NL8100351A - Schakeling voor ruisvermindering. - Google Patents

Description

* C/Ca/eh/1220

Schakeling voor ruisvermindering.

De uitvinding heeft betrekking op een schakeling voor ruisvermindering, en meer in het bijzonder op een dergelijke schakeling voor niveaucompressie van op een registratiemedium op te nemen signalen en niveau-expansie vanuit 5 een registratiemedium uitgelezen signalen.

Dergelijke ruisverminderingsschakelingen worden bij signaaloverdrachtsstelsels, zoals signaalopneem- en/of rweergeefapparaten, toegepast ter vermindering van de ruis en .. de vervorming, welke in een dergelijk stelsel zouden worden 10 versterkt, zodanig, dat de toepassing van een ruisverminderings-schakeling bij een dergelijk overdrachtsstelsel het effect heeft, dat schijnbaar het dynamische gebied van het stelsel wordt vergroot. Typerend voor bekende schakelingen voor ruisvermindering is signaalniveaucompressie van op te nemen signalen, 15 gevolgd door complementaire signaalniveau-expansie van de uitgelezen signalen. In het algemeen geschiedt de niveaucompressie door middel van een niveaucompressieschakeling en een speciale accentueringsschakeling, welke laatstgenoemde de componenten van hogere frequentie van een op te nemen informatiesignaal 20 accentueert, waarbij het accentueringsniveau invers aan het oorspronkelijke informatiesignaalniveau wordt gekozen. De eveneens reeds genoemde niveau-expansie vormt een met de niveaucompressie complementaire signaalbewerking, welke plaatsvindt • door middel van een niveau-expansieschakeling en een speciale 25 desaccentueringsschakeling, welke de componenten van hogere frequentie van een uitgelezen signaal desaccentueert.

Bij een ruisverminderingsstelsel van het type "Dolby" w wordt een ingangssignaal van laag niveau tot het bereiken van een vooraf bepaald niveau aan een althans ten-30 minste nagenoeg constante versterking onderworpen. Vervolgens wordt de versterking van het ingangssignaal verminderd tot een ander, hoger niveau wordt bereikt, waarna het signaal weer aan een althans tenminste nagenoeg constante versterking wordt onderworpen. Behalve deze signaalbewerking voorafgaande 35 aan de opname van een ingangssignaal wordt een accentueringsschakeling toegepast voor accentuering van de componenten van 8100351 - 2 - u· hogere frequentie van het ingangssignaal. Deze laatstgenoemde signaalbewerking wordt gewoonlijk aangeduid als signaalcom-pressie. Na geschikte signaalcompressie wordt het ingangssignaal opgenomen. Bij uitlezing van een aldus voorbewerkt 5 signaal vindt een complementaire bewerking plaats, dat wil zeggen signaalexpansie. Daarbij worden de aan vooraccentuering onderworpen componenten van hogere frequentie aan desaccentuering onderworpen, waarna het aldus bewerkte signaal aan .een versterking met een versterkingsfactor van minder dan 10 één wordt onderworpen. Deze versterkingsfactor wordt binnen een vooraf bepaald gebied van signalen van betrekkelijk laag niveau althans tenminste nagenoeg constant gehouden; wanneer -het uitgelezen signaal een vooraf bepaald signaalniveau overschrijdt, wordt de desbetreffende versterking vergroot totdat 15 nog een hoger signaalniveau wordt bereikt.

Een dergelijk ruisverrainderingsstelsel volgens "Dolby" heeft een betrekkelijk eenvoudige constructie en wordt op zeer grote schaal toegepast bij signaalweergeefstelsels voor huiselijk gebruik, zoals magneetbandapparaten en dergelijke. 20 Hoewel een dergelijk stelsel volgens "Dolby" enige verbetering in het dynamische gebied van een bandapparaat teweeg brengt, beperkt de desbetreffende verbetering zich meestal tot ongeveer 10 dB en dan nog in hoofdzaak voor het fre-quentiegebied boven 1 KHz. De reeds genoemde veranderingen 25 van de versterkingsfactor, welke tijdens de niveaucompressie en de niveau-expansie worden toegepast, hebben bovendien een niet-lineair karakter, hetgeen een juiste aanpassing van de bij signaalweergave uitgevoerde niveau-expansie aan de voorafgaande aan signaalopname toegepaste niveaucompressie vaak 30 bemoeilijkt. Als gevolg daarvan kan in signalen van middelmatig niveau enige vervorming optreden.

In het Amerikaanse octrooischrift 3.789.143 is een ruisverminderingsstelsel van het type DB)^beschreven.

Een dergelijk stelsel vertoont ten opzichte van een stelsel 35 van het "Dolby"-type het voordeel, dat de versterkingsfactoren van de respectievelijk bij de niveaucompressie en de niveau-expansie toegepaste versterkers, dat wil zeggen de signaal- 8100351 4 - 3 - expansieverhouding en de signaalcompressieverhouding, althans tenminste nagenoeg constant zijn, zulks onafhankelijk van het door het'ingangssignaal vertoonde niveau. Voorafgaande aan signaalopname wordt het ingangssignaal bijvoorbeeld aan 5 signaalcompressie met een constante compressieverhouding k onderworpen. Wanneer het aldus voorbewerkte signaal in een later stadium wordt uitgelezen, wordt het aan signaalexpansie met een constante verhouding 1/k onderworpen; de expansie-verhouding is derhalve de inverse van de compressieverhouding. 10 Aangezien binnen het gehele signaalniveaugebied toepassing van een constante compressieverhouding en een constante expansieverhouding plaatsvindt, treden niet de uit een stelsel volgens "Dolby" bekende niet-lineariteiten op en wordt de niveau-aanpassing tussen opgenomen signalen en uitgelezen 15 signalen vergemakkelijkt. Bij een dergelijk stelsel van het DBX-type bedraagt bovendien de schijnbare verbetering van het dynamische gebied van de toegepaste apparatuur ongeveer 40. dB. Tenslotte kan nog worden opgemerkt, dat een dergelijke ruisvermindering wordt verkregen binnen althans tenminste 20 nagenoeg het gehele audiofrequentiegebied van 20Hz-20KHz.

Daar staat echter tegenover, dat de speciale compressie- en expansie-eigenschappen van de hiervoor genoemde ruisverminderingsstelsels in hoofdzaak gelden voor ingangssignalen van betrekkelijk constant niveau, dat wil zeggen 25 signalen waarvan het niveau geen abrupte overgangen of sprongen vertoont.. Dit heeft .tot gevolg, dat het werkelijk bereiken van de door de beide genoemde ruisverminderingsstelsels geboden voordelen in sterke mate afhankelijk is van het statische karakter van de bewerkte signalen en dat problemen optreden 30 bij de dynamische responsie van dergelijke stelsels. Indien een op te nemen informatiesignaal een betrekkelijk laag signaal-niveau vertoont, zal de versterkingsfactor, respectievelijk de compressieverhouding van de bij de niveaucompressie toegepaste versterker betrekkelijk hoog kunnen liggen. Indien een 35 dergelijk informatiesignaal nu een abrupte niveaustijging vertoont en derhalve een grote niveauverandering of -overgang (transient) in positieve richting ondergaat, zal de ver-sterkingsfacot van de bij signaalcompressie toegepaste ver- 8100351 i * - 4 - sterker, respectievelijk de compressieverhouding, niet met gelijke snelheid als de signaalniveautoename afnemen. Hoewel de versterkingsfactor, respectievelijk de compressiever-houding, bij de bewerking van een informatiesignaal van hoog 5 niveau dient te dalen, blijft hij in werkelijkheid op zijn voorafgaande, betrekkelijk hoge waarde. Een dergelijke sterke niveauverandering wordt dan met een betrekkelijk hoge versterk ingsfactor versterkt, waardoor een aan niveaucompressie onderworpen signaal resulteert, dat aanzienlijke "uitschieters" 10 ’ (overshoot) vertoont. Bij de opname van een dergelijk signaal, waarvan het niveau derhalve aanzienlijk te hoog ligt, kan verzadiging van het magnetische registratiemedium optreden, waardoor vervorming in het opgenomen en derhalve ook in het later uitgèlezen signaal optreedt.

15 Een ander nadeel van de hiervoor beschreven ruisverminderingsstelsels is, dat zij zogenaamde "ruismodulatie" kunnen vertonen. Bij ruismodulatie doet zich het verschijnsel voor, dat de ruiscomponenten variëren als functie van ingangs-signaalniveauvariaties. Dergelijke veranderingen van de ruis-20 componenten, dat wil zeggen ruismodulatie, is zeer duidelijk hoorbaar en werkt bij de beluistering van een audiosignaal-weergave afleidend, dat wil zeggen storend. Dit verschijnsel doet zich zeer sterk voor wanneer de frequentiecomponenten van het ingangssignaal merkbaar verschillen van de ruisfre-25 quentiecomponent. Indien het op te nemen informatiesignaal bijvoorbeeld wordt gevormd door een audiosignaal, dat het geluid van een piano weergeeft, is de ruismodulatie afzonderlijk en duidelijk hoorbaar; zelfs indien het volume van het infor-matiesignaal toeneemt of wordt vergroot, vindt geen maskering 30 van de ruismodulatie plaats.

