Akustisch kompensierter Lautstärker egler in Niederfreqnenzverstärker n, insbesondere in solchen von Radioempfangsapparaten. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Lautstärkeregler in Niederfrequenzverstär- kern, insbesondere in solchen von Radioemp- fangsapparaten und bezweckt eine Verbesse- rtinb derselben.
Es ist bekannt, dass das menschliche Ohr für hohe und niedere Tonfrequenzen weniger empfindlich ist, als es für Tonfrequenzen in der mittleren Lage des Hörbereiches ist, wenn die Lautstärke solcher Töne gering ist.
Wenn der Lautstärkeregler eines Radio empfängers so gebaut ist, dass er die Frequenz- charakteristik des Apparates nicht ändert, so ist die Wiedergabe gewöhnlich am natür lichsten, wenn sie mit der bleichen Laut stärke erfolgt, mit der sie von einem an jenem Platz hörenden Hörer gehört würde, den er zur Anhörung der Originalaufführung ein nehmen würde.
Wegen Rücksichtnahme auf Andere oder auch wegen des Hörers eigener Empfindlich keit werden Radioapparate und elektrische Phonographen sehr oft derart eingestellt, dass die vom Lautsprecher abgegebene Schall intensität beträchtlich geringer ist, als die jenige normale Intensität, mit der die Ori ginalaufführung wahrgenommen würde. In solchen Fällen geht der Charakter der Dar bietung verloren.
Wenn ein Lautstärkeregler so konstruiert ist, dass die Intensität der niedrigen Ton frequenzen relativ zu den mittleren weniger geschwächt wird, entsprechend der Änderung der Empfindlichkeit des Ohres, wenn von der normalen Lautstärke zu -der Lautstärke .ge gangen wird, bei der der Ton gehört wer den soll, so ergibt sich eine Kompensation, welche die geänderte Empfindlichkeit des Ohres bei geringerer Lautstärke wettmacht. Ein solcher Lautstärkeregler kann als "aku- stisch kompensierter" bezeichnet werden und ist Gegenstand vorliegender Erfindung.
Der Lautstärkeregler nach der vorliegen den Erfindung kann zweckmässig so gebaut sein, dass er die Frequenzabhängigkeit des menschlichen Ohres für jede Lautstärke zu kompensieren vermag.
Der Erfindung entsprechend werden daher frequeliza-bhänäipe Impedanzen angeordnet, die gegebenenfalls stufenweise veränderlich, parallel zu einem oder .mehreren Teilen eines im Niederfrequenzverstärker angeordneten, zur Lautstärkeregelung :dienenden Potentio- meters geschaltet sind.
Die Anordnung ist derart, dass die frequenzabhängigen Impedan zen eine von der Einstellung des Potentio- meters abhängige Wirkung ausüben, so dass gleichzeitig mit der Einstellung der Laut stärke,die Frequenzaibhängigkeit des Nieder frequenzverstärkers in vorbestimmter Weise beeinflusst wird.
Es ist wichtig, dass eine bestimmte Be ziehung zwischen der Lautstärke und der Einstellung des zur Lautstärkeregelung die nenden Potentiometers festgelegt werde. Es ist daher zweckmässig, dass diese Beziehung bei Radioempfänger unabhängig von Ampli- tudenschwankungen der empfangenen Trä gerwelle aufrechterhalten wird.
Dies erfor dert einen mit einer automatischen Laut stärkeregelung versehenen Hoch- oder Zwi- schenfrequenzverstärker, welcher imstande ist, die dem Demodulator zugeführte Span nung, ohne Rücksicht auf die Veränderung in der .Signalintensität, innerhalb der Emp findlichkeitsgrenzen des Empfängers in der Hauptsache konstant zu halten.
Die Zeichnung veranschaulicht zwei Aus führungsbeispiele des Erfindungsgegenstan des.
Fig. 1 ist ein einfaches Schaltungsschema eines akustisch kompensierten Lautstärke reglers nach .der Erfindung; Fig. 2 zeigt die Frequenzcharakteristik des in Fig. 1 gezeigten Laufstärkereglers;
Fig. 3 ist ein iStromkreissehema reines Radioempfangsapparates mit einem akustisch kompensierten Lautstärkeregler nach der Er findung, und Fig. 4 zeigt ein ,Schaltungsschema eines Teils eines Radioempfangsapparates, wobei eine Variante des Lautstärkereglers nach Fig. 3 mit einem verbesserten, automatischen Lautstärkeregler zusammen vereinigt ist.
