CS196404B2

CS196404B2 - Connection for the operation amplifier for the continuously adjustable suppresion and emphasizing the low frequency by the resistance alteration part. for the studio regulation of the sound colour

Info

Publication number: CS196404B2
Application number: CS678176A
Authority: CS
Inventors: Janos Makkai; Barnabas Kiss; Lajos Tornyi; Gyoergy Csanyi
Original assignee: Elektroakusztikai Gyar
Priority date: 1976-10-21
Filing date: 1976-10-21
Publication date: 1980-03-31

Description

Vynález se týká zapojení operačního zesilovače pro plynule nastavitelně potlačování a zdůrazňování nízkého kmitočtu změnou odporu, zejména pro studiovou regulaci barvy zvuku, u něhož je operační zesilovač opatřen kmitočtově závislou zá- , pornou zpětnou vazbou.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an operational amplifier for continuously adjusting suppressing and emphasizing low frequency by varying resistance, in particular for studio sound control, in which the operational amplifier is provided with frequency-dependent negative feedback.

S elektrickým zesilováním a reprodukcí zvuku zrodil se současně požadavek, abý v jednotlivých částech použitého kmitočtového pásma byla míra zesílení proměnná. Regulátory používané v dolní části pásma tónových kmitočtů, krátce zvané'regulátory hloubek, hrají důležitou roli při vytváření věrného přenosu. Na taková zařízení jsou kladeny stále větší požadavky v důsledku stále více se rozšiřující zvukové techniky.With electrical amplification and sound reproduction, the requirement that the amplification rate was variable in different parts of the frequency band used was born. The regulators used in the lower part of the tone frequency band, shortly called the "bass controllers", play an important role in creating faithful transmission. Such devices are subject to increasing demands as a result of the ever-expanding sound technology.

Pro řešení úlohy regulace hloubek jsou známa četná zařízení, Můžeme jako příklady uvést následující zařízení:Numerous devices are known for solving the task of depth regulation.

a) Pasivní obvody RC . Těmito obvody se uskutečňuje kmitočtově nezávislé tlumení podle zdůrazňování a toto tlumení se modifikuje členy RC s proměnnou časovou konstantou, .takže obvod je směrem nahoru neúčinný, přičemž ve směru nízkých kmitočtů, v závislosti na poloze regulátoru, nastane zvyšující se zdů2 razňování nebo odřezávání. Z důvodů konstrukčních vykazuje toto zapojení veliké základní tlumení, obecně 12 až 25 dB a existují úzké podmínky co do impedance pro zdroj, popřípadě pro zátěž. Závažná nevýhoda spočívá v tom, že zdůrazňování nastává jen vůči základnímu tlumení. Takové zapojení může být tedy použito v důsledku uvedených nedostatků jen v komerční technice, není vhodné pro studiově-technické účely.a) Passive RC circuits. These circuits provide frequency-independent damping as emphasized, and this damping is modified by variable time constant RC members, so that the circuit is ineffective upward, with increasing punching or trimming increases in the low frequency direction, depending on the position of the controller. For structural reasons, this circuit has a large basic damping, generally 12 to 25 dB, and there are tight impedance conditions for the source or load. A serious disadvantage is that stressing occurs only in relation to the basic damping. Therefore, such a connection can only be used in commercial technology due to the above mentioned defects, it is not suitable for studio-technical purposes.

bj Aktivní členy RCbj RC RC members

Podle základní formy těchto zapojení je uspořádáno pasivní zapojení v záporné zpětné vazbě aktivního členu. V důsledku toho nastává místo dřívějšího velikého tlumení veliké zesílení, které však nemůže být zmenšeno, protože fázová charakteristika zapojení nepřipouští žádnou^{1 * * * S} těsnou zpětnou vazbu, V důsledku vysokého základního zesílení nemůže ho proto být použito ve studiových systémech.According to the basic form of these wiring, passive wiring is arranged in the negative feedback of the active member. Consequently, the former takes place great great gain control which can not be reduced because the phase characteristic diagram taking no ^{1 * * * With} tight feedback Due to the high basic amplification can not therefore be used in a studio systems.

