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Schaltung für Dynamikregelungsanlagen Zur selbsttätigen Lautstärkene:gelun.g
bei elektroakustischer Schallübertragung wird bekanntlich ein in den Hauptverstärkerkanal
.eingeschaltetes Regelorgan verwendet, dessen Verstärkungsfaktor sich in Abhängigkeit
einer von den Signalschwingungen abgeleiteten Regelspannung ändert. Um zu vermeiden,
daß die Regelspannung, die durch Gleichrichtung eines Teils der übertragenen Amplituden
erzeugt wird, zu Verzerrungen Anlaß geben kann, müssen in den Regelkreis ein oder
mehrere Filterglieder eingeschaltet werden, wodurch die Regelspannung von. Schwingungen
hörbarer Frequenz befreit wird. Es ist allgemein bekannt, daß die hierdurch erzielte
Filtrierung der Regelspannung durch die Zeitkonstanten des Filterkreises bestimmt
ist und daß die Filtrierung um so besser wird, je größer die Entladezeit des Filterkondensators
im Verhältnis zu dessen Aufladezeit i,st.
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1VIitRücksicht auf dieSchallübertragungsqualität ist es von Bedeutung,
daß die Zeitspanne, die von dem Zeitpunkt des Auftretens einer Amplitude und bis
zum. Einwirken der davon abgeleiteten Regelspannung auf die Verstärkung verstreicht,
welche Zeitspanne im folgenden als die Einregelungszeit bezeichnet werden soll,
so kurz wie möglich gehalten wird, in der Praxis z. B. etwa ä ms. Da ferner erstrebt
wird, daß die Regelspannung in Abhängigkeit des Mittelwertes der Signalspannungen
variieren soll, was bedingt, daß die Entladezeit des Filterkondensators vonder gleichenGrößenord:nung
wiie_
dessen Aufladezeit sein soll, wird die dm Regelspannungskreis selbst durchführbare
Filtrierung nicht ganz befriedigend, und zwar insbesondere nicht bei logarithmischer
Kompression, wo die Regelspannung bei den kleinsten Signalspannungen wesentlich
größer als die Signalspannung ist. Die filtrierte Regelspannung wird deshalb noch
immer Wechselstromkomponenten enthalten, die auf die Lautstärkeregelung störend
einwirken können, Es ist bekannt, daß solche Wechselstromkomponenten ganz oder teilweise
dadurch beseitigt werden können, daß im Regelorgan des Hauptverstärkers zwei in
Gegentakt geschaltete Regelglieder, z. B. Exponentialröhren, verwendet werden; es
hat sich aber gezeigt, daß man bei selbsttätiger Dynamikregelung, wo ein großer
Arbeitsbereich des genannten Regelorgans erforderlich ist und wo demzufolge Steuerspannungen
zu verwenden sind, die wesentlich größer als die- Signalspannungen sind, auf diesem
Wege keine vollkommene Abtrennung der Wechselstromkomponenten erreichen kann, da
es in der Praxis nicht möglich ist, eine ausreichende Gleichmäßigkeit der genannten
Röhren zu erzielen, um eine vollkommene Symmetrierung des Regelorgans über den ganzen
Regelbereich, sondern nur innerhalb eines Teiles des letzteren zu erreichen. Wenn
man z. B. das Regelorgan so einstellt, daß es im unteren Teil des Regelbereiches
genau symmetrisch ist, so kann nicht vermieden werden, daß es im oberen Teil des
Bereiches etwas unsymmetrisch ausfällt, während umgekehrt eine genaue Symmetrierung
des Regelorgans im oberen Teil des Regelbereiches zur Ursymmetrie im unteren Teil
dieses Bereiches führen, wird.
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Demzufolge werden die Signalspannungen mit den Resten gewisser von
der Regelspannung herrührender Wechselstromkomponenten gemischt.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich 'die Aufgabe, die Schaltung
derart zu gestalten, daß die Vermischung der genannten Wechselstromkompönenten mit
den Signalspannungen verhindert wird.
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Erfindungsgemäß wird dies,dadurch erreicht, daß zwischen der Ausgangs-
und der Eingangsseite der in Gegentakt geschalteten Regelungsröhren eine solche
negative Rückkopplung zustande gebracht wird, daß ein Teil der Ausgangsspannungen
den Gittern der Verstärkerröhren in Gleichtakt zugeführt werden.
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In der Praxis wird das Regelorgan derart ausgebildet, daß es im unteren.
Teil des Regelbereiches, wo die negative Rückkopplung weniger wirksam ist, weil
hier die Verstärkung gering ist, symmetrisch ist. Die von Ursymmetrie im obersten
Teil des Regelbereiches herrührenden Störungen werden durch die negative Rückkopplung
kompensiert, die eben in diesem Teil des Bereiches, wo die Verstärkung groß ist,
am wirksamsten ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes kann
die negative Rückkopplung dadurch zustande gebracht werden, daß der Mittelpunkt
des Aus@ganggtransformators @d%es Regelorgans e.n .den Mittelpunkt dessen Eingangstransformator$
über einen Ohmschen Widerstand gekoppelt ist. Die Rückkopplung kann-zw@kinäßfig
durch einen mit dem Regelspannungskrais verhundlenen Kopplungstransformator vorgenommen
wenden. .
