DE3728327A1 - Automatische pegelsteuerschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Pegelsteuerschaltung (ALC-Schaltung) in einem Niederfrequenzverstärker.

Wenn in einem Niederfrequenzverstärker der Eingangspegel übermäßig hoch ist, ist es erforderlich, den Pegel in geeig­ netem Umfang zu verringern, um eine Sättigung des Ausgangs zu verhindern.

Ein Ausführungsbeispiel einer herkömmlichen automatischen Pegelsteuerschaltung (ALC-Schaltung) wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 beschrieben. In der Figur ist eine Eingangs­ klemme 1 über einen Spannungsteilerwiderstand R 3 an eine Ausgangsklemme 12 angeschlossen. Das an der Ausgangsklemme 12 erzeugte Ausgangssignal wird ferner über einen Ausgang­ detektorwiderstand R 4 und einen einstellbaren Ausgang­ detektorwiderstand VR 5 zu einem Verstärkerteil 6, in welchem es verstärkt wird, weitergeleitet. Der Ausgang des Verstär­ kerteils 6 wird über eine von einer R-C (Widerstand und Kon densator)-Serienschaltung gebildeten Zeitkonstantenschaltung 7 und über eine Gleichrichter- und Glättungsschaltung 8 an die Basis eines Transistors Tr 10, welcher mit einem Tran­ sistor Tr 11 eine Darlington-Schaltung bildet, weitergeleitet. Der Kollektor des Transistors Tr 10 ist mit einer positiven Spannungsquelle +B und sein Emitter mit der Basis des Transistors Tr 11 verbunden. Der Kollektor des Transistors Tr 11 ist mit einer Ausgangsleitung, d. h. mit der Ausgangs­ klemme 12, verbunden. Demzufolge ist die dargestellte ALC-Schaltung so ausgebildet, daß sie wie eine veränderliche Impedanz zur Dämpfungssteuerung in Abhängigkeit vom Eingangspegel arbeitet.

Die Arbeitsweise der so gestalteten herkömmlichen ALC-Schal­ tung wird nun beschrieben. Bei niedrigem Eingangspegel besitzt ein für die Ausgangsleitung erzeugtes Steuersignal ebenfalls einen niedrigen Pegel, und der Transistor Tr 10 bleibt daher nichtleitend (aus), und der Transistor Tr 11 ist ebenfalls nichtleitend. Das heißt, der Transistor Tr 11 besitzt eine hohe Impedanz zwischen seinem Emitter und sei­ nem Kollektor. Demgemäß wird das Ausgangssignal, welches in der Ausgangsleitung vorgesehen ist, durch den Transistor Tr 11 nicht verringert. In diesem Fall wird der Ausgangspegel nicht herabgesetzt.

Wenn andererseits der Eingangspegel sich so weit erhöht, daß der Transistor Tr 10 in den leitfähigen Zustand (ein) ge­ steuert ist, wird der Transistor Tr 11 ebenfalls leitend durch den Strom, welcher von der positiven Spannungsquelle aufgrund des Basis-Emitterstroms des Transistors Tr 10 geliefert wird. Mithin nimmt der Transistor Tr 11 zwischen Emitter und Kollektor eine niedrige Impedanz an. Demzufolge wird das Ausgangssignal, welches in der Ausgangsleitung vorgesehen ist, durch den Transistor Tr 11 verringert. Damit wird der Ausgangspegel herabgesetzt.

Die Fig. 5 zeigt Frequenzcharakteristiken mit Dämpfungen bei diesem Betrieb, wobei in der Ordinate die Gesamtverstär­ kung, welche durch Division des Ausgangspegels mit dem Ein­ gangspegel definiert ist, dargestellt ist. Wenn der Eingangs­ pegel niedrig ist, ist der Steueranteil gering. Wenn hin­ gegen der Eingangspegel hoch ist, ist der Steueranteil groß, wobei im wesentlichen flache Frequenzkurven vorgesehen sind.

Aufgrund der gezeigten Verschaltung zeigt die herkömmliche ALC-Schaltung eine Pegeldämpfung über alle betroffene Frequenzbänder. Das bedeutet, daß beim Betrieb dieser ALC-Schaltung eine Person die Hochfrequenzpegeländerung, welche für das Ohr unangenehm ist, fühlt, wobei ein soge­ nanntes "schwebendes Phänomen" (breezing phenomenon) sich ergibt.

Wenn ein übermäßig hohes Eingangssignal angelegt ist, muß ein Niederfrequenzbereich aus folgendem Grund berück­ sichtigt werden. Im allgemeinen ist der automatische Pegel­ steuerbetrieb dann häufig erforderlich, wenn ein Hoch­ frequenzsignal einem Niederfrequenzsignal überlagert ist. Da in der Terminologie der Schalleistung ein Hochfrequenz­ signal im Pegel niedriger ist als ein Signal mit niedrigerer Frequenz, ist es nicht erforderlich, eine automatische Pegelsteuerung für alle Frequenzbereiche durchzuführen.

