EP0508392A2

Circuit arrangement for correcting linear and non-linear transfer characteristics of electroacustic transducers.

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement for correcting linear and non-linear transfer characteristics of electroacoustic transducers within the entire range of modulation (small- and large-signal behaviour), consisting of an electrical equaliser network which is coupled to the connecting terminals of the transducer and an aid, which is connected either temporarily or continuously, for matching the equaliser network to the transducer. The equaliser network (1) consists of a chain circuit of transmission elements, at least one transmission element (two-terminal network Z) exhibiting a non-linear transfer characteristic between its input and output port. The non-linear equaliser network contains linear transmission systems, multiplicative and additive logic elements and non-linear volatile two-terminal networks which are interconnected in accordance with the balanced active structure of the transducer. The parameters of the non-linear volatile two-terminal networks are variable by means of control signals (39, 40, 41). The matching aid activated only for matching purposes contains a main controller (89), a generating part (75) for generating an excitation signal and an analysis part (76) for converting the measurement signal, picked up via a sensor (3), into control signals (39, 40, 41) for automatically setting the parameters of the equaliser network. The equaliser network matched to the transducer (2) by means of this aid changes the linear transfer characteristics and reduces the non-linear distortions of the overall system. The invention is characterised most clearly by Figure 22. <IMAGE>

EP0508392A2, drawing sheet 1
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11 claims: 11 independent, 0 dependent

  1. 1
    Circuit arrangement for correcting the linear and non-linear transmission behavior of electroacoustic transducers in the entire modulation range (small and large signal range), consisting of an electroacoustic transducer and an electrical equalizer network connected to the connection terminals, characterized, that the electrical equalizer network (1) from a chain connection (series connection) of two gates (transmission elements Z₁, Z₂, ... Zn), with at least one two-port (Zi) has a non-linear, memory-free (frequency-independent, static) or non-linear, dynamic transmission behavior between its entrance and exit gates and that the linear and non-linear transmission behavior of these two gates with the help of a matching arrangement, which is temporarily or permanently connected to the converter (2, 3) and / or the equalizer network (1) is connected, can be automatically adjusted to the converter (2, 3). Schaltungsanordnung zur Korrektur des linearen und nichtlinearen Übertragungsverhaltens elektroakustischer Wandler im gesamten Aussteuerungsbereich (Klein- und Großsignalbereich), bestehend aus einem elektroakustischen Wandler und einem, an den Anschlußklemmen angeschlossenen, elektrischen Entzerrernetzwerk, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Entzerrernetzwerk (1) aus einer Kettenschaltung (Hintereinanderschaltung) von Zweitoren (Übertragungsglieder Z₁, Z₂, ... Zn) besteht, wobei wenigstens ein Zweitor (Zi) zwischen seinem Eingangs- und Ausgangstor ein nichtlineares, gedächtnisloses (frequenzunabhängiges, statisches) oder nichtlineares, dynamisches Übervertragungsverhalten aufweist und daß das lineare und nichtlineare Übertragungsverhalten dieser Zweitore mit Hilfe einer Anpaßanordnung, die zeitweilig oder ständig an den Wandler (2, 3) und/oder das Entzerrernetzwerk (1) angeschlossen ist, an den Wandler (2, 3) automatisch angleichbar ist.
  2. 2
    Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare Zweitor (Z) mindestens ein Dreitor Di enthält, welches aus einem nichtlinearen, dynamischen Übertragungsglied (23) (Zweitor U) und einem gedächtnislosen Verknüpfungselement V (24) (z. B. Addierer, Multiplizierer, usw.) besteht, daß die beiden Eingangssignale des Verknüpfungselementes (24) über eine algebraische Operation (z. B. Nultiplikation oder Addition) zum Ausgangssignal (25) verknüpft werden, wobei der eine Eingang (21) (E₁) des Dreitors (D) direkt mit dem einen Eingang des Verknüpfungselementes (24) (V) verbunden ist und der andere Eingang (22) (E₂) des Dreitores (D) über das Zweitor (23) (U) mit dem zweiten Eingang des Verknüpfungselementes (24) (V) zusammengeschaltet ist und der Ausgang des Verknüpfungselementes (24) mit dem Ausgang des Dreitors (D) verbunden ist und daß das Zweitor (23) (U) aus dynamischen, linearen Zweitoren und/oder gedächtnislosen, nichtlinearen Zweitoren und/oder Verknüpfungselementen besteht. Arrangement according to claim 1, characterized, that the non-linear two-port (Z) at least one three-port Di contains, which consists of a non-linear, dynamic transmission element (23) (two-port U) and a memory-less logic element V (24) (e.g. adders, multipliers, etc.) that the two input signals of the logic element (24) via an algebraic Surgery (e.g. Multiplication or addition) are linked to the output signal (25), one input (21) (E₁) of the three-way switch (D) being connected directly to one input of the linking element (24) (V) and the other input (22) E₂) of the three-port (D) is connected via the two-port (23) (U) to the second input of the logic element (24) (V) and the output of the logic element (24) is connected to the output of the three-way gate (D) and that the two-port (23) (U) from dynamic, linear two-port and / or memoryless, non-linear two-port and / or linking elements.
