Vorrichtung zur selbsttätigen Anpassung des Verstärkungsgrades eines Niederfrequenzverstärkers mit Wiedergabeapparatur an den Seballpegel der Umgebung. Die Erfindung bezieht sich auf eine Vor richtung zur selbsttätigen Anpassung des Ver- stärkungsgrades eines Niederfrequenzverstär- kers mit Wiedergabeapparatur an den Schall pegel der Umgebung, in der diese Wiedergabe apparatur angeordnet ist.
Die Vorrichtung ist besonders dazu bestimmt, als Lautsprecher anlage auf Bahnhofgeländen. verwendet zu werden, wo es erforderlich ist, dass die vom Bahnhoflautspreeher entwickelte Schallenergie im Verhältnis zu derjenigen der Umgebung um eine konstante Decibel-Zahl (z. B. 40 db) höher liegt., da in diesem Fall die Verständ lichkeit des vom Lautsprecher ausgesandten Schalles stets gleich bleiben wird.
Eine bekannte Vorrichtung für diesen Zweck enthält ein Mikrophon, einen Verstär ker und einen Lautsprecher, wobei in der Um gebung des Lautsprechers ein Hilfsmikrophon angeordnet ist, dem eine Regelspannung ent nommen wird, die den Verstärkungsgrad des erwähnten Verstärkers regelt. Bei einer sol chen Vorrichtung stösst man auf die Schwie rigkeit, dass das Hilfsmikrophon nicht nur den Schallpegel der Umgebung, sondern auch einen Teil der Schallenergie des Lautsprechers auf fängt, so dass die Gefahr einer akustischen Rückkopplung besteht.
Bei der bekannten Schaltung hat man versucht, diese Schwierig keit zu beseitigen, indem die den Verstärkungs grad des Verstärkers regelnde Regelspan- nung durch den Unterschied zwischen einer durch Gleichrichtung dem Hilfsmikrophon entnommenen Spannung und einer der Am plitude des den Lautsprecher durchfliessenden Stromes proportionalen Spannung gebildet wird, derart, dass diese Differenzspannung nur ein Mass für den Schallpegel der Um gebung ist. Mit dieser Massnahme ist erzielbar, dass die vom Lautsprecher entwickelte Sehal.l- energie diejenige der Umgebung etwa um 10 db übersteigt.
Zur Erzielung eines höheren Wertes dieses Energieverhältnisses stösst man auf den Nachteil, dass die beiden Komponen ten, deren Unterschied die Regelspannung lie fern muss, einen sehr grossen Wert gegenüber dieser Regelspannung haben, so dass sehr ge ringe Phasenverschiebungen zwischen diesen beiden Komponenten, die z. B. durch Ände rung des akustischen Abstandes des Lautspre ehers vom Hilfsmikrophon hervorgerufen wer den können, bereits akustische Rückkopplung veranlassen würden.
Gemäss der Erfindung ist es möglich, dass das Energieverhältnis zwischen dem von einer Wiedergabeapparatur erzeugten und dem in der Umgebung vorhandenen Schall einen be liebig- grossen Wert annimmt, da nur während der Zeit, in der keine akustische Energie von der Wiedergabeapparatur ausgesandt wird, eine den Verstärkungsgrad des Verstärkers regelnde Regelspannung dem Hilfsmikrophon entnommen wird und von dem Augenblick an, in dem die Wiedergabeapparatur akusti sche Energie aussendet, diese Regelspanniuig einen von der Spannung am Hilfsmikrophon unabhängigen Wert annimmt.
Die Erfindung wird an Hand des in Fig. 1 dargestellten Prinzipschaltungsbildes beispielsweise erläutert.
In Fig. 1 sind mit 1 und 2 zwei Verstär- kungsstlifen bezeichnet, mit deren Hilfe die einem Mikrophon 3 entnommenen elektrischen Schwingungen verstärkt und mit Hilfe einer Wiedergabeapparatur (einfachheitshal- ber durch einen Lautsprecher 4 dargestellt) in akustische Schwingungen umgewandeltwer- den. Der Lautsprecher 4 ist in einem Raum (z. B. in einem Bahnhofgebäude) aufgestellt, wo ausserdem andere Schallquellen 5 (z. B: fahrende Züge) wirksam sind.
