Philips DNL-Module Funktion und Wirkung (zum Bsp in N4504)

[Ferrograph]

Hallo zusammen,

ich bin momentan dabei meine N4504 von Philips auf Vordermann zu bringen.

In diesem Zusammenhang bin ich über die verbaute DNL (dynamische Geräusch Begrenzung?) Schaltung gestolpert.

Ich habe zumindest rein akustisch bisher keinen Unterschied zwischen aktiver und ausgeschalteter Funktion wahrnehmen können.
Nun mag das ja vielleicht auch zum gewissen Teil mit an meinem abnehmenden Hörvermögen liegen, jedoch kann ich das Bandrauschen noch klar und deutlich vernehmen.

Mich interessiert bei welcher Art von Wiedergabe wirkt diese DNL Schaltung am effektivsten und wie ist die Funktion zu verstehen.
Ich habe im Netz gelesen daß bei Unterschreitung eines bestimmten Wiedergabepegel ab 6 KHz eine zusätzliche Addition im Nutzsignal erfolgt.

Im Blockschaltbild sind auch diverse Filter und spannungsgesteuerte Verstärkung im Parallelzweig erkennbar.

       


Wie kann ich die Funktion am besten testen?
Einspeisen von Rauschen und parallele Aufnahme eine Nutzpegels unter stetiger Verringerung des Nutzsignales?
Über Tips genauso wie über allgemeine Hinweise und Meinungen zu dieser Philips DNL würde ich mich freuen.


Gruß Jan

[sensor]

mach doch mal eine Frequenzgangmessung mit https://www.audiotester.de/ dann sollte es zu sehen sein

[kaimex]

Frequenzgang-Messung mit Sinus hochlaufender Frequenz funktioniert bei solchen Schaltungen nicht.

Eine Möglichkeit wäre, Bandbegrenztes Rauschen (zB bis 15 kHz) draufzugeben bei unterschiedlichen Pegeln. Am Ausgang das Spektrum darstellen und über viele Durchgänge mitteln, bis sich eine ablesbare mitllere Kurve einstellt. Die Schaltung wird erst bei Pegeln < -35 dB wirksam (wenn ich mich recht entsinne).
Die Funktion besteht aus einem Allpass erster Ordnung im oberen Zweig, der die Phase von 0° bei tiefen Frequenzen zu 180° bei hohen Frequenzen dreht. 90° macht er bei etwa 5.5 kHz.
Im unteren Zweig gibt es einen Verstärker mit Hochpass-Filter 3ter bis 4ter Ordnung und Grenzfrequenz auch bei etwa 5.5 kHz.
Der Hochton-Anteil wird mit den Dioden D3 & D5 gleichgerichtet. Der Ausgangsstrom steuert die Dioden D4 & D6 als variable Widerstände, die mit dem Vorwiderstand R17 einen Spannungsteiler für das Ausgangssignal vom Emitter von TS4 bilden. Der verbleibende Rest wird über R18 zum Signal im Haupt-Pfad addiert. Da das bei hohen Frequenzen gegenphasig ist, wird dadurch der Pegel verringert.
Bei hohem Pegel wird das Signal am Emitter von TS4 über die Dioden D1 & D2 nichtlinear begrenzt. Da dabei die Dioden D4 & D6 aber wenig in den Haupt-Pfad durchlassen, dürften die dadurch entstehenden Verzerrungen klein bleiben (?< 1%?).

Eine alternative Meßmöglichkeit besteht darin, dazu vorübergehend die Dioden D3 & D5 zu deaktivieren und stattdessen einen Strom in D4 & D6 einzuspeisen. Dann kann man mit dem üblichen Sinus-Sweep einen Frequenzgang messen. Das wiederholt man dann für Ströme unterschiedlicher Amplitude, die repräsentativ sind für unterschiedliche Rausch/Hochtonpegel in einem Musik-Signal.

