DE2934593A1 - Automatischer lautstaerkenregler - Google Patents
Automatischer lautstaerkenreglerInfo
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- DE2934593A1 DE2934593A1 DE19792934593 DE2934593A DE2934593A1 DE 2934593 A1 DE2934593 A1 DE 2934593A1 DE 19792934593 DE19792934593 DE 19792934593 DE 2934593 A DE2934593 A DE 2934593A DE 2934593 A1 DE2934593 A1 DE 2934593A1
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers without distortion of the input signal
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
- H03G3/32—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices the control being dependent upon ambient noise level or sound level
Description
PAl1 E NI1A N WA LTE
£934593
J. REITSTÖTTER
PROF. DR. DR. DIPL. ING. W. BUNTE (1Β58-1Θ7Θ)
DR. ING.
W7. KINZEBACH
K. P. HÖLLER
TELEFON : (OBO) 37 OB 83 TKLEX: B210208 IKAR D
BAUKHSTHASSE 22, 8O0O MÜNCHEN
München, 27- August 1979 M/20267
VIVA CO. , LTD. 237 Nanakodai, Noda-shi, Chiba-ken (Japan)
Automatischer Lautstärkenregler
POSTANSCHRIFT: POSTFACH 780. D-BUOO MÜNCHEN 43
030009/0935
S 2934533
Die Erfindung bezieht sich auf einen automatischen Lautstärkenregler,
der die Lautstärke einer Lautsprechers entsprechend der Änderung des Umgebungsgeräuschpegels
richtig einzustellen In der Lage ist.
Es wurden bereits viele Versuche unternonr:er:, ur die
Lautstärke der T'cna jsaangss tuf e eines Fernsehempf änqers ,
tines Rundfunkempf ängers, eines Bandgerätes, eines Lautsprechers
ufid dergleichen entsprechend der Änderung des
Um g tr b u η g s g e r ri u s c h ρ e σ._-1 s a u 1: oin a t i s c h ei η zustelle η . Aue h
wurden bereits zahlreiche Verfahren vorgeschlagen, um eine solche automatische Lautstärkeneinstellung zu erüielen,
wie ?..B. eile folgenden;
a) Ein Mikrophon v;ird verwendet, um das Tongern sch ?λι
ermitteln» das aus dein Ur.'.gehungsgerausch und der:
Ton tines Launsprechers besteht. Nur die UmgehungsgeriiuschkcnipL-ncntfc
des T on;.; ein is cn s v/irc aus deir. von
feinem Tons Lgna.l krt: ί.ε erzeugten Ton s I gna igemisch entfernt
und err.ittelt. Die Umge-hungEgeräuschkoinponente
wird zur Stt-uerunij der Verstärkung einer Tonausganrrpstufe
verwt-r.de t.
b) Das Umgebung sg^eäusch wird tirrelttelt, wenn ein Lautsprecher
keinen Ton viedergibt. Entsprechend dem
i egel des Uiugebungsgeräuschs wird ein statischer Kreis
vie ein Schalter, der eine Selbsthaltefunktion hat, zur Steuerung der Lautstärke des vorn Lautsprecher
wiedergegebenen Tons gewählt.
Bei dem Verfahren a) 1st es schwierig, nur die Umaehunosgeräuschkomponente
aus dem Tongemisch, das aus den Unoebungsg^rüusch
und dem Ton des Lautsprechers besteht, zu entfernen und zu ermitteln, d.h. das elektrische Signal
des Tonsignalkreises und des vom Lautsprecher erzeugten
Tons vollständig zu entfernen. Dies ist darauf zurückzu-
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- Jf-
führen, daß der Ton des Lautsprechers eine Phasenverschiebung hat, der Lautsprecher und das Mikrophon sich
in der Frequenzkennlinie unterscheider oder andere Gründe vorhanden sind. Wenn das elektrische Signal und
der Ton nahezu vollständig unterdrückt werden könnten, würde der Ton des Lautsprechers ausgeblendet werden,
wenn die Lautstärke einen bestimmten Pegel erreicht. Das Mikrophon würde dann kein Umgebungsgeräusch ermitteln
und die Lautstärke würde nicht weiter zunehmen. Die Lautstärkenregelung würde dadurch instabil werden.
Bei der Methode b) wird die Lautstärkenregelung statisch durchgeführt. Die Methode b) ist daher ungeeignet, wenn
sich das Umgebungsgeräusch abrupt oder periodisch während der Tonwiedergabe eines Lautsprechers ändert. Mit der
Methode b) ist es außerdem nicht möglich, die Lautstarke einzustellen, insbesondere, wenn der Lautsprecher
ein kontinuierliches Tonsignal wie Musik erzeugt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Lautsprecher selten
kein Tonsignal wiedergibt, so daß seine Lautstärke auf einem konstanten Pegel gehalten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einer automatischen
Lautstärkeregler zu schaffen, der so ausgebildet ist, daß er die Lautstärke eines Lautsprechers entsprechend
dem Umgebungsgeräuschpegel genau erhöht oder verringert,
und zwar unabhängig von der Abblendwirkung, die auftritt, wenn die Lautstärke des Lautsprechers auf einen
bestimmten Pegel entsprechend dem Umqebunasoeräuschpeael
zunimmt.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfinduno durch die im Anspruch 1 angegebenen Merknale. Zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprücheii.
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Der Lautstärkenregler mit diesem Aufbau wird von dem dritten Signal gesteuert, das abgetastet und gehalten
wird, unmittelbar bevor eine Abblendwirkung eintritt. Die Lautstärke des Lautsprechers wird stets entsprechend
dem Umgebungsgeräuschpegel gesteuert, und zwar trotz der Abblendwirkung, die auftritt, wenn die Lautstärke des
Lautsprechers sehr hoch ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis
7 beispielsweise erläutert. Es zeigt:
Figur 1 ein Blockschaltbild des automatischen Lautstärkenreglers,
Figur 2 ein detaillierteres Schaltbild des Reglers der Fig. 1,
Figur 3 den Verlauf des Ausgangssignals des astabilen Multivibrators in Fig. 2, und
Figur 4 bis 7 Schaltbilder weiterer Ausführungsformen
der Erfindung.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, wird von einer Tonsianalguelle
1 wie einem Fernsehempfänger, einem RundfunkempfäncTer, einem
Bandgerät und einem Mikrophon über einen Vorverstärker 2 ein Tonsignal einem Lautstärkeregler 3 zugeführt. Der Tonsignalpegel
wird vom Regler 3 eingestellt, von einen Leistungsverstärker 4 verstärkt und schließlich vom Lautsprecher
5 in einer. Ton umgewandelt. Der so vom Lautsprecher 5 erzeugte Ton und das Umgebungsgeräusch werden von
einem Mikrophon 6 erfaßt, das ein Ermittlunassignal entsprechend
dem Tongemisch erzeugt, das aus dem Ton des Lautsprechers 5 und dem Umgebungsgeräusch besteht. Das
Ermittlungssignal wird von einem Mikrophonverstärker 7 verstärkt und über eine Pegeleinstelleinrichtung 8 einer
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Gleichrichter 9 zugeführt. Der Gleichrichter 9 wandelt das Ermittlungssignal z.B. in ein negatives Gleichspannungsausgangssignel
um. Das Tonsignal des Leistungsverstärkers 4 wird über eine Pegeleinstelleinrichtuncr
10 einem Gleichrichter 11 zugeführt. Der Gleichrichter
11 wandelt das Tonsignal in z.B. ein positives Gleichspannungsausgangssignal
um. Der Ausgang des Gleichrichters 11 ist mit dem nicht invertierenden Eingang eines Trennverstärkers
12 und über einen Widerstand 13 mit .Masse verbunden. Das Ausgangssignal des Verstärkers 12 ist
mit dessen nicht invertierenden Eingang und dem nicht invertierenden Eingang eines Addierverstärkers 15 über
einen Widerstand 14 verbunden. Der Ausgang des Gleichrichters 9 ist mit dem nicht invertierenden Eingang eines
Trennverstärkers 16 und über einen Widerstand 17 mit Masse verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 16 ist mit
dessen invertierenden Eingang und mit dem invertierenden
Eingang des Addierverstärkers 15 über einen V7iderstand verbunden. Der Ausgang des Addierverstärkers 15 ist mit
dessen nicht invertierenden Eingang über einen Widerstand 19 und mit der Drainelektrode eines Analogschalters 21
verbunden. Die Trennverstärker 12, 16, der Addierverstärker 15 und die Widerstände 13, 14, 17, 18 und 19
bilden einen Subtrahierkreis 20.