In het Amerikaanse octrooischrift 4.162.462 is reeds een methode beschreven voor vermindering van de in een ruisverminderingsschakeling optredende ruismodulatie.

Volgens deze methode worden de componenten van hogere fre-.

35 quentie van een op te nemen informatiesignaal voorafgaande aan de opname aan accentuering onderworpen wanneer het ingangssignaal een laag of middelmatig niveau vertoont, doch aan een 8100351 * * - 5 - betrekkelijk geringe accentuering wanneer het informatiesignaal een betrekkelijk hoog niveau vertoont. Bij de weergave of uit-lezing van een op dergelijke wijze voorbewerkt informatiesignaal worden de componenten van hogere frequentie aan een 5 betrekkelijk sterke desaccentuering onderworpen wanneer het uitgelezen signaal een laag of middelmatig niveau vertoont, doch aan een betrekkelijk geringe desaccentuering wanneer het uitgelezen signaal een betrekkelijk hoog niveau vertoont.

Hoewel volgens deze methode inderdaad de ruismodulatie wordt IQ· verminderd, kan zich echter wel verzadiging van het magnetische registratiemedium als gevolg van het optreden van "uitschieters” in het aan niveaucompressie onderworpen ingangssignaal voordoen.

Teneinde ook dit laatstgenoemde bezwaar, ver-15 zadiging van het registratiemedium door signa.aluitschieters en daaruit resulterende signaalvervorming, weg te nemen, heeft men reeds voorgesteld om de responsiesnelheid van de niveau-compressieschakeling te vergroten. Bij een vergroting van de responsiesnelheid gaat echter de verbetering, welke door 20 eliminatie van dergelijke uitschieters wordt bereikt, gepaard aan een toename van het verschijnsel ruismodulatie.

Volgens nog een ander voorstel tot ruisvermindering, waarbij uitschieters tot een minimum worden beperkt, wordt een aantal in hoofdzaak soortgelijke ruisverminderings-25 schakelingen met elkaar parallel geschakeld, waarbij iedere dergelijke ruisvermiiideringsschakeling een geselecteerd gedeelte van’ het frequentiespectrum van het ingangsinformatie-signaal bestrijkt. De uitgangssignalen van de verschillende ruisverminderingsschakelingen worden gecombineerd of gemengd 30 tot een voor opname geschikt, over het gehele frequentiespectrum aan niveaucompressie onderworpen informatiesignaal.

De toepassing van een aantal met elkaar parallelgeschakelde ruisverminderingsschakelingen leidt tot een betrekkelijk gecompliceerde en kostbare schakeling. Indien bijvoorbeeld n . 35 dergelijke ruisverminderingsschakelingen worden toegepast, zullen de totale kosten van een daaruit resulterend ruisverminderings stelsel n maal de kosten van een enkelvoudig 8100351 4 · - 6 - ruisverminderdingsstelsel met slechts één ruisverminderings-schakeling bedragen.

De onderhavige uitvinding stelt zich nu ten doel, een ruisverminderingsschakeling te verschaffen, welke 5 vrij is van de hiervoor beschreven nadelen en bezwaren, een betrekkelijk eenvoudige constructie vertoont en weinig kostbaar is.

Voorts stelt de uitvinding zich-ten doel, een schakeling voor ruisvermindering te verschaffen, welke bij een 1Ό 'informatieregistratie- en/of -weergeefsysteem kan worden toegepast.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een schakeling voor ruisvermindering, welke kan worden gebruikt voor niveaucompressie van een informatie-' 15 signaal voorafgaande aan de opname daarvan, doch tevens voor niveau-expansie van een uitgelezen signaal, zodanig,· dat het schijnbare dynamische gebied van het beschouwde signaalre-gistratie- en/of -weergeefstelsel met een bedrag van 20-30 dB wordt vergroot.

20 Nog een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een schakeling voor ruisvermindering, waarbij variabéle accentuering en desaccentuering zonder uitwendige instelhandelingen van een bedieningspersoon worden toegepast.

Weer een ander doel van de uitvinding is het 25 verschaffen van een voor ruisvermindering dienende niveau-compressieschakeling,· welke zonder bezwaar kan worden uitgerust met een begrenzer ter verhindering van verzadiging van een magnetisch registratiemedium door signaaluitschieters.

Nog weer een ander doel van de uitvinding is 30 het verschaffen van een niveaucompressieschakeling, waarvan de frequentiekarakteristiek voor ingangssignalen van betrekkelijk laag niveau verschilt van dié voor ingangssignalen van hoger niveau, zodanig, dat op ingangssignalen van betrekkelijk laag niveau een sterkere accentuering wordt uitgeoefend.

35 Alweer een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een niveau-expansieschakeling, waarvan de frequentiekarakteristiek voor ingangssignalen van betrekkelijk laag niveau verschilt van dié voor ingangssignalen van 8100351 - 7 - hoger niveau, zodanig, dat ingangssignalen van betrekkelijk laag niveau, welke uit een registratiemedium worden uitgelezen, aan een sterkere desaccentuering worden onderworpen.

Steeds weer een ander doel van de uitvinding 5 is het verschaffen van een niveaucompressie-/-expansiescha-keling, welke zodanig kan worden overgeschakeld, dat hij enerzijds niveaucompressie van op te nemen signalen en anderzijds niveau-expansie van weergegeven signalen uitvoeren.

Daartoe verschaft de uitvinding een schakeling 10' ’voor ruisvermindering van de volgende gedaante: een eerste signaalbaan ontvangt het ingangssignaal en bevat een hoog-doorlaatfilter voor sterkere desaccentuering van de componenten van lagere frequentie dan van de componenten van hogere frequentie van het ingangssignaal, benevens een versterker 15 met variabele versterkingsfactor voor versterking van het uitgangssignaal van het doorlaatfilter.. Een tweede signaalbaan ontvangt eveneens het ingangssignaal en voert een betrekkelijk geringe of verwaarloosbare desaccentuering van de componenten van hogere frequentie ten opzichte van dié van 20 lagere frequentie van het ingangssignaal uit. De uitgangssignalen van de beide signaalbanen worden gesommeerd tot een gecombineerd uitgangssignaal. In het geval van niveaucompressie vormt dit gecombineerde uitgangssignaal een aan niveaucompressie onderworpen signaal. Ingeval van niveau-25 expansie vormt dit gecombineerde uitgangssignaal een aan niveau-expansie onderworpen signaal. De versterkingsfactor van de versterker met variabele versterkingsfactor wordt zodanig geregeld, dat voor een betrekkelijk laag ingangssignaal-niveau een betrekkelijk grote versterkingsfactor wordt ver-30 kregen, en omgekeerd.

Bij een bepaalde uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat de eerste signaalbaan bovendien een begrenzer voor begrenzing van door plotselinge niveauveranderingen veroorzaakte uitschieters van het versterkte signaal, welke zich 35 ingeval van een plotselinge niveaustijging van het ingangssignaal zouden kunnen voordoen.

8 1 0 0 35 1 °e u^tvin^n^ 2a^* wor<^en verduidelijkt in de ί * - 8 - nu volgende beschrijving aan de hand van de bijbehorende tekening van enige uitvoeringsvormen, waartoe de uitvinding zich echter niet beperkt. In de tekening tonen: figuur 1 en 2 grafische weergaven van de com-5 pressie/expansie-karakteristieken van twee ruisverminderings-stelsels van bekend type, figuur 3 een als blokschema uitgevoerd principe schema van de onderhavige uitvinding, figuur 4 een blokschema van eaipractische 10- 'Uitvoeringsvorm van de uitvinding, figuur 5 een grafische weergave van de niveaucompressie bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 4, figuur 6 een grafische weergave van de niveau-compressie bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 4 voor be-15 paalde frequentiecomponenten, figuur 7 een grafische weergave van de werking van de bij de uitvinding toegepaste versterker met variabele versterkingsfactor, figuur 8 en 9 enige grafische weergaven van 20 de niveaucompressie bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 4 voor bepaalde ingangssignalen, figuur 10 een schema van de uitvoeringsvorm volgens figuur 4, en figuur 11 een blokschema van de toepassing 25 van de uitvoeringsvorm volgens figuur 4 voor signaalcompressie of signaalexparrsie bij een ruisverminderingsstelsel volgens de uitvinding.

