DE2629957C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Signalkompression nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Schaltungsanordnung zur Signalexpansion nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.

Bei der Aufzeichnung und Wiedergabe eines Signals mittels eines Aufnahmemediums, z. B. eines Magnetbandes oder einer Schallplatte, soll das in dem Signalübertragungssystem auftretende Rauschen so gering wie möglich sein bzw. soweit wie möglich eliminiert werden. Es ist bekannt, zu diesem Zweck den Dynamikbereich des Eingangssignals bei der Aufnahme zu komprimieren. Ferner sind zahlreiche Schaltungsanordnungen zur Eliminierung des Rauschens bekannt. Eine der jüngsten Entwicklungen auf diesem Gebiet ist das sog. dbx-System. Dieses dbx-System ist ein Aufnahme- und Wiedergabesystem, bei dem das Signal in komprimierter Form aufgezeichnet und das aufgezeichnete Signal bei der Wiedergabe so expandiert wird, daß die Kompression genau rückgängig gemacht wird.

Fig. 1 zeigt das dbx-System als Blockschaltbild. Hierin ist eine Schaltungsanordnung 1 zur Signalkompression vorgesehen, bei welcher der Pegel des Ausgangssignals im Vergleich zum Pegel des Eingangssignals um den Exponenten 1/2 verringert ist. Diese Schaltungsanordnung zur Signalkompression ist als Eingangsstufe vor einem Aufzeichnungsmedium 2 vorgesehen. Auf der Wiedergabeseite ist eine Schaltungsanordnung 3 zur Signalexpansion angeordnet, bei welcher der Pegel des Ausgangssignals im Vergleich zum Pegel des Ausgangssignals des Aufzeichnungsmediums 2 um den Exponenten 2 oder quadratisch expandiert wird.

Schaltungsanordnungen der eingangs genannten Art zur Signalkompression und Signalexpansion sind aus der DE-PS 25 29 012 bekannt. Diese bekannten Schaltungsanordnungen sind so konzipiert, daß reproduzierbare Steuerkennlinien (Abhängigkeit der Ausgangssignale von den Eingangssignalen) dadurch erzeugt werden, daß ein im allgemeinen vorliegender, bestimmter Kennlinienknick durch einen stetigen, leicht reproduzierbaren Kennlinienverlauf ersetzt wird. Dazu ist das dem Eingang des Schaltungsteils zur Erzeugung der Steuerspannung zugeführte Signal einer Vereinigungsschaltung entnommen, der einerseits das Ausgangssignal eines in einem Zweigweg liegenden Mittels zur Änderung eines Übertragungsmaßes und andererseits von einem Nutzsignal abgeleitetes Zusatzsignal zugeführt ist, und am Ausgang der Vereinigungsschaltung ist eine von der Differenz zwischen dem Ausgangssignal des im Zweigweg liegenden Mittels zur Änderung des Übertragungsmaßes einerseits und dem Zusatzsignal andererseits abhängiges Signal abgreifbar.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist es zweckmäßig, bekannte Schaltungsanordnungen zur Signalkompression bzw. zur Signalexpansion zu betrachten, welche die in Fig. 2A bzw. 2B wiedergegebene Form haben. Zunächst sei die in Fig. 2A dargestellte Grundschaltung erläutert: Ein Eingangssignal S _i mit dem Spannungspegel V _i wird über die Eingangsklemme 6 a einem regelbaren Verstärker 4 und von diesem einer Schaltung 5 zur logarithmischen Umwandlung zugeführt. Die Ausgangsspannung V _C der Schaltung 5 zu logarithmischen Umwandlung bildet die Steuerspannung zur Steuerung des Verstärkungsfaktors für den regelbaren Verstärker 4. Diese Ausgangsspannung V _C hat den Wert V _C =C₂^-1 ln k V _i , wobei C₂ und k Konstanten bedeuten. Die Charakteristik des Verstärkungsfaktors A des regelbaren Verstärkers 4 ist in diesem Fall so gewählt, daß sie einer Exponentialfunktion V _C proportional ist. Für den Verstärkungsfaktor A gilt also A=A₀ ec₁V _c , wobei A₀ und C₁ Konstanten bedeuten. Der Ausgangspegel V _O des Ausgangssignals S _₀ an der Ausgangsklemme 6 b des regelbaren Verstärkers 4 kann dann folgendermaßen ausgedrückt werden:

Unter der Voraussetzung, daß C₂=-2C₁ ist, ändert sich die Gleichung (1) folgendermaßen:

V _o = A₀k ^-1/2 V _i ^1/2 (2)

Das Eingangssignal V _i wird durch die in Fig. 2A dargestellte Schaltung 10 A exponentiell mit der Potenz 1/2 kompromiert. In dieser Weise dient die Schaltung 10 A in Fig. 2A als Signalkompressor.

Unter der Voraussetzung, daß in Gleichung (1) für die Konstanten gilt C₁=C₂, erhält man

V _O = A₀kV _i ² (3)

Das bedeutet, daß das Eingangssignal V _i mit der Potenz 2 exponentiell expandiert wird.

Falls die Konstanten in der vorangehend beschriebenen Weise gewählt sind, kann die Schaltung 10 A in Fig. 2A sowohl als Signalkompressor als auch als Signalexpander dienen.

Die in Fig. 2B dargestellte Schaltung 10 B kann ähnlich wie die Schaltung 10 A in Fig. 2A verwendet werden. In der Schaltung 10 B ist die logarithmische Wandlerstufe 5 in den Rückkopplungskreis einbezogen. Die Ausgangsspannung V _O bildet die Eingangsspannung der Logarithmierstufe 5. Ihre Ausgangsspannung V _C bildet die Steuerspannung des regelbaren Verstärkers 4. Die Ausgangsspannung V _O der Schaltung 10 B kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:

Unter der Voraussetzung, daß C₂=2C₁ ist, erhält man aus Gleichung (4) folgende Beziehung:

V _O = A₀² k V _i ² (5)

Falls C₂=-C₁ ist, wird Gleichung (4) zu

V _O = A₀^1/2 k ^-1/2 V _i ^1/2 (6)

Die Gleichung (5) bedeutet, daß das Eingangssignal V _i exponentiell mit der Potenz 2 expandiert wird, während Gleichung (6) bedeutet, daß das Eingangssignal V _i mit der Potenz 1/2 exponentiell komprimiert wird. Die Schaltung 10 B kann dementsprechend ebenso wie die Schaltung 10 A in Fig. 2A sowohl zur Signalexpansion als auch zur Signalkompression dienen, wenn die Konstanten C₁ und C₂ entsprechend gewählt sind. Im allgemeinen finden die Schaltungen 10 A und 10 B unter der Bedingung Anwendung, daß die Gleichungen (2) und (5) bzw. (3) und (6) paarweise angewendet werden.

