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Zur Unterdrückung unerwünschter Frequenzbereiche eingerichtete Zweikanal-Verstärker- schaltung für Stereosysteme
Die vorliegende Erfindung betrifft eine zur Unterdrückung unerwünschter Frequenzbereiche eingerichtete Zweikanal-Verstärkerschaltung für ein Stereosystem, also einen Zweikanal-Niederfrequenzverstärker, der zur Aufzeichnung oder Wiedergabe von in Rillenschrift in zwei Kanälen nach dem 45-45 System festgehaltenen Schallereignissen dient, und die insofern verzerrungsarm und frequenzselektiv arbeitet, als gewisse Frequenzbereiche, die zu Störungen Anlass geben können, unterdrückt werden.
Die vorliegende Schaltung gehört jener Art an, gemäss welcher jeder Kanal zwei Eingangsklemmen aufweist, von denen je eine pro Kanal mit einer gemeinsamen Rückführleitung verbunden ist, wogegen die andere dieser Eingangsklemmen zu dem zugehörigen Verstärker führt und wobei jeder Kanal mit einem mechanisch-elektrischen Wandler eines Paares von solchen verbunden ist und jeder dieser Wandler über einen Jochteil an einer gemeinsamen Nadel angreift.
Bei der Wiedergabe von Schallplatten besteht das Problem, dass sogenannte Rumpelgeräusche als Folge von Vibrationen der Lager des Plattentellers, dessen Antriebsmotor oder der Antriebsverbindungen u. dgl. auftreten, indem diese Schwingungen sich mit den niederfrequenten, aus der Schallplatte stammenden Schwingungen überlagern. Bei Schallplatten mit monoauraler Seitenschrift lässt sich dieses Rumpeln durch konstruktive Massnahmen unterdrücken, welche darauf abzielen, die mechanischen Elemente des Wandlers so auszuführen, dass sie auf Vertikalschwingungen elektrisch nicht ansprechen.
Gänzlich andere Verhältnisse ergeben sich jedoch bei stereophonischen Schallwiedergabe- oder Aufzeichnungsvorrichtungen, die beispielsweise von in Rillenschrift in zwei Kanälen nach dem 45-45"-System festgehaltenen Schallereignissen Gebrauch machen bzw. solche Aufzeichnungen liefern. Ausserdem wird bei Herstellung solcher Aufzeichnungen, um Kompatibilität und eine zufriedenstellende Dynamik zu gewährleisten, die Aufzeichnung vorzugsweise so besorgt, dass von den beiden Mikrophonen als Folge eines Schallereignisses erzeugte gleichphasige Signale eine Seitenbewegung der Nadel und ausser Phase befindliche Signale eine Vertikalbewegung der Schneidnadel erzeugen.
Für die Wiedergabe einer solchen Schallaufzeichnung ist es nötig, dass die als Folge einer Seitenbewegung der Schneidnadel aufgezeichneten Schwingungen den einzelnen Kanälen als phasengleiche Signale zugeführt und wiedergegeben werden und dass die Signale, die als Folge der Vertikalbewegung der Schneidnadel aufgezeichnet wurden, als ausser Phase befindliche Signale den einzelnen Kanälen zugeführt und wiedergegeben werden, wodurch der schliesslich von dem in jedem Kanal befindlichen Lautsprecher erzeugte Schall die gleiche Phasenlage haben wird wie der von den Mikrophonen bei der Aufnahme verarbeitete Schall.
Es sind jedoch auch andere Systeme entwickelt worden, in denen während des Aufzeichnungsvorganges die phasengleichen, von den Mikrophonen erzeugten Signale eine Vertikalbewegung und die ausser Phase liegenden Signale eine Seitenbewegung der Schneidnadel zur Folge haben. Um eine Wiedergabe solcher Aufzeichnungen zu bewirken, muss der Aufnehmer so ausgeführt sein, dass sich entsprechend den Vertikalaufzeichnungen der Aufnahmenadel phasengleiche Signale und als Folge der Seitenbewegung der Nadel ausser Phase befindliche Signale ergeben.
Jedenfalls sind in stereophonischen Systemen sowohl vertikale als auch horizontale Bewegungskomponenten wirksam und infolgedessen muss ein Tonaufnehmer sowohl auf die Vertikal- als auch auf die Horizontalkomponenten der Bewegung ansprechen. Die Folge davon ist, dass ein solcher Tonaufnehmer auch unerwünschte Vertikalbewegungen, wie solche beispielsweise vom Plattenteller ausgeführt werden und zu einem als "Rumpeln" bekannten Störgeräusch führen, aufnimmt.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der es möglich ist, während des Abspielvorganges im Verstärkerteil der stereophonischen Wiedergabeeinrichtung die niederfrequenten Anteile des Signales, von ungefähr 800 Hz und darunter, welche die unerwünschten Komponenten als Folge der genannten Plattentellerbewegungen enthalten, weitgehend zu unterdrücken, ohne jedoch die Gesamtwiedergabe der Signale, welche eine Folge der Seitenbewegungen der Aufnehmer-
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nadel sind, zu beeinträchtigen.
Die vorliegende Schaltung ist jedoch nicht auf ein Netzwerk beschränkt, welches die Unterdrückung der niederfrequenten Signale, die als Folge der Vertikalbewegungen der Nadel auftreten, besorgt, sondern allgemein auf eine Schaltung gerichtet, die wahlweise so ausgelegt werden kann, dass die Signale, welche entweder als Folge der Seitenbewegung der Nadel auftreten oder diese Bewegung verursachen, bis zur gänzlichen Unterdrückung von Signalen gesteuert werden kann, die als Folge der Vertikalbewegung auftreten, oder in der die elektrischen Signale, welche entweder als Folge der Vertikalbewegung der Nadel auftreten oder diese verursachen, bis zur Ausschliessung der von der Seitenbewegung der Nadel kommenden Signale gesteuert werden können.
Demgemäss kommt man, durch Unterdrückung der niederfrequenten oder hochfrequenten Vertikalsignalkomponenten zu einer Wiedergabe des stereophonischen Systems, in welchem die Auswirkung des Rumpelns oder hochfrequenter Verzerrungen wesentlich vermindert ist. In Stereoaufzeichnungssystemen erleichtert die Dämpfung der niederfrequenten oder hochfrequenten Vertikalsignalkomponenten während des Aufzeichnungsvorganges die Führung der Nadel und vermindert die hochfrequenten Verzerrungsprodukte, denen man in stereophonischen Wiedergabesystemen begegnet.
Die vorliegende Erfindung kennzeichnet sich nun bei einer Schaltung der eingangs genannten Art dadurch, dass eine Impedanz die nur hinsichtlich eines zu unterdrückenden Frequenzbereiches wirksam ist, in einem signalübertragenden Leitungsweg liegt, welcher mit beiden Verstärkerkanälen verbunden ist, u. zw. zwischen den mechanisch-elektrischen Wandlern und jedem Verstärkerausgang, welcher Leitungsweg die Signale überträgt, die aus einer der horizontalen und der vertikalen Nadelbewegungen resultieren, das Ganze zu dem Zwecke, wählbar störende Teile von Signalen, die eine Folge einer der horizontalen oder vertikalen Nadelbewegungen sind, zu unterdrücken, ohne dass damit eine wesentliche Unterdrückung von Signalen verbunden ist, die als Folge der andern der betrachteten horizontalen oder vertikalen Nadelbewegung entstehen.
Wie schon erwähnt, besteht der hauptsächliche Zweck der vorliegenden, in Verbindung mit Abspielsystemen zu verwendenden Schaltung darin, das von Vertikalbewegungen des Plattentellers stammende Rumpelgeräusch dadurch zu unterdrücken, dass der niederfrequente Teil des Signales, welches dieses Rumpeln enthält, ausgeschaltet wird. Dabei ist aber von der Tatsache auszugehen, dass durch diese Entfernung niedriger Störfrequenzen auch niedrige Nutzfrequenzen, die in diesem Teil des Frequenzbandes enthalten sind, ebenfalls geschwächt werden. Es hat dies aber keine bedenklichen Folgen, denn die Ausscheidung niedriger Frequenzen, die eine Folge der lotrechten Nadelbewegung sind, bedeutet noch nicht die Unterdrückung niedriger Frequenzen, die als Folge von horizontalen Nadelbewegungen auftreten.