Figuur 1 vormt een grafische weergave van de compressie-/-expansiekarakteristieken van een ruisvermincbrings-30 stelsel volgens "Dolby". De kromme R toont de niveaucompressie, de kromme P de niveau-expansie; de ingangs- en uitgangssignaal-niveaus zijn uitgedrukt in decibels. Zoals uit figuur 1 naar voren komt, wordt voor ingangssignalen van betrekkelijk laag niveau een althans tenminste nagenoeg constante versterkings-35 factor toegepast tot het bereiken van een middenniveau, waarna de niveaucompressiekarakteristiek van een rechte lijn gaat afwijken. Deze niet-lineariteit bemoeilijkt de aanpassing van 8100351 - 9 - de niveau-expansie aan de niveaucompressie. In figuur 1 vertegenwoordigt de met een gebroken, lijn getekende kromme de zogenaamde "flat bass", waarvoor geldt, dat zowel het ingangs-signaalniveau als het uitgangssignaalniveau zowel bij niveau-5 compressie als bij niveau-expansie constant zijn.

Figuur 2 toont als schematische weergave de niveaucompressiekarakteristiek R en de niveau-expansiekarak-teristiek P bij het eveneens reeds genoemde ruisverminderings-stelsel van het DBX-typê. Het zal duidelijk zijn, dat bij 1Ö een dergelijk stelsel de compressieverhouding en de expansie-verhouding over nagenoeg het -gehele ingangssignaalniveau-gebiéd constant zijn. Ook in dit geval vertegenwoordigt de met een gebroken lijn getekende kromme de hiervoor genoemde "flat bass".

15 Zoals in het voorgaande is opgemerkt, vertonen de stelsels volgens -Dolby en DBX enige nadelen, welke door de onderhavige uitvinding worden weggenomen. Een principe-schema van een ruisverminderingsschakeling 10 volgens de uitvinding is weergegeven in figuur 3 en vertoont een ingangs-20 aansluiting 1, waaraan twee signaalbanen zijn aangesloten. De eerste signaalbaan omvat een hoogdoorlaatfilter 2 en een daarmede in serie geschakelde versterker 3 met variabele versterkingsfactor, waarvan de uitgangsaansluiting is verbonden met de ene ingangsaans lui ting van een sommeerschakeling 25 5, waarvan de andere ingangsaansluiting is gekoppeld met de tweede signaalbaan, die een laagdoorlaatfilter 4 bevat. De uitgangsaansluiting van de sommeerschakeling 5 is verbonden met een voor beide signaalbanen gemeenschappelijke uitgangsaansluiting 6.

30 Het hoogdoorlaatfilter 2 dient voor des accen tuering van de componenten van lagere frequentie van een aan de ingangsaansluiting 1 toegevoerd informatiesignaal. Dit kan ook worden weergegeven door te stellen, dat het hoogdoorlaatfilter 2 accentuering van de componenten van hogere fre-35 quentie van het informatiesignaal uitvoert. Zo kunnen bijvoorbeeld de componenten van hogere frequentie ten opzichte van dié van lagere frequentie met een bedrag in de orde van ongeveer 8100351 - 10 - 20 dB worden geaccentueerd. De daarop volgende versterker 3 dient om het uitgangssignaal van het hoogdoorlaatfilter 2 met variabele versterkingsfactor te versterken. Zoals nog zal worden beschreven, is de versterkingsfactor van de versterker 5 3 omgekeer d evenredig met het signaalniveau van het ingangs informatiesignaal, zodat de versterkingsfactor een betrekkelijk hoge waarde heeft wanneer het ingangsinformatiesignaal een lager waarde heeft, en omgekeerd. Bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 3 wordt de versterkingsfactor van de versterker 10-'3 bepaald door een versterkingsregelsignaal, dat wordt afgeleid uit het uitgangssignaal van de sommeerschakeling 5. Het zal duidelijk zijn, dat het ook mogelijk is, het versterkingsregelsignaal voor de versterker 3 rechtstreeks uit het aan de ingangsaansluiting 1 toegevoerde ingangsinformatiesignaal af 15 te leiden. Zoals nog nader zal worden beschreven, kan het uit het uitgangssignaal van de sommeerschakeling 5 afgeleide versterkingsregelsignaal worden gevormd door de combinatie van een weegschakeling met hoogdoorlaatfiltereigenschappen, een gelijkrichter en een afvlakschakeling, zodanig, dat een 20 signaal van lage frequentie of gelijkspanningsregelsignaal voor regeling van de variabele versterkingsfactor aan de versterker 3 wordt toegevoerd. De door de versterker 3 met regelbare versterkingsfactor op daaraan toegevoerde ingangssignalen uitgevoerde signaalbewerking kan als "niveaucompressie" worden 25 aangeduid..

Het laagdoorlaatfilter 4 voert een betrekkelijk geringe desaccentuering van de componenten van hogere frequentie ten opzichte van diê van lagere frequentie van het via de ingangsaansluiting 1 ontvangen informatiesignaal uit.

30 Zo kunnen de componenten van hogere frequentie bijvoorbeeld ten opzichte van dié van lagere frequentie met een bedrag in de grootte orde van ongeveer 6 dB worden verzwakt. Ook is het mogelijk, dat het laagdoorlaatfilter een zodanige verzwakkings-werking heeft, dat voor zowel hogere als lagere frequentie-35 componenten een gelijke desaccentuering wordt verkregen, waarbij een ingangssignaalverzwakking in de grootte orde van ongeveer 3 dB wordt verkregen..

8100351 - 11 -

Uit figuur 3 komt naar voren, dat de sommeer-schakeling 5 de signalen uit de eerste en uit de tweede signaal-baan krijgt toegevoerd in een onderlinge verhouding, welke wordt bepaald door de versterkingsfactor van de versterker 3.

5 Voor ingangssignalen van betrekkelijk laag niveau vertoont de versterkingsfactor van de versterker 3 een betrekkelijk hoge waarde, zodat het uitgangssignaal van de sommeerschakeling 5 dan in hoofdzaak wordt bepaald door de daaraan via de versterker 3 toegevoerde signalen. Het niveau van de via de eerste 10- signaalbaan aan de sommeerschakeling 5 toegevoerde signalen ligt dan hoger dan het niveau van de daaraan via de tweede signaalbaan toegevoerde signalen. Als gevolg daarvan wordt de karakteristiek van de ruisverminderingschakeling 10 volgens figuur 1 in hoofdzaak bepaald door de karakteristiek voor in-15 gangssignalen van laag niveau van de eerste signaalbaan. Wanneer het ingangssignaalniveau stijgt, zal de overheersende rol, welke de eerste signaalbaan bij de bepaling van de totale karakteristiek van de ruisverminderingsschakeling 10 speelt, afnemen. Bij ingangssignalen van betrekkelijk hoog niveau zal 20 het niveau van de via de tweede signaalbaan aan de sommeerschakeling 5 toegevoerde signalen hoger liggen dan het niveau van de via de eerste signaalbaan toegevoerde signalen, aangezien de versterkingsfactor van de versterker 3 dan betrekkelijk laag is. Aangezien in de eerste signaalbaan accentuering van 25 de componenten van hogere frequentie van ingangssignalen van laag niveau plaatsvindt, zal ook de schakeling 10 voor de componenten van hogere frequentie van ingangssignalen van betrekkelijk laag niveau een duidelijk accentueringskarakter vertonen, dat echter geleidelijk met toenemend niveau van het 30 ingangssignaal afneemt totdat de schakeling 10 bij ingangssignalen van steeds hoger niveau een over het frequentiege-bièd van het ingangssignaal althans tenminste nagenoeg gelijkmatige of hoogstens voor de componenten van hogere frequentie betrekkelijk geringe desaccentuering gaat vertonen.

35 Figuur 4 toont het schema van een practische uitvoeringsvorm 100 van een ruisverminderingsschakeling volgens de uitvinding; daarbij zijn de met die volgens figuur 3 over- 8100351 - 12 - eenkomende componenten ook weer met respectievelijk dezelfde verwijzingssymbolen aangeduid. De versterker 3 met variabele versterkingsfactor volgens figuur 4 omvat een spanningsgere-gelde versterker 32 met negatieve terugkoppeling via een 5 terugkoppelweerstand 33 en een aftrekschakeling 31, in welke laatstgenoemde het via de weerstand 33 teruggekoppelde uitgangssignaal van de versterker 32 wordt afgetrokken van het na accentuering van de componenten van hogere frequentie van het ingangssignaal door het hoogdoorlaatfilter 2 afgegeven 10' 'uitgangssignaal. De weerstand 33 werkt derhalve als tegen-koppelweerstand. Indien de spanningsgeregelde versterker 32 een negatieve versterkingsfactor vertoont, dat wil zeggen omkering of inversie van het daaraan toegevoerde ingangssignaal uitvoert, kan de aftrekschakeling 31 bestaan uit een optel-15 schakeling, waarin het aan inversie onderworpen, versterkte uitgangssignaal van de versterker 32" wordt opgeteld bij het aan accentuering onderworpen uitgangssignaal van het hoogdoorlaatfilter 2, hetgeen eveneens op een aftrekbewerking neerkomt. Evenals in het voorgaande geval voert het hoogdoor-20 laatfilter 2 accentuering van componenten van hogere frequentie (ten opzichte van dié van lagere frequentie) van het ingangssignaal uit; het accentueringsbedrag ligt in de grootte orde van ongeveer 20 dB.