5 (Fig. 1) sind die Eingangs- und 6 die Ausgangsklemmen eines akustisch kompen sierten Lautstärkeregle.rs, an .dessen Ein gangsklemmen -die Signalspannungen ange legt sind, wobei deren mittlere Stärke auf einem konstanten Wert gehalten wird. Das Potentiometer 8, dessen Klemmen 14 und 15 über die Leitungen 7 mit den Eingangsklem men 5 verbunden sind, weist einen beweg lichen Kontakt 9 auf, der mit der einen Ausgangsklemme 6 verbunden ist, wodurch ein üblicher Lautstärkeregler geschaffen wird.
Der soweit beschriebene Lautstärkeregler würde bei jeder Stellung des Kontaktes 9 gemäss der Kurve 10 (Fig. 2) arbeiten, die die Ausgangsspannung E in Funktion der Frequenz zeigt, Diese Kurve zeigt, dass eine Vorrichtung .dieser Art eine in der Haupt sache von der Frequenz unabhängige Aus gangsspannung liefert.
Obwohl ein solcher Apparat die aufge drückten Spannungen ohne Verzerrungen überträgt, empfindet das Ohr bei der Wieder gebe eine merkliche Verzerrung.
Wie oben ausgeführt, ist es notwendig, die Mängel in -der Empfindlichkeit des menschlichen Ohres, das heisst die Ab hängigkeit seiner Frequenzempfindlichkeit von der Schallstärke durch einen Laufistärke- regler zu kompensieren, welcher bei den nie deren Sehallstärken eine aus Fg. 2, Kurve 11 ersichtliche Frequenzeharakteristik hat, die also Töne höherer und niederer Frequenz bevorzugt und Töne des mittleren Ton bereiches, zum Beispiel zwischen 500 und 2000 Hertz, auf welche das Ohr empfind licher ist, benachteiligt.
Um dem Lautstärkeregler bei niederen Lautstärken eine Frequenzcharakteristik ge mäss Kurve 11 zu geben, ist das Potentio- meter 8 mit mindestens einem Anzapfpunkt 12 versehen. Dieser zweckmässig näher .dem Ende 15 -des Potentiometers angeordnete Punkt ist mit einer mit 13 bezeichneten Be- Iastungsimpedanz Z verbunden, welche eine vorbestimmte Frequenzeharakteristik und. einen vorbestimmten Impedanzwert relativ zu denn Widerstandswerten der Teilstücke 12, 15 und 12. 14 besitzt.
Dieser Impedanzwert inuss niederer sein als die Impedanz des Teil stückes 12, 1.5 und in einem bestimmten Ver hältnis zur letztgenannten Impedanz stehen. Insbesondere muss die Belastungsimpedanz Z, die sich aus einem Netz von Impedanzen zusammensetzen kann, einen sehr niederen Impedanzwert (verglichen mit dem Wider 3tandswert des Stückes 12, 15) in dem Fre quenzbereich haben, in welchem eine minimale Empfindlichkeit zu verlangen ist, also zum Beispiel zwischen 500 und 2000 Hertz. Ausserdem soll die Resonanzkurve der Impe danz in diesem Frequenzbereich, breit sein.
Die Eigenschaft, -dass sich beim beschrie benen Lautstärkeregler beim Regeln auf kleinere Lautstärken kleinere Impedanzen ergeben, kann bedingen, dass nachfolgend an geschlossene Apparate ebenfalls frequemz- abhängig arbeiten. Durch geeignete Wahl ihres Eingangskreises kann erreicht werden, dass die Hervorhebung der niederen und hohen Frequenzen und die Schwächung der mittleren Frequenzen bei kleinen Lautstärken noch -besonders ausgeprägt wird.
Dies ist zum Bei-,piel dadurch möglich, dass die Kopp lung des Lautstärkereglers mit der nach folgenden Einrichtung über einen Transfor mator erfolgt, dessen Streuresonanz eine merkliche Steigerung ,der hohen Frequenzen bei kleinen Lautstärken bedingen kann.
Es ist zu bemerken, dass die Kurve 11 in Fig. 2 voraussetzt, dass der bewegliche Kontakt 9 auf -dem Anzapfpunkt 12 ruht, während die Kurve 10 die Frequenzcharak- teristik anzeigt, wenn der Kontakt 9 auf dem Ende 14 ist. Die Frequenzcharakteristik des Reglers für andere Einstellungen des Kon taktes 9 liegt zwischen den Kurven 10 und 11.
Der Potentiometerwiderstand steigt voni Ende 14 zum Ende 15 an. Die Steigerung erfolgt vorzugsweise gemäss einer logarith mischen Kurve, um dadurch gleiche Änderun gen in der Schallwirkung auf das Ohr für gleiche Änderungen in der Einstellung des Gleitkontaktes hervorzubringen.