Obgleich die Erfindung nun dazu führt, dass die niedrigen Nutzfrequenzen grundsätzlich nur von einem der Kanäle wiedergegeben werden, wird dadurch die Wiedergabequalität doch nicht merklich beeinträchtigt, weil niedrige Frequenzen bekanntlich nicht richtungsbetont abgestrahlt werden und es daher schwierig ist, in einer Wiedergabeanlage mit zwei Lautsprechern jenen zu erkennen, der sie aussendet. Daher ist es auch möglich, die als eine Folge von horizontalen Nadelschwingungen entstehenden niedrigen Frequenzen zu betonen, was dazu beiträgt, die Ausschaltung der niederen Frequenzen, die eine Folge vertikaler Nadelbewegungen wären, auszugleichen.
Wenn jedoch die vorliegende Schaltung in Verbindung mit Aufzeichnungssystemen verwendet wird, ist auch der oberste Bereich des Spektrums hörbarer Signale von Wichtigkeit, denn es kann sich als nötig erweisen, entweder nur eine Seite des Frequenzbandes oder aber niedrige und hohe Frequenzen desselben zu unterdrücken, um auf diese Weise Schwierigkeiten, die sich hinsichtlich des Spurhaltens der Schneidnadel ergeben können, zu vermindern. Diese Unterdrückung kann dann in dem Abspielsystem dadurch ausgeglichen werden, dass man wieder den zuvor unterdrückten Frequenzbereich betont.
Die Erfindung wird unter Hinweis auf die Zeichnungen näher beschrieben. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Tonaufnehmers für die Wiedergabe der Aufzeichnungen einer 45-45-Stereo-Schallplatte, Fig. 2 das schematische Schaltbild eines stereophonischen Tonaufnehmers und Verstärkers als Ausführungsbeispiel der Erfindung ; die Fig. 3 a, 3 b und 3 c sind Schaltbilder frequenzabhängiger Impedanzglieder, wie sie in eine Schaltung nach Fig. 2 eingesetzt werden können ; Fig. 4 ist das Schaltbild einer Verstärkerstufe für ein stereophonisches Tonwiedergabesystem nach der Erfindung, Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform eines der Schallwiedergabe dienenden Verstärkers mit zugehöriger Wiedergabevorrichtung, Fig. 6 das schematische Schaltbild einer andern Ausführungsform eines Tonaufnehmersystems der an einen Verstärker gekoppelt ist ;
Fig. 7 ist das Schaltbild einer Abänderung der Fig. 6 und schliesslich Fig. 8 das Schaltbild eines stereophonischen Wiedergabesystems für 45-45-Schallplatten, das in Verbindung mit einer der Schaltungen nach den Fig. 2-7 verwendet werden kann. In den Zeichnungen sind ähnliche Elemente durchwegs mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Fig. 1 der Zeichnungen zeigt die wirkenden Bestandteile des stereophonischen Aufnehmers für die Wiedergabe der beiden Aufzeichnungen einer 45-45-Schallplatte. Wie üblich, ist die Aufnehmerkapsel an dem freien Ende eines schwenkbaren Tonarmes befestigt, um sich quer über die Oberfläche einer Schallplatte bewegen zu können. Die wirkenden Elemente des stereophonischen Aufnehmers umfassen ein Paar von langgestreckten piezoelektrischen mechanisch-elektrischen Wandlern 10 und 12 von rechteckigem Querschnitt. Diese Wandler werden von einem Paar im Abstande angeordneten Dämpfungsblöcken 14 und 16 aus nachgiebigem Material getragen, in denen Öffnungen ausgeschnitten oder anderweitig ausgeformt sind, um darin die Wandler 10 und 12 in der richtigen gegenseitigen Lage festzuhalten.
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Die Öffnungen der Dämpfungsblöcke sind so geschnitten, dass die grösseren Oberflächen der Wandler 10 und 12 in zueinander senkrechten Ebenen liegen, wobei jede Ebene mit der vertikalen, durch die Längsachse der Aufnahmevorrichtung gehenden Ebene einen Winkel von 450 einschliesst. Die freien Enden der Wandler 10 und 12, die so angeordnet und polarisiert sind, dass eine elektrische Spannung als Folge einer Biegungsbeanspruchung auftritt, werden von einem Jochteil 18 angetrieben, der aus einem Drahtstück besteht und zwei divergierende Schenkel sowie eine Mittelrast für den Nadelhalter bildet. Die Schenkel des Jochteiles sind derart beschaffen, dass sie axial vergleichsweise steif, hingegen in allen Richtungen senkrecht zu ihren Achsen biegsam sind.
Wie in den Zeichnungen gezeigt, liegt der Jochteil in einer Ebene, die senkrecht zu den Längsachsen der Wandler 10 und 12 steht, und es steht jeder der divergierenden Schenkel senkrecht zu dem Wandler, mit dem er verbunden ist.
Mit den Wandlern 10 und 12 stehen die Leiter 20, 22, 24 und 26 in Verbindung, die von an gegen- überliegenden Seiten der beiden Wandler 10 und 12 befindlichen Elektroden zu den Klemmen 28, 30 und 32 geführt sind. Die Klemme 30 ist beiden Wandlern gemeinsam. Demnach werden elektrische Signale, die einer der trennbaren Aufzeichnungen einer 45-45-Platte entsprechen, an den Klemmen 28 und 30 und elektrische Signale, welche der andern Aufzeichnung entsprechen, an den Klemmen 30 und 32 gewonnen.
Das Nadelgebilde des Aufnehmers besteht aus einem Nadelarm 34, der mit einem Ende in einem Block aus nachgiebigem Material 36 eingebettet ist, so dass der Tonarm 34 in die Mittelrast des Jochteiles 18 gedrückt wird. Die der Abtastung der Tonrille dienende Nadel 38 wird vom freien Ende des Tonarmes 34 gehalten.
In einer 45-45-Schallplatte ist die eine Aufzeichnung in einer Richtung A-A und die andere in der Richtung B-B eingeschnitten. Wenn die Nadel 38 den Wellungen einer Nut folgt, die lediglich eine Aufzeichnung in Richtung A-A trägt, so würde sie sich nur längs einer Linie hin-und herbewegen, die im wesentlichen mit der Achse des Schenkels 18 a zusammenfällt, der mit dem Wandler 12 verbunden ist. Weil der Schenkel 18 a axial steif ist, werden diese Schwingungen über den Tonarm 34 und den Schenkel 18 a dem Wandler 12 zugeführt, wodurch ein elektrisches Signal in diesem Element entsteht.
Diese Bewegung erfolgt also in einer Ebene, die man als senkrechtstehend zum Arm 18 b des Jochteiles 18 auffassen kann, der mit dem Übertragungselement 10 verbunden ist. Weil der Schenkel 18 b, wie schon oben erwähnt, in Richtungen senkrecht zu seiner Achse biegsam ist, biegt sich der Schenkel 18 b hin und her, wenn die Nadel 34 in Richtung A-A schwingt und verursacht im wesentlichen kein Abbiegen des Übertragungselementes 28, so dass in diesem Übertragungselement auch ein elektrischer Ausgang nicht hervorgebracht wird.
Die gleiche Wirkung tritt für Aufzeichnungen auf, die unter dem durch die Linie B-B bestimmten Winkel erfolgen, mit dem Unterschied jedoch, dass diese Schwingungen dem Wandler 10 zugeführt werden, um in Übereinstimmung damit elektrische Signale hervorzubringen, wobei die Auswirkungen auf den Wandler 12 praktisch vernachlässigbar sind. Liegen Aufzeichnungen in beiden Kanälen vor, so wird die Bewegung des Nadelarmes 34 zusammengesetzter Natur und verursacht Bewegungen mit Komponenten, die sowohl den Wandler 10 als auch 12 biegen. Wenn z. B. in Phase befindliche gleiche Signale gleichzeitig in den Kanälen A-B auftreten, so wird die resultierende Auswirkung darin bestehen, dass der Nadelarm 52 in einer Vertikalebene auf-und abschwingt.
Dies verursacht axiale Wirkungs-
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Wandler hinsichtlich der unteren Elektroden derselben, korrespondierende, in Phase befindliche Signale gleicher Amplitude auftreten.
Wenn die beiden Aufzeichnungen der Kanäle A-A, B-B um 1800 phasenverschoben sind, dann besteht die resultierende Bewegung in einer reinen Seitenbewegung des Nadelarmes 34. Diese erzeugt gleiche, aber entgegengesetzte Komponenten in den Schenkeln 18 a und 18 b, die den einen Wandler nach oben und den andern nach unten biegen. Demgemäss wird man von den oberen Elektroden der beiden Übertragungselemente hinsichtlich ihrer unteren Elektroden gleiche, aber um 1800 phasenverschobene Signale abnehmen.