  3. 3
    Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennnzeichnet, daß bei Verwendung eines Dreitors (D) im Zweitor (Z) der Eingang (21) (E₁) des Dreitores (D) mit dem Eingang (11) des Zweitores (Z) und der Ausgang (25) (A) des Dreitores (D) mit dem Ausgang (12) des Zweitores (Z) verbunden ist und daß das verbleibende Eingangstor (22) (E₂) des Dreitores (D) mit dem Eingangstor (11) des Zweitors (Z) oder mit dem Ausgangstor (12) des Zweitors (Z) verbunden ist oder daß bei Verwendung mehrerer Dreitore (D₁, ..., Di) im Zweitor (Z) das Eingangstor (21) (E₁) des ersten Eingangstores (D₁) mit dem Eingang (11) des Zweitores (Z), das Ausgangstor (25) des ersten Dreitores (D₁) mit dem Eingang (21) (E₁) des nachfolgenden zweiten Dreitores (D₂) verbunden ist und daß mögliche weitere Dreitore (D₃,..., Di) in gleicher Weise miteinander verbunden sind, so daß alle vorhandenen Dreitore (D₁, ..., Di) in einer Kettenschaltung angeordnet sind und daß das Ausgangstor (25) (A) des letzten Dreitores (Di) mit dem Ausgangstor (12) des Zweitores (Z) verbunden ist und daß die verbleibenden Eingangstore (22) (E₂) aller enthaltenen Dreitore mit dem Eingangstor (11) des Zweitors (Z) oder mit dem Ausgangstor (12) des Zweitors (Z) verbunden sind. Arrangement according to claim 2, characterized by that when using a three-port (D) in the two-port (Z) the input (21) (E₁) of the three-port (D) with the input (11) of the two-port (Z) and the output (25) (A) of the three-port (D ) is connected to the output (12) of the two-port (Z) and that the remaining input gate (22) (E₂) of the three-port (D) with the input port (11) of the two-port (Z) or with the output port (12) of the two-port (Z) is connected or that when using multiple three gates (D₁, ..., Di) in the second gate (Z) the entrance gate (21) (E₁) of the first entrance gate (D₁) with the entrance (11) of the two-gate (Z), the exit gate (25) of the first three-gate entrance (D₁) with the entrance (21) ( E₁) of the subsequent second three-port (D₂) is connected and that possible further three-port (D₃, ..., Di) are connected to each other in the same way, so that all existing three gates (D₁, ..., Di) are arranged in a chain connection and that the output gate (25) (A) of the last three-port (Di) is connected to the output gate (12) of the two-port gate (Z) and that the remaining input gates (22) (E₂) of all three-port gates contained are connected to the input gate (11) of the two-port gate (Z) or to the output gate (12) of the two-port gate (Z ) are connected.
  4. 4
    Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (22) (E₂) des Dreitores (D) über ein lineares, dynamisches Übertragungsglied (Filter mit Tiefpaßcharakteristik) und über ein nichtlineares, gedächtnisloses Übertragungsglied (Zweitor N) seriell mit dem einen Eingang eines Verknüpfungselementes (V) verbunden ist und der zweite Eingang des Verknüpfungselementes mit dem Eingang (21) (E₁) des Dreitors (D) und der Ausgang des Verknüpfungselementes (V) mit dem Ausgang (25) (A) des Dreitors (D) zusammengeschaltet sind, wobei das Verknüfungselement im Falle der Kompensation des auslenkungsabhängigen Kraftfaktors ein Multiplizierer und in allen anderen Fällen ein Addierer ist. Arrangement according to claim 2, characterized, that the input (22) (E₂) of the three-port (D) via a linear, dynamic transmission element (filter with low-pass characteristic) and via a non-linear, memoryless transmission element (two-port N) is connected in series with one input of a logic element (V) and the second input of the logic element with the input (21) (E₁) of the three-way connector (D) and the output of the logic element (V) with the output ( 25) (A) of the rotator (D) are connected together, the linking element being a multiplier in the case of compensation of the deflection-dependent force factor and an adder in all other cases.