c) Řešení obsahující členi Lc) Solution containing members L

Použití indukčnosti pro regulaci hloubek je nasnadě. V důsledku obtížné výroby vinutí, rozptylu a jejich obtížné vyladitelnos196404 ti se tato zapojení nerozšířila. Použití indukčnoteti je také nevýhodné v důsledku zvýšené citlivosti na brum.The use of inductance for depth control is obvious. Due to the difficult production of windings, dispersion and their difficult tuning196404 these connections have not expanded. The use of inductance is also disadvantageous due to the increased sensitivity to hum.

d) Kombinovaná řešeníd) Combined solutions

U těchto řešení jsou aktivní a pasivní členy tak kombinovány, že se zdůrazňování provádí aktivní cestou, odřezávání pasivní cestou, přičemž je možné základní zesílení činící 0 dB. Tím se dosáhne komplikovaného, ale výhodného systému. Tento systém může být těžko ovládán plynulou regulací, protože aktivní a pasivní systémy, přizpůsobující se navzájem, vyžadují příliš přesného nastavení.In these solutions, the active and passive members are so combined that the emphasis is carried out by the active path, by the passive path cutting, with a baseline gain of 0 dB being possible. This achieves a complicated but advantageous system. This system can be difficult to control by continuous regulation, since active and passive systems that adapt to each other require too precise adjustment.

e) Studiově-technická řešeníe) Studio-technical solutions

Z nahoře uvedeného jednoznačně plyne, že na regulátor hloubek mohou být kladeny četné požadavky, proto by se nemělo ve studiové technice všeobecně trvat na plynulé regulaci. V důsledku toho se pro jednotlivé regulační kroky zabudovávaly nebo vypouštěly různé prvky, jimiž bylo možno dosáhnout žádané regulační charakteristiky, jen ale tak, že regulace během nahrávání nemohla být modifikována, protože její působení je slyšitelné.It is clear from the above that the depth regulator can be subject to numerous requirements, so it should not generally be a matter of continuous regulation in studio technology. As a result, various elements were incorporated or omitted for the individual control steps to achieve the desired control characteristic, but only so that the control could not be modified during recording because its action is audible.

f) Systémy s aktivním filtrem tf) Active filter systems t

Vyvinutí systémů s aktivním filtrem bylo umožněno moderními operačními zesilovači. Mezi těmito řešeními je znám tak zvaný regulátor „Baxandall“, který má velmi výhodné vlastnosti — základní zesílení Ó dB a plynulá regulace. Jeho nevýhoda spočívá v tom, že zdůrazňování, když dosáhlo maximální hodnoty, zůstane konstantním a při vyšším zdůrazňování vžnikne při kmitočtu 1 kHz značné posunutí úrovně.The development of active filter systems has been made possible by modern operational amplifiers. Among these solutions is known the so-called "Baxandall" controller, which has very advantageous properties - basic gain dB dB and continuous control. Its disadvantage lies in the fact that the accentuation, when it has reached its maximum value, remains constant and, with a greater accentuation, a significant level shift occurs at 1 kHz.

Na moderní regulátory hloubek, doplněné užitečnými vlastnostmi zapojení podle vynálezu, mohou být kladeny následující požadavky:The following requirements may be imposed on modern depth regulators, supplemented by the useful wiring characteristics of the invention:

1. regulace má být prováděna plynule,1. the regulation should be carried out smoothly,

2. zesílení v lineární, poloze má činit Ó dB,2. the gain in linear position should be dB dB,

3. regulace má ve středu pásma vykazovat malý účinek, asi 1 kHz,3. the control has little effect in the middle of the band, about 1 kHz,

4. zdůrazňování se má pokud možno uskutečňovat v širokém pásmu,4. Emphasis should preferably be given in a wide range;

5. zdůrazňování se má na nízkých kmitočtech. po dosažení maxima opět zmenšovat, '6. zapojení nesmí obsahovat žádný induktivní člen,5. Emphasis should be on low frequencies. reduce again when the maximum is reached, '6. the circuit must not contain any inductive element,

7. zapojení má svými parametry uspokojovat studiově-technické podmínky.7. the wiring should satisfy the studio-technical conditions with its parameters.