De spanningsgeregelde versterker 32 kan in zijn 25 verzadigde toestand komen wanneer het daaraan voor versterking aangeboden signaal· een vooraf bepaalde niveauwaarde overschrijdt. Een speciale uitvoeringsvorm van de spanningsgeregelde versterker zal nog meer in details aan de hand van figuur 10 worden beschreven.

30 Het uitgangssignaal van de spanningsgeregelde versterker 32 wordt aan de sommeerschakeling 5 toegevoerd via een begrenzingsschakeling 34, welke dient ter verhindering of ter begrenzing van eventuele signaaluitschieters van voorbijgaande aard (transient overshoot), welke het gevolg kunnen 35 zijn van een plotselinge niveaustijging van het aan de spanningsgeregelde versterker 32 toegevoerde ingangssignaal. Figuur 10 toont een uitvoeringsvorm van een dergelijke be- 8100351 - 13 - grenzingsschakeling 34. Ook is het mogelijk, dat de begrenzings-schakeling 34 wordt gevoirmd door een schakeling van het type met een begrenzingsdiode met frequentie-afhankelijke eigenschappen.

5 Evenals in het voorgaande geval kan het laag- doorlaatfilter 4 van het type zijn, dat een betrekkelijk geringe desaccentuering van de componenten van hogere frequentie (ten opzichte van diê van lagere frequentie) van het daaraan via de ingangsaansluiting 1 toegevoerde ingangssignaal 10. ’ teweeg brengt. Bij een bepaalde uitvoeringsvorm verschaft het laagdoorlaatfilter 4 desaccentuering of verzwakking van de componenten van lagere frequentie met een bedrag van ongeveer 3 dB en desaccentuering of verzwakking van de componenten van hogere frequentie met een bedrag van ongeveer 6 dB. Als 15 componenten van lagere frequentie kunnen daarbij bijvoorbeeld signaalcomponenten van minder dan 1 KHz worden beschouwd, waarbij componenten van hogere frequentie dan 1 KHz als componenten van hogere frequentie worden beschouwd. Ook is . het mogelijk, dat het laagdoorlaatfilter 4 wordt gevormd 20 door een eenvoudige verzwakkingsschakeling, welke een gelijkmatige verzwakking met een bedrag van 3 dB over het gehele frequentiegebiéd van het ingangssignaal veroorzaakt.

De uitvoeringsvorm 100 volgens figuur 4 bevat voorts een versterkingsregelschakeling 7, bestaande uit een 25 met de uitgangsaansluiting van de sommeerschakeling 5 gekoppelde weegschakeling 71 en uit een gelijkricht- en afvlak-schakeling 72 voor respectieveli j.ke. gelijkrichting en af-vlakking van het uitgangssignaal van de weegschakeling 71 tot een versterkingsregelspanning voor de spanningsgeregelde 30 versterker 32. De weegschakeling 71 vertoont het karakter van een hoogdoorlaatfilter; bij een bepaalde uitvoeringsvorm kan dit bijvoorbeeld met het hoogdoorlaatkarakter van het filter 2 overeenstemmen. Zoals nog aan de hand van figuur 10 zal worden beschreven, vertoont de weegschakeling 71 een 35 versterkingsfactor van vooraf bepaalde waarde. Indien de weegschakeling het ingangsinformatiesignaal rechtstreeks krijgt toegevoerd, dient de versterkingsfactor van de weeg- 8 1 00 35 1 - 14 - schakeling overeenkomstig te wor&er aangepast.

Figuur 5 toont een grafische weergave van de niveaucompressiekarakteristiek van' de zojuist beschreven uitvoeringsvorm 100. Daarbij is langs de abscis de frequentie 5 van het ingangssignaal in Hz afgezet, terwijl langs de ordinaat het signaalniveau van het aan de uitgangsaansluiting 6 van het stelsel verschijnende uitgangssignaal in dB is uitgezet. Iedere afzonderlijke kromme in figuur 5 vertegenwoordigt een bepaald ingangssignaalniveau. Te zien is, dat wanneer het 10. niveau van het informatie-ingangssignaal betrekkelijk laag ligt, de in de eerste signaalbaan plaatsvindende accentuering van de componenten van hogere frequentie overheerst ten opzichte van de transmissie via de tweede signaalbaan. Voor componenten van lagere frequentie, zoals frequenties van minder 15 dan 1 KHz, blijft de versterkingsfactor van de versterker 32 althans tenminste nagenoeg constant. Wanneer de frequentie van het ingangssignaal van betrekkelijk laag niveau toeneemt, beginnen de aan de spanningsgeregelde versterker 32 toege-.·voerde componenten van hogere frequentie echter te domineren, 20 zodat de sommeerschakeling 5 dergelijke componenten van hogere frequentie krijgt toegevoerd, welke een aanzienlijke versterking hebben ondergaan. Dit wil zeggen, dat voor ingangssignalen van betrekkeligk laag niveau met de frequentie ook het niveau van het aan de uitgangsaansluiting 6 van het stelsel verschij-25 nende uitgangssignaal toeneemt. Voorts blijkt, dat bij een toename van het ingangssignaalniveau de versterkingsfactor van de versterker 32 zodanig wordt verkleind, dat het signaalniveau van het via de eerste signaalbaan aan de sommeerscha-keling 5 toegevoerde signaal niet langer overheerst ten op-30 zichte van het niveau van het via de tweede signaalbaan aan de sommeerschakeling toegevoerde signaal. Naarmate het ingangssignaalniveau afneemt, zal het niveau van het via de tweede signaalbaan toegevoerde signaal dat van het via de eerste signaalbaan toegevoerde signaal eerst benaderen en vervolgens 35 overschrijden. Voor ingangssignalen van hoger niveau benadert de totale karakteristiek van de uitvoeringsvorm 100 diê van het laagdoorlaatfilter 4. De krommen volgens figuur 5 vertegen- 8100351 - 15 - woordigen de niveaucompressie, welke hoofdzakelijk door de werking van de spanningsgeregelde versterker 32 wordt verkregen. Ingeval van een plotselinge stijging van het ingangs-signaalniveau zal de begrenzingsschakeling 34 uiteraard in 5 werking treden ter beperking, respectievelijk verhindering, van uitschieters' (transient overshoot) in het uitgangssignaal van de versterker 32.

Zoals figuur 5 laat zien, worden voor hogere ingangssignaalniveaus, zoals voor een ingangssignaalniveau 10' in de orde van + 20 dB, de componenten van hogere frequentie (<C1 KHz) in betrekkelijk geringe mate ten opzichte van de componenten van lagere frequentie verzwakt. Ingangssignaalniveaus binnen het gebied van - 80 dB tot + 20 dB ondergaan niveaucompressie tot binnen een gebied van ongeveer - 75 dB 15 tot + 15 dB.

De niveaucompressiekarakteristiek van de uitvoeringsvorm 10.0 voor ingangssignalen van respectievelijke frequenties van 100 Hz, 1 KHz en 10 KHz zijn in figuur 6 door enige krommen weergegeven. Voor componenten van hogere fre-20 quentie (vergelijk 10 KHz) wordt niveaucompressie binnen een ruimer gebied en in sterkere mate verkregen dan voor signaal-componenten van lagere frequentie (vergelijk 100 Hz en 1 KHz). De met een gebroken lijn getekende kromme in figuur 6 vertegenwoordigt de reeds genoemde "flat bass"-responsie.

25 Figuur 6 toont bovendien het begrenzingsniveau, dat door de begrenzingsschakeling 34 wordt bepaald. De in figuur 6 op ditbegrenzingsniveau gesuperponeerde, gebroken lijn vertegenwoordigt het effect van uitschieterverhindering (overshoot prevention). Indien het ingangssignaalniveau van een 30 signaal van 10 KHz bijvoorbeeld hoger dan - 5 dB. ligt, verhindert de begrenzingsschakeling 34 het optreden van uitschieters, zodanig·, dat het uitgangssignal van 10 KHz tot een signaalniveau van ongeveer - 5 dB beperkt blijft.