Ferner leidet die automatische Pegelsteuerung, welche für jeden Kanal durchgeführt wird, unter folgender Schwierig­ keit. In dem Fall, in welchem die beiden Kanäle, d. h. der rechte und linke Kanal, im stereophonen Betrieb unterschied­ liche Hochfrequenzkomponentendämpfung voneinander aufweisen, beeinflussen insbesondere die Hochfrequenzkomponenten, wel­ che eine erhebliche Richtwirkung haben, nachteilig die Klang­ bildlokalisierung. Dies wird von einer Person unangenehm empfunden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine automatische Pegel­ steuerschaltung zu schaffen, bei welcher die beschriebenen Schwierigkeiten der herkömmlichen automatischen Pegelsteuer­ schaltung behoben sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Erfindung wird eine automatische Pegelsteuerschal­ tung (ALC-Schaltung) vorgesehen, welche eine automatische Amplitudenkompressionssteuerung in Abhängigkeit vom Aus­ gangspegel einer Niedrigfrequenzverstärkerschaltung durch­ führt. Gemäß der Erfindung besitzt die ALC-Schaltung einen Steuersignalgenerator, der in Abhängigkeit vom Ausgangspegel der Niederfrequenzverstärkerschaltung ein Steuersignal ab­ gibt, eine Amplitudenkompressionssteuereinrichtung zur Beein­ flussung des Ausgangspegels für die Amplitudenkompression in Abhängigkeit vom Pegel des Steuersignals, und eine Differen­ zierschaltung an der Ausgangsseite der Niederfrequenzverstär­ kerschaltung. Die Differentiationszeitkonstante der Differen­ zierschaltung wird in Abhängigkeit vom Pegel des Steuer­ signals eingestellt zur Steuerung einer Grenzfrequenz für einen Frequenzbereich, der der Amplitudenkompression unter­ liegt.

Das Wesen, die Nützlichkeit und das Prinzip der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung, im Zusammenhang mit den Figuren, noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch ein Schaltbild eines ersten Aus­ führungsbeispiels für eine automatische Pegel­ steuerschaltung nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Kennliniendarstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der in der Fig. 1 dargestellten automatischen Pegelsteuerschaltung;

Fig. 3 ein Schaltbild für ein zweites Ausführungsbeispiel der automatischen Pegelsteuerschaltung nach der Erfindung;

Fig. 4 ein Schaltbild für eine herkömmliche automatische Pegelsteuerschaltung und

Fig. 5 Kennliniendarstellung für den Betrieb der her­ kömmlichen automatischen Pegelsteuerschaltung nach Fig. 4.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 wird ein erstes Ausführungs­ beispiel einer automatischen Pegelsteuerschaltung nach der Erfindung erläutert, wobei die Schaltungsbestandteile, wel­ che im Zusammenhang mit der Fig. 4 erläutert wurden, die gleichen Bezugsziffern bzw. Bezugsbuchstaben aufweisen.

In der Fig. 1 ist eine Eingangspufferschaltung 13 zwischen einer Eingangsklemme 1 und einem Kondensator 14, welcher in Reihe zur Ausgangsleitung liegt, geschaltet. Der Kondensator 14 und der Kollektor-Emitterwiderstand des Darlington-ge­ schalteten Transistors Tr 11 bilden eine Spannungsdevidier­ schaltung. Der Spannungsdivisionsausgang dieser Schaltung wird einer Ausgangsklemme 12 zugeleitet. In der gleichen Weise wie bei der oben beschriebenen herkömmlichen ALC-Schal­ tung wird das an der Ausgangsklemme vorhandene Ausgangs­ signal über eine Verstärkerschaltung 6, eine Zeitkonstanten­ schaltung 7 und eine Gleichrichter- und Glättungsschaltung 8 an die Basis eines Transistors Tr 10 geleitet. Das heißt, der Transistor Tr 10 wird in Abhängigkeit vom Ausgangspegel be­ trieben.

Bei dieser ALC-Schaltung bilden der Kondensator 14 und der Kollektor-Emitterwiderstand des Transistors Tr 11 ferner eine Hochpaßfilterschaltung. In der Hochpaßfilterschaltung wird die filternde RC-Zeitkonstante geändert, wenn der Kollektor- Emitterwiderstand des Transistors Tr 11 sich mit dem Steuer­ signalpegel ändert. Dabei werden das Frequenzband, das einer Amplitudenpressung unterliegt, und der verengte Pegel im Frequenzband geändert. Insbesondere, wenn die filternde Zeitkonstante klein ist, ist die Grenzfrequenz erhöht und Frequenzen, welche niedriger als die Grenzfrequenz sind, werden gedämpft. Diese Filterschaltung wirkt wie eine Diffe­ renzierschaltung bei niederen Frequenzen. Die Übertragungs­ funktion ist nämlich proportional der Frequenz bei Frequenzen deutlich unter Grenzfrequenz.