In der Fig. 2 sind die mechanisch-elektrischen Wandler 10 und 12 durch ihre Ersatzschaltsymbole dargestellt. Für piezoelektrische Kristalle, z. B. keramische Elemente aufBariumtitanatgrundlage, ist das elektrische Ersatzschaltbild ein Kondensator, der in Serie mit einem Signalgenerator liegt. Demnach umfasst das Ersatzbild des Wandlers 10 einen Kondensator 10 a und einen damit in Serie liegenden Signalgenerator 10 b, wogegen der Wandler 12 sich als Kondensator 12 a darstellt, der in Serie mit einem Signalgenerator 12 b liegt. Die eine Elektrode jedes Wandlers 10 und 12 liegt an der gemeinsamen Klemme 30, wogegen die zweiten Klemmen der Wandler mit der Klemme 32 bzw. 28 verbunden sind.
Die mechanischen Verbindungen der Wandler 10 und 12 seien dieselben wie gemäss Fig. 1, so dass seitliche Bewegungen der Tonnadel 38 elektrische, um 1800 phasenverschobene Gegentaktsignale an den Klemmen 28 und 32 erzeugen.
Die Klemme 32 ist an die eine Eingangsklemme einer Verstärkerstufe, z. B. an das Gitter 40 einer Elektronenröhre 42 angeschlossen, und die Klemme 28 mit der einen Eingangsklemme eines zweiten Verstärkers etwa dem Gitter 44 einer Elektronenröhre 46, verbunden. Ein Paar von Impedanz elementen, wie Widerstände 48 und 50, die den gleichen Widerstandswert haben mögen, liegen zwischen den Ein-
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gangselektroden 40 und 44 in Serie. Der Verbindungspunkt der Widerstände 48 und 50 ist mit dem Mittel- punkt bzw. den Kathoden der Röhren 42 und 46 verbunden, die für Verstärker auf Erdpotential liegen ; es kann ein verstärktes Ausgangssignal über den Lastwiderständen 52 und 54 abgenommen werden, welche zwischen dem (-B-Potential und den Ausgangs- oder Anodenelektroden der Röhren 42 und 46 liegen.
'Signale, die über dem Widerstand 52 und 54 entstehen, können einer geeigneten Nutzvorrichtung (nicht gezeichnet), wie z. B. einem Lautsprecher oder einem der weiteren Verstärkung dienenden Verstärker zugeführt werden.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die gemeinsame Klemme der beiden Übertragungselemente 10 und 12 über eine frequenzabhängige Impedanz 56 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 48 und 50 verbunden. Wenn die Impedanz 56 die Impedanz Null aufweist, werden die Signalausgänge der Übertragungs- elemente 10 und 12 auf normale Weise getrennt durch die Verstärker 42 bzw. 46 verstärkt.
Wenn jedoch die Impedanz 56 für eine bestimmte Frequenz als Sperrkreis wirkt, so werden elektrische
Signale, die sich aus vertikalen Tonrillenschwingungen herleiten und die im folgenden als Vertikal- signalkomponenten bezeichnet werden, nicht verstärkt. Dies deshalb, weil die Vertikalsignalkomponenten der Wandler 10 und 12 gleiche Potentiale mit Polaritäten hervorbringen, die sich zwischen den Klemmen 32 und 28 aufheben. Mit andern Worten : Das vom Wandler 10 erzeugte Signal hat gleiche Grösse, aber das entgegengesetzte Potential wie das vom Wandler 12 erzeugte Signal und diese Spannungen heben ein- ander auf.
Demgemäss fliesst durch die Widerstände 48 und 50 kein Strom und es besteht keine zu ver- stärkende Potentialdifferenz zwischen den Eingangselektroden und den gemeinsamen Elektroden der bezüglichen Verstärkerröhren. Demgemäss soll, damit das Rumpelgeräusch wirksam unterdrückt wird, die Impedanz 56 in jenem Frequenzbereich, in dem das Rumpeln auftritt, den Maximalwert zeigen.
Anderseits weisen elektrische Signale die aus seitlichen Rillenwellungen resultieren und die im folgenden als "seitliche Signalkomponenten" bezeichnet werden, sich addierende Polarität auf und bewirken, dass sich das Potential der Eingangselektrode 40 in positiver, die Ausgangselektrode in negativer Richtung ändert oder umgekehrt, wodurch eine Potentialdifferenz über den Widerständen 48 und 50 erzeugt wird, die durch die Röhren 42 und 46 eine Verstärkung erfährt.
Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, dass der Signalweg für die Signalvertikalkomponenten die vom Wandler 10 herrühren, den Widerstand 48 umfasst, der in Serie mit dem Impedanz- glied 56 liegt, wogegen der Signalweg der Signalvertikalkomponenten des Wandlers 12 den
Widerstand 50 einschliesst und das in Serie dazu liegende Impedanzglied 56. Weil das Impedanz- glied 56 die Signalseitenkomponenten nicht beeinflusst, kann es wirksam ausgenützt werden, um die Wieder-
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sator der Fig 3 a kann gemäss wohlbekannten Entwurfsprinzipien bestimmt werden, damit man am niedri- geren Frequenzende des Hörbereiches das gewünschte Ausmass an Unterdrückung erzielt.
Auf diese Weise kann man das niederfrequente Rumpelgeräusch auf den mindestmöglichen Wert senken, ohne dass man die niederfrequenten Signale beeinträchtigt, die als Ergebnis der seitlichen Tonschwingungskomponenten auftreten.
Falls gewünscht, kann das Impedanzglied 56 eine Induktivität 56 b enthalten, wie dies in Fig. 3 b angedeutet ist. Ein Induktionsglied hat bekanntlich bei höheren Frequenzen eine höhere Impedanz als bei niedrigeren. Demnach würde das Induktionsglied 56 b die höherfrequenten vertikalen Signalkomponenten, die von den Wandlern 10 und 12 stammen, unterdrücken, um das Verzerrungsprodukt zu senken, das bei Aufzeichnung des Vertikalsignals entstanden ist.
Das Impedanzglied kann aber auch, wie dies in Fig. 3 c dargestellt ist, einen Serienkondensator 57 und ein Induktionsglied 58 enthalten, um sowohl die hoch- als auch die niederfrequenten Vertikalsignale zu unterdrücken, während die Wiedergabe im Mittelbereich im wesentlichen unbeeinflusst bleibt. Gewünschtenfalles könnte man die aus Kondensator 57 und Induktivität 58 bestehende Serienschaltung durch einen (nicht gezeichneten) Widerstand dämpfen um die Impedanz/Frequenzcharakteristik der Schaltung zu beeinflussen. Selbstverständlich legen sich auch andere frequenzabhängige Netzwerke dem Fachmann nahe, um sie in Verbindung mit dem stereophonischen Wiedergabesystem nach der Erfindung zu verwenden, ohne aus dem Bereich der letzteren zu geraten.
Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des stereophonischen Wiedergabesystems nach der Erfindung, welches jenem nach Fig. 2 ähnlich ist, mit dem Unterschied aber, dass das Impedanzglied 56, Fig. 2, durch eine direkte Verbindung ersetzt wurde und dass die Verstärkerröhren 42 und 46 mit einem gemeinsamen Kathodenwiderstand 59 versehen sind, der für gewisse Signalfrequenzen durch einen Kondensator 60 überbrückt ist. Die von den Verstärkern 42 und 46 verstärkten Signalseitenkomponenten werden über ein Paar von Lastwiderständen 52 und 54 entwickelt, wogegen die Signalvertikalkomponenten über den Widerständen 52 und 54 zusammen mit dem Widerstand 61 entwickelt werden.
Man erkennt, dass für Signalseitenkomponenten das Potential der Eingangselektrode 40 positiver wird, wenn jenes der Eingangselektrode 44 negativer wird. Dies veranlasst die Röhre 42 mehr Strom zu führen, wenn gleichzeitig die Röhre 46 weniger Strom führt. Diese Wirkungen gleichen sich aus und erzeugen nur eine geringe Änderung des durch den Kathodenwiderstand 59 fliessenden Stromes. Wenn jedoch, wie dies vorhin in Verbindung mit Fig. 2 dargelegt wurde, die Signalvertikalkomponenten der beiden
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Übertragungselemente zur gleichen Zeit im gleichen Polaritätssinne (also im Gegentakt) wirksam sind, werden die Röhren 42 und 46 gleichzeitig mehr oder weniger Strom führen.