Der Allpass im Haupt-Pfad ist auch aktiv, wenn die DNL "abgeschaltet" ist. Gibt man auf so eine Schaltung ein 1 kHz Rechteck-Signal, entsteht bei jeder Flanke ein Spike von voller Signalhöhe in entgegengesetzter Richtung zur Flanke. Die Folge ist ein Signal mit 3-fachem Spitzenpegel. Das kann bei 0 dB Pegel unerfreulich werden.
Wer auf hohe Signaltreue mehr Wert legt als auf Rauschfreiheit (die Freiheit beläuft sich auf geschätzte 10 dB mehr Rauschabstand oberhalb 5 kHz), sollte die Schaltung durch einen schlichten Buffer ersetzen.

MfG Kai

[JUM]

Eine Möglichkeit wäre, Bandbegrenztes Rauschen (zB bis 15 kHz) draufzugeben bei unterschiedlichen Pegeln...

UKW-Tuner zwischen Sendern einstellen...
Hatte früher mal eine solche Schaltung nachgebaut (Elektor). Fand das Abhören damit gar nicht mal unangenehm...
VG Jürgen

[kaimex]

Die zeitgemäße Methode wäre, so ein Signal mit Audacity zu erzeugen.
Da hat man die Wahl zwischen "white", "pink" & "brownian" Noise.
Danach kann man mit Effects->Classic Filters steil Tiefpass-filtern.

MfG Kai
PS.: hab ich doch glatt vergessen, daran zu erinnern, daß es mehr als ein PC- und Smart-Phone/Tablet-Programm gibt, das/die Rauschen "live" erzeugen.

[kaimex]

Hier noch zwei Illustrationen zum Verhalten der DNL-Schaltung:
Dieses Bild zeigt Frequenzgänge bei verschiedenen Diodenströmen und den "abgeschalteten" Zustand:
   
Lila: "abgeschaltet"
Grün: 2.6 µA , bzw. Weißes Rauschen mit 15 kHz Bandbreite und -40 dB Pegel bezüglich 1Vrms.
Blau: 0.81 µA , bzw. -45 dB
Rot: 0.135 µA, bzw. -50 dB
Türkis: 0 µA
Die Phase dreht immer von 0° auf ca. 180°.

Das zweite Bild zeigt im "abgeschalteten" Zustand das Verhalten bei einem 1 kHz Rechtecksignal von 100 mVpp.
   
Türkis: Eingangssignal mit 1µs Flanken,
Grün: das zugehörige Ausgangssignal
Blau: Eingangssignal mit RC-Tiefpass auf 20 kHz gefiltert
Rot: das zugehörige Ausgangssignal.

MfG Kai

[zlois]

DNL ist ein sehr primitives Single-End-Rauschunterdrückungssystem (ist rein wiedergabeseitig aktiv, kein Encoding während der Aufnahme erforderlich). Die Höhen werden bei niedrigem Pegel des Nutzsignals abgesenkt, um das Rauschen zu verringern. Dabei werden aber natürlich auch die Höhen des Nutzsignals unterhalb eines gewissen Schwellenwertes abgesenkt. Klingt meines Erachtens grauenhaft, dann lieber etwas mehr Rauschen.

Es gibt nach dem gleichen bzw. ähnlichen Funktionsprinzip noch zwei andere, verbesserte Systeme: DNR von National Semiconductor (nutzt im Gegensatz zu DNL eine dynamische Bandbreitenbegrenzung in Abhängigkeit vom Nutzsignal) sowie HUSH Super C / SSM 2000 (adaptiver Schwellenwert sowie zusätzlicher Expander). Beide hörbar besser als das originale DNL, aber dennoch meilenweit von einem richtigen Kompandersystem (Dolby/dbx/Telcom/etc.) entfernt.