Falls der regelbare Verstärker 4 und die Logarithmierschaltung 5 in der vorangehend beschriebenen Weise verwendet werden, wird das Eingangssignal komprimiert und expandiert. Dementsprechend können die Schaltungen 10 A und 10 B das im Übertragungs- bzw. Speichermedium entstehende Rauschen wirksam eliminieren. Ein Nachteil besteht jedoch darin, daß es vergleichsweise schwierig ist, in den aus dem regelbaren Verstärker 4 und der Logarithmierschaltung 5 bestehenden Schaltungen 10 A bzw. 10 B die erforderlichen exponentiellen bzw. logarithmischen Kennlinien genau herzustellen. So ist es bereits schwierig, Bauelemente mit diesen Kennlinien herzustellen, so daß die Ausbeute bei der Fabrikation sehr gering ist. Außerdem ist die Abweichung der tatsächlichen Kennlinien von den angestrebten idealen Kennlinien bei den Bauelementen nicht dieselbe. Wenn beispielsweise eine Exponentialkennlinie mit dem Exponenten 1/2 derart abweicht, daß sich der Exponent 1,2/2 ergibt, ist es nur sehr wenig wahrscheinlich, daß entsprechend auch die Exponentialkennlinie mit dem Exponenten 2 derart abweicht, daß sich der Exponent 2/1,2 ergibt. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Exemplarstreuung der Schaltungselemente, aus denen die Schaltungen 10 A und 10 B aufgebaut sind, beispielsweise Transistoren, Dioden usw. und ihre Temperaturabhängigkeiten unmittelbar die exponentielle und logarithmische Kennlinie der Schaltungen beeinflussen. Damit werden die Schaltungen 10 A und 10 B in ihrem Kennlinienverlauf uneinheitlich, so daß sie das Eingangssignal nicht in korrekter Weise exponentiell komprimieren und expandieren und eine wirklichkeitsgetreue Wiedergabe nicht möglich ist. Dies sind schwerwiegende Fehler.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Signalkompression und eine Schaltungsanordnung zur Signalexpansion zu schaffen, bei der nicht die Einschränkung besteht, daß spannungsgesteuerte Verstärker eine exponentielle Kennlinie haben müssen, sondern bei der ein solcher Verstärker eine Kennlinie mit beliebigem Verlauf haben kann.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zur Signalkompression bzw. zur Signalexpansion durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 9 gelöst. Bei den erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen muß lediglich sichergestellt sein, daß die spannungsgesteuerten Verstärker den gleichen Verstärkungsfaktor aufweisen, der Verlauf ihrer Verstärkungsfaktorregelkennlinie unterliegt keinen Beschränkungen. Es wird weder eine exponentielle noch eine logarithmische Kennlinie benötigt. Die Anordnungen sind trotzdem imstande, ein Eingangssignal exponentiell zu expandieren, und vermeiden den nachteiligen Einfluß von Exemplarstreuungen und Temperaturabhängigkeit der Elemente. Der Herstellungsaufwand wird hierdurch erheblich vereinfacht, und es ist ohne weiteres möglich, Anordnungen zur Signalkompression und Signalexpansion mit gleichförmigen Kennlinien zu schaffen.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung zur Signalkompression gehen aus den Ansprüchen 2 bis 8 hervor, und bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung zur Signalexpansion gehen aus den Ansprüchen 10 bis 17 hervor.

Eine bevorzugte Anwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Signalkompression oder zur Signalexpansion ist im Anspruch 18 angegeben.

Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eignet sich insbesondere auch zur Realisierung als integrierte Schaltung.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert:

Fig. 1 zeigt - wie bereits erwähnt - eine dem Stand der Technik angehörende Schaltung zur Rauschunterdrückung.

Fig. 2A und 2B zeigen als Blockschaltbilder eine Anordnung zur Signalkompression und eine Anordnung zur Signalexpansion, wie sie bei der Schaltung nach Fig. 1 Verwendung finden können.

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild einer Signalkompressionsschaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild einer Anordnung zur Signalexpansion gemäß der Erfindung.

Fig. 5 zeigt eine Schnittzeichnung durch einen Feldeffekttransistor, der sich als regelbares Verstärkerelement zur Verwendung bei der Anordnung gemäß der Erfindung eignet.

Fig. 6 zeigt eine Schnittschaltung längs der Linie I-I in Fig. 5.

Fig. 7 zeigt den in Fig. 5 und 6 dargestellten Feldeffekttransistor als Schaltungssymbol.

Fig. 8 zeigt ein Kennlinienfeld, das die Dämpfungscharakteristik des Feldeffekttransistors wiedergibt.

Fig. 9 zeigt das Schaltbild eines praktischen Ausführungsbeispiels der Signalkompressionsschaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 10 zeigt das Schaltbild eines praktischen Ausführungbeispiels der Signalexpansionsschaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 11 zeigt das Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels der Signalkompressionsschaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 12 zeigt das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Signalexpansionsschaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 13 zeigt eine graphische Darstellung, die zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltungsanordnung dient.

Die Schaltung gemäß der Erfindung vermag ein Eingangssignal exponentiell mit der Potenz (n-k)/n exponentiell zu komprimieren oder mit der Potenz n/(n-k) exponentiell zu expandieren (wobei n und k ganzzahlig sind).

Zunächst sei anhand von Fig. 3 eine Schaltung zur Signalkompression beschrieben:

Die Schaltung nach Fig. 3 komprimiert ein Eingangssignal S _I exponentiell mit der Potenz 1/2 (wobei in der vorstehend angeschriebenen allgemeinen Beziehung also n=2 und k=1 ist).