Wie Fig. 2 zeigt, bilden Inverter 22 und 23, Widerstände
24, 25 und 26, eine Diode 27 und ein Komparator 28 einen astabilen Multivibrator bekannter Art. Der Ausgang des
Multivibrators ist mit der Gateelektrode des Analoaschalters
21 verbunden. Der astabile Multivibrator und der Analogschalter 21 bilden eine Torschaltung 29. Die
Sourceelektrode des Analogschalters 21 ist mit dem nicht invertierenden Eingang eines Trennverstärkers 32 über
einen Widerstand 30 und eine Diode 31 und auch mit dem nicht invertierenden Eingang de? Trennverstärkers 32 über
einen Widerstand 33 verbunden. Der nicht invertierende
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_ if ~
Eingang des Trennverstärkers 32 ist über einen kondensator
34 mit Masse verbunden. Die Diode 31, die Kiderstände
und 33 und der Kondensator 34 bilden einen Integrator 35, der eine Zeitkonstante hat, die durch die Werte der
Bauelemente bestimmt ist. Der invertierende Eingana des
Trcnnverstärkers 32 ist mit der Sourceelektrode eines
FET 36 und über einen Widerstand 37 mit Kasse verbunder. Der Ausgang des Trennverstärkers 37 int κι it der Gateelektrode
des FETs 36 verbunden. Die Drainelektrode des FETs 3G ist ir.it der Kathode einer Lichtemissionsdirde
38 verbunden, deren Anode mit dem positiven Anschluß +B einer Spannungsquelle verbunden ist. Die Lichtemissionsdiode
38 ist mit einem Lichter.pf angselenent 4O wie einem
CdS-Elenient einstückig ausgebildet. Da? Lichtempfangselement
40 und zwei Widerstände 39 und 41 bilden den Lautstärkeregler 3.
Die Trennverstärker 12, 16 und 32, der Addierverstärker 15, die Inverter 22 und 23 und der Analogschalter 21
werden von deir, positiver: Betriebsspannungsanschluß +B
und einem negativen Betriebsspannungsanschluß -B versorgt
.
Es wird nun die Arbeitsweise der Ausführung?form der
Fig. 1 und 2 beschrieben. Entsprechend den Frenuenzkenrlinien des Lautsprechers 5 und des Mikrophons 6 und der
Lagebeziehung zwischen dem Lautsprecher 5 und den Mikrophon
6 werden die Pegeleinstelleinrichtungen 8 und 10 und die Gleichrichter 9 und 11 gesteuert, so daß die
Absolutwerte der Gleichspannungsausgangssignale der Gleichrichter 9 und 11 im wesentlichen gleich werden,
wenn kein Urngebungsgeräusch vorhanden ist.
Das Gleichspannungsausgangssignal des Gleichrichters wird dem Trennverstärker 16 und das des Gleichrichters
11 den. Trennverstärker 12 zugeführt. Ar den Ausgängen
der Verstärker 12 und 16 werden Ausgangssignale gleicher
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Polarität erhalten. Der Addierverstärker 15 erhält ein Ausgangssignal, das durch die Summe der Ausgangssignale
der Verstärker 12 und 16, die Widerstandswerte der Widerstände 14, 18 und 19 und den Verstärkungsfaktor
des Addierverstärkers 15 bestimmt ist. Dieses Ausgannssignal
ist das Ausgangssignal des SubtrahierkreiseP 20. Da das negative Gleichspannungsausgangssignal des Gleichrichters
9 und das positive Gleichspannungsausqangssignal des Gleichrichters 11 im wesentlichen den gleichen absoluten
Wert haben, wenn kein Umgebungsgeräusch vorhanden ist, wire die Summe dieser eine negative Spannung, wenn
ein Umgebungsgeräusch auftritt. Das Ausgangssignal des Addierverstärkers 15, d.h. das Ausgangssignal des Subtrahierkreises
20 ist daher eine positive Spannung, die der Umgebungsgeräuschkomponente proportional ist.
Der Multivibrator der Torschaltung 29 erzeugt ein Impulsausgangssignal
mit dem in Fig. 3 gezeigten Verlauf. Wie Fig. 3 zeigt, hat das Impulsausgangssignal eine relativ
kurze positive und eine lange negative Periode. Dieses Impulsausgangssignal wird der Gateelektrode des Analogschalters
21 zugeführt. Während der positiven Periode des Impulsausgangssignals ist die Drain-Source-Strecke
des Analogschalters 21 leitend. Während der neqativen Periode des Impulsausgangssignals ist die Drain-Source-Strecke
des Schalters 21 nicht leitend. Die Torschaltung 29 bewirkt daher die Abtastung des Ausgangssignals des
Subtrahierkreises 20.
Der Widerstand 30 des Integrators 35 hat solch einen Widerstandswert, daß der Durchlaßwiderstand der Diode 31
gegenüber dem Widerstandswtrt des Widerstandes 3O vernachlässigbar
ist. Der Widerstand 33 des Integrators 35 hat einen Widerstandswert, der weitaus größer als der
des Widerstandes 30 ist. Die Ladungszeitkonstante zwischen den Anschlüssen des Kondensators 34 wird daher
im wesentlichen durch den Widerstand 3O und den Konden-
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sator 34 bestimmt. Die Entladungszeitkonstante des Integrators 35 wird dagegen im wesentlichen vom Widerstand
33 und dem Kondensator 34 bestimmt, da der Sperrwiderstand der Diode 31 sehr hoch ist. Die Ladungszeitkonstante
wird daher wesentlich kleiner als die Entladezeitkonstante. Die Eingabezeitkonstante des Integrators 35 ist daher
klein und die Ausgabezeitkonstante groß. Die Beziehung zwischen der Impulsbreite wKhrend der positiven Periode
und der Lade- und Entladezeitkonstante wird daher durch das Verhältnis zwischen der positiven Impulsbreite und
der Ladungszeitkonstante bestimmt. Das Verhältnis zwischen der positiven Impulsbreite und der Ladezeitkonstante
wird so gewählt, daß der erste Wert gegenüber dem zweiten ausreichend groß ist.
Das positive Gleichspannungsausgangssignal des Subtrahierkreises 20 wird zwischen den Anschlüssen den Kondensators
34 gespeichert, während der Analogschalter 21 geschlossen ist, und zwar entsprechend der Zeitkonstante,
die von dem Widerstand 30 und dem Kondensator 34 bestimmt Während der Analogschalter 21 gesperrt ist, sind die
Drain-Source-Impedanz des Schalters 21 und die Eingangsimpedanz
des Trennverstärkers 32 extrem hoch. Das Potential des Kondensators 34 wird daher auf dem Wert unmittelbar
vor der Sperrung des Analogschalters 21 gehalten.
Auf diese Weise wird die positive Ausgangsgleichspannung des Subtrahierkreises 20 im Kondensator 34 entsprechend
der Zeitkonstante gespeichert, die von dem Widerstand 30 und dem Kondensator 34 bestimmt wird, und zwar jedesmal,
wenn der Analogschalter 21 leitend wird. Da die Ladungszeitkonstante zur Ladung des Ausgangssignals des Subtrahierkreises
20 im Kondensator 34 klein ist, erhöht sich das Potential über den Anschlüssen des Kondensators 34
bei einer Zunahme des Umgebungsgeräusches schnell.
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293A593
Die positive Gleichspannung, die über den Anschlüssen des Kondensators 34 erhalten wird, wird dem nicht invertierenden
Eingang des Trennverstärkers 32 zugeführt. Da der Verstärker 32, der FET 36 und der Widerstand 37 einen
Konstantstromkreis bilden, der die Lichtemissionsdiode 38 als Last hat, fließt in der Diode 38 ein Strom, der
der positiven Gleichspannung, die dem Verstärker 32 zugeführt wird, und dem Widerstandswert des Widerstandes
32 proportional ist. Der Widerstandswert des CdS-Elements 40, das mit der Lichtemissionsdiode 38 einstückig ausgebildet
ist, wird geringer, wenn der in der Lichtemissionsdiode 38 fließende Strom zunimmt und das Dämpfuncrsverhältnis
des Lautstärkenreglers 3 wird kleiner. Dadurch erhöht sich der Eingangspegel des Leistungsverstärkers 4,
so daß die Lautstärke des Lautsprechers 5 zunimmt.
Je stärker der Ton des Lautsprechers 5 zunimmt, umso höher wird der negative Ausgangsgleichspannungspegel des
Gleichrichters 9 und der positive Ausgangsgleichspannungspegel des Gleichrichters 11. Wenn kein UmgebungsqerSusch
auftritt, ist die Tonkomponente im Ausgangssignal des Subtrahierkreises 20 im wesentlichen Null, da die Absolutwerte
der Ausgangsgleichspannungen der Gleichrichter 9 und 11 gleich sind. Wenn ein Umgebungsgeräusch auftritt,
enthält das Ausgangssignal des Subtrahierkreises 20 eine Geräuschkomponente entsprechend dem UmgebungsgerMusch.