Demnach wird die einzige Änderung des durch den Kathodenwiderstand 59 fliessenden Kathodenstromes durch Vertikalsignale verursacht, die von den Übertragungselementen 10 und 12 erzeugt werden.
Man kann daher die niederfrequente Wiedergabe des stereophonischen Tonaufzeichnungssystems von vertikalen Signalkomponenten einschliesslich des unerwünschten Rumpelgeräusches dadurch ver- mindern, dass der Kondensator 60 parallel zum Widerstand 59 angeordnet wird. Die Impedanz des Kon- densators wird so gewählt, dass Signale, deren Frequenz jener des Rumpelgeräusches oder einem andern niederfrequenten Geräusch entspricht, ein hinreichend grosser Widerstand entgegensteht, um ein Durch- lassen dieser Signale zu verhindern, wogegen Signale höherer Frequenzen einen viel niedrigeren Wider- stand vorfinden.
Unter diesen Bedingungen ist der Widerstand 59 für niederfrequente Signale keine Überbrückung und es ergibt sich ein beträchtlicher Abbau derselben, wodurch die Niederfrequenz- verstärkung, welche die Verstärkerröhren 42 und 46 besorgen, auf höhere Frequenzen beschränkt wird und demgemäss die Wiedergabe der niederfrequenten Signalvertikalkomponenten, relativ zu den höher- frequenten vertikalen Signalkomponenten vermindert wird.
Die durch die Lastwiderstände 52 und 54 fliessenden Ströme werden über einen gemeinsamen Wider- stand 61 zum +B-Anschluss geführt und der Verbindungspunkt der Lastwiderstände 52 und 54 wird über einen Kondensator 62 an Masse gelegt. Da der Strom für Signalseitenkomponenten in einer der Röhren ansteigt und in der andern abfällt, ist die resultierende Stromänderung, die durch den Widerstand 61 fliesst, praktisch Null. Es tritt jedoch eine Stromänderung im Widerstand 61 als Folge vertikaler Signal- komponenten auf. Demgemäss wird die Wiedergabe hochfrequenter Signalvertikalkomponenten durch den
Kondensator 62 vermindert, auf welche Weise die von den hochfrequenten vertikalen Signalkomponenten erzeugten Verzerrungen ebenfalls vermindert werden.
Falls gewünscht, kann der Kondensator 60 durch eine Induktivität ersetzt werden, die in der gemein- samen Kathodenleitung angeordnet wird, um eine Dämpfung der höherfrequenten Vertikalsignale zu erreichen, oder man kann eine Induktivität in Serie mit dem Kondensator 60 schalten, wie dies Fig. 3 c zeigt, um eine Dämpfung sowohl von höher-, als auch niedrigfrequenter vertikaler Signalkomponenten hinsichtlich der Mittelbereichkomponenten zu erzielen.
In dem in Fig. 5 dargestellten stereophonischen Wiedergabesystem sind die Übertragungselemente 10 und 12 des Tonaufnehmers in der gleichen Weise geschaltet, die vorhin in Verbindung mit den Fig. 2 und 4 erläutert wurde. Die Verstärkerröhren 42 und 46 sind an einen Ausgangskreis gelegt, der ein Paar von Ausgangstransformatoren 70 und 72 enthält. Signale, welche über der Primärwicklung 70 a des
Transformators 70 entwickelt werden, werden an die Sekundärwicklung 70 b gekoppelt, und in derselben
Weise werden Signale, die über der Primärwicklung 70 a entstehen, an die Sekundärwicklung 60 b gekoppelt.
Je ein Ende der Wicklungen 70 b und 72 b sind miteinander verbunden, so dass die Windungen in Serie liegen, um phasengleiche Signale selbst dann zu erzeugen, wenn Gegentakttransformatoren der gewöhnlichen Art verwendet werden, und die Wicklungen sind so geschaltet, dass eine Schleife mit einem Paar von in Serie geschalteten Schwingspulen 74 und 76 eines Lautsprecherpaares 78 und 80 entsteht.
Der Verbindungspunkt der Schwingspulen 74 und 76 liegt über einem frequenzabhängigen Impedanzglied 79 an dem Verbindungspunkt der Sekundärwicklungen 70 bund 72 b.
Da die Signalseitenkomponenten eine Gegentaktwirkung entfalten, verschiebt sich im Sekundärkreis das Potential der oberen Klemme 82 in positiver Richtung, wenn sich das Potential der unteren Klemme 84 in negativer Richtung verschiebt und umgekehrt. Demnach besteht eine Potentialdifferenz zwischen den Leitungen 82 und 84, und sie bewirkt einen Stromfluss durch die Lautsprecherspulen 74 und 7F, was eine Schallentwicklung zur Folge hat. Für seitliche Signalkomponenten ist das Impedanzglied 79 nur von geringer Wirkung, indem nur ein sehr kleiner, von Signalseitenkomponenten herrührender Strom durch 79 fliesst. Wenn jedoch die Signalvertikalkomponenten parallel arbeiten, verursachen sie eine gleichzeitige, in derselben Richtung erfolgende Polaritätsverschiebung in den Klemmen 82 und 84.
Demnach besteht alsdann zwischen den Leitungen 82 und 84 keine Potentialdifferenz, so dass, wenn das Impedanzglied 79 für bestimmte Frequenzen einen sehr hohen Widerstand darstellt, kein Strom als Folge der vertikalen Signalkomponenten dieser Frequenz durch die Lautsprecherschwingspulen 74 und 76 fliesst.
Anderseits werden, wenn das Impedanzglied 79 Signalfrequenzen keinen Widerstand entgegensetzt, die gesamten vertikalen Signalkomponenten in den Lautsprecherspulen 74 und 76 auftreten und dadurch eine Schallwirkung aus den Lautsprechern 78 und 80 bewirken. Um die Wiedergabe niederfrequenter vertikaler Signalkomponenten und damit die niederfrequenten, damit einhergehenden Störungen abzuschwächen, umfasst das Impedanzglied 79 einen Kondensator 86. In der gleichen Weise kann man die Wiedergabe hochfrequenter vertikaler Signalkomponenten, die das Verzerrungsprodukt enthält, das von dem Vertikalaufzeichnungsvorgang herrührt, durch eine Induktivität 88 entfernen, die als in Serie mit dem Kondensator 86 liegend, dargestellt ist.
Wenn gewünscht, kann ein Schaltelement, welches sowohl den Kondensator 86 als auch die Induktivität 88 umfasst, durch einen (nicht dargestellten) Widerstand gedämpft werden, um, wie bekannt, die gewünschte Dämpfungscharakteristik zu erhalten.
Obgleich das Impedanzglied 69 als eine Serienverbindung eines Kondensators und eines Induktionsgliedes 88 dargestellt ist, kann jedes dieser Elemente auch allein verwendet werden, wie auch andere
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frequenzabhängige Impedanznetzwerke verwendet werden können, ohne damit den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
In Fig. 6 sind die Wandler 10 und 12 so geschaltet, dass die vertikalen Signalkomponenten an den
Klemmen 32 und 28 in Gegentakt auftreten, wodurch das Potential der Klemme 32 sich in positiver
Richtung verschiebt, wenn es für die Klemme 38 in negativer Richtung wandert. Anderseits werden, wie aus einer Betrachtung eines Stereo-Aufnahmesystems nach Fig. 1 hervorgeht, die Seitensignale unter diesen Bedingungen Potentiale an den Klemmen 28 und 30 hervorbringen, die sich in derselben Polari- sationsrichtung auswirken.
Zwischen die Klemmen 32 und 28 ist ein Ohmscher Widerstand 90 gelegt, welcher zusammen mit den kapazitiven Charakteristiken der piezoelektrischen Wandler 10 und 12 die richtige Impedanz in jenem
Frequenzbereich zeigt, in welchem die störenden Frequenzen auftreten. Zum Verständnis der Arbeits- weise dieser Schaltung beachte man, dass, wäre die Impedanz des Widerstandes 90 Null, die Verstärker- röhren 42 und 46 lediglich die Signalseitenkomponenten, nicht aber die vertikalen Signalkomponenten verstärken würden. Die Ursache dafür liegt darin, dass die seitlichen Signalkomponenten des Über- tragungselementes 10 bzw. 12 über den Widerständen 48 bzw. 50 entwickelt werden, welche direkt zwi- schen die Eingangselektroden und die gemeinsamen Elektroden der Verstärkerröhren 42 und 46 geschaltet sind.