Cílem vynálezu je tedy uspokojit podmínky moderní regulace hloyibek.It is therefore an object of the invention to satisfy the conditions of modern hloyibek regulation.

Tato úloha je vyřešena a uvedené nedostatky jsou u zapojení podle vynálezu odstraněny tím, že operační zesilovač je opatřen proměnnou kmitočtově závislou kladnou zpětnou vazbou, která je připojena prostřednictvím .střední odbočky uzemněného prvního poteciometru k zápornému vstupu operačního zesilovače.This problem is solved and the drawbacks are eliminated in the circuit according to the invention in that the operational amplifier is provided with a variable frequency-dependent positive feedback which is connected via a center tap of the grounded first potentiometer to the negative input of the operational amplifier.

Zapojením podle vynálezu lze dosáhnout, ve srovnání se známými řešeními stejného určení, nového a vyššího 'účinku, a to tím, že v důsledku kmitočtově závislé kladné zpětné vazby se vrchol zdůrazňovací charakteristiky spolu se zvýšením zdůrazňování posune do rozsahu vyšších kmitočtů.The circuitry of the present invention can achieve a new and higher effect as compared to known solutions of the same determination, by shifting the peak enhancement characteristic along with the enhancement of the enhancement to the higher frequency range due to the frequency-dependent positive feedback.

Příklad zapojení podle vynálezu je zobrazen na výkresech na nichž, na obr. 1 je zná-, zorněno schematicky zapojení známého regulátoru typu Baxandall, na cíbr. 2 je znázorněna přenosová charakteristika regulátoru typu Baxandall, na obr. 3 je znázorně-. no zapojení podle vynálezu, na obr. 4 je znázorněno vytváření přenosové charakteristiky zapojením podle vynálezu ve třech fázích, na- obr. 5 jsou znázorněny přenosové charakteristiky zapojení podle vynálezu s indikací různého zdůrazňování a na obr. 6 je principiální schéma zapojení podle vynálezu.An example of a circuit according to the invention is shown in the drawings in which, in FIG. 1, the schematic connection of a known Baxandall type controller is shown schematically. Fig. 2 shows the transmission characteristics of a Baxandall type controller; Fig. 4 shows the transmission characteristics of the circuit according to the invention in three phases; Fig. 5 shows the transmission characteristics of the circuit according to the invention with indication of different emphasis and Fig. 6 shows a schematic diagram of the circuit according to the invention.

Dosud známá regulátory typu Baxandall jsou konstruovány tak, že v záporné zpětné vazbě operačního zesilovače s obracením fáze je umístěn potenciometr a členy RC zajišťující fázovou závislost, (viz obr. 1). Přenosové charakteristiky, znázorněné na obr.. 2, se dosahují ve dvou krajních polohách potenciometru v zapojení, podle obr. 1, přičemž na ose úseček je nanesena velikost kmitočtu a na ose pořadnic jsou naneseny hodnoty zdůrazňování, popřípadě odřezávání.The prior art Baxandall type controllers are designed such that a potentiometer and a phase dependence RC are located in the negative feedback of the phase reversal opamp (see Figure 1). The transmission characteristics shown in FIG. 2 are achieved in the two extreme positions of the potentiometer in FIG. 1, wherein the frequency magnitude is plotted on the abscissa axis and the accent or cut values are plotted on the ordinate axis.

Na obr. 3 je vidět, že k zápornému vstupu D2 operačního zesilovače 2 se dvěma vstupy je připojen výstup B kmitočtově závislé zpětné vazby 3. Ke kladnému vstupu Dl operačního zesilovače 2 je připojen výstup F proměnné kmitočtově závislé kladné zpětné vazby 1. Současně je výstup Ě operačního zesilovače 2 připojen jednak kě vstupu. C kmitočtově závislé záporné zpětné vazby 3, jednak ke vstupu 6 proměnné kmitočtově závislé kladné zpětné vazby 1. Výstup E operačního zesilovače 2 tvoří výstup celého zapojení, přičemž vstup A zapojení je tvořen vstupem kmitočtově , závislé záporné zpětné vazby 3.In Fig. 3 it can be seen that the frequency-dependent feedback output B is connected to the negative input D2 of the two-input operational amplifier 2. The output F of the frequency-dependent positive feedback 1 output is connected to the positive input D1. Operačního the operational amplifier 2 is connected to the input. C of the frequency-dependent negative feedback 3, on the other hand to the input 6 of the frequency-dependent positive feedback variable 1. The output E of the operational amplifier 2 forms the output of the entire circuit, the input A of the circuit being the frequency-dependent negative feedback input 3.