Der Lautsprecher 5 erzeugt daher einen Ton dessen Lautstärke proportional der Umgebungsgeräuschkomponente
in Ausgangssignal des Subtrahierkreises 2O ist. Wenn das Umgebungsgeräusch in diesem Zustand aufhört,
wird der Ausgangspegel des Subtrahierkreises 20 im wesentlichen auf Null verringert. Der Kondensator 34
wird daher über dem Widerstand 33 entladen, während der Analogscheiter 21 leitend bleibt. Da die Entladungszeitkons
tantfc groß ist, nimmt die Lautstärke des Lautsprechers 5 allmählich zu, bis sie den Anfangswert erreicht.
0 3 0 0 0 9/0935 ORiQmAL SNSPECTED
Wenn das Umgebungsgeräusch und auch die Lautstärke des
Lautsprechers 5 sehr groß wird, blendet der Tor des Lautsprechers 5 das Umgebungsgeräusch aus/ so daß das
Mikrophon 6 das Umgebungsgeräusch schwer erfassen kann. Diese Erscheinung entspricht einem Pecrelabfall dts Uir.-gebungsgeräusches.
Die Lautstärke des Lautsprechers 5 würde daher verringert werden. Tatsächlich würde jedoch
das Potential zwischen den /mschlüssen den Kondensators
34 niemals abrupt verringert werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Entladungszeitkonstante, die
vom Widerstand 33 und vom Kondensator 34 bestimmt wird, weit größer als der Wert entsprechend der Periode ist,
während der der Analogschaiter 21 leitend ist, und die Periode, während der der Analogschalter 21 gesperrt
ist, ist weit größer als die Periode, während der der Schalter 21 leitend bleibt.
Außerdem ist die Ladungszeitkonstante, die vom Widerstand 30 und vom Kondensator 34 bestimmt wird, so oewählt,
daß sie den richtigen Wert bezüglich der Periode hat, während der der Analogschalter 21 gesperrt bleibt. Außerdem
ist es sehr selten, daß die Tonsignalquelle 1 Tonsignale hohen Pegels während einer langen Zeitperiode
erzeugt, wenn die Signale ein kontinuierliches Musiktonsignal darstellen. Die Tonsignalquelle 1 erzeugt
Signale geringen Pegels während einer Zeitperiode, die kurz ist. Während dieser Zeitperiode nimmt die Umgebunasgeräuschkomponente
im Ausgangssignal des Subtrahierkreises entsprechend zu. Daher wird nur, wenn der Analogschalter
21 während dieser Periode leitend ist, der Kondensator 34"wieder mit der Umgebungsgeräuschkomponente in sehr
kurzer Zeit geladen, um sein Potential zu erhöhen. Daher kann die /ausblendung des Ungebungsgeräusches selbst dann
unterdrückt werden, wenn die Lautstärke des Lautsprechers
5 relativ groß ist, so daß die Lautstärke auf natürliche Weise eingestellt wird.
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Der Lautstärkeregler 3 kann aus Transistoren, die spannungsgesteuert
sind, um den Pegel des Eingangstonsignals zu ändern, statt aus einem Fotokoppler bestehen, der aus einem
ein elektrisches Signal in Licht umsetzenden Wandler wie einer Lichtemissionsdiode und einem Licht in ein elektrisches
Signal umsetzenden Wandler wie einem CdS-Element gebildet ist.
Die Fig. 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsformen. Abweichend
von der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 können
diese Ausführungsformen den momentanen zu starken Anstieg der Lautstärke des Lautsprechers verhindern, wenn der
Lautsprecher mit der Tonerzeugung beginnt. In den Fig. und 5 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in den
Fig. 1 und 2 gleiche Elemente, die nicht mehr beschrieben werden.
Bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist ein Analogschalter 42 zwischen einen Gleichrichter 9 und einen Subtrahierkreis
20 geschaltet, und ein weiterer Analogschalter 43 ist zwischen den Subtrahierkreis 20 und einen Gleichrichter
11 geschaltet. Ein Komparator 44 ist mit dem Ausgang des Gleichrichters 11 verbunden. Wenn der Ausgangspegel
des Gleichrichters 11 im wesentlichen auf Null ist, sperrt das Ausgangssignal des Komparators 44
beide Analogschalter 42 und 43, so daß das Ausgangssignal der Gleichrichter 9 und 11 dem Subtrahierkreis 2O nicht
zugeführt wird. Bei der Ausführungsform der Fig. 5 ist ein Gleichrichter 45 vorgesehen, um das Eingangstonsignal
des Lautstärkereglers 3 gleichzurichten. Das Ausgangssignal des Gleichrichters 4 5 betreibt einen Komparator
44. Wenn der Ausgangspegel des Gleichrichters 46 Null ist, werden die Analogschalter 42 und 43 gesperrt, so
daß die Ausgangssignale der Gleichrichter 9 und 11 dem Subtrahierkreis 20 nicht zugeführt werden. Im übrigen
sind die Ausführungsformen der Fig. 4 und 5 der der Fig. 1 und 2 gleich.
CflIGÜNiAL !NSPECTED
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Bei den Ausführungsformen der Fig. 1, 2, 4 und 5 tastet
die Torschaltung 29 das Ausgangssignal des Subtrahierkreises 20 ab, das der Umgebungsgeräuschkomponente entspricht.
Das Ausgangssignal der Torschaltung 29 wird von dem Integrator 3 5 gehalten und steuert den Volumeneinstellkreis
3, selbst wenn das Umgebungsgeräusch durch den Ton des Lautsprechers 5 ausgeblendet wird,
so daß ein Pegelabfall des Tons des Lautsprechers verhindert wird. Da die Ausblenderscheinung auftritt, wenn
der Ausgangstonpegel des Lautsprechers 5 einen bestimmten Wert überschreitet, ist es günstiger, das Ausgangssignal
des Subtrahierkreises 20 so lange zur Steuerung des Lautstärkenreglers 3 zu verwenden, solange der
Ausgangstonpegel des Lautsprechers 5 unter einem bestimmten Wert ist.
Die Erfingung schafft auch einen automatischen Lautstärkeregler einer anderen Art, bei dem die Lautstärkeeinstellungsart
auf eine andere entsprechend dem Ausgangstonpegel des Lautsprechers geändert wird. Fig. 6
zeigt solch einen automatischen Lautstärkeregler.
Wir Fig. 6 zeigt, ist das Ausgangssignal eines Gleichrichters
9 einer Pegeleinstelleinrichtung 8 zugeführt, deren Ausgangssignal dem invertierenden Eingang eines
Addierverstärkers 57 über einen Widerstand 53 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Gleichrichters 11 wird einer
Pegeleinstelleinrichtung 10 zugeführt, deren Ausgangssignal dem invertierenden Eingang eines Addierverstärkers
57 zugeführt wird. Eine weitere Pegeleinstelleinrichtung 52 ist zwischen Masse und den positiven Anschluß +B einer
Gleichspannungsquelle geschaltet. Das positive Gleichspannungsausgangssignal der Pegeleinstelleinrichtung
wird über einen Widerstand 55 dem invertiererden Eingang des Addierverstärkers 57 zugeführt. Der Ausgang des Verstärkers
57 ist mit dessen invertierendem Eingang über
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einen Widerstand 56 mit der Drainelektrode eines Analoqschalters
58 verbunden. Der Ausgangspegel des Verstärkers 57 wird von der Summe der Ausgangssignale der Pegeleinstel!einrichtungen
8, 10 und 52, dem Widerstandswert der Widerstände 53 bis 56 und dem Verstärkungsfaktor des
Verstärkers 57 bestimmt.
Das Ausgangssignal des Gleichrichters 11 wird von den Widerständen 50 und 51 geteilt und dann über einen
Widerstand 61 dem invertierenden Eingang eines Pegelkomparators 62 zugeführt. Eine Spannungseinstelleinrichtung
63 ist zwischen Masse und den positiven Gleichspannungsanschluß +B zur Erzeugung einer Gleichspannung
geschaltet. Die Gleichspannung wird dem nicht invertierenden Eingang des Pegelkomparators 62 über einen Widerstand
64 zugeführt. Der Ausgang des Pegelkomparators ist mit der Gateelektrode des Analogschalters 58, mit
dem invertierenden Eingang eines Integrators 67 über einen Widerstand 65 und mit der Kathode einer Diode 66 verbunden.
