Schaltungsanordnung zur Amplitudenregelung. Bei der Sprachübertragung, insbesondere über Fernsprechverbindungen, ist die Laut stärke des ankommenden Gespräches infolge der unterschiedlichen D'ä#mpfung ,
der verwen deten Leitungen oder drahtlosen Übertra gungsstrecken häufig starken Schwankungen unterworfen. Auch ergeben sieh durch ver- schieden lautes Sprechen während' eines Ge spräches unerwünschte Lautstärkeschwan- kungen. Für viele Zwecke ist jethoch eine durchechnittlieh immer Laut- ,stärke erforderlich,
um Übersteuerungen von Verstärkern, Sendlern, Aufzeichnungsgeräten .oder dergleichen zu vermeiden. Auch eine zu geringe Lautstärke mussi mit Rücksicht auf den Störpegel vermieden werden. Geräte zur Erzielung einer möglichst gleichbleibenden Lautstärke sind- all sagenan.nte Amplituden- regler bekanntgeworden.
Die Amplitu,denregler dürfen die Dyna mik der Sprache, d. h. normale LautGtärke- unterschiede, wie sie innerhalb einzelner Worte oder Silben vorkommen, nicht beein flussen. Es soll lediglich das durchschnitt- liche Sprachvolumen auf einen, konstanten Wert eingeregelt werden.
Bekannte Schaltungen sind jedoch nicht in der Lage, die an einen Amplitudenre.gler zu stellenden Anforderungen sämtlich zu er füllen. Dies soll an Handi der Fig. 1-3. im folgenden näher erläutert werden.
Von Fig. 1 seien zunächst nur die Schaltelemente 1, 2, 3, 4 und 81 in Betracht die eine bekannte Schaltung zur Amplitudenregelung darstellen. Zwischen deim Eingang, E und dem Ausgang A der Regelschaltung sind das Re- geil:glied 1 und der Verstärker 2, eingeschaltet.
Das Regelglied 1 'kann durch einen gesteuer ten Regelverstärker oder @dureh ein gesteuer tes Dämpfungsglied, beispielsweise einen Gleichrichter, gebildet werden. Die Schalt elemente zur Erzeugung ,der Steuerspannung sind, vor dem Regelglied abgezweigt, so dass es sich bei dem dlargestellten Beispieil um einen sogenannten Vorwärtsregler handelt. Die nachfolgend angestellten Überlegungen treffen jedoch auch auf die bekannten Rück wärtsregler zu.
In Fig. 2 ist die Kennlinie des gesteuerten Regelgliedes. 1 dargestellt, und zwar ist die Ausgangsspannung U, :des Gliedes in Abhän gigkeit von dier Einbgganbo!sspannung U1 auf getragen. Innerhalb eines gewissen Bereiches bleibt also die Ausgangespan.nung unabhän- @gig von der Grösse der Eingangsspannung konstant.
Die vordem Eingang "d@es Regelglie des alb:gezwesgte Spannung wird in dem Ver stärker 3 verstärkt und im Gleichrichter 4 gleichgerichtet. Die bleichgerichtete Span nung steuert über den Gleichstromverstärker 8 das Regelglied;. Das Glied 4 hat eine An sprechzeit von, mittlerem Wert, z. B. von etwa 2 sec, und eine Naehwirkze t von grossem Wert, z. B. von etwa<B>20'</B> s -ec.
Essei angenomnnen"dass an. die Schaltung eine Einganbms,spannung Ur angelegt wird, deren Verlauf in Fig. 3a in. Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt ist.
Die Ausgangsspan nung erhält dann den in Fig. 3b ,dargestell- ten Verlauf. Infolge der langen Ansprech zeit des Gliedes 4 stellt sich -der zur Regelung des Regelgliedes 1 erforderliche Steuerstrom nur langsam ein, so dass die Ausgangsspan nung auch nur langsam heruntergeregelt wird.
Dies ist aus dem allmählich abfallenden Amplitudenverdauf in Fig. 3b ersichtlich. Wird die Eingangssipannung abgeschaltet und nach der Zeit t' wieder eingeschaltet (vgl.. Fig. 3U), so stellt sich infolge der langen Nachwirkzeit des Gliedles 4 sogleich die rieh tige Ausgangsspannung ein.
Ein derart gebauter Ampl'itudenregler würde nicht befriedigend arbeiten, da nach jeder Pause, die länger,dauert als. die Nach- wirk@zeit des Gliedes 4, zunächst eine Über- steuerung der nachfolgenden Geräte eintre ten würde. Dies könnte an sich durch eine Verringerung der Anspre-ohzeit des Gliedes 4 verhindert werden. .Dies ist jedoch nicht mög lich, da sonst jeder -kurz;d@auernde Impuls, z. B.
Schaltstösse, gelegentliche sehr laute Sprachspitzen usw., während der sehr grossen Naehwirkzeit ,des Gliedes 4 -die richtigle Ein regelung für lange Zeit fälschen würden. Anderseits kann auch ,die Nachwirkzeit nicht verkürzt werden, de sonst die Dynamik der Sprache verändert würde.
