CS216906B2

CS216906B2 - Numerically controllable electronic switching circuit, in particular for switching studio tone tone lines

Info

Publication number: CS216906B2
Application number: CS517976A
Authority: CS
Inventors: Miklos Magyar; Joszef Danilovics; Barnabas Kiss
Original assignee: Elektroakusztikai Gyar
Priority date: 1976-08-10
Filing date: 1976-08-10
Publication date: 1982-12-31

Abstract

Vynález se týká číslicově řiditelného elektronického spínacího obvodu, zejména pro spínání studiových linek tónového kmitočtu, který obsahuje aktivní spínací prvky a operační zesilovače. Podstatou vynálezu je, že v křižování souměrného rozdělovače (I) číslicově řiditelného elektronického spínacího obvodu je uspořádána nejméně jedna dvojice aktivních prvků, s výhodou spínacích polovodičů (1J, komparátor (IV) řídicí polovodiče (1) ve stejném smyslu, přičemž výstupy souměrného rozdělovače (I) jsou připojeny ke vstupům diferenciálního zesilovače (III) a výstup (C) diferenciálního zesilovače (III) tvoří výstup spínacího· obvodu a vstupy (A, B) souměrného rozdělovače (I) tvoří vstup signálů. Mezi výstupy souměrného rozdělovače (I) a vstupy diferenciálního zesilovače (III) může být zapojen další souměrný oddělovač (II) , připojitelný svými vstupy k výstupům souměrného rozdělovače (Ij, svými výstupy ke vstupům diferenciálního zesilovače (III). Komparátor (IV) má dva vstupy (D, E) a vnější přípoj (F), který je současně vnějším přípojovým bodem připojujícím napětí, určujícím úroveň relaxačního napětí komparátoru (IV).The invention relates to a digitally controllable electronic switching circuit, in particular for switching tone frequency studio lines, which contains active switching elements and operational amplifiers. The essence of the invention is that at least one pair of active elements, preferably switching semiconductors (1J, comparator (IV) of the control semiconductor (1) in the same sense, is arranged in the crossover of the symmetrical distributor (I) of the digitally controllable electronic switching circuit, while the outputs of the symmetrical distributor (I) are connected to the inputs of the differential amplifier (III) and the output (C) of the differential amplifier (III) forms the output of the switching circuit and the inputs (A, B) of the symmetrical distributor (I) form the signal input. Between the outputs of the symmetrical distributor (I) and the inputs of the differential amplifier (III) another symmetrical distributor (II) can be connected, connectable with its inputs to the outputs of the symmetrical distributor (Ij, with its outputs to the inputs of the differential amplifier (III). The comparator (IV) has two inputs (D, E) and an external connection (F), which is simultaneously an external connection point connecting the voltage, determining the level of the comparator relaxation voltage (IV).

Description

Vynález se týká číslicově řiditelného elektronického spínacího obvodu, zejména pro· spínání studiových linek tónového kmitočtu, který obsahuje aktivní spínací prvky a operační zesilovače.The invention relates to a digitally controllable electronic switching circuit, in particular for switching studio frequencies of tone frequency, which comprises active switching elements and operational amplifiers.

U studiové techniky je obvykle třeba, aby se uskutečnilo spojení mezi zdroji signálů, většího počtu a používatelem využívajícím signály tohoto zdroje podle potřeb programu.In a studio technique, it is usually necessary to establish a connection between the multiple signal sources and the user using the signal sources according to the needs of the program.

[Kladou se stále stoupající požadavky na tak zvané maticové obvody tónových kmitočtů realizující nahoře uvedená spojení, poněvadž tónové systémy se stále více rozšiřují a jsou stále složitější.[There are increasing demands on so-called tone frequency matrix circuits implementing the above connections, as tone systems are increasingly expanding and becoming more complex.