Zwischen den invertierenden Eingang und den Ausgang des Integrators 67 ist ein Kondensator 68 geschaltet. Die
Source- und Drainelektrode eines FETs 69 ist mit dem
invertierenden Eingang bzw. dem Ausgang des Integrators 67 verbunden. Die Gateelektrode des FETs 69 ist mit der
Anode der Diode 66 und Masse über einen Widerstand 70 verbunden. Der Ausgang des Integrators 67 ist mit dem
invertierenden Eingang eines Pegelkomparators 74 über einen Widerstand 71 verbunden. Der nicht invertierende
Eingang des Pegelkomparators 74 ist so geschaltet, daß er über einen Widerstand 72 eine positive Gleichspannung
von einer Pegeleinstelleinrichtung 73 erhält, die zwischen Masse und den positiven Gleichspannungsanschluß +B geschaltet
ist. Der Ausgang des Pegelkomparators 74 ist mit dem einen Anschluß eines Kondensators 75 verbunden. Der andere
Anschluß des Kondensators 75 ist mit dem einen Eingang eines NAND-Glieds 78 über einen Widerstand 77 und mit
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dem positiven Gleichspannungsanschluß +B über einen Widerstand 7 6 verbunden. Der Ausgang des NAND-Glieds
ist mit dem Eingang eines Inverters 81 über einen Kondensator 79 verbunden. Der Eingang des Inverters 81
ist mit einem negativen Gleichspannungsanschluß -B über einen Widerstand 80 verbunden. Der Ausgang des
Inverters 81 ist mit dem anderen Eingang des NAND-Glieds 78 und mit dem Eingang eines Inverters 82 verbunden.
Der Ausgang des Inverters 82 ist mit der Gateelektrode eines Analogschalters 83 verbunden, dessen
Drain- und Sourceelektrode mit den beiden Anschlüssen eines Widerstandes 60 verbunden sind.
Die Sourceelektrode des Analogschalters 58 ist über einen
Widerstand 84 mit dem nicht invertierenden Eingang eines Verstärkers 86 verbunden. Der nicht invertierende Eingang
des Verstärkers 86 ist auch über einen Kondensator 85 mit Masse verbunden. Der invertierende Eingang des
Verstärkers 86 ist mit der Sourceelektrode eines FETs 88 und mit Masse über einen Kiderstand 87 verbunden.
Der Ausgang des Verstärkers 86 ist mit der Gateelektrode des FETs 88 verbunden. Die Drainelektrode des FETs 88
ist mit der Kathode einer Lichtemissionsdiode 89 verbunden, deren Anode mit dem positiven Gleichspannungsanschluß +B verbunden ist. Wie bei der Ausführungsform
der Fig. 2 ist die Lichtemissionsdiode 89 optisch mit einem Lichtempfangs-CdS-Element 39 verbunden.
Es wird nun die Arbeitsweise des automatischen Lautstärkenreglers
der Fig. 6 beschrieben.
Entsprechend den Frequenzkennlinien des Lautsprechers-5
und des Mikrophons 6 und der Lagebeziehung zwischen dem Lautsprecher 5 und dem Mikrophon 6 werden die Pegeleinstelleinrichtungen
8 und 10 so gesteuert, daß die Ausgangsgleichspannung des Gleichrichters 11 im wesentlichen
den gleichen Absolutwert wie oder einen größeren Absolut-
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wert als der Gleichrichter 9 bezüglich der Frequenzen innerhalb des hörbaren Frequenzbereichs hat. Wenn die
Pegeleinstelleinrichtung 52 eint positive Gleichspannung mit im wesentlichen dem gleichen Absolutwert wie
das negative Gleichspannungssignal des Verstärkers 9 hat, das erzeugt wird, wenn der Lautsprecher 5 keinen
Ton erzeugt, und das der Lautstärke des Umgebungsgeräuschs entspricht, ist die Summe der Ausgangssignale
der Pegeleinstelleinrichtungen 8, 10 und 52 im wesentlichen Null oder hat einen positiven Wert. Die Spannung
der Pegeleinstelleinrichtung 63 ist höher als der Maximalwert einer positiven Gleichspannung, die durch Teilung
der Ausgangsspannung des Gleichrichters 11 mittels der Widerstände 59 und 60 erhalten wird, ist das Ausgangssignal
des Pegelkomparators 62 positiv. Die Gateelektrode des Analogschalters 58 hat daher ein positives
Potential, so daß die Drain-Source-Strecke des Analogschalters 58 leitend ist. Der Verstärker 86, der FET
und der Widerstand 86 bilden daher einen Konstantstromkreis,
und in der Lichtemissionsdiode 89 fließt ein Strom, der dem Widerstandswert des Widerstandes 87 und
der positiven Gleichspannung, die auf den nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 86 gegeben wird, proportional
ist. Der Widerstand 84 und der Kondensator 85, die beide mit dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers
86 verbunden sind, bilden einen Zeitkonstantenkreis zur Glättung des sich ändernden Ausgangssignals
des Addierverstärkers 57.
Da das Ausgangssignal des Addierverstärkers 57 im wesentlichen Null ist oder einen negativen Wert hat, wird die
Eingangsspannung des Verstärkers 86 im wesentlichen Null oder niedriger als Null. Es fließt daher kein Strom durch
die Lichtemissionsdiode 89. Das CdS-Element 40 erfMhrt
daher keine Widerstandsänderung. Das DämpfungsverhMltnis
des Lautstärkereglers 3 bleibt daher ungeändert.
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293*593
Wenn das Umgebungsgeräusch einen relativ niedrigen Pegel hat, erfaßt das Mikrophon 6 ein Tongemisch, das aus einer
Umgebungsgeräuschkomponente und dem Ton des Lautsprechers 5 besteht. Die negative Ausgangsgleichspannung der Pegeleinstelleinrichtung
8 wächst um den Wert, der der Umgebungsgeräuschkomponente entspricht. Die Eingangsspannung
des Addierverstärkers 57 wird daher eine negative Spannung. Da der Addierverstärker 47 ein invertierender Verstärker
ist, ist sein Ausgangssignal die Summe einer negativen Gleichspannung entsprechend der Umgebungsgeräuschkomponente
und einer positiven Gleichspannung, die vom Verstärkungsfaktor des Verstärkers 57 und dem Widerstandswert
der Widerstände 53 bis 56 bestimmt wird. Wenn der Analogschalter 58 leitet, wird die positive Ausgangsspannung
des Verstärkers 57 über den Analogschalter 58, geglättet durch den Widerstand 84 und den Kondensator 85,
auf den Eingang des Verstärkers 86 gegeben. Es fließt dann ein Gleichstrom, bestimmt durch die Eingangsspannuna
des Verstärkers 86 und den Widerstandswert des Widerstandes 87, durch die Lichtemissionsdiode 89, die Licht
entsprechend dem Gleichstrom an das CdS-Element 40 emittiert.
Der Widerstandswert des CdS-Elements 40 wird verringert, um das Dämpfungsverhältnis des Lautstärkereglers
3 zu verringern. Der Eingangspegel des LeistungsVerstärkers
4 steigt daher an, so daß die Lautstärke des Lautsprechers 5 zunimmt.
Je stärker der Ton des Lautsprechers 5 zunimmt, umso höher wird der Ausgangspegel des Mikrophons 6. Der Pegel des
negativen Gleichspannungsausgangssignals der Pegeleinstelleinrichtung 8 steigt daher um den Wert an, der der
Zunahme der Lautstärke des Lautsprechers 5 entspricht. Gleichzeitig steigt auch der Pegel des positiven Gleichspannungsausgangssignals
der Pegeleinstelleinrichtung 10 um den Wert an, der der Zunahme der Lautstärke entspricht.
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Daher wird die Tonkomponente im Ausganassignal des Verstärkers
57 im wesentlichen auf Null verringert. Der Lautsprecher 5 erzeugt daher einen Ton, dessen Lautstärke
proportional der Umgebungsgeräuschkomponente ist. Wenn das Umgebungsgeräusch unter dieser Bedingung aufhört,
wird der Ausgangspegel des Addierverstärkers 57 im wesentlichen auf Null verringert. Wenn der Analogschalter
58 leitend ist, wird der Kondensator 85 über den Widerstand 84 entladen und erreicht das Potential Null,
so daß die Lautstärke des Lautsprechers 5 verringert wird.
Wenn das Mikrophon 6 ein Umgebungsgeräusch mit hohem Pegel aufnimmt, wird die Lautstärke des Lautsprechers 5 sehr
stark erhöht, um den Ausgangspegel des Gleichrichters 11 zu erhöhen, so daß der Eingangspegel des invertierenden
Eingangs des Pegelkomparators 62 größer wird als der Eingangspegel dessen nicht invertierenden Eingangs. Wenn
dies eintritt, ändert sich der Ausgangspegel des Komparators 62 von positiv nach negativ. Die Gateelektrode
des Analogschalters 58 wird daher negativ und der Analogschalter 58 wird gesperrt. Der Kondensator 85 hält daher
eine Spannung entsprechend der Ausgangsspannung des Verstärkers 57, unmittelbar bevor der Analogschalter 58 gesperrt
wird, und die Lautstärke des Lautsprechers 5 bleibt auf einem hohen Pegel, der der Spannung des Kondensators
8 5 entspricht.
