DE1487380A1 - Tonschaltung - Google Patents

Description

DipL-Ing. H. ZOEPKE Patout*trwf.K München 12 - Bldleretrtfie m

PHB. 31.521

"Torschaltung."

Die Erfindung betrifft e-ine Tonschaltung, insbesondere -e ■ Tonschaltung für ein Magnettongerät.

Venn ein Magnettongerät zur Aufzeichnung benutzt wird, ist es wichtig, dass der Aufseichnungsstrom durch den Aufzeichnungskopf einen gewiesen Wert nicht übersteigt) weil sonst infolge einer Sättigung des Tonbands eine starke Verzerrung des aufgezeichneten Signals auftritt. Zu diesem Zweck wird häufig der Pegel des Aufzeichnungsstroms mittels eines magieohen Auges oder eines Messgeräts überwaoht und das Aufzeionnungsnireau Tön Hand naoh geregelt. Sin anderes Verfahren besteht darin, dass eine Schaltung eingefügt wird, die elektronisch die Verstärkung des Aufzeiohnungsverstärkers herabsetzt, wenn das optimale Aufzeichnungsniveau überschritten wird. Um dafür zu sorgen, dass eine etwaige Verzerrung nur während einer sehr kurzen Zeit aufgezeichnet wird, muss die Verstärkungsregelung sehr

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•ohne 11 auf das Ueberlässungssignal ansprechen ,d.h. sie muss eine "kurze Ansprechzeit haben. Auch sues, wenn die Verstärkung herabgesetzt ist (bei einem Magnettongerät), die Erhohlungszeit lang sein, so da·β da· Ohr die Verstärkungszunahme nicht wahrnimmt, veil »ich cons-i «in unerwünschter Lautetärkekompressionseffekt ergibt·

Ihnliche Schwierigkeiten und Anforderungen treten bei anderen Tongeräten auf, und es ist der Hauptsweck der Erfindung) Terbeeeerte Anordnungen zur selbsttätigen Verstärkungsregelung (A.S.R.) >u schaffen, die mit verhältnismäßig geringen Aufwand an Schaltelesenten diese Anforderungen erfüllen·

Die Erfindung schafft eine Tonschaltung, die einen Tonveretärker, Mittel, durch die dem Ausgangssignal des Verstärkers ein Gleichstrom signal zur selbsttätigen Verstärkungsregelung entnommen werden kann, Toneingangsklemmen zum Anschluss an eine Quelle zu Terstärkender Tonsignale und ein veränderliches Schwächungeglied »wischen diesen Teil·* eingangekleromen und dem Eingang des erwähnten Verstärkers enthält, wobei dieses Schwächungsglied zwei Schaltelenente enthält, die so miteinander in Reihe geschaltet sind, dass sie als Spannungsteiler für Toneingangssignale wirksam sind, während der Verbindungspunkt dieser Schaltelemente mit den Eingang des Verstärkers verbunden iet und jedes der beiden Elemente den Emitter-Basis-Kreis eines Transistors enthält, wobei Mittel vorgesehen sind, um das Signal für die selbsttätige Verstärkungsregelung zwischen der Basis und dea Emitter des Transistors anzulegen·

Bei einer solchen Schaltungsanordnung besteht das angewandte Prinzip darin, dass die Verstärkung durch eine veränderliche Abschwäohung geregelt wird, die daduroh erzeugt wird, dass der differentielle

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Elektrodemriderstand der Basie-Emitter-Streoke de* Transistors durch Regelung des sie durohfliessenden Qleiohstroms geändert wird· Diese Streoke bildet allein oder susaeaen mit anderen Bauteilen ein Element des Spannungsteilers, wobei das andere .Element «·Β. ein Widerstand mit feste« Wert ist· Der exponentiale Charakter der Strom-Spannungs-Kenhlinie der Basis-Emitter-Streoke des Transietors sorgt für den erwünsohten veränderlichen differentiellen Elektrodenwiderstand, aber er kann eine starke hamonisohe Verzerrung verursachen, und es empfiehlt eich, eine Halbleiterdiode in Antiparallelsohaltung Bit den Transistor (für die. Veohselstromtonsignale) au benutzen, um diese Verzerrung zu verringern· Die Erfindung benutzt den Basis-Emitter-Uebergang eines Transistors als eine Vorrichtung mit veränderlichem differentiellem Elektrodenwiderstand und ausserdem den Transistor als Qleiohetromverst&rker im Regelungsteil der Sohaltung·