In Fig. 3 ist die Signalkompressionsschaltung gemäß der Erfindung in ihrer Gesamtheit mit T _C bezeichnet. Da die Schaltung T _C das Eingangssignal S _I , wie erwähnt, mit der Potenz 1/2 komprimiert, werden zwei in Kaskade geschaltete spannungsgesteuerte Verstärker 7 A und 7 B verwendet. Diese spannungsgesteuerten Verstärker 7 A und 7 B besitzen den gleichen Aufbau, so daß es genügt, einen von ihnen, nämlich den Verstärker 7 A, zu beschreiben. Der spannungsgesteuerte Verstärker 7 A beinhaltet eine spannungsgesteuerte variable Impedanzvorrichtung bzw. ein spannungsgesteuertes Element 8 A zur Beeinflussung des Verstärkungsgrades sowie einen Verstärker 9 A mit einheitlichem Verstärkungsgrad. Der Verstärkungsgrad A(V _G ) des Elements 8 A mit steuerbarem Verstärkungsgrad wird durch eine an einen seiner Eingänge angelegte Steuerspannung V _G derart gesteuert, daß der Verstärker 7 A insgesamt in der oben beschriebenen Weise als spannungsgesteuerter Verstärker wirkt. In diesem Fall ist das Element 8 A mit steuerbarem Verstärkungsgrad ein solches, dessen Verstärkungsgrad A(V _G ) insgesamt kleiner als 1. Vorzugsweise wird als Element 8 A ein (weiter unten beschriebener) Feldeffekttransistor mit verteilter Drain-Elektrode verwendet, der als Dämpfungselement dient. Der Verstärkungsgrad des Verstärkers 9 A sei A₁.

Der andere spannungsgesteuerte Verstärker 7 B ist in der gleichen Weise aufgebaut wie der Verstärker 7 A. Der Verstärkungsgrad B(V _G ) des steuerbaren Elements 8 A wird durch die gleiche Steuerspannung V _G gesteuert, wie das Element 8 A. Die Verstärkung des Verstärkers 9 B habe den Wert A₂.

Gemäß der Erfindung besitzen die beiden Elemente 8 A und 8 B zur Regelung des Verstärkungsgrades übereinstimmende Kennlinien, die Verstärkungsfaktoren sind bei der gleichen Steuerspannung V _G also gleich, d. h. A(V _G )=B(V _G ). Um Elemente 8 A und 8 B mit übereinstimmenden Kennlinien zu erhalten, genügt es, sie als integrierte Schaltungselemente auf ein und demselben Halbleiterblättchen auszubilden.

Die Steuerspannung V _G wird dadurch gewonnen, daß die Ausgangsspannung V _b des Verstärkers 7 B in einer Addierschaltung 11 zu einer gewünschten Spannung, der negativen Offsetspannung -V _F , hinzuaddiert wird.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung T _C wird das zu komprimierende Eingangssignal S _I einer Eingangsklemme 13 des ersten Verstärkers 7 A zugeführt. Das Ausgangssignal S _O wird an der Ausgangsklemme 14 dieses ersten Verstärkers 7 A, d. h. zwischen den beiden Verstärkern 7 A und 7 B, abgenommen. Zwischen dem Pegel V _i des Eingangssignals S _I und dem Pegel V _O des Ausgangssignals S _O bestehen folgende Beziehungen:

V _i · A₁ · A(V _G ) = V _O (7)

V _O A₂A(V _G ) = V _G +V _F (8)

Aus Gleichung (7) und (8) erhält man durch Eliminierung des Faktors A(V _G ) den Wert für V _O :

V _O = (V _G +V _F ) ^1/2 (A₁/A₂)^1/2 (V _i ) ^1/2 (9).

Aus Gleichung (9) erkennt man, daß der Pegel V _O des Ausgangssignals dem Pegel V _i des Eingangssignals proportional ist, wobei der Faktor den Wert 1/2 hat bzw. daß das Eingangssignal S _I exponentiell mit der Potenz 1/2 komprimiert wird. Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung T _C dient also als Schaltung zur Signalkompression.

Es ist bemerkenswert, daß die Exponentialkennlinie mit dem Faktor 1/2, die sich aus Gleichung (9) ergibt, keinen Faktor besitzt, in dem die Charakteristik der Änderung des Verstärkungsgrades der Elemente 8 A und 8 B zur Verstärkungsregelung in den Verstärkern 7 A und 7 B enthält. Mit anderen Worten: Auch wenn Elemente mit beliebigen Verstärkungsregelungskennlinien verwendet werden, wird das Ausgangssignal der Schaltung T _C nicht beeinflußt. Bei der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung besteht dementsprechend nicht die Einschränkung, daß die Elemente wie beim Stand der Technik eine exponentielle Kennlinie besitzen müssen. Es muß lediglich sichergestellt sein, daß die beiden Elemente den gleichen Verstärkungsfaktor besitzen, der Verlauf ihrer Verstärkungsfaktorregelkennlinie unterliegt keinen Beschränkungen. Dementsprechend ist die Ausgangscharakteristik des Ausgangssignals der die Elemente 8 A und 8 B enthaltenden Schaltungen unabhängig davon dieselbe, ob die Elemente 8 A und 8 B zur Verstärkungsregelung unterschiedliche oder gleiche Regelkennlinien besitzen.

Da die Faktoren auf der rechten Seite der Gleichung (9) außer dem Faktor V _i näherungsweise als Konstanten betrachtet werden können und die rechte Seite von Gleichung (9) keine Konstanten (oder Variablen) enthält, welche Exemplarstreuungen oder die Temperaturabhängigkeit anderer Elemente beinhalten, ist auch die Ausgangscharakteristik der Schaltung T _C von Exemplarstreuungen und Temperaturabhängigkeiten unbeeinflußt.

Die rechte Seite von Gleichung (9) enthält den Faktor (V _G +V _F ) ^1/2, der zu dem Faktor V _i ^1/2 addiert ist, so daß Gleichung (9) keine reine Exponentialkennlinie mit der Potenz 1/2 wiedergibt. Da jedoch das Änderungsverhältnis des Faktors (V _G +V _V ) ^1/2 durch Vergrößerung der Offsetspannung V _F klein gemacht werden kann, kann dieser Faktor (V _G +V _F ) ^1/2 durch Vergrößerung der Offsetspannung V _F näherungsweise konstant gehalten werden. Dementsprechend ist es nicht schwierig, die Anordnung so zu treffen, daß Gleichung (9) praktisch eine perfekte Exponentialkennlinie mit der Potenz 1/2 wiedergibt. Zu diesem Zweck wird der Wert der Offsetspannung V _F entsprechend vorbestimmt.

Im allgemeinen Fall enthält die Schaltung zur Signalkompression gemäß der Erfindung eine Anzahl n Verstärker, deren jeder ein spannungsgesteuertes Regelelement zur Regelung des Verstärkungsgrades besitzt und die alle in Kaskade geschaltet sind. Die Steuerspannung für die Regelelemente der einzelnen Verstärker wird dadurch gebildet, daß zu der Ausgangsspannung der n-ten Verstärkerstufe eine vorbestimmte Spannung hinzuaddiert wird. Der ersten Verstärkerstufe wird ein Eingangssignal zugeführt, und das exponentiell mit der Potenz (n-k)/n komprimierte Ausgangssignal wird hinter der k-ten Verstärkerstufe abgegriffen.

