DE3624031A1

DE3624031A1 - Automatische lautstaerkerregeleinrichtung fuer ein audiogeraet fuer ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE3624031A1
Application number: DE3624031A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Kato; Makoto Odaka; Yoshio Sasaki
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1985-07-16
Filing date: 1986-07-16
Publication date: 1987-01-29
Also published as: JPS6217225U; GB8616823D0; JPH054334Y2; GB2179807A; GB2179807B; DE3624031C2; US4742310A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine automatische Lautstärkeregeleinrichtung für ein Audiogerät zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, bei welchem die Lautstärke automatisch in Abhängigkeit vom Fahrgeräusch geregelt wird, das im Fahrgastraum des Fahrzeugs herrscht. Speziell bezieht sich die Erfindung auf eine Verbesserung hinsichtlich eines Verzögerungskreises, der in einer solchen Einrichtung verwendet wird, um die Änderung der Lautstärke zu verzögern, wenn der ermittelte Fahrgeräuschpegel sich sprunghaft ändert.

Eine bekannte Einrichtung zur automatischen Lautstärkeregelung ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Gemäß Fig. 2 ist ein Mikrophon 1 an einer geeigneten Stelle innerhalb des Fahrgastraumes des Fahrzeugs angeordnet. Ein Verstärker 2 verstärkt das vom Mikrophon 1 aufgenommene Geräusch. Ein Tiefpaßfilter 3 läßt nur niederfrequente Geräuschkomponenten, die im Ausgang des Verstärkers enthalten sind, durch. Ein Detektorkreis 4 ermittelt Geräuschkomponenten aus dem Ausgang des Tiefpaßfilters 3. Ein Gleichrichterkreis 5 richtet die Ausgangsspannung des Detektorkreises 4 gleich. Ein logarithmischer Kompressorkreis 6 unterwirft die gleichgerichtete Ausgangsspannung des Gleichrichters 5 einer logarithmischen Kompression. Ein Zeitkonstantenkreis 7 unterwirft den Ausgang des logarithmischen Kompressionskreises 6 einer langen Zeitkonstante, die ausreichend ist, um diesen Ausgang zeitlich zu dehnen. Der Ausgang des Zeitkonstantenkreises 7 wird einem elektronischen Gleichstärkeregelkreis 8 zugeführt, der beispielsweise einen A/D-Wandler enthält, um hierdurch die Lautstärke eines Audiogerätes zu beeinflussen. Der elektronische Lautstärkeregelkreis 8 beeinflußt die Verstärkung eines Audiosignals, das dann von einem Lautsprecher 9 mit der gewünschten Lautstärke wiedergegeben wird und aus einer Audioeinrichtung, beispielsweise einem Rundfunkempfänger, einem Kassettentonbandgerät od. dgl. stammt.

In Fig. 3 ist eine Schaltung dargestellt, die den Zeitkonstantenkreis 7 zeigt, der aus einem Operationsverstärker 7 a und einem Zeitkontanten-Unterkreis aus einem Widerstand R ₁ und einem Kondensator C ₁ besteht und weiterhin einen Rückkopplungswiderstand R ₂ aufweist.

Im Betrieb wird das vom Mikrophon 1 aufgenommene Geräusch durch den Verstärker 2 verstärkt und nur das Laufgeräusch des Fahrzeugs gelangt durch das Tiefpaßfilter 3. Das Laufgeräusch wird dann durch den Detektorkreis 4 ermittelt und vom Gleichrichterkreis 5 gleichgerichtet, der ein Gleichspannungssignal abgibt. Dieses wird einem logarithmischen Kompressionskreis 6 zugeführt, der ein sich logarithmisch änderndes Gleichspannungssignal abgibt. Das so erhaltene Gleichspannungssignal wird dem Zeitkonstantenkreis 7 zugeführt, dessen Zeitkonstante derart vorbestimmt ist, daß dessen Ausgang sich nicht sprunghaft ändert, d. h. der Ausgang ändert sich vergleichsweise sanft, wenn der Geräuschpegel ansteigt oder abfällt.

Zwischen dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 7 a und seinem invertierenden Eingang ist der Kondensator c ₁ angeordnet, der eine Frequenzcharakteristik des Operationsverstärkers 7 a auf die Seite niedrigerer Frequenz schiebt, um die Höhe dieser Frequenzcharakteristik abzusenken. Als Folge davon wird der Lautstärkepegel dann verändert, wenn sich die Fahrgeschwindigkeit ändert. In Fig. 4 ist Änderung der Fahrgeschwindigkeit mit einer ausgezogenen Linie dargestellt, während die Änderung des Lautstärkepegels durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist.