Es sei angenommen, daß der Analogschalter 58 nicht vorhanden ist, und daß der Ausgang des Verstärkers 57 direkt
mit dem Widerstand 84 verbunden ist. Das Mikrophon erfaßt dann das Umgebungsgeräusch nicht, wenn der Ton des Lautsprechers
5 ausreichend stark ist, um das UmgebungsgerSusch auszublenden. In diesem Falle spricht der automatische
Lautstärkenregler nicht auf das Umgebungsgeräusch an, als ob kein Umgebungsgeräusch vorhanden wäre. Die Lautstärke
des Lautsprechers 5 wird so weit verringert, daß
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das Umgebungsgeräusch nicht vollständig ausgeblendet wird, und das Mikrophon 6 erfaßt das Umgebungssignal, um die
Lautstärke des Lautsprechers 5 wieder zu erhöhen. Die Lautstärkenverringerung und -zunähme wiederholen sich,
was die Zuhörer sehr stark stört. Um eine solche Wiederholung der Lautstärkenänderunaen zu vermeiden, ist der
Analogschalter 58 vorgesehen.
Wenn der Analogschalter 58 durch eine große Lautstärke des Lautsprechers 5 gesperrt v/erden und gesperrt bleiben
würde, würde das Ausgangssignal des Addierverstärkers dem Verstärker 86 nicht zugeführt werden, selbst wenn der
Umgebungsgeräuschpegel abnimmt und die Ausgangsspannung des Verstärkers 57 fällt. Die Lautstärke des Lautsprechers
5 würde dadurch nicht verringert werden. Die Elemente in den Stufen nach dem Pegelkomparator 62 verhindern solch
eine unerwünschte Erscheinung. Die Funktion dieser Elemente wird nun beschrieben.
Wenn der Eingangspegel des invertierenden Eingangs des
Pegelkomparators 62 höher als der des nicht invertierenden Eingangs wird, ändert sich der Ausgangspegel des Komparators
62 von positiv nach negativ. Gleichzeitig beginnt der Integrator 67, der eine Zeitkonstante hat, die von
dem Widerstand 65 und dem Kondensator 68 bestimmt wird, zu arbeiten und sein Ausgangspegel ändert sich von einem
negativen in einen positiven Wert. Wenn die Ausgangsspannung des Integrators 67 über die positive Spannung
des Pegelkomparators 74 steigt, ändert sich der Ausoangspegel
des Pegelkomparators 74 von positiv nach negativ. Der Kondensator 75 und die Widerstände 76 und 77 erzeugen
einen Triggerimpuls, der dem Eingang des NAND-Glieds
zugeführt wird. Das NAND-Glied 78, die Inverter 81 und 82, der Widerstand 80 und der Kondensator 79 bilden einen
monostabilen Multivibrator. Bei Empfang des Trigqerimpulses erzeugt der monostabile Multivibrator einen positiven
Impuls, der eine Breite hat, die vom Widerstand
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-X-
und dem Kondensator 79 bestimmt wird. Der positive Impuls wird vom Inverter 82 der Gateelektrode des Analogschalters
S3 zugeführt. Solange der positive Impuls andauert, bleibt der Analogschalter 83 leitend, so daß der Widerstand 60
kurzgeschlossen wird. Der Widerstand 59 hat solch einen Wert, daß das Ausgangssignal des Gleichrichters 11 nicht
beeinflußt wird, selbst wenn der Widerstand 60 kurzgeschlossen ist. Wenn der Widerstand 60 kurzgeschlossen
ist, wird das Potential des invertierenden Eingangs des Pegelkomparators 62 im wesentlichen auf Null verringert.
Der Analogschalter 58 wird daher leitend und bleibt so lange leitend, wie der positive Impuls andauert. Wenn
sich der Ausgangspegel des Pegelkomparators 62 von einem negativen auf einen positiven Wert ändert, wird die Diode
66 in Sperrichtung vorgespannt und wird nicht leitend. Die Gateelektrodenspannung des FETs 69 steigt daher von
einem negativen Wert auf Null an, und die Drain-Source-Strecke des FETs 69, die gesperrt war, wird leitende.
Der Kondensator 68 wird daher über die Drain-Source-Strecke des FETs 69 entladen.Das Ausgangssignal des Integrators
wird negativ und der Integrator 67 wird daher zurückgestellt.
Die oben erwähnte Reihe von Vorgängen wird jedesmal wiederholt,
wenn die Eingangsspannung des invertierenden Eingangs des Pegelkomparators 62 höher als die des nicht invertierenden
Eingangs wird. Die Breite des positiven Impulses ist ausreichend kleiner bezüglich der Zeitperiode, während
der die Vorgänge einmal wiederholt werden. Jedesmal, wenn der positive Impuls erzeugt wird, wird der Analogschalter
58 leitend. Dies bedeutet, daß der Analogschalter 58 den Ausgangspegel des Addierverstärkers 57 wiederholt während
einer kurzen Zeitperiode in regelmäßiger Intervallen ermittelt hat. Der Konstantstromkreis wird vom Ausgangssignal
des Addierverstärkers 57 gesteuert, während der Analogschalter 58 leitend bleibt. Da die Breite des
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Impulses ausreichend klein ist im Vergleich zur Zeitkonstante, die vom Widerstand 84 und vom Kondensator 85 bestimmt
wird, ändert sich das Potential über den Anschlüssen des Kondensators 85 niemals abrupt. Daher
ändert sich der Strom, der durch die Lichtemissionsdiode 89 fließt, d.h. die Last des Konstantstromkreises,
niemals abrupt. Der Ausgangspegel des Lautstärkenreglers 3 ändert sich daher langsam, so daß die Ausblendung des
Umgebungsgeräuschs unterdrückt wird. Die Lautstärke des Lautsprechers 5 kann daher automatisch in natürlicher
Weise eingestellt werden.
Wie zuvor beschrieben wurde, hält der Pegelkomparator 6, wenn er ein Ausgangssignal des Lautstärkenreglers mit
großem Pegel ermittelt, das Ausgangssignal des Subtrahierkreises, und gleichzeitig werden verschiedene Vorgänge
für eine bestimmte Zeitperiode wiederholt, um das Ausgangssignal des Subtrahierkreises vom Pegelkomparator
abzugeben, sr daß die Lautstärke des Lautsprechers vom Ausgangssignal des Subtrahierkreises eingestellt wird.
Die Anordnung der Fig. 6 kann daher eine unnatürliche Änderung der Lautstärke selbst dann vermeiden, wenn das
Umgebungsgeräusch durch eine große Lautstärke des Lautsprechers ausgeblendet wird, und die Lautstärke des
Lautsprechers kann automatisch in natürlicher Weise eingestellt werden.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
bei der der Pegelvergleich verbessert ist, der bei der Ausführungsform der Fig. 6 durchgeführt wird.
Wie Fig. 7 zeigt, ist der Ausgang des Gleichrichters 11 mit der Draineleketrode eines Analogschalters 112 dem
nicht invertierenden Eingang eines Pegelkomparatorε 113
und dem nicht invertierenden Eingang eines Pegelkomparator's 114 verbunden. Die Sourceelektrode des Analogschalters
112 ist mit dem nicht invertierenden Einaana eines
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Trennverstärkers 115 und mit Masse über einen Widerstand
116 verbunden. Der Ausgang des Trennverstärkers 115 ist
mit dem invertierenden Eingang des Trennverstärkers 115 und dem invertierenden Eingang eines Addierverstärkers
über einen Widerstand 117 verbunden. Der Ausgang des
Gleichrichters 9 ist mit der Drainelektrode eines Analooschalters 19 verbunden. Die Sourceelektrode eines Analogschalters
119 ist mit dem nicht invertierenden Einaang eines Trennverstärkers 120 und Masse über einen Widerstand
121 verbunden. Der Ausgang des TrennverstMrkers 12O
ist mit dessen invertierenden Eingang und mit dem invertierenden Eingang des Addierverstärkers 118 über einen
Widerstand 122 verbunden. Der Ausgang des AddierverstSrkers ist mit dessen invertierendem Eingang über einen
Widerstand 123 und mit der Drainelektrode eines Analorrschalters 124 verbunden. Der invertierende Eingang des
Pegelkomparators Π3 ist mit dem Arbeitskontakt einer
Pegeleinstelleinrichtung 125 verbunden, die zwischen einen positiven Gleichspannungsanschluß +B und Masse
geschaltet ist. Der Ausgang des Pegelkomparators 113 ist mit den Gateelektroden der Analogschalter 112 und 119
verbunden. Der invertierende Eingang des Pegelkomparators 114 ist mit dem Arbeitskontakt einer Pegeleinstelleinrichtung
126 verbunden, die zwischen den positiven Gleichspannungsanschluß +B und Masse geschaltet ist.