Aangenomen wordt nu, dat de versterkingsfactor 35 G van de spanningsgeregelde versterker 32 de volgende relatie met de aan de versterker 32 toegevoerde versterkingsregel-spanning vc heeft, waarbij k een constante factor vormt: 8100351 - 16 - G = k/vc (1)

De vergelijking (1) laat zien, dat de versterkingsfactor G omgekeerd evenredig met de versterkingsregelspanning v is, zodat de vers terkings factor een lage waarde heeft wanneer de 5 versterkingsregelspanning een hoge waarde heeft, en omgekeerd. Ook is het mogelijk dat de versterkingsfactor G van de span-ningsgeregelde versterker 32 exponentieel verloopt, zoals hierna volgt: G = e'k · vc Cl.·) 10· ' Vervolgens wordt aangenomen, dat het laag- doorlaatfilter 4 een overdrachtsfunctie F^ heeft, terwijl het hoogdoorlaatfilter 2 de overdrachtsfunctie F„ heeft. In- £1 dien de transmissieverhouding van het laagdoorlaatfilter 4 voor lage frequenties gelijk gL is en indien de transmissie-15 verhouding van het hoogdoorlaatfilter 2 voor hoge frequenties gelijk gfi is, kunnen deze overdrachtsfuncties worden weergegeven door: _ 1 + sTL2 FL " gL * 1 + (2) ... 20 ‘ · · ‘ 1 * sTHl - ; (3) . FH = gH · 1 + STH2 I .

waarin T Tl2, Th1/ Th2 constanten vormen, welke worden bepaald door de speciale uitvoering en de eigenschappen van 25 de respectievelijke filters 4 en 2.

Vervolgens wordt aangenomen, dat een aan de ingangsaansluiting 1 van het stelsel toegevoerd informatie-signaal kan worden weergegeven door x. Voorts wordt verondersteld, dat het door de schakeling 100 af gegeven en aan de 30 uitgangsaansluiting 6 van het stelsel verschijnende uitgangssignaal wordt weergegeven door y, terwijl het aan de uitgangsaansluiting van de spanningsgeregelde versterker 32 wordt weergegeven z. Indien nu dêt deel van het signaal z, dat via de tegenkoppelwèerstand 33 naar de af treks chakeling 31 wordt 35 tegengekoppeld, wordt weergegeven door N, kan het uitgangssignaal z van de spanningsgeregelde versterker 32 worden weergegeven als: 8100351 % ·ψ - 17 - G ( χ . Fr - z . N) = z (4)

GxFR - GNz = z (5)

Door herschikking kan de vergelijking (5) worden herleid tot: z ( 1+ GN) = GFR . x (6) 5 Het uitgangssignaal z van de spanningsge- regelde versterker 32 kan derhalve worden weergegeven als: 2 = ^ x (7) 2 Γ + GN * x

Het uitgangssignaal y van de sommeerschakeling 10 5 is gelijk aan de som van het uitgangssignaal van het laag- doorlaatfilter 4 en het uitgangssignaal z, waarbij wordt aangenomen, dat hét laatstgenoemde signaal z het vooraf bepaalde begrenzingsniveau van de schakeling 34 niet overschrijdt. In dat geval kan het aan de uitgangsaansluiting 6 15 van het stelsel verschijnende uitgangssignaal y worden weergegeven door: y = z + FL . x (8)

Ftj c ^ ” 1 + GN * X + FL * X ^ 20 V = !k±-G.gfe.+ ^N), x (10) Y 1 + GN X 'xu'

Zoals reeds is opgemerkt, vertoont de weeg-schakeling 71 het karakter van een hoogdoorlaatfilter, gro-25 tendeels overeenkomende met het hoogdoorlaatfilter 2. De desbetreffende filterkarakteristiek kan worden weergegeven door de overdrachtsfunctie FR. Aangezien de gelijkricht- en afvlak-schakeling 72 ter verkrijging van de versterkingsregelspan-ning vc een gelijkrichtende werking uitvoert, kan de ver-30 sterkingsregelspanning worden weergegeven door:

Vc = |y . ph| (11)

Wanneer de vergelijking (11) in de vergelijking (1) wordt gesubstitueerd, wordt voor de versterkingsfactor G van de span-ningsgeregelde versterker 32 gevonden: 35 G = K / j y . Fh[ (12)

Indien de vergelijking (12) in de vergelijking (10) wordt gesubstitueerd, kan voor het aan niveaucompressie onderworpen 8100351 - 18 - uitgangssignaal y, dat aan de uitgangsaansluiting 6 van het stelsel verschijnt, de volgende vergelijking worden geschreven: FT + K v T ’ (FH + FI*> y - L lY · H I H 1 . X (13)!

; 1 + K . N

® |y · fh t

Op deze vergelijking (13) gebaseerde berekeningen leiden tot berekingsresultaten, waarvan de grafische weergaven soortgelijke krommen vormen als de frequentie-afhankelijke krommen van de niveaucompressiekarakteristiek volgens figuur 5.

10" In het voorafgaande is het uitgangssignaal z beschouwd als het uitgangssignaal van de spanningsgeregelde versterker 32. Het zal echter duidelijk zijn, dat dit uitgangssignaal z bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 3 aan de uitgang van de versterker 3 met variabele versterkingsfactor 15 verschijnt. Dit uitgangssignaal z vertoont een frequentie-afhankeli jkheid van het type volgens figuur 7, waarin iedere kromme een bepaald ingangssignaalniveau vertegenwoordigt; het aan de uitgangsaansluiting vande versterker 3 verschijnende uitgangssignaal z blijkt met de frequentie van het ingangs-20 signaal toe te nemen voor een betrekkelijk laag ingangssignaalniveau. Wanneer dit signaalniveau stijgt, daalt de versterkingsfactor van de versterker 3, zodat de compressieverhouding groter wordt. De begrenzingsschakeling 34 kan derhalve achter de versterker 32 worden toegepast zonder gevaar voor nadelige be-25 invloeding van de werking van de schakeling/oi^de schakeling 100.

De grafische weergaven volgens de figuren 5-7 hebben betrekking op de toevoer van afzonderlijke, enkelvoudige ingangssignalen aan de ingangsaansluiting 1 van het stelsel. Figuur 8 toont de niveaucompressie, welke door de ruisver-30 minderingsschakeling 100 wordt uitgevoerd in reactie op de toevoer van twee afzonderlijke signalen: een eerste signaal van 400 Hz, waarvan het niveau van + 20dB tot - 7OdB varieert, en een tweede signaal met een constant ingangsniveau van -100 dB, waarvan de frequentie van 100 Hz naar 25 Kz varieert. ®7ërge-35 lijking van de figuren 5 en 8 laat zien, dat het signaal van laag niveau (- lOOdB) en hogere frequentie de totale niveaucompressiekarakteristiek van de schakeling 100 zelfs, indien 8 1 0 0 3 5 1 I» - 19 - het signaal van betrekkelijk lage frequentie (400 Hz) zich op een hoog niveau bevindt (+ 20 dB), beïnvloedt.

Figuur 9 toont de niveaucompressiekarakteris-tiek volgens figuur 4 bij toevoer van twee ingangssignalen: 5 een eerste ingangssignaal met een constante frequentie van 10 KHz, waarvan het niveau verandert van + 20 dB tot - 70 dB, en een tweede ingangssignaal met een constant niveau van - 100 dB en een van 100Hz tot 25KHz veranderende. frequentie.

De krommen volgens figuur 9 lijken meer op dié volgens figuur 10,8 dan op dié volgens figuur 5.

Uit het voorgaande komt naar voren, dat de ruisverminderingsschakeling volgens de onderhavige uitvinding een variabele accentuering verschaft, zodanig, dat voor ver- . schillende niveaus van het ingangssignaal verschillende accen-15 tuering wordt verkregen. Als gevolg van deze variabele accentuering wordt voor een betrekkelijk laag ingangssignaalniveau een betrekkelijk sterke accentuering verkregen binnen een gebied van hogere frequenties, terwijl voor een ingangssignaal met een betrekkelijk hoog signaalniveau een betrekkelijk vlak 20 verlopende accentuering wordt verkregen. Hieraan wordt de voorkeur gegeven, aangezien een ingangssignaal van betrekkelijk hoog signaalniveau dan op een magnetisch registratiemedium kan worden opgenomen zonder toepassing van verdere accentuering.

25 . Zoals uit de in het voorgaande beschreven uit voeringsvormen blijkt, kan de ruisverminderingsschakeling volgens de uitvinding op betrekkelijk eenvoudige en derhalve weinig kostbare wijze worden uitgevoerd. Desondanks verschaft de uitvinding variabele accentuering, zonder de noodzaak 30 van uitwendige bij regeling met de hand of anderszins. De toepassing van aanzienlijke accentuering voor signaalcomponenten van hogere frequenties bij ingangssignalen van laag niveau heeft tot gevolg, dat de hiervoor beschreven ruismodulatie . sterk verminderd wordt en in verschillende gevallen practisch 35 geheel wordt geëlimineerd. Bovendien laat de uitvinding de toepassing van een begrenzingsschakeling toe ter verhindering van tijdelijke verzadiging van een magnetisch registratieme- 8100351 - 20 - dium als gevolg van signaaluitschieters, welke worden veroorzaakt door een abrupte signaalniveaustijging, waarvoor tot nog toe geen voldoende snelle compensatie mogelijk was.