[hannoholgi]

Wo ich den Faden hier gerade lese: bei meiner N4504 höre und messe ich ebenfalls keinen Unterschied, egal ob DNL ein oder aus ist!
Auch der Tausch der Module gegen ein Paar aus einer Schlachtmaschine hat daran nichts geändert. Ich habe daraufhin alle Transistoren auf dem ersten Platinenpaar ausgelötet und gemessen (alle okay) und die drei Elkos getauscht. Kein Erfolg, DNL tut es nach wie vor nicht. Auch bei unmodulierten Bandabschnitten und aufgedrehtem Lautstärkeregler rauscht das Band völlig unbeeindruckt weiter. Der Schalter ist okay, Schieber war draußen und ist gereinigt.
Nicht, dass es mir total wichtig ist, aber ich hätte gern mal gehört, wie sich das auswirkt! Na, dann nicht. X(

[Ferrograph]

Hallo zusammen,

erst einmal Dank an Euch alle für die Rückmeldungen.
Und besonders für die präzise Schaltungserklärung an Kai.
Ich staune immer wieder woher du dein Wissen beziehst....
Hut ab!

Mich würde interessieren ob die gezeigten Frequenzkurven mittels Simulationstool entstanden sind, ich stelle mir das schwierig vor im Nanoampere Bereich zu messen.

Mir persönlich ist es nicht gelungen mittels Mischung eines Rauschgenerators, unterschiedlicher Rausch- und Nutzpegel und verschiedener Nutzfrequenzen ab 5 KHz messtechnisch etwas Verlässliches zu produzieren.
Auch nicht akustisch.
Jetzt habe ich nur den Verdacht daß die Signal Manipulationen in den DNL Module nicht eingeschaltet werden, sprich ein Masseschluss im Regelzweig besteht.
Ich hatte die Arbeitspunkte der Transistoren im oberen Zweig gemessen, die stimmten mit den Angaben aus dem Servicemanual überein.
Da das Wiedergabesignal insgesamt unverzerrt über die 2 Transitoren verstärkt wird arbeiten die Module zumindest.
Jetzt habe ich nur noch die Idee daß der Kippschalter einen Masseschluss hat und die ganze Signalmanipulation geerdet wird.
Leider habe ich die Kiste schon wieder zugeschraubt und kann das erst später prüfen.

Gruß Jan

PS: Wie ich gerade lese hat Holgi die gleiche Erfahrung wie ich, da ist doch irgend etwas eigenartig mit dieser DNL-Schaltung...

[kaimex]

die kurven stammen aus einer spice simulation.
wie sich aus den anmerkungen zu den frequenzgängen ergibt, wird die schaltung erst bei sehr kleinen pegeln wirksam. ein weiteres problem bei allen derartigen schaltungen besteht darin, daß sie durch diskrete hochtonsignale wie zb stereo-pilotton oder tv zeilenablenkfrequenz oder sonstige hochfrequente artefakte in den zustand "starkes hochtonsignal vorhanden" versetzt werden und damit die rausch-unterdrueckung "abdrehen". ob die schaltung im prinzip funktioniert, kann man dadurch testen, dass man das steuersignal der dioden d4 & d6 kurzschliesst. dann sind die dioden unwirksam als shunt-widerstände und das signal aus dem hochpass-pfad wird zum negierten direkten pfad addiert. das sollte dann entsprechend der untersten kurve etwa 8 db absenkung bewirken.
man kann die wirksamkeit der schaltung zu höheren pegeln verschieben, indem man die verstârkung vor dem diodengleichrichter (d3 & d5) reduziert oder den dioden d4 & d6 strom "klaut". dann wird auch noch bei höheren pegeln der frequenzgang oben abgesenkt.

mfg kai

[Ferrograph]

Guten Morgen,

dann entnehme ich dem vorher Gesagten, daß auch Rauschen mit stark hochfrequenten Spektrum zum Versagen der DNL führen kann.
Das scheint mir unlogisch, da das Bandrauschen doch sehr breitbandig ist.