Die erfindungsgemässe Schaltungsanord nung zur Amplitudenregelungdurch Steue- rung smindestens eines Regelgliedes mit Hilfe einer durch Gleichrichtung einer mit der zu regelndlen Spannung in eindeutigem funktio nellem Zusammenhang stehenden Spannung erhaltenen Regelspannung ist -dadurch ge- kennzeichnet,
dass zu dieser hegelsplannung mindestens eine weitere Regelspannung ad, diert wird, die durch Differenzbildung aus Steuerspannungen gewonnen ist, welche in Stromkreisen. mit voneinander abweichenden Zeitkonstanten durch Gleichrichten der mit der zu regelnden Spannung in eindeutigem funktionellem Zusammeühangetehend!en Span nung erzeugt werden. Unter,
der mit der zu regelnden Spannur in eindeutigem funktionellem Zusammenhang stehenden. Spannung soll bei der Vorwärts- ; regelung ein Teil der zu regelnden Spannung und bei der Rückwärtsregelung ein Teil der geregelten Spannung verstanden werdlen.
Im folgenden .sind an Hand: der Figuren Aueführungsbeispiele des Erfindungsgegen- standess näher erläutert. Nach Fig. 1 wird .die aus den Gliedern 1, 2, 3@, 4 und 8 beste- hende bekannte Schaltung durch die Glieder 5, 6, 9 und 7 ergänzt.
5, und 6 sind Gleich richter, von denen der Gleichrichter 6- prak tisch dieselben Zeitkonstanten aufweist wie .der Gleichrichter 4, d. h.
die Nachwirkzeit hat einen grossen Wert (grösser als 15 sec) und die Anssprechzeit einen mittleren Wert (1-5 sec). Der Gleichrlahter 5@ ,dagegen hat eine kurze Ansprechzeit (weniger als 50 m/sec) und eine verhältnismässig kleine Nachwirk- zeit (100-5s00 m/,sec). In.
#de#m Netzwerk 9 wird) die Differenz der von den Gleichrich tern 5 und 6 .gelieferten. Spannungen gebil- -det. Diese Differenzspannung ist über den Verstärkergleichrichter 7 an den Eingang des Gleichstromverstärkers. 8, derart angelegt, dass sie sieh zu :der von. dem Gleichrichter 4 ge lieferten. Spannung addiert.
Es. sei angenommen, @d@ass, beispielsweise in folge geringer Dämpfung :des Übertragungs weges oder ha,utes Sprechen eine verhältnis mässig grosse Eingangsespannung dem Ampli- tudenregler zugeführt wird. Die von dem f Kreis 5 ,gelieferte Steuerspannung U5 hat dann den in Fig. 4 gezeichneten Verlauf.
Die von dem Glied -6- gelieferte Steuerspannung U, zeigt dagegen infolge der .grösseren An- spreehzeit und) der längeren Nachwirkezeit. ; fiere in F'ig. 5 @d(argiestellten Verlauf in Ab hängigkeit von der Zeit.
Die in de@m Netz werk 9 gebildete Differenzspannung U,, <I>U,,</I> ändert sieh dann in Abhängigkeit von der Zeit t in der aus. Fig. 6: durch .die angezogene Kurve ers'ichtliehen Weise.
Es ist dabei vor ausgesetzt, dass: die beider Differenzbildung entstehenden negativen Spannungsanteile der Differenzspannung unterd'rüekt sind. Dies läss,t sich beispielsweiee,dbdhrch -erreichen"dass die Differenzspannung auf das Gitter der Röhre des Verstärkergleiehrichters 7 begeben wird, deren Arbeitspunkt so gewählt ist, dass negative Anteile unterdrückt werden.
Dies ist in Fig. 7 beispiels,#veise darbeste.llt. Der Anodenstrom 1a kann nur bei dem Gitter auf- ged,rück'ten positiven Differenzspannungen fliessen.
Es 'ist einleuchtend, dass bei Hinzu fügen der Spannung (Ui-I',;) zu der vom Gleichriehter 4 gelieferten Spannung L'.k, deren Verlauf in Fig. 3e dargestellt ist, die aus F'i"g. 3b ersichtliche störende Überhöhung der Ausgangsspannung LTA während der An- sprec.hzeit. des Gliedes 4 vermieJen wird.
Durch die Schaltung nach Fig. 1 wird also der zu einer Übersteuerung der angeseh@osse- nen Geräte führende Nachteil der bekannten Schaltungen beseitigt, ohne dass, die Dynamik der Sprache wecsentlieh verändert wird.
Diese Schaltung bietet ,dien weiteren Vor teil, dass die Stärke der Begrenzung besonders lauter Spraehspitzen durch Veränderung des Verhältnisses der Grösse der Steuerspannun gen U@ und LT,; belie@.big eingestellt werden kann.