Figuur 10 toont een aansluitschema van de 5 practische uitvoeringsvorm volgens figuur 4; daarbij zijn de met dié volgens figuur 4 overeenkomende componenten respectievelijk weer met dezelfde verwijzingssymbolen aangeduid.

Het tot de eerste signaalbaan behorende hoog-doorlaatfilter 2 omvat een RC-netwerk met een serieschakeling 10 van een weerstand 21 en een capaciteit 22, waarbij aan deze serieschakeling een weerstand 23 parallelgeschakeld is; dit RC-netwerk is tussen de ingangsaansluiting 1 van het stelsel en de ingangsaansluiting van een tot de versterker 3 met variabele versterkingsfactor behorende versterker 35 opgenomen.

15 Bij voorkeur vormt de versterker 35 een oper- rationele versterker met een hoge negatieve versterkingsfac-tor. De terugkoppelweerstand 33 volgens figuur 4 is bij het aansluitschema volgens figuur 10 tussen de uitgangsaansluiting en de ingangsaansluiting van de versterker 35 opgenomen.

20 Het zal duidelijk zijn, dat de totale of trap- versterkingsfactor van de op deze wijze geschakelde versterker 35 een functie is van de tussen de uitgangsaansluiting en de ingangsaansluiting van de operationele versterker aangesloten terugkoppelimpedantie, gedeeld door de aan de ingangsaanslui-25 ting van de versterker gemeten ingangsimpedantie. Op deze . wijze kan de totale, of trapversterkingsfactor van de versterker 3 worden ingesteld door hetzij de terugkoppelimpedantie, hetzij de ingangsimpedantie te variëren. Bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 10 is' parallel aan de terugkoppelweerstand 33 30 een instelbare of regelbare weerstand 36 geschakeld. Naarmate de waarde van deze weerstand toeneemt, zal ook de versterkings-factor van de gehele versterkingstrap toenemen, en omgekeerd.

De instelbare weerstand 36 kan bijvoorbeeld worden gevormd door een lichtgevoelige component, zoals een lichtgevoelige 35 cel van CdS, een fotoweerstand of dergelijke, waarvan de impedantie- of weerstandswaarde varieert met de intensiteit van het op de desbetreffende component vallende licht. Zo kan 8100351 - 21 - de lichtgevoelige component bijvoorbeeld voor lichttransmissie worden gekoppeld met een lichtemitterende diode of andere lichtbron, welke licht naar de lichtgevoelige component uitzendt als functie van een ontvangen regelspanning. Deze regel-5 spanning wordt gevormd door de regelschakeling 7, welke de weegschakeling 71 en de gelijkricht- en afvlakschakeling 72 omvat. Bij een toename van de regelspanning zal de intensiteit van het door de lichtuitzendende component uitgezonden licht eveneens toenemen, zodat de weerstands- of impedantie- 10. waarde van de lichtgevoelige component afneemt, hetgeen tot een verlaging van de versterkingsfactor van de versterker 3 leidt. Daarentegen zal bij een afname of daling van de regelspanning ook de intensiteit van het uitgezonden licht afnemen, zodat de impedantiewaarde van de lichtgevoelige component toeneemt 15 en de versterkingsfactor van de versterker 3 groter wordt.

In plaats van uit een lichtgevoelige component kan de instelbare of regelbare weerstand ook bestaan uit een veldeffecttransistor, een bipolaire transistor of dergelijke, .waarvan de impedantiewaarde kan worden geregeld met een daar-20 aan door de regelschakeling 7 toegevoerde regelspanning. Wanneer de impedantiewaarde van de desbetreffende veldeffecttransistor of andere component door een dergelijke regeling verandert, zal ook de versterkingsfactor van de versterker 3 mee veranderen.

25 . Bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 4 is de • begrenzingsschakeling 34 opgenomen tussen de uitgangsaansluiting van de versterker 3 en een ingangsaansluiting van de sommeer-schakeling 5. Bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 10 heeft de begrenzingsschakeling 34 de gedaante van twee antiparallel-30 geschakelde serieschakelingen van steeds twee dioden, welke in serie met een weerstand in de terugkoppellus van de operationele versterker 35 zijn opgenomen. Het zal duidelijk zijn, dat indien het verschil tussen de uitgangs- en ingangssignalen van de versterker 35 een lagere spanningswaarde dan de effec-35 tieve doorslagspanningswaarde van de diodeparen heeft, de laatstgenoemde weerstand uit de terugkoppellus wordt "losgeschakeld"; opgemerkt wordt, dat de effectieve doorslagspanningswaarde Vfae 8100351 - 22 - voor een siliciumdiode gelijk 0,7 V bedraagt, zodat in het hier beschouwde geval sprake is van een drempelspanning 2V^e= =1,4 V. Zodra het verschil tussen 'de beide signalen daarentegen de doorslagspanningswaarde 2ν^β overschrijdt, wordt de 5 weerstand in de terugkoppellus ingeschakeld, zodat hij parallel aan de regelbare weerstand 36 en de reeds aanwezige terugkoppellus 33 komt te staan, waardoor de effectieve terug-koppelimpedantiewaarde zodanige wordt verminderd, dat ook de versterkingsfactor van de versterker wordt verminderd. Dit IQ .leidt tot een vermindering van spanningsuitschieters.

Het uitgangssignaal van de versterker 35 wordt via een weerstand 51 aan de sommeerschakeling 5 toegevoerd. Deze laatstgenoemde bevat tevens een weerstand 52, via welke het -uitgangssignaal van het laagdoorlaatfilter 4 15 wordt ontvangen. Dit laagdoorlaatfilter 4 omvat een serie-schakeling van twee weerstanden 41 en 43, waarvan het verbindingspunt is geaard via een capaciteit 44. Een versterker 42, bijvoorbeeld een operationele versterker, met bij voorkeur . een negatieve versterkingsfactor is aan zijn ingangsaanslui-20 ting met het uitgangseinde van de weerstand 43 van de genoemde serieschakeling verbonden en voorts via een terugkoppelweer-stand met zijn uitgang gekoppeld. De versterker 42 dient voor fase-aanpassing van het door het laagdoorlaatfilter 4 doorgelaten signaal aan het door de versterker 3 met variabele ver-25 sterkingsfactor afgegeven 'signaal. Het utigangssignaal van het • laagdoorlaatfilter, en meer in het bijzonder het uitgangssignaal van de versterker 42, wordt via de weerstand 52 aan de · optelschakeling 5 toegevoerd.

De optelschakeling zelf bestaat uit twee met 30 een ingangsaansluiting van een versterker 53 verbonden somma-tieweerstanden 51 en 52. Bij voorkeur vertoont de versterker 53 een negatieve versterkingsfactor; de versterker 53 kan door een operationele versterker met een terugkoppelweerstand worden gevormd, zoals in de tekening is te zien. Het uitgangs-35 signaal van de sommeerschakeling, dat wil zeggen het uitgangssignaal van de versterker 53, wordt toegevoerd aan de uitgangsaansluiting 6 van het stelsel.

8100351 -2 3 -

De regelschakeling 7, welke met de uitgangs-aansluiting 6 is gekoppeld en een weegsehakeling 71 benevens een gelijkricht- en afvlakschakeling 72 omvat, levert de reeds genoemde regelspanning voor regeling van de weer standswaarde 5 van de instelbare weerstand 36 en daarmede voor regeling van de versterkingsfactor van de versterker 3. De weegsehakeling 71 bestaat uit een hoogdoorlaatfilter met een parallelschakeling van twee serieschakelingen van ieder een weerstand 73, respectievelijk 75, en een capaciteit 74, respectievelijk 10 .76. Het uitgangssignaal van deze parallelschakeling van RC-4 kringen is verbonden met een versterker 77, welke bij voorkeur de gedaante heeft van een operationele versterker met een negatieve versterkingsfactor en een terugkoppelweerstand, zoals in figuur 10 is weergegeven.. Het zal duidelijk zijn, dat 15 de weegsehakeling 71 het karakter van een hoogdoorlaatfilter heeft, overeenkomende met het karakter van het hoogdoorlaatfilter 2. Het uitgangssignaal van de versterker 77 wordt toe-gévoerd aan de gelijkricht- en afvlakschakeling 72, welke bij-voorbeèld uit een diode met een capacitief filter kan bestaan. De schakeling 72 geeft een regelgelijkspanningssignaal af, 20 dat een functie is van het signaalniveau van de door de weeg-schakeling 71 doorgelaten signaalcomponenten van hogere frequentie.

Wanneer het niveau van het ingangssignaal toeneemt, zal de versterkingsfactDr van de versterker 35 dalen, 25 waardoor de accentuering van de componenten van hogere frequentie van het ingangssignaal afneemt. De niveaucompressie-karakteristiek volgens figuur 5 wordt verkregen met behulp van een schakeling volgens figuur 10.