Gruß Jan

[ManiBo]

Bei meiner N4504 kann ich einen Unterschied hören.
Natürlich nur bei leisen Passagen.

Gruß Mani

[kaimex]

dann entnehme ich dem vorher Gesagten, daß auch Rauschen mit stark hochfrequenten Spektrum zum Versagen der DNL führen kann.

Das war zwar nicht so gemeint, ist aber tatsächlich ein Effekt, der auftreten kann. Darauf wird zB in der Beschreibung des von zlois genannten HUSH Super C / SSM 2000 explizit hingewiesen.
Hier waren von mir aber diskrete Signale im oberen Bereich des Spektrums gemeint, die doch deutlich aus dem Rauschen herausragen.
Bessere Cassetten-Recorder haben zB ein aktivierbares "Multiplex"-Filter, das den UKW Stereo-Pilot-Ton (19 kHz) nochmal wegfiltern soll, weil er sonst die Dolby-Funktion beeinträchtigt bis verhindert.
All diese Schaltungen heben einfach den oberen Bereich des Spektrums sehr stark an und erzeugen daraus das Steuersignal für die Rausch-Unterdrückungsfunktion. Sie können aber nicht zwischen Rauschen und diskreten Signalen unterscheiden. Deshalb wird sehr starkes Rauschen auch als kräftiger Hochtonanteil interpretiert und die Rausch-Unterdrückung abgewürgt. So schlicht ist die "Logik" dieser Schaltungen. Sie funktionieren nur in der Nähe der "Grasnarbe".
Es gibt in der Regel auch keinen Tiefpass gegen Störsignale oberhalb des Hörbereiches. Dafür wollte man kein Geld ausgeben und zur Entwicklungszeit war da auch "wenig los". Das sieht heutzutage bei meist digitalen Quellen anders aus, zumal sich deren Entwickler nicht damit beschäftigen, Schutzmaßnahmen für die Aufnahme mit "altertümlichem" Gerät vorzusehen.

MfG Kai

[DOSORDIE]

Trotz alledem müsste man schon einen deutlichen Unterschied hören, wenn am Gerät z.B. Keine Quelle angeschlossen ist und man ein Band mit Stille abspielt bzw. einfach nur Stille aufnimmt und dann den Lautstärkeregler etwas höher dreht und zwischen DNL ein und aus hin und her stellt. Ich habe so einen alten Cassettenrecorder Philips N2507 und das ist schon gut hörbar und sogar recht effektiv, wobei man da halt sehen muss, dass das auch noch kein HiFi ist, das Ding ist schon von sich aus ein echter Rauschgenerator und da ist jeder Rauschfilter sinnvoll.

Ich hatte mal einen Sharp GF9797 Ghettoblaster, der hatte so eine Taste namens SNRS. Auch hier handelte es sich um eine Rauschunterdrückung ohne Kodierung, die bei allen Aufnahmen wirkte, die war aber deutlich effektiver und ausgeklügelter und da war der Unterschied zwischen SNRS aus und an schon auch wahrnehmbar wie Dolby B aus und an, allerdings waren die Artefakte da auch größer. Sowas gabs auch bei Blaupunkt Autoradios (DNR glaub ich...). Ehrlich gesagt finde ich das gar nicht so dumm, so eine zusätzliche Schaltung trotz Dolby B und C zu haben, wenn das noch mal 7 oder 8 dB bringt. Schade dass man das bei späteren HiFi Decks nicht fortgeführt hat.

