DE1487380A1

DE1487380A1 - Sound switching

Info

Publication number: DE1487380A1
Application number: DE19661487380
Authority: DE
Inventors: Robert Osborne
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1965-10-27
Filing date: 1966-10-25
Publication date: 1969-10-09
Also published as: GB1098519A

Description

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

PHB. 31.521PHB. 31,521

"Torschaltung.""Gate circuit."

Die Erfindung betrifft e-ine Tonschaltung, insbesondere -e ■ Tonschaltung für ein Magnettongerät.The invention relates to a sound circuit, in particular to -e Sound switching for a magnetic device.

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 sehrWhen a magnetic recorder is used for recording, is it is important that the recording flow through the recording head does not exceed a certain value) because otherwise as a result of saturation the recorded signal is severely distorted. For this purpose, the level of the recording current is often monitored by means of a magic eye or a measuring device and the reporting nireau Tön Hand naoh regulated. Another method is that a circuit is inserted that is electronic reduces the gain of the recording amplifier, when the optimal recording level is exceeded. To for it to ensure that any distortion only during a very short time is recorded, the gain control needs to be very

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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·• respond to the transfer signal without 11, i.e. they must have a "short response time" to have. Also sues if the gain is reduced (in the case of a magnetic recorder), the recovery time must be long, so that β da Ear does not perceive the increase in amplification, because "I cons-i" is undesirable Loudness compression effect gives

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·Similar difficulties and demands occur with others And it is the main purpose of the invention) tea tea Arrangements for automatic gain control (A.S.R.) > u create these requirements with relatively little effort on switching elements fulfill·

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·The invention provides a sound circuit that includes a sound amplifier, Means through which the output of the amplifier is supplied with a direct current signal for automatic gain control can be taken, Audio input terminals for connection to a source for amplifying audio signals and a variable weakening member »wipe this part · * contains input and the input of the amplifier mentioned, this attenuator containing two switching elements which are connected in series with one another so that they act as a voltage divider for sound input signals are effective, while the connection point of these switching elements is connected to the input of the amplifier and each of the two elements forms the emitter-base circuit of a transistor contains, wherein means are provided to the signal for the automatic gain control between the base and the emitter of the To apply transistor

Bei einer solchen Schaltungsanordnung besteht das angewandte Prinzip darin, dass die Verstärkung durch eine veränderliche Abschwäohung geregelt wird, die daduroh erzeugt wird, dass der differentielleIn such a circuit arrangement, the principle used is that the gain is achieved by means of a variable attenuation is regulated, which is generated because the differential

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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·Electrodemriderstand the Basie-Emitter-Streoke de * Transistors through Regulation of the Qleiohstroms flowing through them is changed · This Streoke forms an element alone or together with other components of the voltage divider, the other .Element «· Β. a resistance with fixed «value is · The exponential character of the current-voltage characteristic curve the base-emitter-Streoke of the transit gate provides the desired variable differential electrode resistance, but he can cause severe harmonic distortion, and it is recommended that you a semiconductor diode in antiparallelsohaltung bit the transistor (for the. Use Veohselstrom audio signals to reduce this distortion The invention uses the base-emitter junction of a transistor as a variable differential electrode resistance device and also the transistor as a Qleiohetromverst & rker im Part of the regulation

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.The preferred circuit arrangement is designed so that the diode and the base-to-emitter junction of the transistor for the Gain control current (which is a variable direct current) connected in series and antiparallel for Weohselstrpm (sound) currents are.

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.The electricity tax or regulation becomes unsuitable middle of an oil riot gate circuit that provides the required response and has recovery pages derived from the output signal level and the Transietor fed to the part of the changeable Sohwlohungsgliedee forms.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben· Es zeigernAn embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. Show it

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-4- ID. 31.521-4- ID. 31,521

Fig. 1 da «circuit diagram of a reinforcement control system,

Fig.~2 blooksohematisoh die Weise, in der diese Schaltung in ein Magnettonsystern eingefügt werden kann.Fig. ~ 2 blooksohematisoh the way in which this circuit is in a magnetic system can be inserted.