Die bevorzugte Schaltungsanordnung ist so ausgebildet, dass die Diode und der Basis-Bmitter-Uebergang des Transistors für den Veretlrkungsregelungsstrom (der ein veränderlicher Gleichstrom ist) in Reihe und für Weohselstrpm-(Ton-)ströme antiparallel geschaltet sind.

Das aieichstromsteuer oder -veretarkungeregelungeeignal wird mitteIe einer Öleichriohtorschaltung, die die erforderlichen Anspreoh- und Erholungsseiten hat, vom Ausgangseignalniveau abgeleitet und dem Transietor zugeführt, der einen Teil des veränderlichen Sohwlohungsgliedee bildet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben· Es zeigern

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Fig. 1 da« Schaltbild einer Veretärkungeregelungseohaltung,

Fig.~2 blooksohematisoh die Weise, in der diese Schaltung in ein Magnettonsystern eingefügt werden kann.

In Fig. 1 bezeichnet A einen Verstärker, der «inen Teil eines Magnettonvsrstärkers (z.B. der Vorrichtung B in Fig. 2) sein kann. R2 stellt die Bingtngsimpedans dee Verstärkers A dar und keim z.B. ran der OrSssenOrdnung τοη 7 k it, sein. Das Eingangssignal V1 kann an die Toneingangsklemaen ti - t2 (wie dargestellt) oder t2 - t3 gelegt werden und wird den Verstärker A fiber einen Spannungs-teiler zugeführt, der aus dem feeten hochohmigen Widerstand RI (von der GrSssenordnung ▼on 20 k/L) und dem Basis-Emitter-Kreis des Transistors T1 besteht. Sie Verstärkungsregelung erfolgt dadurch) dass der Effektirwert de« differentiaIlen Elektrowideretandes des Basis-Eaitter-Uebergangee γόη TI geändert wird. Dieser Uebergang ist zu einer Diode DI antiparallel geschaltet, su welohe« Zweck ein Kondensator C3 vorgesehen ist. Die . Diode und der Transistor liegen ferner in Reihe für den Polarisations« gleichstrom für die selbsttätige Verstärkungsregelung und sie sind so geschaltet, dass sie für einen derartigen Polarisationsstroa die gleiche Richtung der Vorwirtsleitung aufweisen.

Die Mittel, durch die den Auegangssignal V3 das Verstftrkungsregelungssignal für die Basis des Transistors T1 entnoseen wird, bestehen aus eine· Gleichrichter D2, den Kondensatoren C4 und C5 und den Widerständen R3, R4, R5 und R6.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung wird im folgenden beschrieben, wobei der Einfachheit halber angenommen wird, dass die folgenden Werte und Schaltelemente benutzt werden ι

D θΠ?Γ-ν;^Λι

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Speisespannung Transistor T1 Diode D1
Diode D2
Widerstand BI Widerstand R2 Widerstand R3 Widerstand H4 Widerstand B5 Widerstand B6 Kondensator C1 Kondensator C2 Kondensator C3 Kondensator C4

- 22 Volt Nullard BC Mullard BA Mullard BA 22 k JL 6,8 kii. 390 k Ji. 3,3 M Λ 1,2 kJl 1 k JL 0,22 axF 0,47 /uP 0,22 /uF

320 /uF

Die lange Erholungszeit ist einer Schaltung mit grosser Zeitkonstante zu verdanken, die aus einem grossen Kondensator C4 und einem Entladestrecke besteht, die durch die Reihenschaltung des Widerstandes R 3 und den Wirk widerstand (R^), der an der Basis des Transistors T1 auftritt, gebildet wird, wobei der Widerstand R. eine Komponente enthält, die vom Widerstand der Diode D1 geliefert wird. In einem grossen Abschwaohungsbereioh ist der Widerstand R3 gross in Vergleich au R. und die zeitliche Änderung der Verstärkung in dB ist konetant. Bei sehr kleinen TransistorkollektorstrSmen nimmt der Widerstand R.

in

jedooh zu und der kombinierte Widerstand (R₁ + R3) nimmt erheblich zu und würde die Erholungezeit unerwünscht stark steigern, wenn nioht ein Widerstand R4 eingefügt wftre, um diese Steigerung zu begrenzen, wobei dieser Widerstand R4 gleichsam parallel zu (R. + R3) liegt.