In der Schaltung T _C wird das Eingangssignal S _I exponentiell mit der Potenz 1/2 komprimiert und dann auf dem Speichermedium 2, beispielsweise einem Magnetband, aufgezeichnet. Wenn das gespeicherte Signal von dem Aufnahmemedium wiedergegeben werden soll, muß das komprimierte Signal selbstverständlich wieder expandiert werden. Im folgenden sei eine für diesen Zweck geeignete Schaltung zur Signalexpansion beschrieben. Ähnlich wie die Schaltung T _C zur Signalkompression ist auch die Schaltung zur Signalexpansion aus Verstärkern zusammengesetzt, die jeweils eine spannungsgesteuerte variable Impedanzvorrichtung bzw. ein spannungsgesteuertes Element zur Verstärkerungsregelung beinhalten. Wenn die Anzahl der spannungsgesteuerten Verstärker gleich n ist, sind der erste bis k-te einerseits und der (k+1)-te bis n-te Verstärker miteinander in Kaskade geschaltet. Der Verstärkungsfaktor der Elemente zur Verstärkungsregelung wird durch eine Steuerspannung gesteuert, die wieder dadurch gewonnen wird, daß zur Ausgangsspannung der letzten Verstärkerstufe eine vorbestimmte Spannung hinzuaddiert wird. Das Ausgangssignal der k-ten Verstärkerstufe wird in diesem Fall der ersten Verstärkerstufe zugeführt. Der k-ten sowie der (k+1)-ten Verstärkerstufe wird ein Eingangssignal zugeführt. Dementsprechend liefert die k-te Verstärkerstufe ein Ausgangssignal, das dem exponentiell mit der Potenz n(n-k) expandierten Eingangssignal entspricht.

Zur Vereinfachung der Beschreibung sei im folgenden anhand von Fig. 4 eine Schaltung T _E zur Signalexpansion erläutert, die der in Fig. 3 dargestellten Schaltung T _C zur Signalkompression entspricht und bei der die Potenz der Signalexpansion den Wert 2 hat. In dem oben angeschriebenen allgemeinen Wert für diese Potenz ist also n=2 und k=1 gesetzt.

Die Schaltung T _E zur Signalexpansion umfaßt zwei spannungsgesteuerte Verstärker 20 A und 20 B, da sie eine exponentielle Dehnung mit der Potenz 2 bewirken soll. Die erste Verstärkerstufe 20 A ist aus einem Verstärker 21 A sowie aus einer spannungsgesteuerten variablen Impedanzvorrichtung bzw. einem spannungsgesteuerten Element 22 A zur Verstärkungsregelung und einem Operationsverstärker 23 in der in Fig. 4 dargestellten Weise zusammengesetzt. Der Verstärkungsgrad B des Verstärkers 21 A ist so gewählt, daß B₁ gleich 1/B₁ ist. Dem nicht-invertierenden Eingang (+) des Operationsverstärkers 23 wird das Ausgangssignal der Verstärkerschaltung 21 A zugeführt. An den invertierenden Eingang (-) des Operationsverstärkers 23 wird sein Ausgangssignal über das Element 22 A zurückgekoppelt. An einer Eingangsklemme 24 der Verstärkerschaltung 21 A liegt ein Eingangssignal S _i an. Das Ausgangssignal V _O wird an einer Ausgangsklemme 25 abgegriffen, die aus dem Operationsverstärker 23 herausgeführt ist.

Der andere spannungsgesteuerte Verstärker 20 B ist aus einem spannungsgesteuerten Element 22 B zur Verstärkerregelung bzw. einer spannungsgesteuerten Impedanzvorrichtung und einer Verstärkerschaltung 21 B gebildet. Der Aufbau ist ähnlich wie bei der Schaltung nach Fig. 3. Den Elementen 22 A bzw. 22 B wird eine Steuerspannung V _G zugeführt, die dadurch erzeugt wird, daß der Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung 21 B in einer Addierschaltung 27 eine an einer Klemme 26 anliegende negative Offsetspannung -V _F von vorbestimmter Größe hinzuaddiert wird. Das Eingangssignal S _I wird ebenfalls dem Element 22 B zugeführt.

Ähnlich wie bei der Schaltung T _C zur Signalkompression werden als Elemente 22 A und 22 B solche Elemente verwendet, die den gleichen Verstärkungsgrad besitzen, wenn ihnen die gleiche Steuerspannung V _G zugeführt wird. Damit ergeben sich nach Fig. 4 die Beziehungen

V _i B₂B(V _G ) = V _G +V _F (10)

und

Wenn aus diesen Gleichungen (10) und (11) der Faktor B(V _G ) eliminiert wird, erhält man für den Ausgangspegel V _o die Gleichung

Man erkennt aus dieser Gleichung (12), daß der Ausgangspegel V _o des Ausgangssignals S _O dem Quadrat des Eingangspegels V _i des Eingangssignals S _I proportional ist. Das heißt, das Eingangssignal S _I ist mit der Potenz 2 exponentiell gedehnt.

Die Schaltung T _E zur logarithmischen Expansion enthält weder eine exponentielle noch eine logarithmische Kennlinie, sie ist trotzdem imstande, ein Eingangssignal exponentiell zu expandieren und vermeidet den nachteiligen Einfluß von Exemplarstreuungen und Temperaturabhängigkeit der Elemente. Wenn die eingangs beschriebene Schaltung T _C zur Signalkompression mit der Schaltung T _E zur Signalexpansion kombiniert wird, kann das in dem Signalübertragungssystem auftretende Rauschen wirksam unterdrückt werden.

Die Elemente 8 A, 8 B bzw. 22 A, 22 B zur Verstärkungsregelung, die beispielsweise in der Schaltung T _C zur Signalkompression Verwendung finden, müssen in der Lage sein, den maximal möglichen Eingangspegelwechsel um den Faktor 1/2 zu ändern, da das Eingangssignal S _I exponentiell um den Faktor 1/2 komprimiert wird. Wenn beispielsweise die maximale Änderung des Eingangspegels 120 dB beträgt, muß zur Verstärkungsregelung ein Element verwendet werden, dessen Verstärkungsfaktor innerhalb eines Bereichs von wenigstens 60 dB sich ändern läßt.