Aus Fig. 4 geht hervor, daß, wenn das Fahrzeug abgebremst und schließlich angehalten wird, die Lautstärke trotz der Tatsache, daß das Fahrgeräusch abgenommen hat, noch immer auf einem hohen Wert gehalten wird. Dies beruht auf der großen Zeitkonstanten des Zeitkonstantenkreises 7. Die Dauer, während der dieses Phänomen auftritt, ist durch den Buchstaben B in Fig. 4 ausgedrückt. Die bekannte Einrichtung weist daher den nachteil auf, daß die große Lautstärke für eine gewisse Zeitdauer aufrechterhalten bleibt, obgleich dies nimcht notwendig ist, was vom Fahrgast als störend und unangenehm empfunden wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen vorbeschriebenen Nachteil zu beseitigen und eine Lautstärkeregeleinrichtung anzugeben, die sich Änderungen im Umgebungsgeräusch entsprechend der Verminderung des Fahrgeräusches schnell angleicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wenn die Ladespannung oder Entladespannung für den Kondensator des Zeitkonstantenkreises bei der Erfindung niedriger als die Spannung des Eingangssignals ist, dann wird der Kondensator proportional zum Pegel des Eingangssignals geladen. Ist hingegen die Ladespannung oder Entladespannung des Kondensators größer als die Spannung des Eingangssignals, wird der Kondensator in Abhängigkeit von der Zeitkonstanten entladen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schaltung eines Zeitkonstantenkreises in einer automatischen Lautstärkeregeleinrichtung für ein Audiogerät zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer bekannten Einrichtung;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines bekannten Zeitkontantenkreises,

Fig. 4 charakteristische Kurven der Fahrgeschwindigkeit und der Lautstärke über der Zeit, und

Fig. 5 eine detaillierte Schaltung eines logarithmischen Kompressionskreises.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert. Da die Anordnung der automatischen Lautstärkeregeleinrichtung im wesentlichen mit der des Standes der Technik übereinstimmt, mit der Ausnahme des Aufbaus des Zeitkonstantenkreises 7 nach Fig. 2, gilt die nachfolgende Beschreibung hauptsächlich diesem Zeitkonstantenkreis 7.

Die Betriebsweise des logarithmischen Kompressionskreises 6 wird jedoch in gewissem Umfang erläutert, um die Betriebsweise der bevorzugten Ausführungsform des Zeitkonstantenkreises 7 besser erklären zu können.

In Fig. 5 ist der logarithmische Kompressionskreis 6 schematisch dargestellt. Weiterhin ist eine Temperaturkompensationsschaltung dargestellt, bestehend aus einem Transistor Q ₂ und einem Widerstand R ₄ sowie einem Ausgangspufferverstärker, bestehend aus einem Operationsverstärker OP-VERST 2 und Widerständen R ₅ sowie R ₆. Weder die Temperaturkompensation noch der Pufferverstärker sind im Hinblick auf die vorliegende Erfindung wesentlich und werden daher nicht weiter erläutet.

Im Betrieb des logarithmischen Kompressionskreises 6 fließt bei Anliegen eines Eingangssignals V _in ein Strom der Größe V _in/R ₃ durch den Widerstand R ₃. Das heißt, der Strom ist proportional zum Pegel der Eingangsspannung V _in. Der invertierende und der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers OP-VERST 1 wurden vor der Zuführung des Eingangssignals auf ungefähr gleichem Potential gehalten. Der durch den Widerstand R ₃ fließende Strom fließt in den Kollektor eines Transistors Q ₁. Da die Basis dieses Transistors Q ₁ mit einem Bezugspunkt verbunden ist, werden die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers OP-VERST 1 und die Niederspannung des Transistors Q ₁ um die Basisemitterspannung V _BE des Transistors Q ₁ gegenüber der Eingangsspannung herabgesetzt. Es ist bekannt, daß der Kollektorstrom I _c und die Basisemitterspannung V _BE in einem logarithmischen Abhängigkeitsverhältnis zueinander stehen. Der Strom V _in/R ₃ der in den Kollektor des Transistors Q ₁ fließt, ist proportional dem Pegel des Eingangssignals. Der Ausgang des Operationsverstärkers OP-VERST 1 wird daher ein negativer logarithmischer Wert in Bezug auf den Eingangsstrom V _in/R ₃.