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.In Fig. 1, A denotes an amplifier, the «in part of a May be stronger magnetic sound (e.g. device B in Fig. 2). R2 represents the ring impedance of amplifier A and germs e.g. ran the OrSssen order τοη 7 k it. The input signal V1 can the audio input terminals ti - t2 (as shown) or t2 - t3 and is fed to amplifier A via a voltage divider, from the high resistance RI (of the order of magnitude ▼ on 20 k / L) and the base-emitter circuit of the transistor T1. The gain control takes place by the fact that the effect value de « differential electrical resistance of the base Eaitter transition γόη TI is changed. This transition is anti-parallel to a diode DI switched, su which purpose a capacitor C3 is provided. The . The diode and the transistor are also in series for the polarization « direct current for the automatic gain control and they are like that switched that they are for such a polarization current have the same direction of the Vorwirtsleitung.

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.The means by which the output signal V3 is the gain control signal for the base of the transistor T1 is removed, consist of a rectifier D2, capacitors C4 and C5 and the resistors R3, R4, R5 and R6.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung wird im folgenden beschrieben, wobei der Einfachheit halber angenommen wird, dass die folgenden Werte und Schaltelemente benutzt werden ιThe mode of operation of the circuit arrangement is described below, it being assumed for the sake of simplicity that the The following values and switching elements are used ι

D θΠ?Γ-ν;^ΛιD θΠ? Γ-ν; ^Λ ι

FHB. 31.521FHB. 31,521

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 C4Supply voltage transistor T1 Diode D1
Diode D2
Resistor BI Resistor R2 Resistor R3 Resistor H4 Resistor B5 Resistor B6 Capacitor C1 Capacitor C2 Capacitor C3 Capacitor 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- 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 /uF320 / 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.The long recovery time is due to a circuit with a large time constant, which consists of a large capacitor C4 and a discharge path, which is formed by the series connection of the resistor R 3 and the active resistance (R ^) that occurs at the base of the transistor T1 where resistor R. includes a component supplied by the resistor of diode D1. In a large area of decrease, the resistance R3 is large in comparison to R. and the change in gain over time in dB is constant. With very small transistor collector currents, the resistance R.

inin

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.however, and the combined resistance (R ₁ + R3) increases considerably and would increase the recovery time undesirably strongly if a resistor R4 were not inserted to limit this increase, this resistance R4 being parallel to (R. + R3). lies.

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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.The response time is essentially determined by the capacitor C4 and the source impedance of the charging circuit, in this case the parallel connection of R5 and R6, bestiaat. For response times of the order of magnitude of 150 nsec bubs this source diapedance is about 600 oha.

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,The operation of the circuit is as follows. FCr a very small signal (v2) aa weakly upges the capacitor C4 through Oleiohrrichtung of the control signal v3 to the weakened by R5 and B6 Peak of v3 charged. This charge of the capacitor is enough but not enough to make the transistor so conductive that the Diode causes a weakening, so that in this area the gain remains constant. This "delay" before the control takes effect, is a very two-part part of such a system. Venn v2 however, if it continues to increase, a point is reached where the charge of the Capacitor is just enough to make the transistor sufficiently conductive so that the Sohwächung begins. This is done with an effective value of the control signal v3 of about 2 volts. As v2 increases further, C4 continues to charge, causing transistor T1 and the diode D1 quickly become more conductive and cause a weakening of the signal fed to the amplifier A, whereby the rms value of the Signal v3 is held at about 2 volts. In the whole range of attenuation around 40 dB, the values of v2 and v3 increase somewhat as a result the small increase in the base-bitter voltage Vbe of the transistor and the forward voltage of the diode D1 for the larger collector groups (of the order of 0.3 bA) and, as a result, the resistance R3 basic current flowing through,

The transistor used (type BCI08) is an epitaxial one Silisiuaplanar transistor, which by its low Leok current (i.e.