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Sie Ansprechzeit wird im wesentlichen vom Kondensator C4 und der Quellenimpedanz des' Ladekreisee, in dieses Fall der Parallelschaltung von R5 und R6, bestiaat. FQr Ansprechzeiten von der GrQssenordnung von 15O nSek bubs diese Quelleniapedanz etwa 6OO Oha betragen.

Die'Wirkungsweise der Schaltung ist folgende. FCr ein sehr kleines Signal (v2) aa Schwäch upgeglied wird der Kondensator C4 durch Oleiohrichtung dee Steuersignals v3 auf den durch R5 und B6 abgesohwächten Scheitelwert von v3 aufgeladen. Biese Ladung des Kondensators reicht jedooh nicht aus, um den Transistor so stark leitend zu aaohen, dass die Diode eine Schwächung herbeiführt, so dass in diesen Bereich die Verstärkung konstant bleibt. Diese "Verzögerung", bevor die Steuerung einsetst, ist ein sehr zweokaääsiger Teil eines solchen Systeas. Venn v2 jedoch weiter zunimmt, wird ein Punkt erreicht, in dem die Ladung des Kondensators gerade ausreicht, um den Transistor genügend leitend su machen, so dass die Sohwächung einsetzt. Dies erfolgt bei einem Effektivwert des Steuersignals v3 von etwa 2 Volt. Bei weiterer Zunahme von v2 wird C4 weiter aufgeladen, wodurch der Transistor T1 und die Diode D1 schnell stärker leitend werden und eine Schwächung des dem Verstärker A zugeführten Signals bewirken, wodurch der Effektivwert des Signals v3 auf etwa 2 Volt gehalten wird. Ib ganzen Bereich der Schwächung um 40 dB nehmen die Werte von v2 und v3 etwas zu infolge der geringen Zunahme der Basis-Baitter-Spannung Vbe des Transistors und der Vorwärtsspannung der Diode D1 bei den grSsseren KollektoretrSaen (von der QrSssenordnung von 0,3 bA) und infolge des den Widerstand R3 durchfliessenden Basisstroms,

Der benutzte Transistor (vom Type BCI08) ist ein epitaxieler Silisiuaplanartransistor, der durch seinen niedrigen Leokstrom (d.h.

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niedrigen Kollektor-Basia-Leokstrom) und «eine hohe Verstärkung diese einfache Schaltungsanordnung ermöglicht. Sb.werden auch Siliziumdioden auf Orund des geringen Sperretromee benutst·

Fig. 2 seigt blooksohematisoh eine Vorteilhafte Weise, in der die Sohaltung in ein Nagnettonsystem eingefügt werden kann·

Venn die Sohwftohuig am Eingang eines Tersttrkersysteme vorgenommen werden würde, wurde das Signalniveau «war erniedrigt werden, aber das lsi Verstärker, insbesondere in dessen erster Stufe, herbeigeführte Rauschen würde nioht verringert werden« Deshalb ist es iu bevorzugen, die Sohwichung auf die dargestellte Weise hinter einer Torvers tlrkerstufe P durohsuführen, wobei auch das τοη einer solchen Stufe erseugte Rauschen verringert wird« Auf diese Weise nisait die Ausgangsimpedan* der Stufe P (s.B. 20 k/l) die Stelle des Widerstandes BLaIs festes Element dee Spannungsteilers des Sohwlohungsgliedee ein· FQr den Betrieb der selbsttltigen Terstlrkungsregelungsschaltung ist ein hohes Ausgangsspannungsniveau erforderlich, und deshalb ist es erwünscht, au diesem Zweok «in Ausgangssignal an der Stufe B su entnehmen, die den Aufnahmestrom für den Aufseiohnungskopf liefert· In der Einheit C sind die selbsttitige Verstlrkungsregelungeschaltung und der gesteuerte Widerstand aufgenommen.