Auf dem Potentiometer 8 sind noch an dere Anzapfstellenhei 16 und 17 vorgesehen, mit denen zusätzliche Impedanzelemente mit demselben Zweck und in derselben Weise ver bunden werden können, wie das Impedanz- element 13 mit dem Anzapfpunkt 12 ver bunden ist.
18 (Fig. 3) bezeichnet einen Radioemp fänger mit Eingangsklemmen 19, die mit einer Antenne 20 und mit der Erdung 21 verbunden sind. Die Ausgangsklemmen 22 des Empfängers sind mit einer Gleichrichter röhre 24 verbunden, in deren Anodenkreis der Eingangskreis eines Niederfrequen.zverstär- kers mittelst Leitungen 23 angeschlossen ist.
Die der Röhre 24 zugeführte Spannung sei mit EZ bezeichnet und wird mittelst eines im Empfänger 18 vorgesehenen automa tischen Lautstärkereglers in der Hauptsache konstant, unabhängig von der Antennen spannung E,, gehalten.
Die Anodengleiehgpannung der Röhre 2=1 wird aus einer nicht dargestellten Spannungs quelle über eine Drosselspule 25 zugeführt. Im Anodenkreis ist ferner wie üblich ein Filter 26 vorgesehen.
Die beiden Leitungen 23 sind über ein Lautstärkereglerpotentiometer 27 mit Ein gangsklemmen 28 und .einem verstellbaren Kontaktorgan 29 miteinander verbunden. In einem Punkt 30 des Potentiometers ist eine Reihenschaltung einer Drosselspule 3.1 und eines Kondensators 32 angeschlossen.
Der verstellbare Kontakt 29 und eine der Klem men 28 des Potentiometers sind mit der Pri märwicklung 33 eines Ausgangsumformers 34 durch ein Netzwerk 35 verbunden, das eine Drosselspule 36, einen Kondensatoir 37 und ein Potentiometer 38 in solcher @'erbin- dung enthält, dass die Drosselspule 36 in Serie mit dem Übertragungsstromkreis und :ler Kondensator im Nebenschluss damit ver bunden oder beide .darch Betätigung des Potentiometers 38 sukzessive ausgeschaltet werden können.
Dieses Netzwerk ermöglicht eine zusätz liche Klangfarberegulierung. In Reihe mit dem Potentiometer sind ferner noch Konden satoren 44, 45 und ein Schalter 46 vorge sehen, uni Störungen durch :benachbarte Sta tionen zu beseitigen.
Das Potentiometer 27 des akustisch kom pensierten Lautstärkeregiers ist vorzugsweise logarithmisch, wodurch das Ohr gleiche Zu nahmen in der Lautstärke für gleiche Ver schiebungen des Kontaktes 29 wahrnimmt.
Fig. 4 zeigt einen verbesserten automa tischen Lautstärkerregler, welcher eine ther- inionische Röhre 47 mit einer Kathode 48, einer Nehrzahl von Gittern 49, 50 und 51 und eine Anode -52 enthält. Das Schirm gitter 49 ist .durch einen Widerstand 53 mit einer Spannungsquelle 54 verbunden. Das .Steuergitter 51 ist über einen abgestimm ten Sehwingungskreis 55, 56 und einen Kon densator 57 mit der Kathode verbunden.
Das Steuergitter erhält eine negative Vor- spannung .durch den Spannungsabfall, wel cher die Spannungsquelle 54 an einem Wi derstand 60 erzeugt.
Die Anode 52 der Röhre 47 ist durch einen abgestimmten Schwingungskreis 62 und einen Widerstand 63, sowie den Wider stand 60 mit der Kathode verbunden.
Beim Beispiel nach Fig. 4 ist der Steuer gitterkreis der Röhre 47 mit dem Ausgangs kreis einer Zwischenfrequenzverstärkerröhre 64 mit Kathode 65, mehreren Gittern 66 und F;7 und einer Anode 68 gekoppelt.
Das Gitter 66 der Zwischenfrequenzver- stärkerröhre ist mit der Kathode über einen abgestimmten Schwingungskreis 69-70 ver bunden. Die Kathode 65 der Röhre 64 ist mit der negativen Klemme 59 der Spannungs quelle 54 über einen Widerstand 72 ver bunden.
Das Gitter 66 der Zwischenfrequenzver- stärkerröhre ist mit dem Verbindungspunkt 59 durch Widerstände 73 und 63 verbunden.
Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist folgende: Die von der Zwisclienfrequenzver- stärkerstufe dem Gitter der Gleichrichter röhre 47 aufgedrückte modulierte Zwischen- frequenz wird gleichgerichtet, so dass ein gleichgerichteter .Strom in dem mit dem Schirmgitter 49 verbundenen Stromkreis fliessen wird.
Dieser Strom enthält eine Zwischen frequenzkomponente, die infolge der induk tiven Kupplung der Spulen 74 und 62 eine zwischenfrequente Wechselspannung zwi schen Anode 52 und Kathode 48 hervorruft. (Die ,Spule 74 ist mittelst eines Konden sators 75, welcher eine hohe Impedanz für die Niederfrequenz aufweist, in Reihe ge schaltet.) Die der Anode und Kathode aufge drückte Zwischenfrequenz wird nun gleich- gerichtet und es entsteht infolgedessen ein Gleichspannungsabfall am Widerstand 63,
welcher die Gittervorspannung .der Röhre 64 und damit deren Verstärkung in bekannter Weise regelt.
Es ist zu bemerken, dass die Anode 52 ,der Röhre 4 7 wegen des konstanten Span nung8abfalles am Widerstand 60 jederzeit etwas negativ gehalten wird, in bezug auf .die Kathode. Dies ist erwünscht, da es die automatische Lautstärkeregelung verhindert, in Tätigkeit zu treten, solange die Amplitude der Zwischenfrequenz einen gewissen vorbe stimmten Wert nicht überschreitet.
Der vom Anodengleichstrom der Zwi- schenfrequenzverstärkerröhre 64 am regel baren! Widerstand 72 erzeugte Spannungs abfall ermöglicht es, die maximale Verstär kung der Röhre 64 während des Betriebes de= Empfängers nach Belieben einzustellen.
Dieser verbesserte, automatische Laut stä.rkeregler arbeitet so, dass die Verstärkung für alle .Signale über einem gewissen, vorbe stimmten Minimalwert der Trägeramplitude umgekehrt proportional dieser Amplitude ist. so dass eine von Fadingerscheinungen unab hängige niederfrequente Wechselspannung am Widerstand 53 erhalten wird.
Der so weit beschriebene Teil .des Emp fängers ist daher geeignet, zusammen mit, einem akustisch kompensierten Lautstärke- regler im Niederfrequenzteil des Empfängers betrieben zu -,ver.den. Bei der Schaltung nach Fig. -1- ist der akustisch kompensierte Laut stärkere gler zwischen der Röhre 47 und den Eingangsklemmen einer Niederfrequenzver- stärkerröhre 76 einge:ehaltet. Die Nieder frequenzverstärkerröhre enthält eine Anod,- 77, ein Gitter 78 und eine Kathode 79.
Ein durch einen Kondensator 81 überbrückter Widerstand 80 ist zwischen die Kathode 79 und die Erdung eingeschaltet, so dass das Gitter 7 8 eine konstante negative Vorspan- nung erhält. Der akustisch kompensierte Lautstärke regler weist. ein Potentiometer 83 auf, dessen eines Ende mit dem Gitter 49 der Röhre 47 durch einen Kondensator 84 und einen Wi derstand 85 und dessen anderes Ende durch einen Widerstand 86 mit der Erdung und über einen Kondensator 88 mit der Kathode der Röhre 76 verbunden ist.
Der Wider stand 85 dient gemeinsam mit einem Konden sator 87 zum Unterdrücken der Zwischerr- frequenz.
Damit. die hohen Tonfrequenzen gegen über den tiefen Tonfrequenzen allmählich stärker unterdrückt werden, wenn der be wegliche Kontakt 93 in der eine geringere Lautstärke ergebenden Richtung hinunter bewegt wird, sind verschiedene Teile des Potentiometers 83 durch Kondensatoren 89 und 90, Widerstände 91 und 92 überbrückt. Jede .dieser Reihenschaltungen von Wider stand und Kondensator stellt eine geringere Impedanz für die höheren als für die tieferen Tonfrequenzen dar, so dass erstere in stär kerem Masse unterdrückt werden.
Wenn eine weitere Abschwächung der höheren Frequenz unabhängig von der Stellung des Potentio- meterarmes 93 gewünscht wird, so kann ein zwischen diesem Arm und dem Gitter der Röhre 76 eingeschalteter Widerstand 94 vari iert werden, um die Nebenschlusswirkung des zwischen dem Gitter und der Kathode einge schalteten Kondensators 82 zu regeln. Um sehr hohe Frequenz unterdrücken zu können, ist ein sehr kleiner Kondensator 95 zwischen dem Widerstand 8,3 und dem Arm 98 ein geschailtet.