Als ein Element, das diesen Anforderungen entspricht, kann ein von der Anmelderin vorgeschlagener Feldeffekttransistor Verwendung finden. Dieser Feldeffekttransistor ist theoretisch so konstruiert, daß aus der Nachbarschaft der beiden Enden des Drain-Bereichs in der Richtung der Breitenausdehnung des Kanals zwei Drain-Elektroden herausgeführt sind. Damit ergibt sich eine Dämpfungskennlinie, die einen weiten Bereich umfaßt.

Fig. 5 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines derartigen Feldeffekttransistors. Fig. 6 stellt eine Querschnittszeichnung längs der Linie I-I von Fig. 5 dar. Es handelt sich um einen Feldeffekttransistor in MOS-Technik. Dieser Feldeffekttransistor sei zunächst anhand von Fig. 6 erläutert. Die Querschnittsdarstellung in Fig. 6 entspricht im Aufbau im wesentlichen einem üblichen MOS-Feldeffekttransistor, so daß sich eine detaillierte Beschreibung erübrigt.

In Fig. 6 ist der Feldeffekttransistor in seiner Gesamtheit mit 30 bezeichnet. Ein Halbleitersubstrat mit n-(oder p-)-Leitfähigkeit trägt die Bezeichnung 31. Störstellen vom p-(oder n-)-Typ sind an vorbestimmten Stellen mit einem vorbestimmten Abstand L von der oberen Oberfläche 31 a in das Substrat 31 hineindiffundiert und bilden einen Source-Diffusionsbereich 32 bzw. einen Drain-Diffusionsbereich 33. Die Abmessungen der beiden Diffusionsbereich sind unterschiedlich, und zwar ist der Drain-Diffusionsbereich 33 kleiner als der Source-Diffusionsbereich 32, da - wie aus Fig. 5 erkennbar ist - die Positionen der Elektrodenherausführungen außerhalb des Kanals liegen. Die Störstellenkonzentration des Drain-Diffusionsbereichs 33, der dem Kanal gegenüberliegt, ist gleich oder kleiner gewählt als in denjenigen Teilen des Drain-Diffusionsbereichs 33, aus dem die Elektroden D₁ und D₂ herausgeführt sind.

In Fig. 6 bezeichnet 34 eine beispielsweise aus SiO₂ oder dgl. bestehende Isolierschicht. Das Bezugszeichen 35 kennzeichnet eine ebenfalls aus SiO₂ oder dgl. bestehende Isolierschicht, die eine Gate-Oxidschicht mit vorbestimmter Dicke bildet. Eine aus Aluminium oder dgl. bestehende leitfähige Schicht 36 bildet die Gate-Elektrode G. Sie überdeckt die Isolierschicht 35. In ähnlicher Weise ist der Source-Diffusionsbereich 32 auf seiner gesamten Oberfläche mit einer leitenden Schicht 37 bedeckt, die als Source-Elektrode S dient.

Die Drain-Elektrode ist aus dem Drain-Diffusionsbereich 33 herausgeführt, und zwar werden zwei Elektroden D₁ und D₂ von den beiden Enden des Drain-Diffusionsbereichs 33 in Richtung der Kanalbreitenausdehnng oder in y-Richtung in Fig. 5 herausgeführt. Zur leichteren Herausführung der Elektroden D₁ und D₂ sind diese von der Außenseite des zwischen dem Source-Bereich und dem Drain-Bereich gebildeten Kanals herausgeführt. Die in Fig. 6 linke dargestellte Drain-Elektrode D₁ dient als erste Drain-Elektrode. Die rechts dargestellte Drain-Elektrode D₂ bildet die zweite Drain-Elektrode.

Zum besseren Verständnis des beschriebenen Feldeffekttransistors sind in Fig. 5 die Source- und Drain-Diffusionsbereiche 32 und 33 durch gestrichelte Linien angedeutet, während die leitfähigen Schichten 36 und 37 von durchgezogenen Linien dargestellt sind. Mit 38 a, 38 b und 38 c sind Fenster bezeichnet, die zur Herausführung der Elektroden D₁, D₂ und S angebracht und durch strichpunktierte Linien angedeutet sind.

Fig. 7 zeigt das Schaltungssymbol für den in Fig. 5 dargestellten Feldeffekttransistor.

Wenn der Feldeffekttransistor 30 als Dämpfungselement verwendet wird, wird er in Reihenschaltung in eine Signalübertragungsleitung eingefügt bwz. es wird - wie in Fig. 7 dargestellt - von der ersten Drain-Elektrode D₁ eine Eingangsklemme 40 und von der zweiten Drain-Elektrode D₂ eine Ausgangsklemme 41 herausgeführt. Die Source-Elektrode S ist in diesem Fall mit Massepotential verbunden. Mit 42 ist die Anschlußklemme der Back-Gate-Elektrode bezeichnet.

Wenn der Feldeffekttransistor 30 in dieser Verbindungsart betrieben wird und die der Gate-Anschlußklemme G zugeführte Steuerspannung V _G sich ändert, ändert sich auch der Verstärkungsgrad g des Ausgangssignals linear. Durch einen großen Dämpfungswert kann das Verzerrungsverhältnis verbessert werden. Der Feldeffekttransistor 30 besitzt nämlich zwischen der ersten Drain-Elektrode D₁ und der zweiten Drain-Elektrode D₂ einen Querwiderstand. Außerdem befindet sich zwischen den Punkten dieses Querwiderstandes und der Source-Elektrode S eine Gruppe von Längswiderständen.

Damit bilden je ein Teil des Querwiderstandes und ein Zweig der Gruppe von Längswiderständen ein Dämpfungsglied, wobei die einzelnen Dämpfungsglieder zwischen den Anschlußklemmen 40 und 41 zueinander in Reihe geschaltet sind. Auf diese Weise entsteht eine Kettenschaltung von Dämpfungsgliedern. Der Feldeffekttransistor 30 kann dementsprechend als Dämpfungselement mit großen Dämpfungsverhältnis verwendet werden, das eine hervorragende Intensität besitzt.

Die Kurven 44 a und 44 b zeigen die Dämpfungskennlinie bekannter Dämpfungselemente. Die Kurve 45 gibt die Dämpfungskennlinie des Feldeffekttransistors 30 wieder. Man erkennt aus dem Verlauf der Kurve 45, daß der Feldeffekttransistor 30 in seinem Verstärkungs- bzw. Dämpfungsfaktor über einen Bereich von mehr als 60 dB veränderbar ist und dabei eine ausgezeichnete Linearität besitzt. Damit bildet der Feldeffekttransistor 30 ein Element zur Verstärkungsregelung, das sich für den Einsatz in den Schaltungen gemäß der Erfindung in besonderer Weise eignet.