Der SohwKohungskreie bewirkt eine federung der gesamten harmonischen Verzerrung des Signale v2 um den Sohwftohungsbetrag, und wenn diese harmonische Terse rrung einen Wert von Zf> nioht übe rate igen soll, muss der Bffektivwert des Signals v2 nicht höher als 4 »T sein.

Se wurde eine mit Transistoren bestrickte selbsttitige TerstSrkungeregelungeschaltung beschrieben, die sich but Verwendung bei Magnettongeraten eignet. Bei den gegebenen Werten ist die Erholungsseit

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▼on der GrSssenordnung von 10 Minuten, während die minfltliohe Verstärkungszunahme niemals sehr als 6 dB beträgt. Venn der Kondensator, der den Ansprechzeitpunkt bestimmt, aus einer Quellenimpedanz von der Qrössenordnung von 600 Ohm aufgeladen wird, betragt die Ansprechzeit etwa 150 meek. Venn die gesamte vom Schwäohungsglied herbeigeführte harmonische Verzerrung nicht höher als 2% sein soll, darf das Kiveau des zu steuernden Signals v2 einen Effektivwert von 4 ■▼ nicht übersteigen.

In der Praxis ist es zweokmässig, einen Drucktasteneohalter vor» zusehen, um die selbsttätige Verstärkungsregelung in den FIllen auszuschalten, in denen ein kurzes lautes einmaliges unerwünschtes Geräusch (e.B. ein Knall oder Schlag) im Aufnahmeraum auftritt,das sehet die Verstärkung während der ganzen normalen Erholungszeit herabsetzen würde· Bei Sw ist ein derartiger Schalter in Reihe mit einem Viderstand Rs angegeben.

Eine ähnliche Schaltung (aber ohne die Elemente Sw - Rs) kann als Lautstärke presser (z.B. in einem Fernsprechkreis) statt als selbsttätige Verstärkungsregelungssohaltung für-ein Magnettongerät Verwendung finden. Für diese Verwendung muss die Erholungezeit viel kürzer sein, und deshalb werden die Schaltelemente C4, R3 und R4 zweokmässig im Vert herabgesetzt*

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Claims (5)

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   PATEgTiUfSPHDECHEt

   1« Tonschaltung, die einen Tonverstärker, Mittel, durch die des

   Auegangssignal des Verstärkers ein Qleiohstromsignal für selbsttätige Verstärkungsregelung entnommen werden kann, Toneingangsklemmen zum Anschluss an eine Quelle su verstärkender Tonsignale sowie ein zwischen die Toneingangeklemmen und den Eingang des Verstärkers eingefügtes veränderliches Sohwäohungsglied enthält, wobei das Schwäohungsglied zwei Elemente enthält, die miteinander in Reihe geschaltet sind, so dass sie für Toneingangesignale als ein Spannungsteiler wirksam sind, während ihr Verbindungepunkt mit dem Eingang des Verstärkers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes dieser zwei Elemente den Emitter» Basis-Kreis eines Transistors enthält und dass Mittel vorgesehen sind, um das selbsttätige Verstärkungsregelungesignal zwischen der Basis und' dem Emitter, des Transistors anzulegen,
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungsteilerelement, das den Basis-Emitter-Kreis des Transistors enthält, auch eine Halbleiterdiode enthält.
3. 3. Schaltungsanordnung naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Diode und der erwähnte Kreis des Transistors für Wechselstromtonsignale antiparallel geschaltet sind.
4. 4· Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden

   Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Element des Spannungsteilers (d.h. das Element, das nicht den Emitter-Basis-Kreis enthält) einen TonVorverstärker enthält·
5. 5. Magnettongerät mit einer Schaltungsanordnung naoh einem oder

   mehreren der vorstehenden Ansprüche·

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   BAD OF₁SGiNAL

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