Ist jedoch zwischen den Klemmen 28 und 32 keine Impedanz wirksam, so wird die Potentialdifferenz, die normalerweise zwischen diesen Klemmen erzeugt wird, durch die vertikalen Signalkomponenten be- seitigt. Demnach erscheint als Folge der vertikalen Signalkomponenten zwischen den Widerständen 48 und 50 keine durch die Verstärkerröhren 42 und 46 zu verstärkende Spannung.
Durch geeignete Auswahl des Widerstandswertes des Widerstandes 90 kann die Niederfrequenzwieder- gabe vertikaler Signalkomponenten zu der das Kopplungsnetzwerk befähigt ist, vermindert werden.
Beispielsweise mögen der Widerstand 90 eine Grösse von 500. 000 Ohm, die Widerstände 48 und 50 eine von je 3 Megohm aufweisen. Die Unterdrückung niederfrequenter vertikaler Signalkomponenten ist dann das Ergebnis der Aufnehmer- oder Ursprungsimpedanz, die sich mit der Frequenz ändert. Es ist ersichtlich, dass die Wandler 10 und 12 des stereophonischen Aufnehmers eine Kapazitanz vorstellen, wie dies durch die Kondensatoren 10 a und 12 a versinnbildlicht ist. Bei niedrigen Frequenzen ist die
Impedanz dieser Kondensatoren sehr hoch und die Belastung, die in erster Linie durch den Widerstand 90 vorgestellt ist, verursacht einen resultierenden relativ verringerten Ausgang.
Bei höheren Frequenzen ist die Impedanz, die durch die Kondensatoren der Wandler 10, 12 dargestellt ist, besser der durch den Widerstand 90 gebildeten Impedanz angepasst und daher ist die Kraftübertragung dem Optimum mehr genähert, was zu einem relativ grösseren Signalausgang führt. Auf diese Weise wird die Wiedergabe der vertikalen Signalkomponenten bei niedrigeren Frequenzen abgeschwächt, wodurch auch niederfrequente
Störgeräusche nach Art des Rumpelns niedergehalten werden.
Fig. 7 ist das Schaltbild eines Verstärkers für ein stereophonisches System und stellt eine Abwandlung der in Fig. 6 gezeigten Schaltung dar. Die Wandler 10 und 12 stehen wieder in einer solchen Phasenbeziehung, dass die vertikalen Signalkomponenten, welche den Eingangselektroden der Röhren 42 und 46 zugeführt werden, eine Gegentaktwirkung entfalten. Der Widerstand 90, Fig. 6, ist hier durch ein Netzwerk 91 ersetzt, umfassend die Parallelschaltung einer Induktivität 92, eines Widerstandes 94 und eines Kondensators 96.
Der durch diese Elemente gebildete gedämpfte Schwingkreis bewirkt (in Kombination mit Effekten, welche andern Schaltelementen einschliesslich der Kapazitanz der Wandler 10 und 12 und der Widerstandswirkung der Widerstände 48 und 50 eigentümlich sind), eine Impedanz/Frequenzcharakteristik mit maximaler Impedanz im Mittelfrequenzbereich und abfallende Impedanz am unteren und am oberen Frequenzbereichsende des stereophonischen Signalbandes.
Das Netzwerk 91 hat auf die seitlichen Signalkomponenten, wie dies schon in Verbindung mit der Beschreibung der Fig. 6 festgestellt wurde, keine Auswirkung, jedoch verursacht die verminderte Impedanz des Netzwerkes 91 bei niedrigen Frequenzen (den Frequenzbereich des Rumpelns eingeschlossen) und bei hohen Frequenzen eine Dämpfung dieser Teile des Bereiches vertikaler Signalkomponenten hinsichtlich des Mittelfrequenzbereiches.
Es versteht sich, dass die erfindungsgemässen Schaltungen auch für den Aufzeichnungsvorgang nutzbar gemacht werden können.
Fig. 8 zeigt vereinfacht das schematische Schaltbild eines Tonaufzeichnungssystems für Schallplatten u. dgl., die nach dem 45-45-System geschnitten werden. Die getrennten, stereophonisch in gegenseitiger Beziehung stehenden Signale werden den Klemmen 98, 99 und 100 zugeführt. Diese Signale werden den Spulen 102 bzw. 104 weitergeleitet, um den Stichel 106 anzutreiben. Bei in gleicher Phase befindlichen Signalen gleicher Amplitude, die den Spulen 102 und 104 zugeführt werden, bewegt sich der Stichel 106 vertikal, wogegen er sich bei ausser Phase befindlichen Signalen gleicher Amplitude seitwärts bewegt.
Durch Verminderung der Amplitude der niederfrequenten und der hochfrequenten vertikalen Signalkomponenten, die dem Stichel zugeführt werden, werden die niedrigfrequenten und die hochfrequenten vertikalen Wellungen in der die resultierende Aufzeichnung vorstellenden Rille verkleinert, wodurch die Schwierigkeiten der Spurhaltung und Probleme der Hochfrequenzverzerrung, die dann bei der Wiedergabe auftreten, vermindert werden. Um dies zu erreichen, können die Spulen durch Schaltungen gespeist werden, die in Übereinstimmung mit den an Hand der Fig. 2-7 erläuterten Prinzipien ausgelegt sind.
Zum Beispiel könnten die Wandler 10 und 12 der Fig. 2, 4, 6 und 7 Mikrophone enthalten, um zwei stereo-
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phonisch aufeinander bezogene aufzuzeichnende Signale zu erhalten und es könnten die Klemmen 98 und 100 des Aufzeichnungssystcms mit den Anoden der Röhren 42 bzw. 46 verbunden sein, wogegen die Klemme 99 über Masse mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 52 und 54 in Verbindung steht.
In der Schaltung nach Fig. 5 würde man die Klemmen 98 und 100 der Aufzeichnungsvorrichtung mit den Klemmen 82 und 84 und die Klemme 99 mit der rechtsseitigen Klemme der Spule 88 verbinden.
In der Praxis mag es wünschenswert sein, Schaltungen jener Art, wie sie in den Fig. 2 und 4-7 dargestellt sind, in eine Stufe eines mehrstufigen Verstärkers der Aufzeichnungsvorrichtung einzuschliessen.
Es ist ersichtlich, dass in Übereinstimmung mit den Lehren der Erfindung die Frequenzwiedergabe von Signalseitenkomponenten bezogen auf jene der vertikalen Signalkomponenten abgeschwächt wird.
Des weiteren ist ersichtlich, dass man zwei oder mehr frequenzabhängige Impedanznetzwerke im gleichen stereophonischen System anwenden kann, um die Unterdrückung unerwünschter Signalfrequenzen noch weiter zu treiben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zur Unterdrückung unerwünschter Frequenzbereiche eingerichtete Zweikanal-Verstärkerschaltung für ein Stereosystem, das zur Aufzeichnung oder Wiedergabe von in Rillenschrift in zwei Kanälen nach dem 45-45"-System festgehaltenen Schallereignissen dient, wobei jeder Kanal zwei Eingangsklemmen aufweist, von denen je eine pro Kanal mit einer gemeinsamen Rückführleitung verbunden ist, wogegen die andere dieser Eingangsklemmen zu dem zugehörigen Verstärker führt und wobei jeder Kanal mit einem mechanisch-elektrischen Wandler eines Paares von solchen verbunden ist und jeder dieser Wandler über einen Jochteil an einer gemeinsamen Nadel angreift, dadurch gekennzeichnet, dass eine Impedanz (56 Fig. 2 ; 59, 60 Fig. 4 ; 79 Fig. 5 ;
91 Fig. 7), die nur hinsichtlich eines zu unterdrückenden Frequenzbereiches wirksam ist, in einem signalübertragenden Leitungsweg liegt, welcher mit beiden Verstärkerkanälen verbunden ist, u. zw. zwischen den mechanisch-elektrischen Wandlern und jedem Verstärkerausgang, welcher Leitungsweg die Signale überträgt, die aus einer der horizontalen und der vertikalen Nadelbewegungen resultieren, das Ganze zu dem Zwecke, wählbare störende Teile von Signalen, die eine Folge einer der horizontalen oder vertikalen Nadelbewegungen sind, zu unterdrücken, ohne dass damit eine wesentliche Unterdrückung von Signalen verbunden ist, die als Folge der andern der betrachteten horizontalen oder vertikalen Nadelbewegung entstehen (Fig. 2).
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Two-channel amplifier circuit for stereo systems set up to suppress unwanted frequency ranges
The present invention relates to a two-channel amplifier circuit set up to suppress undesired frequency ranges for a stereo system, i.e. a two-channel low-frequency amplifier, which is used to record or reproduce sound events recorded in grooved writing in two channels according to the 45-45 system, and which is thus low-distortion and frequency-selective works as certain frequency ranges, which can give rise to disturbances, are suppressed.