Ein praktisches Ausführungsbeispiel der Schaltung T _C zur Signalkompression und der Schaltung T _E zur Signalexpansion gemäß der Erfindung, bei denen der Feldeffekttransistor 30 Verwendung findet, ist in Fig. 9 bzw. 10 dargestellt.

Bei der Schaltung T _C zur Signalkompression gemäß Fig. 9 besteht der spannungsgesteuerte Verstärker 7 A aus dem Element 8 A zur Verstärkungsregelung und einer Verstärkerschaltung 9 A, die einen Differenzverstärker 47 und einen Operationsverstärker 48 umfaßt. Das Element 8 A zur Verstärkungsregelung beinhaltet außer dem Feldeffekttransistor 30 einen aus einem Transistor Q₁ gebildeten, als Pufferschaltung dienenden Impedanzwandler 46. Der weitere spannungsgesteuerte Verstärker 7 B ist ähnlich aufgebaut. Mit 50 ist eine Schaltung zur Erzeugung einer Steuerspannung bezeichnet, die einen Doppelweggleichrichter beinhaltet.

Bei der in Fig. 9 dargestellten Schaltung T _C erfährt das Ausgangssignal der Verstärkerschaltung 9 B eine Doppelweggleichrichtung durch ein Transistorenpaar Q₂ und Q₃ und ein Diodenpaar D₁₁ und D₁₂. Der gleichgerichteten Ausgangsspannung wird die Offsetspannung V _F , die von der Basis-Emitterspannung V _BE der Transistoren Q₂ und Q₃ gebildet wird, sowie die Schwellwertspannung V _th des Feldeffekttransistors 30 hinzuaddiert. Das Summensignal wird über ein Zeitglied 53 den Elementen 8 A bzw. 8 B zur Verstärkungsregelung als Steuerspannung V _G zugeführt. Damit lieferte die in Fig. 9 dargestellte Schaltung T _C zur Signalkompression die als Kurve Pa in Fig. 13 dargestellte exponentiale Kennlinie mit der Potenz 1/2. Die Schaltung nach Fig. 9 besitzt Anschlußklemmen 51 a und 51 b, die an Versorgungsspannungen +B bzw. -B angeschlossen sind. Die in Fig. 10 dargestellte Schaltung T _E zur Signalexpansion ist ähnlich aufgebaut, so daß sich eine nähere Beschreibung erübrigt. Die Kurve P _b in Fig. 13 gibt die entsprechende exponentiell verlaufende Kennlinie mit der Potenz 2 wieder.

Die vorangehend beschriebenen Beispiele sind Schaltungen, bei denen n=2 und k=1 ist, das bedeutet, daß die Exponenten 1/2 bzw. 2 sind. Selbstverständlich ist die Anzahl der Verstärker nicht beschränkt, so daß auch Exponentialkurven mit beliebigen anderen Exponenten erzielbar sind.

Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltung T _C zur Signalkompression gemäß der Erfindung. Sie besitzt n spannungsgesteuerte Verstärker 7 A, 7 B, . . ., 7 K, . . . 7 N, die jeweils den gleichen Schaltungsaufbau haben. Das Ausgangssignal wird an der Ausgangsklemme des k-ten Verstärkers 7 K abgegriffen. Der Ausgangspegel V _ok des Ausgangssignals der Schaltung nach Fig. 11 läßt sich durch folgende Gleichung ausdrücken:

wobei A₁, A₂, . . . A _k , A _k+1, . . . A _n die Verstärkungsfaktoren der Verstärker 9 A bis 9 N mit festem Verstärkungsgrad bedeuten.

Man erkennt aus Gleichung (13), daß das am Ausgang des k-ten Verstärkers A _k auftretende Ausgangssignal gegenüber dem Eingangssignal S _I exponentiell mit der Potenz (n-k)/n komprimiert ist.

Die in Fig. 12 dargestellte Schaltung T _E expandiert ein Eingangssignal exponentiell mit der Potenz n/(n-k). Ein der Schaltung zugeführtes Eingangssignal wird also gemäß folgender Gleichung expandiert:

wobei B₁ bis B _k die (konstanten) Verstärkungsfaktoren der Verstärker 21 B bis 21 N bedeuten.

Die Schaltung T _C zur Signalkompression ist - wie vorangehend beschrieben - aus einer Kombination von spannungsgesteuerten Verstärkern gebildet. Das Ausgangssignal S _O entspricht gemäß Gleichung (13) dem exponentiell mit der Potenz (n-k)/n komprimierten Eingangssignal S _I . Das Eingangssignal kann also durch die Schaltung zur Signalkompression beliebig exponentiell komprimiert werden.

Entsprechendes gilt für die Schaltung T _E zur Signalexpansion gemäß der Erfindung. Sie besteht ebenfalls aus spannungsgesteuerten Verstärkern und liefert ein Ausgangssignal, das gemäß Gleichung (14) gegenüber dem Eingangssignal mit der Potenz n/(n-k) exponentiell expandiert ist.

Es ist nicht erforderlich, daß die Schaltungskennlinien exponentielle bzw. logarithmische Funktionen sind, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Dementsprechend werden keine Schaltungselemente mit streng exponentieller oder logarithmischer Kennlinie benötigt. Damit haben die Temperaturabhängigkeit und die die Kennlinien beeinflussenden Exemplarstreuungen der verwendeten Bauelemente keinen Einfluß auf die Komprimierungskennlinie der Schaltung T _C zur Signalkompression.

Der Herstellungsaufwand wird hierdurch erheblich vereinfacht, und es ist ohne weiteres möglich, Schaltungen T _C und T _E zur Signalkompression bzw. -expansion mit gleichförmigen Kennlinien zu schaffen.

Durch die Verwendung einer beliebigen Anzahl n spannungsgesteuerter Verstärker ist es möglich, Schaltungen T _C und T _E zur Signalkompression bzw. -expansion zu schaffen (Fig. 11 und 12), bei denen ein Eingangssignal dadurch beliebig komprimiert und expandiert wird, daß derjenige Verstärker, von dessen Ausgang das Ausgangssignal abgegriffen wird, entsprechend bestimmt wird. Damit sind die Schaltungen in weiten Grenzen variierbar.