Die vom Laut sprecher 4 und den Quellen 5 erzeugte Schall energie wird von einem Hilfsmikrophon 6 auf gefangen, dem mit Hilfe einer Schaltung 7 eine Regelspannung entnommen wird, die über die Leitung 8 die Verstärkung des Ver stärkers 2 regelt.
Es wird nun die Schaltung 7 derart von einer über die Leitung 9 zugeführten Wechsel spannung gesteuert, dass, nur wenn diese Wechselspannung und somit die vom Laut sprecher 4 ausgesandte Energie gleich Null ist, die üz der Leitung 8 erzeugte Regelspan nung von der vom Hilfsmikrophon 6 erzeug ten Spannung abhängt, während vom Augen blick an, in dem die Wechselspannung der Leitung 9 nicht gleich Null ist, z. B. wenn in das Mikrophon 3 gesprochen wird, die in der Leitung 8 erzeugte Regelspannung unabhän gig von der am Hilfsmikrophon 6 erzeugten Spannung ist.
Die Fig. 2 und 3 stellen Ausführungsbei- spiele der Schaltung 7 von Fig. 1 dar und be ruhen darauf, dass ein Kondensator 11 in der Grösse von einigen ,uF über den eine die Regel spannung bedingende Spannung erzeugt wird, schnell bis zu einer dem Schallpegel der Um gebung entsprechenden, den Klemmen 10 zu geführten Spannung während der Zeit aufge laden wird, in der die Wechselspannung an den Klemmen 9 gleich Null ist, während er sich sehr langsam während der Zeit entlädt, in der diese Spannung nicht gleich Null ist.
Um eine sehr langsame Entladung des Kon- densators 11 zu bewirken, ist in die Schaltun gen ein von der über die Leitung 10 zugeführ ten Spannung am Hilfsmikrophon 6 gesteuer ter Kreis aufgenommen, der die Entladungs röhren 12 und 13 gleicher Durchlassrichtumg und eine Speisespannungsquelle mit Klemmen 14 enthält, wobei die eine Belegung des Kon densators 11 mit einem Punkt 15, dessen Po tential zwischen dem der Klemmen 14 der Speisespannumgsquelle liegt,
und die andere Belegung mit einem zwischen den beiden Ent ladungsröhren liegenden Punkt des erwähnten Kreises verbunden ist. Hierbei sind die beiden Entladungsröhren 12 und 13 nur dann leitend, wenn die Wechselspannung an den Klemmen 9 gleich Null ist. Infolgedessen kann der Kon densator 11 sich nur über Isolationswider stände mit einem Gesamtwert von z. B. 1000 M,Q entladen, so dass mit einer sehr lan gen Entladezeitkonstante von einigen tausend Sekunden gerechnet werden kann.
In Fig. 2 werden die den Klemmen 9 zu geführten Schwingungen mit Hilfe eines Gleichrichters 16 mit Abflachfilter 17 gleich gerichtet, worauf diese gleichgerichtete Span nung zum Öffnen der normalerweise nicht leitenden, gasgefüllten, von einer Wechsel spannungsquelle 19 gespeisten Entladungs röhre 18 hinreichend ist. Die im Ausgangs transformator 20 der Röhre 18 erzeugte Wech selspannung wird mit Hilfe der beiden Gleich- richterschaltlmgen 21 und 22 gleichgerichtet, deren Ausgangsspannungen zum Sperren der Röhren 12 und 13 hinreichen.
Die Zeitkon stante des Kreises 16, 17 ist von der Grössen ordnung von einigen Millisekunden und somit hinreichend klein, um jegliche unerwünschte akustische Rückkopplungserscheinung zu ver meiden. Die Entladezeitkonstante der Kreise 21 und 22 ist z. B. von der Grössenordnung von einigen Zehntelsekunden.