Das Verhältnis zwischen dem Eingangsstrom V _in/R ₃ und der Ausgangsspannung V ₀ ist wie folgt:

V _o = -kT/q(ln/V _in/R ₃) - ln(I _e)

wobei k die Boltzmannsche Konstante, Q die elektrische Elementarladung, T die absolute Temperatur und I _e der Emittersättigungsstrom des Transistors Q ₁ sind. Aus der obigen Gleichung geht hervor, daß, wenn V _in steigt, die Ausgangsspannung in negativer Richtung steigt, d.h. der Ausgang des logarithmischen Verstärkers nimmt ab, wenn der Geräuschpegel steigt.

In Fig. 1 empfängt ein Eingangsanschluß von dem logarithmischen Kompressionskreis 6 ein Gleichspannungssignal, das sich logarithmisch in Abhängigkeit vom Pegel des Fahrgeräuschs ändert. Vom Ausgangsanschluß wird ein Gleichspannungssignal abgegeben, dessen Pegel, sich entsprechend einer Zeitkonstante ändert, die beim Ansteigen des Eingangssignals anders ist als beim Abfallen des Eingangssignals. Der Ausgangsanschluß ist mit einem elektrischen Lautstärkeregelkreis, einem A/D-Wandler usw. (nicht dargestellt) verbunden. Zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 7 a und einem invertierenden Eingangsanschluß desselben sind Dioden D ₁ und D ₂ geschaltet. Ein Verbindungspunkt zwischen einem Widerstand R ₁ und einem Kondensator C ₁, die zusammen einen Zeitkonstanten-Unterkreis bilden, ist mit dem Ausgangsanschluß verbunden.

Wenn sich im Betrieb das Fahrzeug nicht bewegt und das Umgebungsgeräusch extrem schwach ist, dann wird die Eingangsspannung am Eingang von der Verstärkung der vorangehenden Stufen auf eine mittlere Spannung der Stromversorgungsspannung des Operationsverstärkers 7 a eingestellt. Es sei bemerkt, daß in Fahrzeugen eine einzige Batterie verwendet wird, so daß diese mittlere Spannung die Hälfte der Spannung V _cc der Fahrzeugbatterie ist. Als Folge davon ist die Spannung V _c, die vom Operationsverstärker 7 a über den Kondensator C ₁ gelegt wird, etwa 1/2 · V _cc.

Wenn der Laufgeräuschpegel des Fahrzeugs steigt, wird die Spannung am Eingang des Zeitkonstantenkreises vermindert. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 7 a wird daher durch eine Sperrspannung V _f über der Diode D ₂ bezüglich der Spannung am Eingangsanschluß abgesenkt. Da der alte Wert von V _c höher als der neue Wert von V ₁ ist, wie durch den Operationsverstärker 7 a verstärkt, wird die Entladung des Kondensators C ₁ über die Diode D ₁ gesperrt, weil jene nun umgekehrt vorgefspannt ist. Stattdessen wird der Kondensator C ₁ über den Widerstand R ₁ und die in Durchlaßrichtung vorgespannte Diode D ₂ entladen.

Es sei angenommen, daß die Spannung am Eingangsanschluß gleich V ₁ ist und die Spannung über dem Kondensator C ₁ gleich V _c ist. Die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 7 a ist V ₁. Der durch den Widerstand R ₁ fließende Strom wird (V _c -V ₁)/R ₁, was der Entladestrom des Kondensators C ₁ ist. Wenn man die Zeitkonstante des Widerstandes R ₁ und des Kondensators C ₁ auf einen großen Wert festsetzt, dann wird die Abnahmegeschwindigkeit der Spannung über dem Kondensator C ₁ verzögert. Selbst wenn das Fahrgeräusch sprunghaft ansteigt, wird die Spannung am Ausgangsanschluß des Zeitkonstantenkreises nur sanft abgesenkt.

Die vorangehende Beschreibung ist auf den Fall gerichtet, daß wenn das Laufgeräusch steigt, die Ausgangsspannung des Zeitkonstantenkreises absinkt. Umgekehrt, um der Situation Rechnung zu tragen, in der die Ausgangsspannung steigen muß, wenn das Laufgeräusch steigt, brauchen nur die Anoden und Kathoden der entsprechenen Dioden D ₁ und D ₂ miteinander vertauscht, d. h. die Dioden umgepolt zu werden.