In der vorangehenden Beschreibung ist gefordert, daß eine Vielzahl spannungsgesteuerter Elemente, an welche die gleiche Steuerspannung angelegt wird, auch denselben Verstärkungsfaktor besitzen. Diese Forderung kann dadurch leicht erfüllt werden, daß die Elemente gemeinsam auf ein und demselben Halbleitersubstrat gebildet sind.

Der oben beschriebene Feldeffekttransistor 30, der als integriertes Halbleiterelement ausgebildet sein kann, eignet sich in besonderer Weise als spannungsgesteuertes Element zur Verstärkungsregelung gemäß der Erfindung.

Claims (19)

1. Schaltungsanordnung zur Signalkompression,
mit einer Eingangsklemme (13) zur Zuführung des zu komprimierenden Eingangssignals (S _I ),
mit einer Ausgangsklemme (14) zum Abgreifen eines komprimierten Ausgangssignals (S _O ),
mit wenigstens zwei in Reihe geschalteten, spannungsgesteuerten Verstärkern (7 A, 7 B; 7 A, 7 B, . . ., 7 K, 7 K+1, . . ., 7 N), wobei die Eingangsklemme (13) mit einem Eingang eines in der in Reihe ersten spannungsgesteuerten Verstärkers (7 A) verbunden ist,
mit einem, mit einem Ausgang des in der Reihe letzten spannungsgesteuerten Verstärkers (7 B; 7 N) verbundenen Schaltungsteil (11) zur Erzeugung einer von der Ausgangsspannung (V _b ) dieses letzten spannungsgesteuerten Verstärkers (7 B; 7 N) abhängigen Steuerspannung V _G , die jedem der spannungsgesteuerten Verstärker zugeleitet ist, wobei die Ausgangsklemme (14) mit einem Verbindungspunkt zwischen zwei spannungsgesteuerten Verstärkern (7 A, 7 B; 7 K, 7 K+1) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsteil (11) eine Addierschaltung aufweist, die zu der Ausgangsspannung V _b des in der Reihe letzten spannungsgesteuerten Verstärkers (7 B; 7 N) eine Offsetspannung V _F überlagert, wodurch der Pegel V _O des an der Ausgangsklemme (14) auftretenden Ausgangssignals (S _O ) der Gleichung entspricht, worin V _i der Pegel des der Eingangsklemme (13) zugeführten Eingangssignals (S _I ), n die Gesamtzahl der miteinander in Reihe geschalteten spannungsgesteuerten Verstärker (7 A, 7 B; 7 A, 7 B, . . ., 7 K, 7 K+1, . . .7 N), k die Ordnungszahl desjenigen Verstärkers (7 K), dessen Ausgang mit der Ausgangsklemme (14) verbunden ist, und A₁ bis A _n vorgebbare, den spannungsgesteuerten Verstärkern einzeln zugeordnete und in diesen enthaltende konstante Verstärkungsfaktoren bedeuten.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ordnungszahl k desjenigen Verstärkers (7 K), dessen Ausgang mit der genannten Ausgangsklemme (14) verbunden ist, zur Bestimmung der exponentiellen Kompressionskennlinie des genannten Ausgangssignals (S _O ) veränderbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der in Reihe geschalteten spannungsgesteuerten Verstärker (7 A, 7 B; 7 A, 7 B, . . ., 7 K, 7 K+1, 7 N) eine spannungsgesteuerte, variable Impedanzvorrichtung (8 A, 8 B; 8 A, 8 B, . . ., 8 K, 8 K+1, . . ., 9 N) sowie eine Verstärkerschaltung (9 A, 9 B; 9 A, 9 B, . . ., 9 K, 9 K+1, . . ., 9 N) mit konstantem Verstärkungsfaktor (A₁, A₂; A₁, A₂, . . ., A _k , A _k+1, . . ., A _n ) umfaßt, und daß die genannte Steuerspannung V _G an einem Steuereingang der spannungsgesteuerten, variablen Impedanzvorrichtung (8 A, 8 B; 8 A, 8 B, . . ., 8 K, 8 K+1, . . ., 8 N) anliegt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsgesteuerte, variable Impedanzvorrichtung (8 A, 8 B; 8 A, 8 B, . . ., 8 K, 8 K+1, . . ., 8 N) aus einem Feldeffekttransistor (30) gebildet ist, der folgende Bestandteile umfaßt:

• a) ein Halbleitersubstrat (31) von vorgegebenem Leitfähigkeitstyp (n bzw. p),
• b) einen Source- und einen Drain-Bereich (32 bzw. 33) von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp (p bzw. n), die sich jeweils von einer Oberfläche (31 a) in das genannte Halbleitersubstrat (31) erstrecken,
• c) einen zwischen dem Source- und Drain-Bereich (32 bzw. 33) gebildeten Kanalbereich, durch den ein Kanalstrom fließen kann, wobei der Drain- und der Source-Bereich (33 bzw. 32) Ränder aufweisen, die im Abstand voneinander und transversal zu dem den Kanalbereich durchfließenden Strom angeordnet sind,
• d) eine erste und eine zweite Drain-Elektrode (D₁, D₂), die elektrisch mit den Rändern des Drain-Bereichs (33) verbunden sind, wobei der Drain-Bereich (33) zwischen diesen Rändern einen Widerstand aufweist, der höher ist als der Widerstand zwischen den Rändern des Source-Bereichs (32),
• e) eine auf dem Kanalbereich gebildete Isolierschicht (35),
• f) einen auf dieser Isolierschicht gebildeten Gate-Bereich,
• g) eine mit diesem Gate-Bereich elektrisch verbundene Gate-Elektrode (G) sowie
• h) eine mit dem Source-Bereich (32) verbundene Source-Elektrode (37),

und daß die erste und die zweite Drain-Elektrode (D₁, D₂) jeweils zwischen die Eingangsklemme eines der genannten Verstärker (z. B. 7 A) und den Eingang der in diesem enthaltenen Verstärkerschaltung (z. B. 9 A) geschaltet ist, wobei die Source-Elektrode (S) mit einem Bezugspotential (Masse) und die Gate-Elektrode (G) mit der Steuerspannung V _G beaufschlagbar ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsseite des Feldeffekttransistors (30) mit einem Impedanzwandler (Q₁) verbunden ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkerschaltung (z. B. 9 A) einen Differenzverstärker (47) sowie einen mit diesem verbundenen Operationsverstärker (48) umfaßt.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsteil (11) zur Erzeugung der Steuerspannung V _G einen Doppelweggleichrichter (5) umfaßt, der ein Paar Transistoren (Q₂, Q₃) enthält.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Offsetspannung V _F von den Schwellenspannungen der Transistoren (Q₂, Q₃) des Doppelweggleichrichters (50) und des Feldeffekttransistors (30) gebildet ist.