Der Ausgang des Pegelkomparators 114 ist mit dem Steuereingang eines astabilen Multivibrators 134 verbunden, der
aus einem NAND-Glied 127, einem Inverter 128, Widerständen 129, 130 und 131, einer Diode 132 und einem Kondensator
133 besteht. Der Ausgang des Pegelkomparators 114 ist auch mit dem einen Eingang eines NAND-Glieds 135 verbunden. Der
Ausgang des Multivibrators 134 ist mit dem Eingang eines
Inverters 136 verbunden, dessen Ausgang mit dem anderen Eingang des NAND-Glieds 135 verbunden ist. Der Ausgang
des NAND-Glieds 135 ist mit der Gateelektrode des Analoo-
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-as-
schalters 124 verbunden. Die Sourceelektrode des Analogschalters
124 ist mit dem nicht invertierenden Eingang eines TrennverstiirktrE 13S über einen Widerstand 137 verbunden.
Der nicht invertierende Eingang des Trennverstärkers
138 ist mit Masse über einen Kondensator 139 verbunder
Der invertierende Eingang des Trennverstärkers 138 ist mit der Sourceelektrode eines 1"ETs 140 und Masse über einen
Widerstand 141 verbunden. Der Ausgang des Trennverstärkerp 136 ist ir:it der C-Pteelektrode des FETs 1 4C verbunden. Die
Drainelektrode des FETs 140 ist mit der Kathode einer LichteHsissionsdiode 142 verbunden, deren Anode mit dem
positiven Gleichspannungsanschluß +B verbunden ist. Ein CdS-Elenent 40 zun; Lichtef»pfang von der Liehtemissionsdiode
142 ist einstückig mit dieser ausgebildet. Das CdS-Eleirent
40 und die- Widerstände- 39 und 41 bilden den Lautstarkenregler
3.
Es wird nun die Arbeitsweise der Ausfiihrungsform der Fig.
beschrieben,
Zunächst wird beschrieben, wJ.fi die Anordnung arbeitet,
wenn kein Urigebungsgeräusei v'c-rhanden ist, Auch bei dieser
Ausführungsforrr sind die Pegeieinstelleinrichtunaen 8 und
10 so ausgebildet, daß sie das Gleichspannungsausgangssignal
des Gleichrichters 11 entweder im wesentlichen gleich der; oder größer als das Gleichspannungsausganassignal
des Gleichrichters 9 machen. Die Pegeleinsteileirrichtungen 125 und 126 machen die Spannung zwischen Masse
und dem invertierender! Eingang des Pegelkomparators 113 niedriger als die Spannungen zwischen Kasse und dem invertierenden
Eingang des Pegelkomparators 114.
Wenn die Spannung des Pegelkomparators 113 niedriger als
die minimale Ausgangsgleichspannung des Gleichrichters
11 ist, und wenn die Spannung des Pegelkomparators 114
hoher als die maximale Ausgangsgleicbspannung des Gleichrichters
11 ist-, hat das Ausgangssignal des Pegelkompare-
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tors 113 ein positives Potential. Die Drain-Source-Strecken
der Analogschalter 112 und 119 werden daher leitend, so daß das Ausgangssignal der Gleichrichter 11 und 9 den
Trennverstärker 115 bzw. 120 zugeführt wird. Die Trennverstärker
115 und 120 erzeugen daher Ausgangssignale der gleichen Polarität. Die Ausgangssignale der Trennverstärker
115 und 120 werden dem invertierenden Eingang
des Addierverstärkers 118 über die Widerstände 117 und
122 zugeführt. Der Verstärker 118 erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Pegel vom Verstärkungsfaktor des Verstärkers
118 und den Widerstandswerten der Widerstände 117, 122 und
123 bestimmt wird. Da der Absolutwert der positiven Ausgangsgleichspannung
des Gleichrichters 11 im wesentlichen gleich dem oder größer als der der negativen Ausgangsgleichspannung
des Gleichrichters 9 ist, wird die Summe der Eingangssignale des Verstärkers 118 Null oder hat
einen positiven Wert. Das Ausgangssignal des Verstärkers 118 wird daher Null oder hat einen negativen Wert.
Da die Spannung des Pegelkomparators 114 höher als die
Ausgangsgleichspannung des Gleichrichters 11 ist, hat das Ausgangssignal des Pegelkomparators 114 ein negatives
Potential. Der astabile Multivibrator 134 schwingt daher nicht, und sein Ausgangssignal hat ein negatives Potential.
Das NAND-Glied 135 erhält daher das negative Potential vom Pegelkomparator 114 und ein positives Potential, das
durch Inversion des negativen Potentials des Multivibrators 134 über den Inverter 136 erhalten wird. Das Ausgangssignal
des NAND-Glieds 135 hat daher ein positives Potential und macht die Drain-Source-Strecke des Analogschalters
124 leitend. Das Ausgangssignal des AddierverstMrkers 118 wird daher über die Drain-Source-Rtrecke des
Analoyschalters 124 und den Widerstand 137 im Kondensator gespeichert und dem nicht invertierenden Eingang des
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Trennverstärkers 138 zugeführt. Der Trennverstärker "138, der FET 140 und der Widerstand 141 bilden einen Konstant-Stromkreis,
der die Lichtemissionsdiode 14 2 als Last hat. Die positive Gleichspannung, die dem nicht inver
tierenden Eingang des Trennverstärkers 138 zugeführt wird, wird auch auf die Lichtemissionsdiode 142 gegeben, und
ein Strom proportional dem Widerstandswert des Wider standes 141 sollte durch die Lichtemissior.sdiode 142
fließen. In diesem Fall fließt jedoch kein Strom durch die Diode 142. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der
FET 140 gesperrt ist, da der Eingangspegel des Trennver stärkers 138 Null ist oder einen negativen Wert hat und
somit sein Ausgangspegel ebenfalls Null ist oder einen negativen Wert hat. Der Widerstandswert des CdS-Elements
40 ändert sich daher nicht, und das Dämpfungsverhältnis des Lautstärkenreglers 3 bleibt ungeändert, so daß die
Lautstärke des Lautsprechers 5 beibehalten wird.
Es wird nun beschrieben, wie die Anordnung der Fig. 7
arbeitet, wenn ein Umgebungsgeräusch auftritt. Das Mikrophon 6 nimmt ein Tongemisch auf, das aus dem umgebungsgeräusch und dem Ton des Lautsprechers 5 besteht.
Das negative Gleichspannungsausgangssignal des Gleichrichters 9 wird entsprechend der Größe der Umgebungsgeräuschkomponente größer. Die Summe der Eingangssianale
des Addierverstärkers 118 wird negativ und der Addierverstärker 118 erzeugt eine positive Gleichspannung, die
der Umgebungsgeräuschkomponente proportional ist. Wenn der Analogschalter 124 leitend ist, wird die positive
Ausgangsgleichspannung des Verstärkers 118 dem Eingang
des Trennverstärkers über den Analogschalter 124 mit einer Zeitkonstante, die vom Widerstand 137 und dem
Kondensator 139 bestimmt wird, zugeführt. Es fließt dann
ein Strom, der durch die Eingangsspannung des Verstärkers 138 und den Widerstandswert des Widerstandes 141 bestimmt
wird, durch die Lichtemissionsdiode 142. Entsprechend diesem Strom bzw. der von der Diode 142 emittierten
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Lichtmenge wird der Widerstand des CdS-Elements 4O verringert,
so daß das Dämpfungsverhältnis des Lautstärkenreglers 3 abnimmt. Der Eingangspegel des Leistungsverstärkers
4 steigt daher ebenso wie dessen Ausgangspegel an. Die Lautstärke des Lautsprechers 5 wird daher erhöht.
Je stärker der Ton des Lautsprechers 5 wird, desto höher wird der Ausgangspegel des Mikrophons 6. Der Pegel der
negativen Ausgangsgleichspannung des Gleichrichters 9 steigt daher proportional zur Lautstärke an. Gleichzeitig
steigt der Pegel der positiven Ausgangsgleichspannung des Gleichrichters 11 ebenfalls proportional der Lautstärke
an. Die Tonkomponente im Ausgangssignal des Addierverstärkers 118 wird daher im wesentlicher, auf Null verringert.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Absolutwert der positiven Ausgangsgleichspannung des Gleichrichters
11 im wesentlichen gleich dem der negativen Ausgangsgleichspannung des Gleichrichters 9 ist, wenn
kein Umgebungsgeräusch vorhanden ist. Der Lautsprecher 5 erzeugt daher einen Ton, dessen Lautstärke proportional
der Umgebungsgeräuschkomponente im Ausgangssignal des Addierverstärkers 118 ist. Wenn das UmgebungsgerMusch
unter dieser Bedingung aufhört, wird das Ausgangssignal des Verstärkers 118 im wesentlichen auf Null verringert.
