumischung eines Pilottones 13 in den Programmkanal 1 als Steuerspannung für die geregelte Ableitung 7. Der Pegel des Pilottones 13 wird am Ausgang des Reglers 11 durch eine Weiche 14 abgezweigt und wie in Fig. 7 ausgewertet.8 shows the static control according to the invention by adding a pilot tone 13 to the program channel 1 as a control voltage for the regulated derivation 7. The level of the pilot tone 13 is branched off at the output of the controller 11 by a switch 14 and evaluated as in FIG.

Dieses Beispiel wird nur für die Vorwärtsregelung gezeigt und gilt sinngemäß auch für die Rückwärtsregelung.This example is only shown for feedforward control and applies analogously also for the reverse control.

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Impulssteuerung bei Vorwärtsregelung. Darin haben die Elemente 1 bis 10 die gleiche Funktion wie in Fig. 3. Das Differenzierglied 15 und der Impulsformer 16 erzeugen die der Anzahl der Impulse entsprechende Nadelimpulsfolge, deren Frequenz über den Gleichrichter 10 und den Speicher 8 mit der aus 8 und 9 gebildeten Zeitkonstanten eine entsprechende Steuerspannung für die regelbare Ableitung 7 bildet und damit die Ausregelzeit beeinflußt.Fig. 9 shows an embodiment of the pulse control according to the invention with forward control. Therein, the elements 1 to 10 the same function as in Fig. 3. The differentiator 15 and the pulse shaper 16 generate the number of pulses corresponding needle pulse train whose frequency via the rectifier 10 and the memory 8 with the group formed by 8 and 9 time constants forms a corresponding control voltage for the controllable derivative 7 and thus influences the settling time.

Dieses Beispiel gilt sinngemäß auch für die Rückwärtsregelung.This example also applies analogously to the reverse control.

Claims

CLAIMS: 1. limiter or dynamic compressor, characterized in that the settling time is coupled to the drive in such a way that above the limiter threshold, a growing activation causes a decreasing settling time. z. Limiter amplifier or dynamic compressor according to Claim 1, characterized in that the control voltage for influencing the settling time is obtained from the envelope of the audio frequency program fed to the limiter amplifier or dynamic compressor. 3. Limiter amplifier or dynamic compressor according to claim 1, characterized in that the settling time is determined by a controllable resistor which forms the derivative of the regulating memory circuit and the size of which depends on the position of a program controller connected upstream of the limiter amplifier or dynamic compressor. 4. Limiter amplifier or dynamic compressor according to claim 1, characterized in that the control voltage for influencing the compensation time is obtained from a pilot tone or its envelope, which are fed to the compensation storage circuit after rectification or directly via a control element whose attenuation depends on the position of a depends on the program controller connected upstream of the limiter amplifier or dynamic compressor. 5. Limiter amplifier or dynamic compressor according to claim 1, characterized in that the control voltage for influencing the compensation time is obtained from a pilot tone or its envelope, which are fed to the compensation memory circuit via a program controller upstream of the limiter amplifier or dynamic compressor, in such a way that the pilot tone or its envelope is fed into the program channel before the program controller, is branched off again after the program controller by means of a switch and, after rectification or directly, influences a voltage-dependent derivative of the control voltage store. 6. Limiter amplifier or dynamic compressor according to claim 1, characterized in that the settling time is controlled by the number of rising program level edges exceeding the limiter or compressor threshold. 7. limiter amplifier or dynamic compressor according to claim 1 and 6, characterized in that the limiter or compressor threshold exceeding rising program level edges are converted into needle pulses of constant width via differentiators and pulse shapers and are rectified and stored with such an evaluation that one of the pulse repetition frequency A dependent voltage arises which, as a control voltage, influences the derivation of the compensation storage circuit, in such a way that an increasing needle pulse repetition frequency corresponds to a decreasing compensation time. B. limiter amplifier or dynamic compressor according to claim 1, 2, 4 to 7, characterized in that the change in the regulation time is effected by a variable resistance in the derivation of the regulation storage circuit which is dependent on the control voltage supplied. 9. Limiter amplifier or dynamic compressor, characterized in that the features of claims 1 to 8 are combined.