Dříve se tato spojení uskutečňovala ručně na předpojovacím panelu. Manipulace s takovými, k tomu účelu zhotovenými přepojovacími panely je ale, a to i v případě, kdy je málo zdrojů signálu a málo použitelů signálů, těžkopádné v důsledku jejich konstrukce a jejich spletitého kabelového systému. Použivatel mohl ze svého pohybového okruhu (desky studia) zvolit zdroj signálů, takže bylo dosud zapotřebí ručně prováděné obsluhy, popřípadě zvláštního ovládače,Previously, these connections were made manually on the pre-coupler panel. However, the handling of such switch panels made for this purpose is cumbersome due to their construction and their intricate cable system, even when there are few signal sources and few signal applications. The user could select a signal source from his movement circuit (studio board), so that a manual operation or a separate controller was needed,

V důsledku toho, poněvadž program měl být přeprogramován během krátké doby, bylo mnoho těžkostí. Jak při rozhlasovém vysílání, tak také při televizních programech, bylo stále více zapotřebí vyvinout rychle fungující, velikou spolehlivost vykazující, dálkově řízená maticová zapojení.As a result, since the program was to be reprogrammed in a short time, there were many difficulties. In both radio and television programs, there was an increasing need to develop fast-functioning, high-reliability, remote-controlled matrix connections.

Tak byly vyvinuty různé spínací obvody obsahující magneticky pohybované prvky (relé). Ježto· tyto obvody již mohou být dálkově řízeny, stalo· se jejich ovládání lehčím. Ve stejné době se však ohlásily provozní těžkosti, plynoucí z vad kontaktů. Aby se zvýšila provozní jistota, používá se v nejnovější době tak zvaných jazýčkových relé.Thus, various switching circuits containing magnetically moved elements (relays) have been developed. Since these circuits can already be remotely controlled, their operation has become easier. At the same time, however, operational difficulties due to contact defects were reported. In order to increase operational reliability, so-called reed relays have been used recently.

Vzdor tomu vykazují maticové spínací obvody obsahující magnetické spínací prvky více nedostatků. Jednak je jejich spolehlivost omezena v důsledku pohyblivých součástí, jednak jsou citlivé na intenzitu magnetukého pole a rušení, která produkují bez doplňujících prvků poruchy, jejich spotřeba je veliká a nemohou být použity bezprostředně v číslicovém systému. Uvážíme-li skutečnost, že jsme nuceni zabudovat doplňující spínací prvky, aby se zmenšily poruchy a šum a aby se realizovala možnost číslicového řízení, jsou takto zkonstruované spínací obvody, popřípadě maticový obvod takto vyvinutý, velmi drahé.Despite this, matrix switching circuits containing magnetic switching elements exhibit several drawbacks. On the one hand, their reliability is limited due to moving parts, and on the other hand they are sensitive to magnetic field strength and disturbances which produce disturbances without additional elements, their consumption is high and cannot be used immediately in the digital system. Considering the fact that we are forced to install additional switching elements in order to reduce disturbances and noise and to realize the possibility of numerical control, the switching circuits or the matrix circuit thus developed are very expensive.

Nedávno bylo usilováno o použití spínací mat ce složené ze samých elektronických polovodičů. Takto vyvinuté spínací obvody vykazují však další nedostatky. Nejvážnější z těchto nedostatků spočívá v tom, že značná část signálu řídicího polovodič se dostane na spínací linku a smísí se se signálem použitého zdroje signálů.Recently, it has been sought to use a switching matrix composed of electronic semiconductors themselves. However, the switching circuits thus developed exhibit further disadvantages. The most serious of these drawbacks is that a significant portion of the semiconductor control signal reaches the switching line and is mixed with the signal source used.

Tento jev se projevuje na straně spotřebiče jako· cizí, rušivý znak a v Unce tónových kmitočtů jako praskot. Další nevýhody známých konstrukcí spočívají v tom, že spínatelná úroveň signálu — vedle zanedbatelného zkreslení — nepřesahuje 10 až 20 dB, což vede ke zhoršení poměru signál/ /šum, přičemž jejich spínací útlum (60 až 70 dB) není vždy dostačující.This phenomenon is manifested on the appliance side as a foreign, disturbing sign and in Ounce of tone frequencies as a crackle. Further disadvantages of the known designs are that the switchable signal level - in addition to the negligible distortion - does not exceed 10 to 20 dB, resulting in a deterioration of the signal / noise ratio, and their switching attenuation (60 to 70 dB) is not always sufficient.