The present circuit belongs to the type according to which each channel has two input terminals, one of which is connected to a common return line for each channel, while the other of these input terminals leads to the associated amplifier and each channel with a mechanical-electrical converter Pair of such is connected and each of these transducers acts on a common needle via a yoke part.
When playing records there is the problem that so-called rumbling noises as a result of vibrations in the bearings of the turntable, its drive motor or the drive connections and the like. The like. Occur in that these vibrations are superimposed on the low-frequency vibrations originating from the record. In the case of records with monaural page writing, this rumbling can be suppressed by constructive measures which aim to design the mechanical elements of the transducer in such a way that they do not respond electrically to vertical vibrations.
Completely different relationships arise, however, with stereophonic sound reproduction or recording devices which, for example, make use of sound events recorded in grooved writing in two channels according to the 45-45 "system or provide such recordings. In addition, when such recordings are made, compatibility and a To ensure satisfactory dynamics, the recording is preferably done so that in-phase signals generated by the two microphones as a result of a sound event generate a lateral movement of the needle and signals that are out of phase generate a vertical movement of the cutting needle.
For the reproduction of such a sound recording it is necessary that the vibrations recorded as a result of a lateral movement of the cutting needle are fed to the individual channels as signals in phase and that the signals recorded as a result of the vertical movement of the cutting needle are out of phase signals the individual channels are fed and reproduced, whereby the sound ultimately generated by the loudspeaker located in each channel will have the same phase position as the sound processed by the microphones during the recording.
However, other systems have also been developed in which, during the recording process, the in-phase signals generated by the microphones result in a vertical movement and the signals which are out of phase result in a lateral movement of the cutting needle. In order to reproduce such recordings, the transducer must be designed in such a way that signals in phase and signals that are out of phase as a result of the lateral movement of the needle result in accordance with the vertical recordings of the recording needle.
In any case, in stereophonic systems both vertical and horizontal components of movement are at work and consequently a sound pickup must respond to both vertical and horizontal components of movement. The consequence of this is that such a sound pick-up also picks up unwanted vertical movements, such as those carried out by the turntable, for example, and which lead to a background noise known as "rumble".
The aim of the present invention is to create a circuit arrangement with which it is possible, during the playback process, in the amplifier part of the stereophonic reproduction device to record the low-frequency components of the signal, of approximately 800 Hz and below, which contain the undesired components as a result of the turntable movements mentioned largely without, however, the overall reproduction of the signals, which is a consequence of the lateral movements of the transducer
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needle are to impair.
However, the present circuit is not limited to a network which provides for the suppression of the low-frequency signals that occur as a result of the vertical movements of the needle, but is generally directed to a circuit which can optionally be designed so that the signals which either as Occur as a result of the lateral movement of the needle or cause this movement, up to the complete suppression of signals which occur as a result of the vertical movement, or in which the electrical signals which occur either as a result of the vertical movement of the needle or cause it, up to Exclusion of the signals coming from the lateral movement of the needle can be controlled.
Accordingly, by suppressing the low-frequency or high-frequency vertical signal components, the stereophonic system can be reproduced in which the effect of rumble or high-frequency distortion is substantially reduced. In stereo recording systems, the attenuation of the low-frequency or high-frequency vertical signal components during the recording process makes it easier to guide the needle and reduces the high-frequency distortion products encountered in stereophonic playback systems.
The present invention is characterized in a circuit of the type mentioned in that an impedance which is only effective with regard to a frequency range to be suppressed is located in a signal-transmitting conduction path which is connected to both amplifier channels, u. Between the mechanical-electrical converters and each amplifier output, which conduction path transmits the signals that result from one of the horizontal and vertical needle movements, the whole for the purpose of selectively interfering parts of signals that are a consequence of one of the horizontal or vertical needle movements are to be suppressed without this being associated with a substantial suppression of signals that arise as a result of the other horizontal or vertical needle movements under consideration.
As already mentioned, the main purpose of the present circuit to be used in connection with playback systems is to suppress the rumbling noise resulting from vertical movements of the turntable by switching off the low-frequency part of the signal which contains this rumbling. In this case, however, the fact must be assumed that this removal of low interference frequencies also weakens low useful frequencies which are contained in this part of the frequency band. However, this does not have any serious consequences, because the elimination of low frequencies, which are a result of the vertical needle movement, does not yet mean the suppression of low frequencies, which occur as a result of horizontal needle movements.
Although the invention now means that the low useful frequencies are basically only reproduced by one of the channels, the reproduction quality is not noticeably impaired as a result, because low frequencies are known not to be emitted in a directional manner and it is therefore difficult to reproduce those in a reproduction system with two speakers to recognize who is sending it out. It is therefore also possible to emphasize the low frequencies that arise as a result of horizontal needle oscillations, which helps to compensate for the elimination of the lower frequencies that would arise as a result of vertical needle movements.
However, when the present circuit is used in connection with recording systems, the uppermost part of the spectrum of audible signals is also important because it may be necessary to suppress either only one side of the frequency band or low and high frequencies of the same in order to achieve in this way to reduce difficulties that may arise with regard to the tracking of the cutting needle. This suppression can then be compensated for in the playback system in that the previously suppressed frequency range is emphasized again.
The invention is described in more detail with reference to the drawings. Fig. 1 is a perspective view of the sound pickup for reproducing the recordings of a 45-45 stereo record; Fig. 2 is a schematic circuit diagram of a stereophonic sound pickup and amplifier as an embodiment of the invention; 3 a, 3 b and 3 c are circuit diagrams of frequency-dependent impedance elements as they can be used in a circuit according to FIG. 2; 4 is the circuit diagram of an amplifier stage for a stereophonic sound reproduction system according to the invention;
7 is the circuit diagram of a modification of FIG. 6 and finally FIG. 8 is the circuit diagram of a stereophonic reproduction system for 45-45 records which can be used in connection with one of the circuits according to FIGS. 2-7. In the drawings, similar elements have been given the same reference numbers throughout.
Fig. 1 of the drawings shows the operative components of the stereophonic pickup for reproducing the two recordings of a 45-45 record. As usual, the pickup capsule is attached to the free end of a swiveling tonearm so that it can move across the surface of a record. The operative elements of the stereophonic pickup comprise a pair of elongated piezoelectric mechanical-electrical transducers 10 and 12 of rectangular cross-section. These transducers are supported by a pair of spaced apart cushion blocks 14 and 16 of resilient material which have openings cut or otherwise formed therein to hold the transducers 10 and 12 in place therein.
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The openings of the damping blocks are cut so that the larger surfaces of the transducers 10 and 12 lie in planes perpendicular to one another, each plane including an angle of 450 with the vertical plane passing through the longitudinal axis of the receiving device. The free ends of the transducers 10 and 12, which are arranged and polarized in such a way that an electrical voltage occurs as a result of bending stress, are driven by a yoke part 18, which consists of a piece of wire and forms two diverging legs and a central catch for the needle holder. The legs of the yoke part are made in such a way that they are comparatively stiff axially, but are flexible in all directions perpendicular to their axes.
As shown in the drawings, the yoke portion lies in a plane perpendicular to the longitudinal axes of transducers 10 and 12 and each of the divergent legs is perpendicular to the transducer to which it is connected.
The conductors 20, 22, 24 and 26 are connected to the transducers 10 and 12 and are led from electrodes located on opposite sides of the two transducers 10 and 12 to the terminals 28, 30 and 32. Terminal 30 is common to both converters. Accordingly, electrical signals corresponding to one of the separable records of a 45-45 disk are obtained at terminals 28 and 30 and electrical signals corresponding to the other record are obtained at terminals 30 and 32.
The needle structure of the pick-up consists of a needle arm 34, one end of which is embedded in a block of resilient material 36, so that the tone arm 34 is pressed into the central detent of the yoke part 18. The needle 38 used to scan the tone groove is held by the free end of the tone arm 34.
In a 45-45 record, one record is cut in an A-A direction and the other in the B-B direction. If the needle 38 follows the corrugations of a groove which only carries a recording in the direction AA, it would only move back and forth along a line which essentially coincides with the axis of the leg 18 a connected to the transducer 12 is. Because the leg 18 a is axially stiff, these vibrations are fed to the transducer 12 via the tone arm 34 and the leg 18 a, whereby an electrical signal is generated in this element.