Podle obr. 6 je k zápornému vstupu operačního zesilovače 2 připojen běžec druhého potenciometru Plb. Běžec je připojen jednak k třetímu kondenzátoru G3, jehož druhá elektroda je spojena s jedním koncem druhého potenciometru Plb, jednak ke čtvrtému kondenzátoru C4, jehož druhá elektroda je spojena s druhým koncem druhého potenciometru Plb. Společný přípoj čtvrtého kondenzátoru C4 a druhého potenciometru Plb je připojen prostřednictvím šestého odporu R6 k výstupu K operačního zesilovače 2. Společný přípoj druhého potenciometru Plb a třetího kondenzátoru G3 je připojen prostřednictvím Sériového zapojení pátého kondenzátoru C5 a pátého od196404According to FIG. 6, the slider of the second potentiometer P1b is connected to the negative input of the operational amplifier 2. The slider is connected both to a third capacitor G3 whose second electrode is connected to one end of the second potentiometer P1b and to a fourth capacitor C4 whose second electrode is connected to the other end of the second potentiometer P1b. The common connection of the fourth capacitor C4 and the second potentiometer Plb is connected via the sixth resistor R6 to the output K of the operational amplifier 2. The common connection of the second potentiometer Plb and the third capacitor G3 is connected through the series connection of the fifth capacitor C5 and the fifth since 1940404

S póru RS ke vstupu A zapojení. K výstupu K operačního zesilovače 2 je připojen vstup Wieriova můstku, sestávajícího z prvního kondenzátoru Cl, druhého kondenzátoru C2 a z prvního odporu RI a druhého odporu R2. Střední odbočka Wienova můstku je připojena k jednomu konci prvního potenciometru Pia, jehož střední odbočka je uzemněna. Druhý konec prvního potenciometru Pia je rovněž uzemněn, přičemž jeho běžec je připojen přes čtvrtý odpor R4 ke kladnému vstupu operačního zesilovače 2.With pore RS to input A wiring. The output of the operational amplifier 2 is connected to a Wieri bridge input consisting of a first capacitor C1, a second capacitor C2 and a first resistor R1 and a second resistor R2. The middle tap of the Wien bridge is connected to one end of the first Pia potentiometer, whose middle tap is grounded. The other end of the first potentiometer P1a is also grounded, with its slider connected via a fourth resistor R4 to the positive input of the operational amplifier 2.

První potenciometr Pia a druhý potenciometr Plb jsou vytvořeny jako tandemový potenciometr.The first potentiometer P1a and the second potentiometer P1b are designed as a tandem potentiometer.

Funkce, popřípadě ovládání zapojení budou vysvětleny pomocí obr. 3. V lineární poloze jsou vyrovnány jak operační zesilovač 2, tak také záporná zpětná vazba 3. V důsledku toho nedojde na vstup kmitočtově závislé kladné zpětné vazby 1 žádný signál. V případě hlubokého odřezávání funguje jen aktivní regulátor, sestávající z operačního· zesilovače 2 a ze záporné zpětné vazby 3, přičemž kladná zpětná vazba 1 je neúčinná.The operation or control of the wiring will be explained by means of FIG. 3. In the linear position, both the operational amplifier 2 and the negative feedback 3 are balanced. As a result, no frequency-dependent positive feedback 1 input occurs. In the case of deep trimming, only the active regulator consisting of the operational amplifier 2 and the negative feedback 3 operates, the positive feedback 1 being ineffective.