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B^D ORiGSMAL *B ^ D ORiGSMAL *

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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·low collector-Basia-Leokstrom) and «a high gain this allows simple circuit arrangement. Sb. Are also made of silicon diodes use on Orund of the small barrage

Fig. 2 seigt blooksohematisoh eine Vorteilhafte Weise, in der die Sohaltung in ein Nagnettonsystem eingefügt werden kann·Fig. 2 shows blooksohematisoh an advantageous way in which the so posture can be inserted into a nagnetto sound system

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.Venn the Sohwftohuig made at the entrance of a Tersttrkersysteme would be, the signal level was «was to be lowered, but the lsi amplifier, especially in its first stage, brought about Noise would not be reduced. the Sohwichung in the manner shown behind a gatekeeper P durohsufführung, the τοη also indicating such a step Noise is reduced «In this way the output impedance * the level P (see e.g. 20 k / l) the place of the resistance BLaIs fixed Element of the voltage divider of the component part for operation the automatic gain control circuit is a high Output voltage level is required, and therefore it is desirable to au This two-way signal can be taken from the output signal at stage B see below, which supplies the input current for the recording head. In unit C are the automatic gain control circuit and the controlled resistor recorded.

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.The harmonic distortion causes the total harmonic distortion of the signal v2 to be cushioned by the sum of the harmonic distortion, and if this harmonic distortion should not exceed a value of Zf> the effective value of the signal v2 must not be higher than 4 »T.

Se wurde eine mit Transistoren bestrickte selbsttitige TerstSrkungeregelungeschaltung beschrieben, die sich but Verwendung bei Magnettongeraten eignet. Bei den gegebenen Werten ist die ErholungsseitIt became an automatic gain control circuit knitted with transistors which is suitable for use with magnetic recorders. At the given values is the recovery side

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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. On the order of 10 minutes, while the minimum gain increase is never much more than 6 dB. If the capacitor, which determines the response time, is charged from a source impedance of the order of magnitude of 600 ohms, the response time is about 150 meek. If the total harmonic distortion caused by the attenuation element should not be higher than 2% , the level of the signal to be controlled v2 must not exceed an effective value of 4 ■ ▼.

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.In practice it is twofold to place a pushbutton holder in front of » watch to switch off the automatic gain control in the cases, in which a short, loud, one-off undesired noise (e.g. a bang or thump) occurs in the recording room, this sees the amplification would decrease throughout the normal recovery time · At Sw such a switch is in series with a resistor Rs specified.

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*A similar circuit (but without the elements Sw - Rs) can as a volume presser (e.g. in a telephone circuit) instead of as an automatic one Gain control hold for -a magnetic recorder use Find. For this use, the recovery time must be much shorter, and therefore the switching elements C4, R3 and R4 are twofold in the vert reduced *

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Claims

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PATEgTiUfSPHDECHE t

1 «Sound circuit, which has a sound amplifier, means through which the

Output signal of the amplifier a Qleiohstromsignal for automatic Gain control can be taken from, audio input terminals for connection to a source su amplifying audio signals as well as an between the audio input terminals and the input of the amplifier contains a variable signal element inserted, the sound element contains two elements that are connected in series so that they act as a voltage divider for audio input signals, while their connection point is connected to the input of the amplifier, characterized in that each of these two elements is the emitter » Contains the base circuit of a transistor and that means are provided around the automatic gain control signal between the base and ' to the emitter of the transistor,

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that that the voltage divider element that is the base-emitter circuit of the transistor contains, also contains a semiconductor diode.

3. Circuit arrangement naoh claim 2, characterized in that that the diode and the mentioned circuit of the transistor for alternating current sound signals are connected in anti-parallel.

4 · Circuit arrangement according to one or more of the preceding

Claims, characterized in that the other element of the voltage divider (i.e. the element that does not contain the emitter-base circuit) contains a tone preamplifier

5. Magnetic recorder with a circuit arrangement naoh or

several of the preceding claims

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