Wenn der Analogschalter 124 leitend ist, wird der Kondensator 139 über den Widerstand 137 entladen, und das Eingangssignal
des Verstärkers 138 wird Null. Es fließt daher kfcin Strom durch die Diode 142. Der Widerstandswert des
CdS-Elements 40 wird wieder hergestellt, so daß die Lautstärke des Lautsprechers 5 auf den Anfangswert zurückgebracht
wird.
Es wird nun die Arbeitsweise der Anordnung der Fig. 7 beschrieben,
wenn ein Umgebungsgeräusch mit hohem Pegel vorhanden ist. Wenn das Mikrophon 6 das Umgebungsgeräusch
aufnimmt, wird die Lautstärke des Lautsprechers 5 stark
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erhöht. Der Ausgangspegel des Gleichrichters 11 wird daher
höher als die Spannung des Pegelkomparators 114. Das .Ausgangssignal
des Pegelkomparators 114 v;ird daher positiv, so daß der astabile Multivibrator 134 zu arbeiten beginnt
und Impulse mit einem Verlauf wie in Fig. 3 erzeugt. Das NAND-Glied I35 erzeugt daher Impulse mit dem aleichen
Verlauf wie Fig. 3, Die Breite der Irpulse, bei denen der Iinpulspegel positiv bleibt, ist bezüglich der Folgeperiode
und der Zei tkonstan tr., die von den Widerstand 117 und dem
Kondensator 1 3{> bestirnr.it wird, ausreichend klein.
Der AnalogschaLter 12 1 bLeibt während der positiven Periode
des Einpulr.es leitend und wahrend der negativen ge sperrt.
Der Ana Logscha 1 ter !2-1 wird in Abhängigkeit von den Impulsen
abwechselnd Leitend und gesperrt. Me:· f-'pnnnung über
den Anschlüssen dan Kemiensators 1 V^ ist im wesentlicher;
gleich dr-ru Ausgangap^gt-l des Vers tärk ,-rr MB, unmittelbar
bevor tier Ana log scha lter 124 öffnet. ;in·' sperrt. Wenn der
Ana logscha L te r 124 ;:L:sperrt ist, wir,! das Potential tlc-s
Konät.-ns a te rs b>l1 be- i.i. t ha 1 ter.. Wenn der .-■" ::h -ι L ter 1 J 4 aeöffiifct
ist, ;ΐΐΐίί··Γΐ". ;.- ί eh das Potential iifs Kondensators
S 3;i entsprechend dc:;\ Ausgitngssigna! de- "HBtarhii^; MB,
Da ti.Lt Lu i U-. η de Periode des Ana i .og ■·.■..· 1^i 1 Λ.,. rs 124 veitaas
kürzer aLs dii..- i.icht Leitende Peruvi: ί-..-r, aridert f-loli
;l:i.-; l-'o Lt.-n t La ί a\ ·.■ Kondr-nsators I Hi i.i ι '\.-rglt-ich zar änderung des .-"iusg η. rf-i-.i gins Ι.;· fies Vers tar Kr tv. MB sehr <..ΓΓίη1ίί,
Jciitsinal, v/e-iii: :l-_-r 4-η",:ι; c-rv;ähnti· f^.>■:, i. t i "- IripuLi-, or/eiurt
wird, v/Lrci ;;o::.i ( il:-i..;. Aa.sgangss Lgna L ;Ir.v: "ί.τ!, tarkf- ι ;■ MB
wiederhoLt uinl j t-d :„■{.;; ;a ί während fii.--i s·.:} r kurzen /tuti'crioilt:
t-rfajit, i;:ii.r..:iid der Ana Lrcrs-.i.a i t =-.·γ 124 geöffnet
bleibt, ;; t ν. u .:■ £ t da-; !'.oh^n ti a 1 de.;,; Γ .. ml--:>:,-i tors IM !.!en
Konstaii t:· t L ι ;■ i. r. .-is Lai.a.i;."Uii enti.;pi."t;: !, .n '. ih-u Aus^-'ajit'SHitfna L
iLj Verstärkt! ., Mt. br.-r Ausgang.;p·.-.f·· 1 ■■-;■ Laut s r :; rl-.enttrjLfi::;
! äii i:- : ' >; i :h cJ:"'hc.-r Lan;.-;!;., ί : :i·.-) ;Λπί;ι, dar
ίΓ.α-L.-h dit: !'Li i. hl:* f L i :-.-r t, d.h. Π t -- ί ι-;- ;ί ■-. Kons': al: !:-
."■ 11 winkf:.-1 :;i- , ■■ . t; i:K::.i.. abrupt .::i. i.·· '. f-if ?·\ι;Λ<<:Ί, !uficr
;t ι ν !) ί; Ί / (i M ;
des Umgebungsgeräusches wird daher unterdrückt. Pie Lautstärke des Lautsprechers 5 kann daher auf natürliche
Weise eingestellt werden.
Es sei angenommen, daß der Analogschalter 124 nicht vorhanden
ist, und daß der Verstärker 118 direkt mit dem
Widerstand 127 verbunden ist. Das Mikrophon 6 erfaßt daher das Umgebungsgerüusch nicht, wenn der Ton des Lautsprechers
5 groß genug ist, um das Umgeburigsgeräusch auszublenden.
Dies entspricht einem Abfall des Umqebunqsgeräuschpegels Die Lautstärke des Lautsprechers 5 wird daher so weit
verringert, daß das Umgebungsgeräusch nicht vollständig ausgeh lendet wird. Das Mikrophon 6 erfaßt dann das Umgebungsgeräusch,
um den Pegel des Lautsprechers 5 wieder /u erhöhen. Die Lauts tarktnverrinqerung und -erhöhung
werden wiederholt, so daß die Zuhörer stark uestört werden. Wenn der Ana log scha lter durch eine große Lautstärke des
Lautsprechers r>
gesperrt werden und gesperrt bleiben
würde, würde das Ausganqsnigna1 des Verstärkers 118 dem
Trennverstärker I .'58 nicht zugeführt v/erden, selbst wenn
das Umqt'bungs;gi:räusch abnimmt und die Au:;qannsspannunq des
Verstärkers 11B fällt. Die Lautstärke des Lautsprechers
würde daher nicht verringert v/erden. Um diese unerwünschte
Erscheinung zu verhindern, sind der as tabi Ie Multivibrator
IJ-I, das 1IANf)-G I ietl Π f>
um! der Inverter IJB an den .den PegeIkomparator 114 folgenden Stufen vox gesehen .
F.α wird nun die Arbeitsweise der Anordriuriu ik:r Fin. 7 beschrieben,
wenn der Lautsprecher 5 keinen Ton erzeugt, so
daß d e r A u s g a η g s ρ e gel des CHeI ο h r i c h t e ι ;■; 11 η i e d r i fτ e r als
die Spannung des Pege Ikornpara tors 1 IJ ist. In diesem Falle;
wicd das Ausganges igna 1 des Pecie 1 kompa rators 11 J iieuativ
und r.[)-'iTt. beide Ana 1 .ogsrha ! te r 112 und II1). Wenn diese!
Schalter 112 und 119 ' \ t s ρ t ■ r r t w erden, νr t · r c 11; 11 c 1 a:; F i, η 1.1 a η Q f· und
Aus q an u si: i qrm 1 dt c Trctun't·]·;; t ä rk er 115 und 1 2O Null,
da die nicht invert ie remit η Elinqiinqe der Verstärker 1 "I 5
und 12Π über ilen Widerstand 1 1 f' bzw. 121 an Mtiüse 1 i. fqen
0 3 0 0 (j ',ι / 0 fi ;) t'i
Das Ausgangssignal des Verstärkers 118 wird daher Nu]],
und es fließt kein Strom durch die Diode 142. Der Ausgangspegel des Lautstärkenreglers 3 wird daher auf dem
Anfangswert gehalten. Der Analogschalter 119 bleibt gesperrt, selbst wenn ein Umgebungsgeräusch unter diesen
Umständen auftritt. Das Ausgangssignal des Gleichrichters 9 wird daher dem Trennverstärker 120 nicht zuaeführt, und
es fließt kein Strom durch die Diode 142. Der Lautstärkenregler 3 wird somit auf dem 7\nfangswert gehalten.
Es sei angenommen, daß der Schalter 119 nicht vorgesehen
ist, und daß der Ausgang des Gleichrichters 9 direkt mit dem Eingang des Trennverstärkers 12C verbunden ist. VJenn
der Lautsprecher 5 für eine bestimmte Zeitperiode keinen Ton abgibt, und wenn ein Umgebungsgeräusch während dieser
Zeitperiode auftritt, erzeugt der Gleichrichter 9 eine negative Gleichspannung entsprechend dem Umgebungsgeräusch.