Falls in der Leitung 9 keine Wechselspan nung erzeugt wird, ist die Röhre 18 gesperrt, so dass die Röhren 12 und 13 leitend sind. Im Gitterkreis der Röhre 12 ist dann eine Span nung wirksam, die über ein Abflachfilter 23 des Gleichrichters 24 erzeugt wird, dem die von den Klemmen 10 abgegriffene Spannung zugeführt wird, wodurch die Leitfähigkeit der Röhre 12 entsprechend der Spannung an den Klemmen 10, das heisst entsprechend der Schallenergie der Umgebung, geregelt wird.
Der Kondensator 11 der Grösse C11 erhält. so mit ein Potential, das vom Teilverhältnis zwi- sehen dem Widerstand R, der Röhre 12 mit Kathodenwiderstand 25 und demjenigen R1; der Röhre 13 bedingt wird, wobei die Zeitkon stante zum Aufladen des Kondensators 11 gleich
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ist und einen Wert von 50 m/sek haben kann.
Die am Kondensator 11 erzeugte Spannung wird mit Hilfe der Röhre 26 verstärkt, wonach sie als Regelspannung über das Filter 27 mit einer Zeitkonstante von einigen Zehntelsekun den, das eine allmähliche Änderung des Ver- stärkungsgrades bewirkt, von den Klemmen 8 abgegriffen wird.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung werden die über die Klemmen 9 zugeführten Schwingungen mit Hilfe der Röhre 16 mit dem grossen Anodenwiderstand 29 und dem Entkopplungskondensator 17 verstärkt und gleichgerichtet. Die über den Widerstand 29 erzeugte Spannung ist in den Gitterkreisen der Röhren 12 und 13 wirksam und macht. diese Röhren nur leitend, wenn die Wechsel spannung an den Klemmen 9 gleich Null ist. Die zum Aufladen des Kondensators 17 (z. B. 0,1 ,uF) erforderliche Zeit beträgt nur 0,1 in/sek, da der innere Widerstand der Röhre 16 durch Gegenkopplung z.
B. nur 10 ki be trägt, während sich die Entladezeit dieses Kondensators nur auf einige Zehntelsekunden stellt.
In der Reihenschaltung der Entladungs röhren 12 und 13 ist eine den Klemmen 10 über einen Eingangstransformator zugeführte Spannung wirksam, die während der Zeit, in der die Röhren 12 und 13 leitend sind, bewirkt, dass der Kondensator 11 über die Röhre 12 bis zu einem der Amplitude der den Klemmen 10 zugeführten Spannung entsprechenden Wert aufgeladen wird, während die Röhre 13 mit einem innern Widerstand von etwa 10 k92 als Entladekreis fungiert. Die Aufladezeit des Kondensators 11 beträgt z. B. 50 m/sek.
Die der Klemme 8 entnommene negative Regelspannung regelt auf bekannte Weise den Verstärkungsgrad der Verstärkerstufe 2; sie beeinflusst z. B. die Gittervorspannung einer oder mehrerer der in die Verstärkerstufe 2 aufgenommenen Entladungsröhren.
Neben der oben geschilderten Regelung ist es bei der erwähnten Lautsprecheranlage er wünscht, noch eine zweite Regelung vorzu sehen, die bewirkt, dass die Amplitude der Ein gangsspannung des Verstärkers 2 einen un gefähr konstanten Wert hat, so dass die vom Lautsprecher 4 ausgesandte Schallenergie un abhängig von der Tatsache ist, ob der Sprecher mehr oder weniger dicht vor dem Mikrophon 3 steht.. Diese zweite Regelung ist in Form einer bekannten Vorrichtung zur selbsttätigen Lautstärkeregelung (in Fig. 1 mit 30 bezeich net) durchführbar.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die be schriebene Lautsprecheranlage beschränkt; sie ist z. B. auch bei einer Einrichtung anwend bar, bei der das in Fig. 1 dargestellte Mikro phon 3 mit der Zwischenverstärkerstufe 1, welche eine Vorrichtung 30 zur selbsttätigen Lautstärkeregelung aufweist, z. B. durch ein Grammophon- bzw. ein" Radioempfangsgerät ersetzt wird.