Požadavky na studiové základní spínací obvody tónového kmitočtu mohou být shrnutý následovně:The requirements for studio basic tone frequency switching circuits can be summarized as follows:

Spínací obvod nemá obsahovat žádné pohyblivé magnetické spínací prvky, musí obsahovat jen samé elektronické součástky.The switching circuit should not contain any movable magnetic switching elements, it must contain only the electronic components.

Spínání a vypínání nesmí generovat žádné cizí rušivé signály a v lince tónového· kmitočtu žádný slyšitelný praskot.Switching on and off must not generate any foreign interference signals and no audible cracking in the tone frequency line.

Spínatelný signál má dosahovat +6, +12 dB.Switchable signal should reach +6, +12 dB.

Spínání nesmí způsobit žádné zkreslení procházejícího signálu.The switching must not cause any distortion of the transmitted signal.

Poměr šum/napětí vyvolaný spínáním nesmí rušit poměr signál/šum spínaných linek.The noise / voltage ratio caused by switching must not interfere with the signal / noise ratio of the switched lines.

Spínací prvek má být řízen přímo standardním číslicovým signálem.The switching element should be controlled directly by a standard digital signal.

Spínací prvek nesmí mít velkou spotřebu.The switching element must not consume much power.

Má být lacinější než spínací obvod téhož určení, ale s magneticky pohybovanými prvky.It should be cheaper than a switching circuit of the same purpose, but with magnetically moving elements.

Uvedené nevýhody odstraňuje a uvedené požadavky splňuje číslicově řiditelný elektronický spínací obvod podle vynálezu tím, že v křižování jeho souměrného rozdělovače je uspořádána nejméně jedna dvojice aktivních prvků, s výhodou spínacích polovodičů a komparátor řídicí polovodiče ve stejném smyslu, přičemž výstupy souměrného rozdělovače jsou připojeny ke vstupům diferenciálního· zesilovače a výstup diferenciálního zesilovače tvoří výstup spínacího obvodu a vstupy souměrného rozdělovače tvoří vstup signálů.The numerically controllable electronic switching circuit according to the invention overcomes these disadvantages by providing at least one pair of active elements, preferably switching semiconductors and a control semiconductor comparator in the same direction, in the intersection of its symmetrical distributor, the symmetrical distributor outputs being connected to the inputs the differential amplifier and the differential amplifier output form the output of the switching circuit, and the inputs of the symmetrical divider form the signal input.

Spínací obvod podle vynálezu splňuje uvedené požadavky beze zbytku. Vynález vytváří možnost zkonstruovat spínací matice jakéhokoliv druhu (řádky a sloupce), které z hlediska manipulace, opotřebování a ceny předstihují známé konstrukce.The switching circuit according to the invention fulfills the above requirements completely. The invention provides the possibility of constructing switch nuts of any kind (rows and columns) that outperform known constructions in terms of handling, wear and cost.

Příklad provedení číslicově řiditelného elektronického spínacího obvodu podle vynálezu je zobrazen na přiloženém výkrese, na němž na obr. 1 je zobrazeno schéma zapojení spínacího obvodu podle vynálezu a na obr. 2 je schematicky znázorněno uspořádání jeho komparátoru.An exemplary embodiment of a numerically controllable electronic switching circuit according to the invention is shown in the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a circuit diagram of a switching circuit according to the invention and Fig. 2 schematically shows the arrangement of its comparator.

Souměrný rozdělovač I tvaru T přijímá na svých vstupech A, B souměrný řídicí signál ze zdroje signálů, který má být spínán. Aktivní polovodiče v křižování rozdělovače I blokují ve svém otevřeném stavu cestu řídicích signálů, ale ve svém zavřeném stavu propouštějí řídicí signál dále. Spínací dvojice vytvořené z polovodičů přijímají svá řídicí napětí společně v téže fázi. Proto se objevují cizí napětí (tón), vytvářené v okamžiku spínání na obou výstupech rozdělovače I jako signál téže fáze. V sérii zapojené výstupy rozdělovače I jsou přes oddělo216906 vač Π připojeny ke vstupu diferenciálního zesilovače III.The symmetrical T-shaped splitter I receives on its inputs A, B a symmetrical control signal from the signal source to be switched. Active semiconductors in the crossover of distributor I block the control signal path in their open state, but pass the control signal further in their closed state. Switching pairs made of semiconductors receive their control voltages together in the same phase. Therefore, a foreign voltage (tone) generated at the moment of switching occurs at both outputs of the distributor I as a signal of the same phase. The series I outputs of the splitter I are connected to the differential amplifier III input via a 21906 separator.