Bij de tot nog toe beschreven uitvoerings-30 voormen van de uitvinding wordt de ruisverminderingsschakeling volgens deuitvinding gebruikt voor niveaucompressie van magnetisch op te nemen informatiesignalen. Een voor bewerking van dergelijke uit een registratiemedium uitgelezen signalen dient een niveau-expansieschakeling te worden toegepast, waarvan de 35 karakteristiek complementair aan dié volgens figuur 5 is, zodat de uitgelezen signalen naar hun oorspronkelijke vorm worden teruggebracht. Zoals figuur 11 laat zien, kan de ruisonderdruk- 8 1 00 35 1 - 24- kings schakeling volgens figuur 4 als een dergelijke niveau-expansieschakeling worden gebruikt.

Meer in het bijzonder laat figuur 11 zien, dat de reeds beschreven ruisverminderingsschakeling 100 is 5 opgenomen in de negatieve terugkoppellus of tegenkoppellus van eefi operationele versterker 210 met een niet-omkeer-ingangsaansluiting, welke met een ingangsaansluiting 201 is verbonden voor ontvangst van een uit een registratiemedium uitgelezen informaties!gnaal; de omkeeringangsaansluiting 10 .van de operationele versterker 210 is met de uitgangsaan-sluiting 6 van de schakeling 100 verbonden. De uitgangsaan-sluiting van de versterker 210 is verbonden met de ingangsaansluiting 1 van een als ruisonderdrukkingsschakeling 100 uitgevoerd stelsel volgens de uitvinding. Dit wil zeggen, 15 dat de ruisonderdrukkingsschakeling is opgenomen in een tegenkoppellus van een overdrachtsstelsel, waarvan het uitgangssignaal, dat wil zeggen het uitgangssignaal van de operationele versterker 210, als het bij de uitlezing herwonnen signaal, aan een uitgangsaansluiting 202 verschijnt.

20 Bij voorkeur is de ruisverminderingsschakeling 100 uitgevoerd voor toepassing naar keuze op te registreren of op te nemen signalen of op weergegeven of uitgelezen signalen.

Daartoe is aan de versterker 210 een schakel-25 element 211 toegevoegd, dat in figuur 11 is weergegeven als een mechanisch bediende schakelaar met twee schakelstanden. Wanneer de schakelaar 211 met zijn vaste contact d is doorverbonden, is de ruisverminderingsschakeling 100 in de negatieve terugkoppellus tussen de uitgangsaansluiting en de 30 omkeer-ingangsaansluiting van de versterker 210 opgenomen, zoals in de vorige alinea is beschreven. Wanneer de schakelaar 211 naar zijn vaste contact e is overgeschakeld, bevindt zich tussen de uitgangsaansluiting en de omkeer-ingangsaansluiting van de versterker 210 een terugkoppelweerstand 212, welke be-35 palend voor de versterkingsfactor van de versterker is, zodat het uitgangssignaal van de versterker 210 dan versterkte informatiesignalen aan de ruisverminderingsschakeling 100 8100351 - 25 - levert. Bij overschakeling van de schakelaar 211 naar het vaste contact d werkt de schakeling·200 volgens figuur 11 derhalve zodanig, dat aan niveau-expansie onderworpen infor-matiesignalen aan de uitgangsaansluiting 202 ter beschikking 5 komen. Wanneer de schakelaar 211 naar zijn vaste contact e ,is overgeschakeld, dan voert de schakeling 200 volgens de uitvinding niveaucompressie van signalen uit; deze verschijnen na de desbetreffende signaalbewerking aan de uitgangsaansluiting 6. Zoals figuur 11 laat zien, is de uitgangsaansluiting 6 ge-10 koppeld met een verdere uitgangsaansluiting 203, welke op zijn beurt met een magnetische opneemtransducent kan worden gekoppeld.

Het zal duidelijk zijn, dat door toepassing van de ruisverminderingsschakeling 100 in twee door over-15 schakeling bereikbare bewerkingstoestanden, dezelfde schakeling zowel bij de registratie als bij de uitlezing van signalen kan worden toegepast, hetgeen een zo gunstig mogelijk gebruik van componenten mogelijk maakt. Bij typische opneem-/weergeef apparaten, zoals een audiobandapparaat, vindt geen gelijk-20 tijdige opname en uitlezing van -informatiesignalen plaats.

In plaats van de toepassing van afzonderlijke schakelingen 100 in de opneemsectie voor signaalcompressie en in de weer-geefsectie voor complementaire signaalexpansie kan dan op aantrekkelijke wijze worden volstaan met toepassing van één 25 overschakelbare ruisverminderingsschakeling 100. Door toepassing van dezelfde ruisverminderingsschakeling bij zowel signaalopname als signaalweergave verkrijgt men bovendien het voordeel, dat de aanpassing van de karakteristiek bij signaalweergave aan dié bij signaalopname automatisch verloopt.

30 De eigenschappen van de ruisverminderings schakeling 100 zijn in het voorgaande in details beschreven en worden hier kortheidshalve niet herhaald. Opgemerkt wordt, dat wanneer de schakelaar 211 naar zijn vaste contact e is overgeschakeld, de schakeling 200 volgens figuur 11 hoofdza-35 kelijk op dezelfde wijze werkt als in het voorgaande is beschreven voor de uitvoeringsvormen volgens figuur 4 en 10. Daarbij wordt een ontvangen ingangsinformatiesignaal versterkt.; 8100351 - 26 - door de versterker 210 en aan geschikte niveaucompressie met variabele accentuering onderworpen door de schakeling 100.

Wanneer de schakelaar 211 naar zijn vaste contact d is overgeschakeld/ komt de overdrachtskarakteristiek 5 van de schakeling 100 tot zijn recht in de versterkingsfactor B van de met tegenkoppeling werkende schakeling 200. Indien de open?-lus-waarde van de versterkingsfactor van de versterker 210 gelijk A is, 'zal de totale of uiteindelijke overdrachts-verhouding van de schakeling 200 gelijk zijn aan A/l+AB.

10“' 'Dit laatste vormt uiteraard de resulterende versterkingsfactor van een tegengekoppelde versterker. Indien de open-lus-versterkingsfactorwaarde A van de versterker 210 voldoende groot is, dat wil zeggen A>^1, krijgt de versterkingsfactor of overdrachtsverhouding van de schakeling 200 de gedaante 15 1/B. Bij toepassing van de schakeling 100 in de tegenkoppellus van de versterker 210 zal de totale doorlaatkarakteristiek van de schakeling 200 derhalve tegengesteld aan of complementair met de versterkingsfactor B zijn. Het zal derhalve duidelijk zijn, dat bij toepassing van de schakeling 100 20 voor niveau-expansie automatisch wordt bereikt, dat een uit een registratiemedium uitgelezen en voordien aan niveaucompressie onderworpen, geaccentueerd signaal in zijn oorspronkelijke vorm wordt teruggebracht.

De uitvinding beperkt zich niet tot de in het 25 . voorgaande beschreven en in de tekening weergegeven uitvoeringsvormen. Verschillende wijzigingen kunnen in de beschreven componenten en in hun onderlinge samenhang worden aangebracht, . zonder dat daarbij het kader van de uitvinding wordt overschreden.

30 8 1 00 35 1

Claims (19)

1. Schakeling voor ruisvermindering, omvattende: middelen voor ontvangst van een ingangssignaal; een met de signaalontvangstmiddelen gekoppelde, eerste signaal-baan met een hoogdoorlaatfilter voor desaccentuering van de 5 componenten van lagere frequentie van een ingangssignaal ten opzichte van de componenten van hogere frequentie daarvan, en met een versterker met variabele versterkingsfactor voor versterking van het uitgangssignaal van het hoogdoorlaatfilter met een regelbare versterkingsfactor; een met de signaalont-10 vangstmiddelen gekoppelde, tweede signaalbaan voor ten hoogste geringe desaccentuering van de componenten van hogere frequentie van het ingangssignaal ten opzichte van de componenten van lagere frequentie daarvan; sommeermiddelen voor sommering van de uitgangssignalen van de eerste en de tweede signaalbaan 15 tot een gecombineerd uitgangssignaal; en middelen voor zodanige regeling van de versterkingsfactor van de versterker, dat deze ‘met een betrekkelijk hoge versterkingsfactor werkt wanneer het ingangssignaal een betrekkelijk laag niveau vertoont, en met een betrekkelijk lage versterkingsfactor werkt wanneer het 20 ingangssignaal een betrekkelijk hoog niveau vertoont.

2. Schakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tweede signaalbaan een laagdoorlaatfilter bevat.

3. Schakeling volgens conclusie 1, met het 25 kenmerk,, dat de tweede signaalbaan een verzwakker voor desaccentuering van zowel de componenten van lagere als de componenten van hogere frequentie van het ingangssignaal bevat.

4. Schakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste signaalbaan begrenzingsmiddelen voor 30 begrenzing van signaaluitschieters in het geval van plotselinge stijging van het ingangssignaalniveau bevat.

5. Schakeling volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de begrenzingsmiddelen in serieschakeling met de uitgangsaansluiting van de versterker met variabele ver- 35 sterkingsfactor zijn opgenomen. 8 1 00 35 1 * * - 28 -

6. Schakeling volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de versterker met variabele versterkingsfactor een versterker met een daaraan toegevoegde tegenkoppellus vormt, en dat de begrenzingsmiddelen een in de tegenkoppel- 5 lus opgenomen diodebegrenzingsschakeling vormen.

7. Schakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de middelen voor regeling van de versterkings-factor van de versterker een met de sommeermiddelen gekoppelde weegschakeling voor afleiding van een versterkings- 10· ’ regelsignaal uit de componenten van hogere frequentie van het uitgangssignaal omvatten, benevens middelen voor toevoer van het versterkingsregelsignaal aan de versterker, zodanig, dat de versterkingsfactor van de versterker omgekeerd evenredig met het niveau van het versterkingsregelsignaal varieert.

8. Schakeling volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de versterker met variabele versterkingsfactor een spanningsgeregelde versterker vormt, en dat de middelen voor .toevoer van het versterkingsregelsignaal gelijkricht-middelen voor vorming van een versterkingsregelspanning als 20 functie van het versterkingsregelsignaal omvatten.

9. Schakeling volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de weegschakeling een hoogdoorlaatfilter omvat.

10. Schakeling volgens conclusie 9, met het .kenmerk, dat de verschillende hoogdoorlaatfilter althans ten- 25 minste nagenoeg soortgelijke filterkarakteristieken vertonen.

11. Schakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de versterker met variabele versterkingsfactor een spanningsgeregelde versterker met tegenkoppeling van een vooraf bepaald deel van het uitgangssignaal omvat, benevens 30 middelen voor aftrekking van het tegengekoppelde deel van het uitgangssignaal van de spanningsgeregelde versterker van het uitgangssignaal van het hoogdoorlaatfilter ter verkrijging van een verschilsignaal voor de spanningsgeregelde versterker.

12. Niveaucompressieschakeling, waarvan de 35 overdrachtskarakteristiek voor ingangssignalen van betrekkelijk laag niveau een sterkere frequentie-afhankelijkheid dan voor ingangssignalen van betrekkelijk hoog niveau vertoont, 8100351 - 29 — zodanig, dat de signaalcomponenten van hogere frequentie bij een betrekkelijk laag signaalniveau aan een grotere versterking worden onderworpen, gekenmerkt door:een eerste signaalbaan voor ontvangst van een ingangssignaal en voorzien van een 5 hoogdoorlaatfilter voor accentuering van de componenten van hogere frequentie ten opzichte van de componenten van lagere frequentie van het ingangssignaal, en voorts van een versterker met variabele versterkingsfactor voor versterking van het uitgangssignaal van het hoogdoorlaatfilter; een tweede signaal-10 baan voor ontvangst van het ingangssignaal en voor ten hoogste geringe accentuering van de componenten van lagere frequentie ten opzichte van de componenten van hogere frequentie van het ingangssignaal; sommeermiddelen voor sommatie van de uitgangssignalen van de eerste en de tweede signaalbaan tot een aan 15 niveaucompressie onderworpen uitgangssignaal; en door regel-middelen voor zodanige regeling van de versterkingsfactor van de genoemde versterker, dat de versterkingsfactor met toenemend ingangssignaalniveau afneemt.

13. Schakeling volgens conclusie 12, met het 20 kenmmerk, dat de eerste signaalbaan begrenzingsmiddelen voor begrenzing van eventuele uitschieters van het door de versterker met variabele versterkingsfactor afgegeven uitgangssignaal ingeval van een plotselinge stijging van het ingangssignaalniveau bevat.

14. Schakeling volgens conclusie 13, met het . kenmerk, dat de regelmiddelen een hoogdoorlaatfilter voor filtering van het aan niveaucompressie onderworpen uitgangssignaal, benevens afvlakmiddelen voor afvlakking van het aan filtering en niveaucompressie onderworpen uitgangssignaal 30 tot een versterkingsregelsignaal omvatten, waarbij dit ver-sterkingsregelsignaal aan de versterker met variabele versterkingsfactor wordt toegevoerd.

15. Niveau-expansieschakeling, waarvan de overdrachtskarakteristiek voor ingangssignalen van betrekke-35 lijk laag niveau een sterkere frequentie-afhankelijkheid dan voor ingangssignalen van betrekkelijk hoog niveau vertoont, zodanig, dat de signaalcomponenten van hogere frequentie bij 8100351 - 30 - een betrekkelijk laag signaalniveau aan een grotere niveau-aanpassing worden onderworpen, gekenmerkt door: een ontvanger voor ontvangst van een ingangssignaal en voorzien van een uitgangsaansluiting voor afgifte van een aan niveau-expansie 5 onderworpen uitgangssignaal; benevens een met de uitgangs- aansluiting gekoppelde, met tegenkoppeling werkende schakeling met de volgende componenten: een eerste signaalbaan voorontvangst van het uitgangssignaal van de versterker en voorzien van een hoog-10·· doorlaatfilter voor accentuering van componenten van hogere frequentie ten opzichte van componenten van lagere frequentie van het uitgangssignaal van de versterker, benevens van een versterker met variabele versterkingsfactor voor versterking van het uitgangssignaal van het hoogdoorlaatfilter; een tweede 15 signaalbaan voor ontvangst van het uitgangssignaal 'van de versterker en voor ten hoogste geringe accentuering van de componenten van lagere frequentie ten opzichte van de componenten van hogere frequentie van het uitgangssignaal van de •versterker; sommeermiddelen voor sommatie van de uitgangs-20 signalen van de eerste en de tweede signaalbaan tot een combi-natie-uitgangssignaal, dat naar de versterker wordt tegenge-koppeld; en regelmiddelen voor zodanige regeling van de versterkingsfactor van de versterker, dat deze versterkingsfactor afneemt wanneer het ingangssignaalniveau toeneemt.

16. Schakeling volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de tweede signaalbaan een laagdoorlaatfilter bevat.

17. Schakeling volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de eerste signaalbaan begrenzingsmiddelen voor begrenzing van signaaluitschieters van het door de versterker 30 met variabele versterkingsfactor afgegeven signaal ingeval van een plotselinge stijging van het ingangssignaalniveau bevat.

18. Schakeling volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de regelmiddelen een met de uitgangsaansluiting van de sommeermiddelen gekoppelde weegschakeling omvatten, 35 waarmede gelijkricht- en afvlakmiddelen zijn gekoppeld voor vorming van een versterkingsregelsignaal voor de versterker met variabele versterkingsfactor, welk versterkingsregelsignaal een functie van de componenten van hogere frequentie 8100351 - 31 - __ van het uitgangssignaal van de sommeermiddelen vormt.

19. Een gecombineerde niveaucompressie-/-expansieschakeling voor ruisvermindering, omvattende: een versterker voor ontvangst van een ingangssignaal; een met de 5 uitgangsaansluiting van de versterker gekoppelde ingangs- aansluiting; een met de ingangsaansluiting gekoppelde, eerste signaalbaan met een hoogdoorlaatfilter voor accentuering van componenten van hogere frequentie ten opzichte van componenten van lagere frequentie van het uitgangssignaal van de versterker, 10' èn met een versterker met variabele versterkingsfactor voor versterking van het uitgangssignaal van het hoogdoorlaatfilter; een met de ingangsaansluiting gekoppelde, tweede signaalbaan voor geringe accentuering van de componenten van lagere frequentie ten opzichte van de componenten van hogere frequentie 15 van het uitgangssignaal van de versterker; sommeermiddelen voor sommatie van de uitgangssignalen van de eerste en de tweede signaalbaan; regelmiddelen voor regeling van de versterkingsfactor van de versterker met variabele versterkingsfactor, zodanig, dat de versterkingsfactor invers met het 20 niveau van het ingangssignaal verandert; en schakelmiddelen met een eerste schakeltoestand, welke is toegevoegd aan de werking van de schakeling als niveaucompressieschakeling met aan de uitgang van de sommeerschakeling verschijnend, aan niveaucompressie onderworpen uitgangssignaal, en een tweede 25 schakeltoestand, welke is toegevoegd aan de tegenkoppeling van het uitgangssignaal van de sommeermiddelen naar de versterker, respectievevelijk aan werking van de schakeling als niveau-expansieschakeling met aan de uitgang van de versterker verschijnend, aan niveau-expansie onderworpen uitgangssignaal. 8100351