Diese Spannung wird dem Verstärker 118 über den Trennverstärker 120 zugeführt und vom Verstärker 118 in eine
positive Gleichspannung umgewandelt. Die so erhaltene positive Gleichspannung wird dem Trennverstärker 138 über
den Analogschalter 124 zugeführt, um dadurch das Dämpfunasverhältnis
des Lautstärkenreclers 3 zu verrinaern. Sobald
der Lautsprecher 5 unter dieser Bedingung mit der Tonerzeugung beginnt, wird seine Lautstärke unverneidebar zu
gfoß.
Der AiialocjEchalter 112 kann weggelassen werden, jedoch würde
das Ausgangssignal des Gleichrichters 11 eine positive
Gleichspannung beibehalten, die durch ein Geräusch oder
dergleichen im Tonkreissystem erzeugt wird und die niedriger als die Spannung des Pegelkomparators 113 ist. Wenn dies
eintritt, wild die positive Gleichspannunn dem J^ddierverstärker
118 über den Trennverstärkei 115 zugeführt und in eine negative Gleichspannung uir.gewande]t. Das; Ausgangsnignal
der Verstärkers 118, das somit negativ ist ,wird
über den /iiialogschsüter 124 und den Widerstand 137 geleitet
und lädt den Kondensator 139. Der Betrieb des
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32 293A593
automatischen Lautstärkenreglers wird daher um eine Zeitperiode
verzögert, während der die Spannung über den Anschlüssen des Kondensators 139 sich von einem negativen
Wert auf Null ändert, wenn der Lautsprecher 5 mit der Tonerzeugung beginnt.
Die Analogschalter 112 und 119 sind vorgesehen, um eine
Verzögerung des Betriebs des automatischen Lautstärkenreglers und eine unnötige Erhöhung der Lautstärke des
Lautsprechers 5 zu vermeiden.
Wie zuvor erwähnt, sind bei der Ausführungs form der Fig.
zwei Pegelkomparatoren verwendet, um den Pegel des Gleichspannungssignals zu ermitteln, das vom Ausgangstonsignal
des Lautstärkenreglers erhalten wird. Ein Gleichspannungssignal, dessen Pegel höher als die niedrigere der
Spannungen der beiden Pegelkomparatoren ist, wird aus einem Gleichspannungssignal entsprechend einem Tongemisch
erhalten, das aus dem Ton des Lautsprechers und einem Umgebungsgeräusch besteht, wodurch die Tonkomponente
aus dem Tongemisch entfernt wird. Das durch diese Subtraktion erhaltene Ausgangssignal wird zur Steuerung der Lautstärke
des Lautsprechers verwendet. Wenn der Pegel des Gleichspannungssignals, das vom Ausgangstonsignal des Lautstärkenreglers
erhalten wird, höher als die höhere der Spannungen der beiden Pegelkomparatoren ist, wird das Ausgangssignal,
das durch die Subtraktion erhalten wird, beibehalten, die Lautstärke des Lautsprechers wird während einer bestimmten
Zeitperiode zu bestimmten Intervallen gesteuert, und danach wird das durch Subtraktion erhaltene Ausgangssignal
wieder freigegeben, um dadurch die Lautstärke des Lautsprechers geringfügig zu ändern. Wenn der Pegel des
Gleichspannungssignals, das aus dem Ausgangstonsignal des Lautstärkenreglers erhalten wird, niedriger als die
niedrigere der Spannungen der beiden Pegelkomparatoren ist, wird das durch die Subtraktion, erhaltende Ausgangssignal
Null, so daß die Lautstärke des Lautsprechers überhaupt nicht eingestellt wird.
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Wie zuvor beschrieben, wird durch die Erfindung ein automatischer Lautstärkenregler geschaffen, bei dem die Lautstärke
eines Lautsprechers automatisch entsprechend dem Pegel eines Umgebungsgeräuschs eingestellt wird, wobei
die Lautstärke niemals unstabil wird, selbst wenn das Umgebungsgeräusch durch einen zu starken Ton des Lautsprechers
ausgeblendet wird; auch wird die Lautstärke des Lautsprechers momentan nicht zu große, wenn der Lautsprecher
mit der Tonerzeugung beginnt.
030009/0935
Claims (5)
- 2S34593
/Ά Lut οι mi a ζ :. ε L . j i"_ j«. 1 au tstäij- 1 I
* *η t- t G U ;■■:.; e :rie,:i Laut in ίν.-'Ί-ίΐ", σ e ί: -- η :n ζ e i c h n Lat:r s t,i:;:/i:-iieins te 1 lkreis f 3 ) , cer zv:i-e 'I) urin einen L-autr.precher ;' - ''' gei ■:!:£:'; ':-■: .ist, e:r...^ L'in *'i ehtuncr zar T_'rzeuf-Tuncr eines er?1:;.'! ';'■ i {-:"i ■: '. ·- t;:tsprfJ.';r.d ·::.-:ί Pea el de F Tons ig na Is ,ciar von d:.v "' \ r: ^Ι'-γπ;· Iqur "11 e ,;i-r Lautsprecher z· laeführtwird, ei η ι- Γ ir. r: chtrnci '."G) ::·;γ Erz euer ο ng --in es zweiter Tonsignals ertsprecht;n-3 c.t.r P-gei des Tonaemischs, das aus dem vor. Lautsprecher erzeugten Ton und einer: Ungebungsgeräusoh besteht, eine Einrichtuna {20} 2iir Verarbeitung nei? ersten und zveit&r: Signals, um ein drittes Signal entsprechend irr wesentlichen nur den Fe""el des UrigebungsgeräuEChs zu erzeugen, eine Einrichtung (29) ζ u r Ab last u! ι g d e s; d r i 11 e η S i g η a 1 s i η b e s t i rm t e η Intervallen, eine rinrichtung (35), die das Ausganassicrnal der Abtasteinrichtung während einer bestimmten Zeitperiode heilt, und eine Einrichtung zur Steuerung des Pegels der Tcnsignals, das der Lautstiirke.reinstellkreis durchläuft, entsprechend dem Ausgangssignal der Halteeinrichtunc·.D30009/0935 - 2. Lautstärkenregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinriohtung eine relativ kleine Eingabezeitkonstante und eine relativ große Ausgabfczeitkonstante hat.
- 3. Lautstärktnregler nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erraittluno des Pegels eines Tonsignals, das von der Tonsignalquelle (1) den Lautsprecher (5) zugeführt wird, und eine Einrichtung, die die Zufuhr des ersten und zweiten Siqnals zur dritten Tonsignalerzeugungseinrichtung verhindert, wenn die Pegelermittlungseinrichtung feststellt, daß der Pegel des Tonsignals im wesentlichen Null ist.
- 4. Lautstärktnrtgler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Ermittlung des Pegels des ersten Signals und eine Einrichtung, die die Halleinrichtung veranlaßt, das Ausaangssignal der Abtasteinrichtung während einer bestimmten Zeitperiode zu halten, wenn der Pegel des ersten Signals höher als ein vorbestimmter Wert ist, und das Ausganqssignal der dritten Signalerzeugungseinrichtung dem Lautstärkeneinsteilkreis (3) zuzuführen, wenn der Pegel des ersten Signals niedriger als ein vorbestimmter Wert ist.
- 5. Lautstärkenregler nach Anspruch 4, dadurch α e k e η η zeichne t, daß die Einrichtunq zur Frmittlung des Pegels des ersten Signals einen ersten Pegelkomparator (Gl1) aufweist, der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Pegel des ersten Signals höher als ein vorbestimmter Wert ist, und einen zweiten Pegelkcmparator (~'-t ) , der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Peciel des ersten Signals niedriger als ein zweiter vorbestimmter Wert ist, der kleiner als der erste vorbestimmte Wert ist, sowie eine Einrichtung, die das Ausgangssignal der dritten Signalerzeugunaseinrichtung dem LautstMrkeneinstellkreis (3) zuführt, wenn der Pegel des ersten030009/0935Signals größer als der erste vorbestimmte Wert und kleiner als der zweite vorbestimmte Wert ist, eine Einrichtung, die die Halteeinrichtung veranlaßt, das Ausgangssignal der Abtasteinrichtung entsprechend derr. Ausgangssignal des ersten Pegelkomparatcrs zu halten, sowie weiterhin eine Einrichtung, die entsprechend deir: Ausgangssignal des zweiten Pegelkomparators die Laut stärkenregelung zu unterbrechen, die durch das Ausgangs- signal der dritten Signalerzeugungseinrichtunq bewirkt wird.C30009/0935
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- 1979-08-08 US US06/064,384 patent/US4254303A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1979-08-24 SE SE7907070A patent/SE7907070L/ not_active Application Discontinuation
- 1979-08-27 DE DE19792934593 patent/DE2934593A1/de not_active Withdrawn
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