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Die Verwendung von negativer Rückkopplung bei einem Regelorgan der
genannten Art kann indessen in der Praxis verschiedene Übelstände mit sich führen,
die weiter unten näher erläutert werden, und um diese zu beheben, können bei einer
bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes im Regelspannungskreis Mittel
vorgesehen werden, welche die negative Rückkopplung selbsttätig unwirksam machen,
sobald die Änderungen der Regelspannung einen gewissen Wert überschreiten. Dies
kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung z. B. dadurch erreicht wenden, daß
der Regelispannungskreis mit ,dem Regelorgan über ein mit der Sekundärwicklung des
genannten Kopplungstransformators parallel geschaltetes Organ verbunden ist, welch
letzteres eine solche Charakteristik aufweist, daß es, wenn die Änderung der Regelspannung
den genannten Wert überschreitet, praktisch einen Kurzschluß der genannten Transformatorwicklung
bewirkt, wodurch die negative Rückkopplung aufgehoben wird. Ein solches Organ kann
gemäß einer Weiterbildung der Erfindung z. B. aus einem nichtlinearen Widerstand
bestehen, z. B. einem Trockengleichrichterpaar oder einem Diodenpaar mit einer Sperrspannung.
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Bei einigen Ausführungsformen der negativen Rückkopplung, und zwar
solchen, wo die Kopplung zwischen dem Ausgangskreis und dem Eingangskreis des Regelorgans
mit Hilfe von Kopplungskondensatoren. erzeugt wird, wenden diese Kondensiatoren
eine Verlängerung,der Regelungszeit der Steuerspannung bewirken, indem die Kapazität
der Kopplungskondensatoren mit in die Zeitkonstanten der Steuerspannung eingeht.
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Der größte Nachteil bei der Verwendung einer negativen Rückkopplung
zur Beseitigung von unerwünschten Variationen der Regelspannung liegt darin, daß
diese Rückkopplung, indem sie-auch auf die-angestrebten Variationen der Steuerspannung
einwirkt, dem Eintreten dieser Variationen entgegenwirkt und dadurch die Einregeiungszeit
verlängert.
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Da es sich indessen in der Praxis so verhält, daß die gewünschten
Änderungen der Regelspannung ein Vielfaches der infolge Ursymmetrie der Gegentaktschaltung
verbliebenen Wechselstromkomponenten beträgt, kann man -den 1etztgenanntlen Nachteil
durch Verwendung der genannten Mittel vermeiden, da sie für die gewünschten Regelspannungsänderungen
die Rückkopplung außer Wirkung setzen, während für die unerwünschten Wechselstromkomponenten
dieRückkopplung wirksam bleibt.
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Einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltung sind in
der Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i eineAusführungsform, beider
die negative Rückkopplung durch Ankopplung einer unmittelbaren Verbindung zwischen
den Mittelpunkten des
Ausgangs- bzw. des Eingangstransformators
über einen; Ohmschen Widerstand erzeugt wird, Fig.2 eine abgeänderte Ausführungsform,
bei der in den Gegenkopplungskreis ein Kopplungskondensator geschaltet ist, Fig.
3 eineAusführungsform, bei der die negative Rückkopplung mittels eines Transformators
erzeugt wird, und Fig. ¢ eine abgeänderte Ausführunsgform der in Fig. 3 dargestellten
Transformatorkopplung.
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In Fig. i bis 3 bezeichnet I die Eingangskleminen eines Verstärherkreislaufes,
der ein von zwei in Gegentakt geschalteten Regelungsröhren R1, R2 bestehendes Regelorgan
mit einem Eingangstransformator T1 und einem Ausgangstransformator T2, dessen Sekundärwicklung
an die Ausgangslaemmen U des Verstärkers geschlossen sind, enthält.