V případě aktivovaného spínače přejde souměrný signál na vstupech přes rozdělovač I a diferenciální zesilovač III vede tento signál -asymetrizovaně k výstupu C pro „používatele“.In the case of an activated switch, the symmetrical signal at the inputs passes through the splitter I and the differential amplifier III leads this signal - asymmetrically to output C for the "user".

Oba vstupy diferenciálního zesilovače III jsou řízeny ve stejné fázi cizím napětím generovaným v okamžiku spínání. Rušivé signály se potlačí v závislosti na potlačení (CMR) téže fáze diferenciálního- zesilovače III a na souměrnosti spínacího- uspořádání.Both inputs of the differential amplifier III are controlled in the same phase by the external voltage generated at the moment of switching. The interference signals are suppressed depending on the suppression (CMR) of the same phase of the differential amplifier III and the symmetry of the switching arrangement.

Oddělovač II plní dvojí úlohu. Jednak provádí impedanční přizpůsobení pro šum spínacího obvodu, jednak je jím zajištěno, že nezávisle -na sepnutém nebo vypnutém stavu zůstává zesilování diferenciálního zesilovače v obou případech stejné. Oddělovač II obsahuje dva zesilovače stejného složení. Tyto zesilovače jsou jednoduché zesilovače, mají vysoko-u vstupní impedanci bez fázového posunu a mohou to být například známé emito-rové sledov-ače.Divider II has a dual role. On the one hand, it performs impedance matching for the noise of the switching circuit, and on the other hand, it ensures that, independently of the on or off state, the amplification of the differential amplifier remains the same in both cases. Separator II contains two amplifiers of the same composition. These amplifiers are simple amplifiers, have high-input impedance without phase shift, and can be, for example, known emitters.

Vstupy D, E komparátoru IV zajišťují příslušnou logickou řlditelnost, přičemž společný řídicí signál spínacích polovodičů 1 je zajišťován jeho výstupem K. Tímto- řídicím signálem se generuje v případě otevření polovodičů 1 otvírací proud, v případě zavření polovodičů však závěrné napětí. Tímto závěrným napětím se umožňuje, že úroveň signálu procházejícího zapojením může dosáhnout +6, —J-12 dB. Referenčním napětím UR připojeným na přípoj F komparátu IV je určováno relaxační napětí komparátu IV. Volbou referenčního napětí UR může být dosaženo toho, aby spínač mohl být provozován libovolně normalizovanou logickou úrovní HLL nebo TTL. Souměrným uspořádáním podle vynálezu lze zajistit, aby jednak při spínáních vznikající cizí signály, tedy praskot, byly eliminovány, jednak aby také odpadla většinou -sekundární zkreslení, vyskytující se obvykle u polovodičových spínačů. Proto může být vynálezem dosaženo,The inputs D, E of comparator IV provide the appropriate logic controllability, the common control signal of the switching semiconductors 1 being provided by its output K. This control signal generates an opening current when the semiconductors 1 are opened, but the closing voltage when the semiconductors are closed. This closing voltage allows the level of the signal passing through the wiring to reach +6, -J-12 dB. The reference voltage UR connected to the connection F of the comparator IV determines the relaxation voltage of the comparator IV. By selecting the reference voltage UR, it can be achieved that the switch can be operated at any normalized logic level HLL or TTL. By means of the symmetrical arrangement according to the invention it can be ensured that, on the one hand, foreign signals, i.e., cracking, generated during switching are eliminated and, on the other hand, that most of the secondary distortions usually found in semiconductor switches are eliminated. Therefore, the invention can be achieved

-aby úroveň tónového kmitočtu, měřená na výstupu -činila minimálně —70, —80 dB a -aby v případě užitečné úrovně výstupního signálu -j-12 dB nebylo- způsobováno zkreslení poško-zující jakost spínané linky.if the level of the tone frequency measured at the output is at least -70, -80 dB, and if, for a useful output signal level, -12 dB, there is no distortion to the quality of the switched line.