Při vysokém zdůrazňování se vlivem působení aktivního regulátoru superponuje působení kladné zpětné vazby 1. Jak je vidět z obr. 4, je výsledná křivka součtem křivky a a křivky b. Na vrcholu křivký b kladné zpětné vazby je maximum zdůrazňování, přičemž míra zdůrazňování se zmenšuje, směrem k hlubokým kmitočtům. V důsledku toho· nezdůrazňují se obvodem signály pásma nižších kmitočtů.At high emphasis, the positive feedback 1 is superimposed by the action of the active regulator. As shown in Fig. 4, the resulting curve is the sum of curve a and curve b. to deep frequencies. As a result, the low frequency band signals are not emphasized by the circuit.

Vrchol křivky b kladné zpětné vazby se volí tak, aby byl tam, kde počíná klesat nejhlubší zdůrazňování. V důsledku toho se zdůrazňuje strana vyšších kmitočtů křivky.The peak of the positive feedback curve b shall be chosen to be where the deepest emphasis begins to drop. As a result, the higher frequency side of the curve is emphasized.

V bodu maximálního zdůrazňování se uplatní sečtené působení obou křivek. V důsledku toho je výsledkem působení aktivního výstupního· regulátoru nepatrné zdůrazňování. Proto ve středu pásma je velmi malé prodloužení pásma. Regulátor podle vynálezu má mimoto ještě výhody, které se mohou prokázat tehdy, když postupujeme od lineární polohy k maximálně zdůrazněné poloze, viz obr. 5.The combined effect of the two curves applies at the point of maximum stress. As a result, the effect of the active output regulator results in slight accentuation. Therefore, in the middle of the band there is a very small band extension. Furthermore, the regulator according to the invention has the advantages which can be demonstrated when proceeding from a linear position to a maximally emphasized position, see FIG. 5.

Pohyb vrcholu křivky, ke kterému dochází během regulace, je znázorněn na obr. 5The movement of the curve peak that occurs during regulation is shown in Figure 5

Claims

1. An operational amplifier for continuously adjusting suppression and emphasizing of low frequency by varying resistance, in particular for studio sound control, in which the operational amplifier is provided with frequency-dependent negative feedback, characterized in that the operational amplifier (2) is further provided with a variable frequency-dependent positive feedback (lj, with a dashed line. With less emphasis, the effect of the active regulator is applied and the effect of positive feedback remains negligibly small. If the emphasis is increased, the effect of positive feedback becomes more significant. the maximum accent during regulation in the direction of higher frequencies.

When the transmitted signal contains only deep components, less emphasis is needed. Emphasis is on the edge of the band. When the signal is low in bass, great emphasis is needed, band edge enhancement is disadvantageous because there is a very low signal there, so it is advantageous to concentrate the emphasis on a higher frequency where there may be a needed “deep” component.

It can be seen from Fig. 5 that the output signal of the operational amplifier 2 is the sum of the signals coming to the positive input and the negative input. In the middle position of the first potentiometer P1a and the second potentiometer P1b and when moving in one direction, no signal is received at the positive input, so that the second input is effective. When moving from the middle position in the opposite direction, from the output to the positive input signal occurs via the well-known Wien bridge, which here in the positive feedback fulfills the correction function at the frequency determined by the RC divider members. The feedback divider is a steep bandpass filter whose center bandwidth has been selected higher than the rated boosting frequency of the current controller.

In this case, the output is controlled by both inputs, whereby the transmission characteristic of the bandpass filter is added to the simple emphasizing characteristic. A third positive feedback setpoint is set by the third resistor R3. The wiring can be made up of linear potentiometers that guarantee a medium position of sufficient accuracy. As a result, the linear transmission requires no special adjustment.

With the circuit according to the invention, a correction of +12 to 16 dB in the band of 40 to 100 Hz can be realized in addition to the transmission characteristic known in the studio technique.

OF THE INVENTION is connected via a middle tap of the grounded first potentiometer (Pia) to the negative input of the operational amplifier (2).

Connection according to claim 1 or 2, characterized in that the frequency-dependent positive feedback (1) is formed by a Wien bridge whose output is connected to the input of the operational amplifier (2).