This movement therefore takes place in a plane which can be understood as being perpendicular to the arm 18 b of the yoke part 18 which is connected to the transmission element 10. Because the leg 18b, as already mentioned above, is flexible in directions perpendicular to its axis, the leg 18b bends back and forth when the needle 34 swings in the direction AA and causes essentially no bending of the transmission element 28, so that an electrical output is also not produced in this transmission element.
The same effect occurs for recordings made at the angle determined by the line BB, with the difference, however, that these vibrations are fed to the transducer 10 in order to produce electrical signals in accordance therewith, the effects on the transducer 12 being practically negligible are. With recordings in both channels, the movement of the needle arm 34 becomes compound in nature and causes movements with components which flex both the transducers 10 and 12. If z. If, for example, identical signals in phase occur simultaneously in channels A-B, the resulting effect will be that needle arm 52 swings up and down in a vertical plane.
This causes axial effects
EMI3.1
Transducer with respect to the lower electrodes of the same, corresponding signals in phase of the same amplitude occur.
If the two recordings of the channels AA, BB are out of phase by 1800, then the resulting movement consists in a pure lateral movement of the needle arm 34. This produces the same but opposite components in the legs 18 a and 18 b, the one transducer up and bend the other down. Accordingly, signals that are the same, but are phase-shifted by 1800, will be picked up from the upper electrodes of the two transmission elements.
In FIG. 2, the mechanical-electrical converters 10 and 12 are represented by their equivalent circuit symbols. For piezoelectric crystals, e.g. B. ceramic elements based on barium titanate, the electrical equivalent circuit is a capacitor that is in series with a signal generator. Accordingly, the equivalent image of the converter 10 comprises a capacitor 10 a and a signal generator 10 b connected in series with it, whereas the converter 12 is represented as a capacitor 12 a which is connected in series with a signal generator 12 b. One electrode of each transducer 10 and 12 is connected to the common terminal 30, while the second terminals of the transducers are connected to the terminal 32 and 28, respectively.
The mechanical connections of the transducers 10 and 12 are the same as according to FIG. 1, so that lateral movements of the stylus 38 generate electrical push-pull signals at terminals 28 and 32 out of phase by 1800.
Terminal 32 is to be connected to one input terminal of an amplifier stage, e.g. B. connected to the grid 40 of an electron tube 42, and the terminal 28 with one input terminal of a second amplifier such as the grid 44 of an electron tube 46 connected. A pair of impedance elements, such as resistors 48 and 50, which may have the same resistance value, lie between the inputs
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output electrodes 40 and 44 in series. The connection point of the resistors 48 and 50 is connected to the center point or the cathodes of the tubes 42 and 46, which are at ground potential for amplifiers; an amplified output signal can be taken from the load resistors 52 and 54, which are between the (-B potential and the output or anode electrodes of the tubes 42 and 46).
'Signals that arise across the resistor 52 and 54, a suitable device (not shown), such as. B. a loudspeaker or an amplifier serving for further amplification.
As shown in FIG. 2, the common terminal of the two transmission elements 10 and 12 is connected to the connection point of the resistors 48 and 50 via a frequency-dependent impedance 56. If the impedance 56 has the impedance zero, the signal outputs of the transmission elements 10 and 12 are amplified separately in the normal manner by the amplifiers 42 and 46, respectively.
However, if the impedance 56 acts as a trap circuit for a given frequency, then electrical
Signals that are derived from vertical tone groove vibrations and that are referred to below as vertical signal components are not amplified. This is because the vertical signal components of the transducers 10 and 12 produce equal potentials with polarities which cancel between the terminals 32 and 28. In other words: the signal generated by the transducer 10 has the same size, but the opposite potential as the signal generated by the transducer 12, and these voltages cancel each other out.
Accordingly, no current flows through the resistors 48 and 50 and there is no potential difference to be amplified between the input electrodes and the common electrodes of the relevant amplifier tubes. Accordingly, in order to effectively suppress the rumbling noise, the impedance 56 should show the maximum value in the frequency range in which the rumbling occurs.
On the other hand, electrical signals which result from lateral corrugations and which are referred to below as "lateral signal components" have adding polarity and cause the potential of the input electrode 40 to change in a positive direction, the output electrode in a negative direction, or vice versa, creating a potential difference is generated across resistors 48 and 50, which is amplified by tubes 42 and 46.
It can be seen from the foregoing that the signal path for the signal vertical components originating from the transducer 10 includes the resistor 48 which is in series with the impedance element 56, whereas the signal path for the signal vertical components of the transducer 12 comprises
Resistor 50 includes and the impedance element 56 in series with it. Because the impedance element 56 does not affect the signal side components, it can be effectively used to restore the
EMI4.1
The sensor of FIG. 3a can be determined according to well-known design principles so that the desired degree of suppression is achieved at the lower frequency end of the audible range.
In this way, one can reduce the low-frequency rumble noise to the minimum possible level without affecting the low-frequency signals that occur as a result of the side-tone components.
If desired, the impedance element 56 can contain an inductance 56 b, as is indicated in FIG. 3 b. An induction link is known to have a higher impedance at higher frequencies than at lower frequencies. Accordingly, the induction element 56 b would suppress the higher-frequency vertical signal components which originate from the transducers 10 and 12 in order to reduce the distortion product which has arisen when the vertical signal is recorded.
However, as shown in FIG. 3c, the impedance element can also contain a series capacitor 57 and an induction element 58 in order to suppress both the high-frequency and the low-frequency vertical signals, while the reproduction in the central region remains essentially unaffected. If desired, the series circuit consisting of capacitor 57 and inductance 58 could be dampened by a resistor (not shown) in order to influence the impedance / frequency characteristic of the circuit. Of course, other frequency-dependent networks are also obvious to the person skilled in the art in order to use them in connection with the stereophonic reproduction system according to the invention, without getting out of the field of the latter.
4 shows a further embodiment of the stereophonic playback system according to the invention, which is similar to that of FIG. 2, with the difference, however, that the impedance element 56, FIG. 2, has been replaced by a direct connection and that the amplifier tubes 42 and 46 are provided with a common cathode resistor 59, which is bridged by a capacitor 60 for certain signal frequencies. The signal side components amplified by amplifiers 42 and 46 are developed across a pair of load resistors 52 and 54, while the signal vertical components are developed across resistors 52 and 54 along with resistor 61.
It can be seen that the potential of the input electrode 40 becomes more positive for signal side components when that of the input electrode 44 becomes more negative. This causes tube 42 to carry more current when tube 46 is also carrying less current. These effects balance each other out and produce only a slight change in the current flowing through the cathode resistor 59. If, however, as discussed earlier in connection with Figure 2, the signal vertical components of the two
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If transmission elements are effective at the same time in the same sense of polarity (that is, in push-pull mode), the tubes 42 and 46 will simultaneously carry more or less current.
Accordingly, the only change in the cathode current flowing through the cathode resistor 59 is caused by vertical signals which are generated by the transmission elements 10 and 12.
The low-frequency reproduction of the stereophonic sound recording system of vertical signal components including the undesired rumbling noise can therefore be reduced by arranging the capacitor 60 parallel to the resistor 59. The impedance of the capacitor is selected in such a way that signals whose frequency corresponds to that of the rumbling noise or another low-frequency noise is opposed by a sufficiently large resistance to prevent these signals from passing through, whereas signals of higher frequencies have a much lower resistance. found stand.
Under these conditions, the resistor 59 for low-frequency signals is not bridged and there is a considerable degradation of the same, whereby the low-frequency gain provided by the amplifier tubes 42 and 46 is limited to higher frequencies and accordingly the reproduction of the low-frequency signal vertical components, relative to the higher frequency vertical signal components is reduced.
The currents flowing through the load resistors 52 and 54 are led via a common resistor 61 to the + B connection and the connection point of the load resistors 52 and 54 is connected to ground via a capacitor 62. Since the current for signal side components increases in one of the tubes and decreases in the other, the resulting change in current flowing through resistor 61 is practically zero. However, there is a change in current in resistor 61 as a result of vertical signal components. Accordingly, the reproduction of high frequency signal vertical components through the
Capacitor 62 reduces, in which way the distortion produced by the high frequency vertical signal components is also reduced.
If desired, the capacitor 60 can be replaced by an inductance which is arranged in the common cathode line in order to achieve attenuation of the higher-frequency vertical signals, or an inductance can be connected in series with the capacitor 60, as shown in FIG. 3 c shows to achieve attenuation of both higher and lower frequency vertical signal components with respect to the midrange components.