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Bei der in Fig. i gezeigten Ausführungsform ist die Primärwicklung
des Ausgangstransformators über Kondensatoren C1 und C2 an dem Anodenkreis <-?
der Regelungsröhren gekoppelt, wobei in den Anodenkreisen in bekannter Weise Anodenwiderstände
ra liegen. Die zur selbsttätigen Steuerung der Verstärkung des Regelorgans dienende
Steuerspannung wird bei den in Fig. i bis q. gezeigten Ausführungsformen in bekannter
Weise mittels eines mit den Eingangsklemmen i parallel verbundenen Hilfskreises
H erzeugt,, von welchem die Regelspannung dem Gitterkreis der Regelungsröhren zugeführt
wird. Bei der in Fig. i gezeigten Ausführungsform ist der Mittelpunkt M2 der Primärwicklung
des Ausgangstransformators T2 direkt mit dem Mittelpunkt 11,11 der Sekundärwicklung
des Eingangstransformators T1 verbunden. Ferner ist in Reihe mit dem Steuerspannungskreis
H ein Widerstand y eingeschaltet, über den die Rückkopplungsspannung den Gittern
der Regelungsröhren R1 und R2 aufgedrückt wird. Die Schaltung nach Fig. 2 unterscheidet
sich von derjenigen nach Fig. i dadurch, daß die Anoden der Regelungsröhren mit
der Primärwicklung des Transformators T2 direkt verbunden sind, wobei zwischen dem
Mittelpunkt ilI2 der letztgenannten Wicklung und dem MittelpunktllTl der Sekundärwicklung
des Eingangstransformators ein Kopplungskondensator C3 eingeschaltet ist. Die Anodenspannung
der Regelungsröhren wird durch den Mittelpunkt M2 über einen gemeinsamen Anodenwiderstand
y, zugeführt. Beide Ausführungen nach Fig. i und 2 leiden an dem Nachteil, daß die
Kondensatoren C1, C2 bzw. C3 auf die Einregelungszeit der Steuerspannung einwirken,
so daß es schwierig wird, die letztere so kurz wie wünschenswert zu halten. Falls
nämlich die Kondensatoren C1 und C2 bzw. C3 verhältnismäßig groß sind, wird dies
mit sich führen, daß die Änderungen der Regelspannung, die den Gittern der Regelungsröhren
aufgedrückt werden, verhältnismäßig langsame Spannungsvariationen über die Kopplungskondensatoren
ergeben, wodurch dieEinregelungszeit der Regelspannung verhältnismäßig lang wird.
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Diesem Übelstand kann indessen durch Verwendung der in Fig.3 gezeigten
Ausführungsform Rechnung getragen werden, wo die negative Rückkopplung mittels eines
Kopplungstransformators T3 zustande gebracht ist, der die Übertragung der genannten
lang",a.mi:,n Spannungsvariationen auf die Eingangsseite der Regelungsröhren mit
daraus sich ergebender Einwirkung auf die Einregelungszeit verhindert.
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Dagegen hat diese Schaltung die gleichen Nachteile wie die in Fig.
i und 2 gezeigten Ausführungsformen, da bei allen diesen Schaltun.-2n eine Verlängerung
der Einregelzeit eintritt, weil die gewünschten großen Änderungen der Steuerspannung
gleichfalls rückgekoppelt werden. Um diesem Mangel abzuhelfen, ist in Fig. 3- parallel
zum Transformator T3 ein Organ eingeschaltet, das aus einem Trockengleichrichterpaar
D1, D2 besteht. Die Kennlinie des Trockengleichrichters hat zur Folge, daß bei Steuerspannungsvariationen,
die einen bestimmten Grenzwert überschreiten, -die Sekundärwicklung des Transformators
T3 kurzgeschlossen wird, wodurch die negative Rückkopplung unwirksam gemacht wird,
während bei Regelspannungsvariationen unterhalb des genannten Grenzwertes dies nicht
der Fall ist.
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Fig. q. zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der negativen Rückkopplung
zwischen den Punkten M2 und M1. Der Transformator T3 hat eine SekundärwicklungS,
die in Reihe mit dem Regelspannungskreis H zwischen dem letzteren und dem Punkt
1,11 des Regelorgans eingeschaltet ist. Der Transformator hat ferner zwei
Primärwicklungen P1 und P2, von welchen P1 der Primärwicklung bei der in Fig. 3
gezeigten Ausführungsform entspricht, während die Klemmen der WicklungP2 an je eine
Anode einer Doppeldiode D angeschlossen sind, und der Mittelpunkt M3 der Wicklung
geerdet ist. Zwischen der Kathode der Diode und Erde ist eine Batterie E eingeschaltet,
wodurch in den Kathodenkreis der Diode eine geeignete Sperrspannung eingeführt wird.
Wenn die Steuerspann:ungsvariationen einen gewissen, von der Sperrspannung E bestimmten
Wert überschreiten, bewirken die in der Primärwicklung P2 entstandenen Spannungen,
daß diese Wicklung durch die Diode D kurzgeschlossen wird, so daß der Transformator
T3 kurzgeschlossen, und die negative Rückkopplung unwirksam gemacht wird.
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Entsprechende Mittel, wodurch die negative Rückkopplung selbsttätig
unwirksam gemacht wird, wenn die Regelspannung einen gewissen Grenzwert überschreitet,
können auch in Verbindung mit den in Fig. i und 2 gezeigten Ausführungsformen verwendet
werden, wo ein an den Mittelpunkt M2 des Transformators T2 gekoppeltesTrockengleichrichterpaar
gestrichelt angedeutet ist.