In einem Zustand, in dem das Laufgeräusch sehr groß ist und die Spannung V _c über dem Kondensator C ₁ sehr niedrig ist, steigt die Anschlußspannung am Eingangsanschluß des Kreises auf etwa 1/2 · V _cc, wenn die Fahrgeschwindigkeit plötzlich vermindert und das Fahrzeug schließlich ganz angehalten wird. Da die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 7 a jedoch eine sehr niedrige Spannung V _c ist, bewirkt der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 7 a, daß der Kondensator C ₁ sich sprunghaft über die nun in Leitrichtung vorgespannte Diode D ₁ auflädt, so daß der Ausgang des Operationsverstärkers 7 a sehr schnell V _cc wird. In diesem Falle ändert sich daher die Spannung am Ausgangsanschluß der Schaltung im wesentlichen so schnell wie der abfallende Pegel des Laufgeräuschs. Dementsprechend wird die Lautstärke im wesentlichen ebenso schnell gering wie das Fahrzeug anhält, was in Fig. 4 mit der strichpunktierten Linie dargestellt ist. Die Fahrgäste werden daher nicht unangenehm belästigt.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ändert sich die Ausgangsspannung des Zeitkonstantengliedes sanft, wenn der Laufgeräuschpegel des Fahrzeugs ansteigt, ändert sich jedoch ebenso schnell wie der Laufgeräuschpegel, wenn dieser abfällt. Die Lautstärke eines mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ausgerüsteten Audiogeräts paßt sich daher in angenehmer Weise den Laufgeräuschen des Fahrzeugs an, ohne die Fahrzeuginsassen zu belästigen.

Claims

1. Automatische Lautstärkenregeleinrichtung zur Regelung der Lautstärke eines Audiogerätes für die Verwendung in einem Fahrzeug, enthaltend ein Mikrophon zur Ermittlung des Umgebungsgeräuschpegells in einem Fahrzeug und zum Umwandeln desselben in ein elektrisches Signal und einen Zeitkonstantenkreis zur Beeinflussung der Lautstärkeregelung, dem das Umgebungsgeräuschsignal zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitkonstantenkreis (7) eine Zeitkonstante aufweist, die von der Richtung der Änderung des vorgenannten elektrischen Signals abhängt, derart, daß die Zeitkonstante größer ist, wenn der Umgebungsgeräuschpegel ansteigt, als im Falle, bei dem der Umgebungsgeräuschpegel abfällt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet, durch Einrichtungen (8) zum Regeln der Lautstärke eines Audiosignals in Übereinstimmung mit dem geglätteten elektrischen Signal.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitkonstantenkreis (7) eine Diode (D ₁), einen Widerstand (R ₁), einen Kondensator (C ₁) und eine Einrichtung (D ₂) zum Steuern des Ladungsflusses bezüglich des Kondensators (C ₁) durch den Widerstand (R ₁) aufweist, wenn der Umgebungsgeräuschpegel angestiegen ist, um die Ladungsströmung durch die Diode zu beeinflussen, wenn der Umgebungsgeräuschpegel abgenommen hat.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrophon (1) bewirkt, daß das elektrische Signal abnimmt, wenn der Umgebungsgeräuschpegel ansteigt.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitkonstantenkreis enthält:
einen Operationsverstärker (7 a), der das elektrische Signal (V ₁) an seinem nicht invertierenden Eingang erhält;
einen Widerstand (R ₁), der mit einem Anschluß mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (7 a) verbunden ist;
einen Kondensator (C ₁), der zwischen eine festes Potential und einen zweiten Anschluß des Widerstands (R ₁) geschaltet ist;
eine erste Diode (D ₁), die zwischen einen Ausgang des Operationsverstärkers (7 a) und einen Ausgangsanschluß des Zeitkonstantenkreises geschaltet ist, wobei dieser Ausgangsanschluß das geglättete elektrische Signal liefert; und
eine zweite Diode (D ₂), die zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers und den invertierenden Eingang desselben geschaltet ist, wobei die erste der beiden Dioden mit ihrer Anode mit dem Ausgang des Operationsverstärkers und die zweite Diode mit ihrer Kathode mit dem Ausgang des Operationsverstärkers verbunden sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrophon bewirkt, daß das elektrische Signal abnimmt, wenn der Umgebungsgeräuschpegel ansteigt und wobei die erste Diode (D ₁) mit ihrer Kathode und die zweite Diode (D ₂) mit ihrer Anode mit dem Ausgang des Operationsverstärkers (7 a) verbunden sind.