In the stereophonic reproduction system shown in FIG. 5, the transmission elements 10 and 12 of the sound pick-up are connected in the same way that was explained above in connection with FIGS. 2 and 4. The amplifier tubes 42 and 46 are connected to an output circuit that includes a pair of output transformers 70 and 72. Signals transmitted through the primary winding 70 a of the
Transformer 70 are developed, are coupled to the secondary winding 70 b, and in the same
Signals that arise across the primary winding 70 a are coupled to the secondary winding 60 b.
One end of each of the windings 70b and 72b are connected together so that the windings are in series to generate in-phase signals even when push-pull transformers of the usual type are used, and the windings are connected to form a loop with a A pair of series-connected voice coils 74 and 76 of a speaker pair 78 and 80 are produced.
The connection point of the voice coils 74 and 76 lies above a frequency-dependent impedance element 79 at the connection point of the secondary windings 70 and 72 b.
Since the signal side components develop a push-pull effect, the potential of the upper terminal 82 shifts in the secondary circuit in the positive direction when the potential of the lower terminal 84 shifts in the negative direction and vice versa. Accordingly, there is a potential difference between the lines 82 and 84 and it causes a current to flow through the loudspeaker coils 74 and 7F, which results in the development of sound. The impedance element 79 has little effect on lateral signal components, in that only a very small current, originating from signal side components, flows through 79. However, when the signal vertical components operate in parallel, they cause a simultaneous polarity shift in terminals 82 and 84 in the same direction.
Accordingly, there is then no potential difference between the lines 82 and 84, so that if the impedance element 79 represents a very high resistance for certain frequencies, no current flows through the loudspeaker voice coils 74 and 76 as a result of the vertical signal components of this frequency.
On the other hand, if the impedance element 79 does not offer any resistance to signal frequencies, all of the vertical signal components will occur in the loudspeaker coils 74 and 76 and thereby cause a sound effect from the loudspeakers 78 and 80. In order to attenuate the reproduction of low-frequency vertical signal components and thus the low-frequency, associated interference, the impedance element 79 comprises a capacitor 86. In the same way, the reproduction of high-frequency vertical signal components, which contains the distortion product resulting from the vertical recording process, can be achieved through an inductance Remove 88, shown as being in series with capacitor 86.
If desired, a switching element comprising both the capacitor 86 and the inductance 88 can be damped by a resistor (not shown) in order, as is known, to obtain the desired damping characteristic.
Although the impedance member 69 is shown as a series connection of a capacitor and inductor 88, any of these elements can be used alone, as can others
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frequency-dependent impedance networks can be used without departing from the scope of the invention.
In Fig. 6, the transducers 10 and 12 are connected so that the vertical signal components to the
Terminals 32 and 28 occur in push-pull, causing the potential of terminal 32 to be positive
Shifts direction when it moves in the negative direction for terminal 38. On the other hand, as can be seen from a consideration of a stereo recording system according to FIG. 1, the side signals under these conditions produce potentials at the terminals 28 and 30 which act in the same polarization direction.
An ohmic resistor 90 is placed between the terminals 32 and 28, which together with the capacitive characteristics of the piezoelectric transducers 10 and 12 provides the correct impedance in that one
Frequency range shows in which the interfering frequencies occur. To understand the operation of this circuit, note that if the impedance of resistor 90 were zero, amplifier tubes 42 and 46 would only amplify the signal side components, but not the vertical signal components. The reason for this is that the lateral signal components of the transmission element 10 and 12 are developed via the resistors 48 and 50, which are connected directly between the input electrodes and the common electrodes of the amplifier tubes 42 and 46.
If, however, no impedance is effective between terminals 28 and 32, the potential difference which is normally generated between these terminals is eliminated by the vertical signal components. Accordingly, no voltage to be amplified by amplifier tubes 42 and 46 appears between resistors 48 and 50 as a result of the vertical signal components.
By suitable selection of the resistance value of the resistor 90, the low-frequency reproduction of vertical signal components, of which the coupling network is capable, can be reduced.
For example, resistor 90 may have a size of 500,000 ohms, resistors 48 and 50 may have a size of 3 megohms each. The suppression of low frequency vertical signal components is then the result of the transducer or original impedance, which changes with frequency. It can be seen that the transducers 10 and 12 of the stereophonic pickup present a capacitance, as symbolized by the capacitors 10 a and 12 a. At low frequencies this is
The impedance of these capacitors is very high and the loading primarily presented by resistor 90 causes a resulting relatively reduced output.
At higher frequencies, the impedance, which is represented by the capacitors of the transducers 10, 12, is better matched to the impedance formed by the resistor 90, and therefore the power transmission is closer to the optimum, which leads to a relatively larger signal output. In this way, the reproduction of the vertical signal components is attenuated at lower frequencies, thereby also reducing the lower frequencies
Noise can be suppressed in the manner of rumbling.
7 is the circuit diagram of an amplifier for a stereophonic system and represents a modification of the circuit shown in FIG. 6. The transducers 10 and 12 are again in such a phase relationship that the vertical signal components which the input electrodes of the tubes 42 and 46 are fed to develop a push-pull effect. The resistor 90, FIG. 6, is replaced here by a network 91, comprising the parallel connection of an inductance 92, a resistor 94 and a capacitor 96.
The damped resonant circuit formed by these elements causes (in combination with effects which are peculiar to other switching elements including the capacitance of the transducers 10 and 12 and the resistance effect of the resistors 48 and 50), an impedance / frequency characteristic with maximum impedance in the medium frequency range and decreasing impedance at lower and upper frequency range end of the stereophonic signal band.
The network 91 has no effect on the lateral signal components, as was already stated in connection with the description of FIG. 6, but the reduced impedance of the network 91 causes one at low frequencies (including the frequency range of rumble) and at high frequencies Attenuation of these parts of the range of vertical signal components with regard to the medium frequency range.
It goes without saying that the circuits according to the invention can also be made usable for the recording process.
Fig. 8 shows a simplified schematic diagram of a sound recording system for records and the like. Like. Which are cut according to the 45-45 system. The separate, stereophonically interrelated signals are applied to terminals 98, 99 and 100. These signals are passed on to the coils 102 and 104 in order to drive the stylus 106. When signals of the same amplitude are in phase and are fed to coils 102 and 104, the stylus 106 moves vertically, whereas it moves sideways when signals of the same amplitude are out of phase.
By reducing the amplitude of the low-frequency and high-frequency vertical signal components supplied to the stylus, the low-frequency and high-frequency vertical undulations in the groove presenting the resulting record are reduced, thereby reducing tracking difficulties and problems of high frequency distortion which then occur in playback occur, be reduced. To accomplish this, the coils can be powered by circuitry designed in accordance with the principles explained with reference to Figures 2-7.
For example, the transducers 10 and 12 of Figs. 2, 4, 6 and 7 could contain microphones to accommodate
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Phonically related signals to be recorded and the terminals 98 and 100 of the recording system could be connected to the anodes of the tubes 42 and 46, respectively, while the terminal 99 is connected to the connection point of the resistors 52 and 54 via ground.
In the circuit of FIG. 5, one would connect terminals 98 and 100 of the recorder to terminals 82 and 84 and terminal 99 to the right-hand terminal of coil 88.
In practice it may be desirable to include circuits of the type shown in Figures 2 and 4-7 in one stage of a multi-stage amplifier of the recording apparatus.
It can be seen that in accordance with the teachings of the invention, the frequency response of signal side components is attenuated with respect to that of the vertical signal components.
It can also be seen that two or more frequency-dependent impedance networks can be used in the same stereophonic system in order to drive the suppression of undesired signal frequencies even further.
PATENT CLAIMS:
1. Two-channel amplifier circuit set up to suppress unwanted frequency ranges for a stereo system which is used to record or reproduce sound events recorded in grooves in two channels according to the 45-45 "system, each channel having two input terminals, one per channel is connected to a common return line, whereas the other of these input terminals leads to the associated amplifier and each channel is connected to a mechanical-electrical transducer of a pair of such and each of these transducers acts via a yoke part on a common needle, characterized in that an impedance (56 Fig. 2; 59, 60 Fig. 4; 79 Fig. 5;
91 Fig. 7), which is only effective with regard to a frequency range to be suppressed, lies in a signal-transmitting conduction path which is connected to both amplifier channels, u. Between the mechanical-electrical converters and each amplifier output, which conduction path transmits the signals that result from one of the horizontal and vertical needle movements, the whole for the purpose of selectable interfering parts of signals that are a consequence of one of the horizontal or vertical needle movements are to be suppressed without this being associated with a substantial suppression of signals that arise as a result of the other of the horizontal or vertical needle movements under consideration (Fig. 2).