  5. 5
    Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (22) (E₂) des Dreitors (D) mit einem linearen, dynamischen Übertragungsglied (Filter mit Tiefpaßcharakteristik) verbunden ist, der Ausgang dieses linearen Filters sowohl über ein lineares, dynamisches Übertragungsglied (108) (Differenzierglied) mit dem einen Eingang eines Multiplizierers als auch über ein gedächtnisloses, nichtlineares Übertragungsglied (Zweitor N) mit dem anderen Eingang des Multiplizierers verbunden ist, der Ausgang des Multiplizierers mit einen Eingang eines Addierers, der zweite Eingang des Addierers mit dem Eingang (21) (E₁) des Dreitores und der Ausgang des Addierers mit dem Ausgang (25) (A) des Dreitores (D) zusammengeschaltet sind. Arrangement according to claim 2, characterized, that the input (22) (E₂) of the Dreitor (D) is connected to a linear, dynamic transmission element (filter with low-pass characteristic), the output of this linear filter both via a linear, dynamic transmission element (108) (differentiating element) with one input a multiplier and also via a memoryless, non-linear transmission element (two-port N) to the other input of the multiplier, the output of the multiplier with an input of an adder, the second input of the adder with the input (21) (E₁) of the three-port and the output of the adder with the output (25) (A) of the three-port (D) are interconnected.
  6. 6
    Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (22) (E₂) eines Dreitors (D) sowohl mit dem Eingang eines linearen, dynamischen Übertragungsgliedes (100) (Filter mit Tiefpaßcharakteristik) als auch im Falle der Stromspeisung des elektrodynamischen Schallsenders direkt mit dem Eingang eines Quadrierers (168) verbunden ist und im Falle der Spannungsspeisung ein zusätzliches dynamisches, nichtlineares Übertragungsglied (111) zwischen Eingang (22) (E₂) des Dreitors (D) und dem Eingang des Quadrierers (168) geschaltet ist, der Ausgang des Quadrierers (168) mit dem Eingang eines Multiplizierers (109) und der Ausgang des linearen Übertragungsgliedes (100) über ein nachgeschaltetes gedächtnisloses, nichtlineares Übertragungsglied (110) (N) seriell mit dem anderen Eingang des Multiplizierers (169) verbunden ist, der Ausgang des Multiplizierers (169) mit dem ersten Eingang eines Addierers (103), der zweite Eingang des Addierers (103) mit dem Eingang (21) (E₁) des Dreitors (D) und der Ausgang des Addierers (103) mit dem Ausgang (25) (A) des Dreitors (D) zusammengeschaltet sind. Arrangement according to claim 2, characterized, that the input (22) (E₂) of a Dreitor (D) both with the input of a linear, dynamic transmission element (100) (filter with low-pass characteristic) and in the case of power supply to the electrodynamic sound transmitter directly connected to the input of a square (168) and in the case of voltage supply an additional dynamic non-linear transmission element (111) is connected between the input (22) (E₂) of the rotator (D) and the input of the squarer (168), the output of the squarer (168) with the input of a multiplier (109) and the output of the linear transmission element (100) is connected in series with the other input of the multiplier (169) via a downstream memoryless, non-linear transmission element (110) (N), the output of the multiplier (169) with the first input of an adder (103), the second input of the adder (103) with the input (21) (E₁) of the Dreitor (D) and the output of the adder (103) with the output (25) (A) of the three-way monitor (D) are interconnected.
  7. 7
    Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (22) (E₂) eines Dreitors (D) sowohl mit dem Eingang eines linearen, dynamischen Übertragungsgliedes (Filter mit Tiefpaßcharakteristik) als auch im Falle der Entzerrung eines elektrodynamischen Mikrofons direkt mit dem Eingang eines Multiplizierers verbunden ist und im Falle der Entzerrung eines elektrodynamischen Lautsprechers über ein zusätzliches dynamisches, nichtlineares Übertragungsglied mit dem Eingang des Multiplizierers verbunden ist, der Ausgang des linearen, dynamischen Übertragungsgliedes über ein nachgeschaltetes gedächtnisloses, nichtlineares Übertragungsglied (N) seriell mit dem anderen Eingang des Multiplizierers verbunden ist, der Ausgang des Multiplizierers über ein weiteres lineares, dynamisches Übertragungsglied, das im Falle der Entzerrung eines elektrodynamischen Lautsprechers ein Differenzierer ist, mit dem ersten Eingang eines Addierers (103), der zweite Eingang des Addierers (103) mit dem Eingang (21) (E₁) und der Ausgang des Addierers (103) mit dem Ausgang (25) (A) des Dreitors (D) zusammengeschaltet sind. Arrangement according to claim 2, characterized, that the input (22) (E₂) of a Dreitor (D) both with the input of a linear, dynamic transmission element (filter with low-pass characteristic) and in the case of equalization of an electrodynamic microphone is directly connected to the input of a multiplier and in the case of equalization an electrodynamic loudspeaker via an additional dynamic, non-linear transmission element is connected to the input of the multiplier, the output of the linear, dynamic transmission element is connected in series with the other input of the multiplier via a downstream memoryless, non-linear transmission element (N), the output of the multiplier is connected via a further linear, dynamic transmission element, the is a differentiator in the case of equalization of an electrodynamic loudspeaker, with the first input of an adder (103), the second input of the adder (103) with the input (21) (E₁) and the output of the adder (103) with the output (25) (A) of the three-way connector (D) interconnected are.