Vynálezem může být dále zajištěno, aby aktivní polovodič 1 v rozdělovači I, který provádí tlumení spínání, byl závislý na dvojicích křížových článků.It may further be provided by the invention that the active semiconductor 1 in the distributor 1 which performs the switching damping is dependent on the pairs of cross-links.

V případě jedné dvojice křížových článků s křemíkovým- tranzistorem mo-hou být zajištěny hodnoty tlumení —70, —80 dB a v případě dvou dvojic křížových článků již dalekojdoucí, nejvyšší ve studiové technice žádoucí tlumení. Maximální efektivní poměr šum/napětí, do-sažitelný ve spínacím obvodě (ve vypnutém stavu), je lepší než —100 dB a v sepnutém stavu lepší než —96 dB. Proto, uvážíme-li úroveň signálu používanou v lince tónových signálů, může být zajištěn minimální odstup signálu od šumu 90 dB i v případě spínací matice velkých rozměrů (10-0 X 100), navíc bez potřeby speciálních polovodičů s malým šumem nebo- integrovaného obvodu pro konstrukci spínacího obvodu. Tato vlastnost vynálezu a jednoduché složení spínacího obvodu umožňuje, že maticové obvody po-dle vynálezu a jednoduché složení spínacího obvodu umožňuje, že maticové -obvody podle vynálezu, složené ze spínacích prvků, jsou výhodnější než obvody, které -navíc obsahují magneticky pohybované prvky.For one pair of silicon-transistor pairs, damping values of -70, -80 dB can be ensured, and for two pairs of cross-pairs already far-fetched, the highest damping required in the studio technique. The maximum effective noise / voltage ratio obtainable in the switching circuit (in the off state) is better than -100 dB and in the closed state better than -96 dB. Therefore, considering the signal level used in the tone signal line, a minimum signal to noise ratio of 90 dB can be ensured even in the case of a large size switching matrix (10-0 X 100), additionally without the need for special low noise semiconductors or integrated circuits. for switching circuit design. This feature of the invention and the simple composition of the switching circuit make it possible that the matrix circuits according to the invention and the simple composition of the switching circuit enable the matrix circuits according to the invention composed of the switching elements to be more advantageous than circuits containing magnetically moving elements.

Příklad komparátoru IV podle vynálezu je znázorněn na obr. 2. Přitom je důležité zajistit co nejpřesněji zvolenou souměrnost.An example of a comparator IV according to the invention is shown in FIG. 2. It is important to ensure the selected symmetry as accurately as possible.

Při realizaci spínacího- obvodu -nutno použít stínících desek, aby jinak příznivá hodnota tlumení v rozsahu vysokých kmitočtů nebyla snížena v důsledku rozptylových parazitních kapacit, činnost spínacího obvodu podle vynálezu je značně rychlá (několik jws J, jeho- příkon činí několik m-A a hodí se pro jakýkoliv program pro počítač nebo pro dálkové řízení.In the realization of the switching circuit, it is necessary to use shielding boards so that otherwise favorable damping value in the high frequency range is not reduced due to scattering parasitic capacities, the operation of the switching circuit according to the invention is very fast (several jws J, its input is several mA) for any computer program or remote control.

Claims

SUBJECT

Numerically controllable electronic switching circuit, in particular switching of studio tone lines comprising active switching elements and operational amplifiers, characterized in that at least one pair of active elements, preferably switching semiconductors, is arranged in the intersection of its symmetrical distributor flj. (1), a comparator (IV) of the control semiconductor (lj in the same sense, wherein the outputs of the symmetrical distributor (lj) are connected to the inputs of the differential amplifier (III) and the output (C) of the differential amplifier (III) ) the symmetrical splitter (I) forms the signal input.

vynalezu

Numerically controllable electronic switching circuit according to claim 1, characterized in that a further symmetrical separator (II) is connected between the outputs of the symmetrical distributor (I) and the inputs of the differential amplifier (III), connectable by its inputs to the outputs of the symmetrical distributor (I). , with its outputs to the inputs of the differential amplifier (III).

Numerically controllable electronic switching circuit according to one of the preceding points, characterized in that the comparator (IV) has two inputs (D, Ej and an external connection (F), which is simultaneously an external connection point connecting the voltage determining the relaxation level Comparator voltage (IV).