9. Schaltungsanordnung zur Signalexpansion,
mit einer Eingangsklemme (24) zur Zuführung eines zu expandierenden Eingangssignals (S _I ),
mit einer Ausgangsklemme (25) zum Abgreifen eines expandierten Ausgangssignals (S _o ),
mit zwei spannungsgesteuerten Verstärkern mit je einem Eingang, der mit der Eingangsklemme (24) verbunden ist, wobei ein Ausgang eines der beiden Verstärker mit der Ausgangsklemme (25) verbunden ist, und
mit einem Schaltungsteil (27) zur Erzeugung einer von einer Ausgangsspannung des anderen spannungsgesteuerten Verstärkers abgeleiteten Steuerspannung V _G , die jedem der beiden Verstärker zugeführt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der eine spannungsgesteuerte Verstärker ein oder mehrere in Reihe geschaltete spannungsgesteuerte Verstärkungsglieder (20 A, 20 B, . . ., 20 K) aufweist, von denen ein in der Reihe erstes spannungsgesteuertes Verstärkungsglied (20 A) einen mit der Ausgangsklemme (25) verbundenen Eingang und das in der Reihe letzte Verstärkerglied (20 K) den mit der Eingangsklemme (24) verbundenen Eingang des einen Verstärkers aufweist,
daß der andere Verstärker ein oder mehrere in Reihe geschaltete, spannungsgesteuerte Verstärkerglieder (20 K+1, . . ., 20 N) aufweist, von denen ein in dieser Reihe erstes Verstärkerglied (20 K+1) den mit der Eingangsklemme (24) verbundenen Eingang aufweist und ein Ausgang des in dieser Reihe letzten Verstärkergliedes (20 N) mit einem Eingang des Schaltungsteils (27) zur Erzeugung der Steuerspannung V _G verbunden ist, die jedem Verstärkerglied (20 A, 20 B, . . ., 20 K, 20 K+1, . . ., 20 N) des einen oder anderen Verstärkers zugeleitet ist, und
daß der Schaltungsteil (27) zur Erzeugung der Steuerspannung V _G der Ausgangsspannung des anderen spannungsgesteuerten Verstärkers eine Offsetspannung V _F überlagert, wodurch der Pegel V _O des Ausgangssignals (S _O ) an der Ausgangsklemme (25) der Gleichung entspricht, worin V _i der Pegel des der Eingangsklemme (24) zugeführten Eingangssignals (S _I ), n die Anzahl der Verstärkungsglieder (20 A, 20 B, . . ., 20 K, 20 K+1, . . ., 20 N) der beiden spannungsgesteuerten Verstärker, k die Anzahl der Verstärkungsglieder (20 a, 20 b, . . ., 20 K) des einen spannungsgesteuerten Verstärkers und B₁ bis B _n den spannungsgesteuerten Verstärkergliedern (20 a, 20 b, . . ., 20 K, 20 K+1, . . ., 20 N) einzeln zugeordnete, konstante Verstärkungsfaktoren bedeuten.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein spannungsgesteuertes Verstärkungsglied des einen oder anderen spannungsgesteuerten Verstärkers ein Dämpfungsglied (22 A, 22 B; 22 A, 22 B, . . ., 22 K, 22 K+1, . . ., 22 N) und eine Verstärkerschaltung (21 A, 21 B; 21 A, 21 B, . . .21 K, 21 K+1, . . ., 21 N) zur Verstärkungsgradregelung aufweist, wobei die Verstärkerschaltung den dem betreffenden Verstärkerglied zugeordneten konstanten Verstärkungsfaktor (B₁, B₂, . . ., B _k , B _k+1, . . ., B _n ) aufweist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der eine spannungsgesteuerte Verstärker nur ein Verstärkerglied (20 A) und der andere spannungsgesteuerte Verstärker nur ein Verstärkerglied (20 B) aufweisen und daß die Verstärkerschaltungen konstante Verstärkungsfaktoren (B₁, B₂) aufweisen, die zueinander umgekehrt proportional sind.

12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das den mit der Eingangsklemme (24) verbundenen Eingang aufweisende Verstärkerglied (20 A; 20 K) des einen spannungsgesteuerten Verstärkers einen mit der Verstärkerschaltung (21 A; 21 K) dieses Verstärkergliedes (20 A, 20 K) in Reihe geschalteten Operationsverstärker (23) sowie einen Gegenkopplungskreis (22 A; 20 A, 20 B, 22 K) aufweist, in welchem der Feldeffekttransistor mit den in Anspruch 6 definierten Merkmalen eingefügt ist und daß die Verstärkerschaltung (21 B) des den mit der Eingangsklemme (24) verbundenen Eingang aufweisenden Verstärkergliedes (20 B) des anderen spannungsgesteuerten Verstärkers einen Operationsverstärker und das Dämpfungsglied (22 B) dieses Verstärkergliedes (20 B) einen Feldeffekttransistor mit den im Anspruch 6 definierten Merkmalen aufweist und daß jeder dieser Feldeffekttransistoren durch die Steuerspannung V _G gesteuert ist.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem einen spannungsgesteuerten Verstärker vorgesehene Dämpfungsglied (22 A) eine Emitterfolgerstufe sowie eine mit einem Ausgang dieser Emitterfolgerstufe verbundene resistive Dämpfungsschaltung aufweist.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine in dem anderen spannungsgesteuerten Verstärker vorgesehene Verstärkerschaltung (21 B; 21 K+1, . . .21 N) mit konstantem Verstärkungsfaktor (B₂; B _k+1, . . ., B _n ) einen Operationsverstärker umfaßt.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsteil (27) zur Erzeugung der Steuerspannung V _G einen Doppelweggleichrichter (D₁₁, D₁₂, Q₂, Q₃) mit einem Transistorpaar (Q₂, Q₃) umfaßt.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenspannung des Transistorpaares (Q₂, Q₃) und die Schwellenspannung des Feldeffekttransistors (22 B) im anderen spannungsgesteuerten Verstärker einen Teil der Offsetspannung V _F bilden.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert k zur Bestimmung der Exponentialkennlinie zur Expandierung des Ausgangssignals variierbar ist.

18. Anwendung einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Rauschunterdrückungsvorrichtungen für Signalübertragungssysteme mit Signalaufzeichnungsmedien.