Wenn der Eingangssignalpegel steigt, verringert sich folg­ lich der Kollektor-Emitterwiderstand des Transistors Tr 11. Dabei wird die Filterzeitkonstante verkleinert und die Grenzfrequenz erhöht, so daß die Dämpfung bei Hochfrequenzen eintritt. Das heißt, der Bereich der Pegeldämpfung ist auf höhere Frequenzen erweitert. Dies wirkt sich jedoch nicht nachteilig auf die Hochfrequenzkomponenten aus. Wenn ande­ rerseits der Eingangssignalpegel niedrig ist, ist der Kollek­ tor-Emitterwiderstand des Transistors Tr 11 hoch. Die filtern­ de Zeitkonstante ist groß und die Grenzfrequenz ist niedrig, so daß selbst im Niedrigfrequenzbereich keine Dämpfung be­ wirkt wird.

Die Fig. 2 zeigt Ergebnisse von Versuchen, welche mit dieser beschriebenen Schaltung durchgeführt wurden. Die Fig. 2 zeigt den Fall, bei welchem ein hoher Pegeleingang (darge­ stellt durch die durchgezogene Linie) um 10 dB höher ist als ein niedriger Bezugspegel (dargestellt durch die strich­ lierte Linie). Wenn diese Signale der ALC-Schaltung gemäß der Erfindung zugeleitet werden, beträgt die Grenzfrequenz für den Eingangsbezugspegel 50 Hz. Jedoch ist die Grenzfrequenz für das Eingangssignal, welches einen um 10 dB höheren Pegel hat, auf 315 Hz erhöht.

In der beschriebenen ALC-Schaltung dient die Spannungsteiler­ schaltung, welche vom in Reihe geschalteten Kondensator 14 und dem Kollektor-Emitterwiderstand des Transistors Tr 11 ge­ bildet wird, auch als Hochpaßfilterschaltung, deren Grenz­ frequenz veränderlich ist. Die ALC-Schaltung ist jedoch, wie in Fig. 3 gezeigt ist, derart modifiziert, daß der Kondensa­ tor 14 durch einen Widerstand so nebengeschlossen ist, daß im Niederfrequenzbereich für die Dämpfung eine obere Grenze vorgegeben ist.

Wie oben erläutert wurde, kann in der ALC-Schaltung der Er­ findung die Hochpaßfilterschaltung, welche von dem in Reihe geschalteten Kondensator und dem sich mit dem Eingangspegel ändernden Kollektor-Emitterwiderstand des Transistors gebil­ det wird, die Grenzfrequenz eines Frequenzbandes, das einer Amplitudenkompression unterliegt, ändern. Hieraus ergibt sich, daß in einem Frequenzbereich, der höher als die Grenz­ frequenz ist, keine Amplitudenkompression erfolgt. Demzu­ folge wird das Schweben infolge einer Pegeländerung der Hochfrequenzkomponenten oder einer Schwankung bei der Klang­ bildlokalisierung aufgrund eines Pegelunterschieds zwischen den Kanälen nicht hervorgerufen. Als Eigenschaft der Nieder­ frequenzkomponente ist die Klangbildlokalisierung nicht bestrebt, in Erscheinung zu treten. Folglich kann die ALC- Schaltung der Erfindung zu jeder Zeit die automatische Pegel­ steuerung zufriedenstellend durchführen.

Claims (7)

1. Automatische Pegelsteuerschaltung für eine automatische Amplitudenkompression eines Tonsignals, gekennzeichnet durch

• - einen Steuersignalgenerator zur Erzeugung eines Steuer­ signals in Abhängigkeit vom Pegel eines Tonsignals, und
• - ein Amplitudenkompressionsmittel zur Durchführung einer Amplitudenkompression bei einem veränderlichen Frequenz­ band des Tonsignals, wobei das Frequenzband durch das Steuersignal verändert wird.

2. Automatische Pegelsteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Amplitudenkompressionsmittel ein Hochpaßfilter mit veränderbarer Grenzfrequenz ist und daß die Grenzfrequenz durch das Steuersignal gesteuert ist.

3. Automatische Pegelsteuerschaltung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Hochpaßfilter eine Übertra­ gungsfunktion aufweist, die proportional einer Frequenz des Tonsignals ist, welches wesentlich unter der Grenzfrequenz liegt.

4. Automatische Pegelsteuerschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochpaßfilter eine im wesentlichen flache Übertragungsfunktion in einem Frequenz­ band mit wesentlich geringeren Frequenzen als die Grenz­ frequenz aufweist.

5. Automatische Pegelsteuerschaltung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Amplituden­ kompressionsmittel eine Differenzierschaltung ist.

6. Automatische Pegelsteuerschaltung nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Differenzierschaltung folgen­ de Bestandteile aufweist:

• - einen Kondensator (14), welcher an einem ersten Anschluß das Tonsignal empfängt, und
• - zwei zu einer Darlingtonstufe geschaltete Transistoren (Tr 10) und (Tr 11), welche mit einem zweiten Anschluß des Kondensators (14) verbunden sind, wobei das Steuersignal einer Basis der zur Darlingtonstufe geschalteten Transistoren (Tr 10, Tr 11) zugeführt ist.

7. Automatische Pegelsteuerschaltung nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Eingangsklemme des Steuer­ signalgenerators und eine Ausgangsklemme der Pegelsteuer­ schaltung an den zweiten Anschluß des Kondensators (14) angeschlossen sind.