Bei den den Fig. 4-6 zugrunde ge:le fi- ten Verhältnissen würdlen beeis pielsweise mach Ablauf der Ansprechzeit des Gliedes 4 die anfangs gezeichneten normalen Sprachspitzen unverändert übertragen werden, während die a.m Ende der Kurve (Fi-. 4) gezeiehnete grosse Spraohspitze infolge der an dieser Stelle vorhandenen,
die negativen Anteile nicht aufweisenden Differenzspannung L% bis ZIb (vgl. Fig. 6) begren=zt würde.
Dadurch, dass gemäss Fig. 7 die negativen Anteile der Differenzspannung U;, LT,; unter- drüekt sind, wird ein plötzliches und für längere Zeit anhaltendes Heruntergehen der Eingangsspannung rrE erst nach Ablauf der Nachwirkzeit des Gliedes 4,<B>d</B>. h. nach länge rer Zeit (etwa nach \?0 sec), ausgeglichen.
Für viele Zwecke ist, jedoch erforderlich, einen derartigen Ausgleich schneller herbeizufüh ren. Dies kann in folgender Weise geschehen: Nach der in Fig. 8 dargestellten Schaltung, die der Einfachheit halber nurüie Teile 4, 5, 6, 9, 7 und 8 der Schaltung nach Fi;
g. 1 'enthält. wird die von dem Netzwerk 9 gebil- Bete Differenzspannung einem weiteren Ver- stärkergleichriehter 10 zugeführt. Die Zu führung erfolgt mit einer derartigen Polari tät, dass in diesem Verstärkergleichriehter nicht die negativen, sondern -die positiven Anteile der Differenzspannung unterdrückt werden.
Die Ausgangsspannung U,a ides Ver- stärkergleichriehters 10 zeigt also den. aus F'ig. 10 ersichtlichen Verlauf, wenn eine Ein- ga.ngsspannunb UE von Jem darüber in Fi:g. 9 dargestellten Verlauf zugeführt wird.
Die Steuerspannung Ulo wird zu der von dem Verstärkergleiehrichter 7 gelieferten Steuer- spaununb, deren Verlauf dem in Fig. 6 punk tiert dargestellten entspricht, hinzugefügt. Dies hat zur Folge, dass die zu geringe Laut stärke während der Zeit t" (Fig. 9) ausge glichen wird.
Die Zeitkonstante dee Gliedes 10 wird' dabei so gewählt, dass .die Dynamik der Sprache nicht z11 stark be.einflusst wird, d. h. die Ansprechzeit wird zu etwa 5 sec ge wählt. Damit ein nachfolg nder Anstieg der, Lautstärke nicht zu einer Ü%ersteuerun.g führt.
erhält. das Glied 10 eine. geringe Na.ohwirkzeit von etwa ?i0.0 m/sec. Auf diese Weise und durch geeignete Wahl, dies Grössenverhältnis- ses der Spannungen von den Gliedern 5 und 6 kann. erreicht werden, @dass dias HerunteTregeln nicht zu häufig ,geschieht.
Der Anschluss des Eingangskreis es des Verstärkergleiehrichters 10 kann auch vor dem differenzbildenden Netzwerk 9 vorgenommen werdeni. Man. er hält dann die Möglichkeit, auf den Verstär- kergleichriehter 10 ein anderes.
Verhältnis der Spannungen Th und U, einwirken zu lassen als auf den Verstärkerg:leichriehter 7, indem man gesonderte Glieder 5 und 6 verwendet.
Um zu verhindern, da.ss das Gerät währe-md .der Sprechpausen sogleich hochregelt, kann eine Vorriehtung vorgesehen -,verdien, die beim völligen Aufhören der Sprache beispiels@veise mit Hilfe eines Relais den Verstärkergleich- richter 10 unwirksam maeht.
Das besehriebene Gerät würde bei länge ren Spreehpausen, die über die Nachwirkzeit des Gliedes 4 hinausgehen, auf grösste Ver stärkung einregeln. Um die damit verbunde nen Nachteile, wie grosse Geräuschlautstärke am Ausgang, Gefährdung der Stabilität des Sprechkreises usw., zu vermeiden, kann eine zusätzliche Einrichtung vorgesehen werden, ,
die bei zu hohen Geräuschen eine Herunter- regelsung bewirkt.
Bei der in F'ig. 1- ,dlargestel.lten Schaltung ist eine Vorwärtsregelum,g angewendet wor den. Eine Verminderung der unter Umotän- -den hierbei auftretenden grossen Anderungen .der Steuerspannungen kann: erzielt werden, wenn, wie in Fig. 10 s heniatis,ch angedeutet, eine zusammengesetzte Vor- und Rückwärts- regelun;
g zur Anwendung kommt. Es sind hier zwei Regelglieder 1 und 1' vorgesehen, die von dler Ausgangsspannung des Gleich- stro:m@verstärk:ers, $ gesteuert werden. Vordem Gleioh.strornveretärker 8 sind die in Zusam menhang mit Fi,g. 1 .näher erläuterten Glieder 4, 5, 6, 7 und 9 s:Ghematis:ch angedeutet.