  8. 8
    Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (22) (E₂) eines Dreitors (D) über ein dynamisches Übertragungsglied, über ein nachgeschaltetes gedächtnisloses, nichtlineares Übertragungsglied (N) und über ein nachgeschaltetes, weiteres, lineares und dynamisches Übertragungsglied seriell mit einem einen Eingang eines Addierers (103) verbunden ist und der zweite Eingang des Addierers (103) mit dem Eingang (21) (E₁) des Dreitors (D) und der Ausgang des Addierers (103) mit dem Ausgang (25) (A) des Dreitors (D) zusammengeschaltet sind. Arrangement according to claim 2, characterized, that the input (22) (E₂) of a three-way monitor (D) via a dynamic transmission element, via a downstream memoryless, non-linear transmission element (N) and via a downstream, further, linear and dynamic transmission element is connected in series to an input of an adder (103) and the second input of the adder (103) to the input (21) (E₁) of the three-phase drive (D) and the output of the adder (103) to the output (25) (A) of the three-way monitor (D) are interconnected.
  9. 9
    Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim elektrodynamischen Schallsender das Dreitor (DB) zur Kompensation des elektrodynamischen Antriebes mit den anderen Dreitoren derart in Kette geschaltet ist, daß das Dreitor (DL) zur Kompensation der Induktivitätskompensation an den Ausgang des Dreitors (DB) und alle anderen Dreitore eingangsseitig an das Dreitor (DB) angeschlossen sind. Arrangement according to one or more of claims 3 to 8, characterized, that the three-gate (DB) to compensate for the electrodynamic drive is connected in chain with the other three ports so that the three port (DL) for compensation of the inductance compensation at the output of the three-way monitor (DB) and all other three gates on the input side to the three gate (DB) are connected.
  10. 10
    Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Kompensation des auslenkungsabhängigen, elektrodynamischen Koppelparameters und weiterer Wandlerparameter des elektrodynamischen Schallempfängers das Dreitor (DBE) zur Kompensation des Kopplungsparameters an den Ausgang des Mikrofons (3) oder eines unmittelbar nachgeschalteten Mikrofonverstärkers (7) geschaltet ist und daß der Ausgang des Dreitors (DBE) seriell mit einem weiteren nichtlinearen dynamischen Zweitor verbunden ist, welches die Kompensationsdreitore für die weiteren Wandlerparameter enthält. Arrangement according to one or more of claims 3 to 8, characterized, that for the simultaneous compensation of the deflection-dependent, electrodynamic coupling parameter and further transducer parameters of the electrodynamic sound receiver, the three-port (DBE) to compensate for the coupling parameter to the output of the microphone (3) or an immediately downstream microphone amplifier (7) and that the output of the three-way switch (DBE) is connected in series with another nonlinear dynamic two-port, which contains the compensation three-ports for the other converter parameters.
  11. 11
    Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpaßordnung aus einem Generierungsteil zur Erzeugung eines Anregungssignales und aus einem Analyseteil zur Erfassung und Auswertung eines Meßsignales besteht, das Generierungsteil mit dem Wandler und/oder mit dem nichtlinearen Entzerrernetzwerk und dem Analyseteil zu einer Meßkette verbunden ist, ein elektrisches oder mechanisches oder akustisches Signal am Wandler durch das Analyseteil gemessen wird, der Ausgang des Analyseteils mit dem Steuereingang des Entzerrernetzwerkes verbunden ist und die übertragenen Steuersignale die Parameter der linearen und nichtlinearen Übertragungsglieder des Entzerrernetzwerks verändern und an den Wandler automatisch anpassen. Arrangement according to claim 1, characterized, that the adapter consists of a generation part for generating an excitation signal and an analysis part for recording and evaluating a measurement signal, the generation part is connected to the converter and / or to the non-linear equalizer network and the analysis part to form a measurement chain, an electrical or mechanical or acoustic signal is measured on the converter by the analysis part, the output of the analysis part is connected to the control input of the equalizer network and the transmitted control signals change the parameters of the linear and non-linear transmission elements of the equalizer network and adapt them automatically to the converter.