LG Tobi

[kaimex]

Die Wirkung dieser Rausch-Verminderer besteht im Wesentlichen darin, daß sie den Frequenzumfang des wiedergegeben Signals auf etwa 5 kHz begrenzen, das entspricht etwa dem einer 78er Schellack-Platte. Das paßt nicht so recht zum HiFi-Etikett.
Die damals wirksameren Verfahren waren sogenannte "Sliding-Band"-Filter, bei denen ein Tiefpaß mit Spannungs-gesteuerter Grenzfrequenz die Rauschbandbreite und damit den Rauschpegel reduzierte, aber eben auch den Hochtonanteil der Aufnahme.
Die Philips-DNL war eine Erfindung, die dazu diente, keine Lizenzgebühren an die Rechte-Inhaber der Sliding-Band Version zahlen zu müssen.

MfG Kai

[Ferrograph]

Dann sollte diese Schaltung aber nicht den Namen Dynamischer Geräusch Begrenzer führen....

Gruß Jan

[kaimex]

Es war schon immer so, daß Namen und Promotion-Texte die positiven Aspekte eines Angebots benannten und die negativen verschwiegen.
Das ist heute auch noch so.
Eine Folge davon ist zB, daß so viele Leute an das Märchen von der Überlegenheit der Analogtechnik gegenüber digitaler Audio-Verarbeitung glauben.

MfG Kai

[beutlin]

Dann sollte diese Schaltung aber nicht den Namen Dynamischer Geräusch Begrenzer führen....

Gruß Jan

Hallo Jan,

prinzipiell ist der Name schon richtig gewählt. Je weiter ich mich von einer Vollaussteuerung entferne, desto stärker greift das DNL ein.
Dass es nicht das Gelbe vom Ei ist, wurde ja bereits erläutert.

Gruß Frank

[Ferrograph]

Hallo zusammen,

heute habe ich mir die beiden verbauten DNL-Module noch einmal elektrisch vorgenommen.
Die Fehler, weswegen ich keine Veränderung im Bandrauschen messen oder akustisch wahrnehmen konnte, habe ich schlussendlich gefunden.
Die beiden Ladekondensatoren C8 und C9 waren elektrisch nicht mehr gut, wahrscheinlich ist Feuchtigkeit durch die Isolationsumantelung in die Folie eingedrungen.
Mein Kapazitätsmessgerät hatte diese Fehler nicht hinreichend bestimmt, es schien als wären diese C in Ordnung.
Das war auf beiden Platinen die gleiche Misere, damit ein gemeiner Fehler.
Dieser Kondensatortyp ist mir im allgemeinen noch nicht als gefährdete Spezies begegnet....

   

Nach Austausch durch neue Folienkondensatoren kann ich jedoch akustisch bereits die Veränderung im Rauschpegel bei Aktivierung wahrnehmen.
Der Eingriff in das Signalspektrum ist aber wirklich nur minimal zu hören, vielleicht empfinden das Jüngere störender.
Somit wurde dieses Rätsel gelöst.
Nochmals Dank an alle.

Gruß, Jan

[kaimex]

Du kannst die Wirkung der Schaltung zu höheren Pegeln verschieben, indem du R14 verkleinerst. Die Spannung vor dem Gleichrichter ist direkt diesem Widerstand proportional (wenn die Betriebsspannung schön mit einem Elko abgeblockt ist).
Die Tiefe der Hochton-Absenkung kann man auf >18 dB erhöhen, indem man R13 bis auf 13kOhm vergrößert oder besser R17 & R18 auf etwa 130 kOhm verkleinert.

MfG Kai
Nachtrag: Noch etwas, was man nicht in das Bewußtsein des Anwenders gehievt hat:
Die beiden DNL-Schaltungen arbeiten unabhängig, auch bei Stereo. Jede ändert bei niedrigem Pegel nach "eigenem Gutdünken" die Übertragungsfunktion bei hohen Frequenzen. Die Folge ist, daß die Hochton-Signale im Stereo-Panorama nicht dort bleiben, wo sie bei hohem Pegel angesiedelt sind, sondern dahin wandern, wie es dem aktuell eingestellten Pegel-Verhältnis entspricht. Da können die Obertöne einer Trompete schon mal hin- und her-wandern.