DE19630393A1 - Elektrische Signalverarbeitungsschaltung - Google Patents
Elektrische SignalverarbeitungsschaltungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Signalverarbeitungsschaltung mit
einem Operationsverstärker und einer nichtlinearen Schaltungseinrich
tung, die eine Kennlinie mit einer Klirren erzeugenden Nichtlinearität
aufweist und sich im Rückkopplungskreis des Operationsverstärkers
befindet.
Bei einer derartigen Signalverarbeitungsschaltung kann es sich insbeson
dere um einen Lautstärkesteller für den Audiosignalverarbeitungsteil
eines Radiogerätes, beispielsweise Autoradios, handeln.
Ein Beispiel eines herkömmlichen Lautstärkestellers dieser Art ist in
Fig. 5 gezeigt. Dieser umfaßt einen Operationsverstärker OA mit einem
nichtinvertierenden Signaleingang +, der mit einem Eingangssignalan
schluß E des Lautstärkestellers verbunden ist, sowie einen invertieren
den Rückkopplungseingang - und einen Signalausgang A. Zwischen dem
Eingangssignalanschluß E und dem nichtinvertierenden Signaleingang +
des Operationsverstärkers OA befindet sich ein Schaltungspunkt P, der
über einen Widerstand R mit einem Signalmasseanschluß SGND ver
bunden ist. Zwischen dem Ausgangsanschluß A und dem invertierenden
Rückkopplungseingang - befindet sich eine Rückkopplungsschaltung mit
zwei in Kaskade geschalteten Widerstandsketten oder Spannungsteilern
ATT2 und ATT16. Diese beiden Spannungsteiler ATT2 und ATT16
besitzen nicht nur eine unterschiedliche Anzahl von Teilspannungsabgrif
fen sondern haben unterschiedliche Teilspannungsabstufungen. Während
ATT2 bei der dargestellten Ausführungsform acht Teilspannungsabgriffe
und zwischen je benachbarten Teilspannungsabgriffen eine Teilspan
nungsabstufung von 2 dB aufweist, besitzt ATT16 vier Teilspan
nungsabgriffe und eine Teilspannungsabstufung zwischen benachbarten
Teilspannungsabgriffen von 16 dB. ATT2 bildet somit einen Spannungs
teiler mit Feinabstufung, während ATT16 einen Spannungsteiler mit
Grobabstufung darstellt.
ATT2 ist an seiner Hochspannungsseite mit dem Ausgang A des Opera
tionsverstärkers OA und auf seiner Niederspannungsseite mit dem
Signalmasseanschluß SGND verbunden. Jeder der Teilspannungsabgriffe
von ATT2 ist über einen steuerbaren elektronischen Schalter 521 bis 528
mit der Hochspannungsseite von ATT16 verbunden, dessen Nieder
spannungsseite ebenfalls mit dem Signalmasseanschluß SGND verbunden
ist. In Fig. 5 ist nur der dem obersten Teilspannungsabgriff von ATT2
zugeordnete Schalter 521 dargestellt. Die restlichen sieben Schalter 522
bis S28 sind nicht gezeichnet sondern nur durch ihr jeweiliges Schalter
bezugszeichen angedeutet. Alle diese acht Schalter S21 bis S28 sind auf
ihrer von ATT2 abliegenden Seite gemeinsam mit der Hochspannungs
seite von ATT16 verbunden.
Jedem der vier Teilspannungsabgriffe von ATT16 ist seinerseits ein
steuerbarer elektronischer Schalter S31, S32, S33 bzw. S34 zugeordnet,
wobei wieder nur der oberste Schalter S31 dargestellt ist und die restli
chen drei Schalter S32 bis S34 nur mittels ihrer Bezugszeichen angedeu
tet sind. Die von ATT16 abliegenden Seiten der Schalter S31 bis S34
sind gemeinschaftlich mit dem Rückkopplungseingang - von OA ver
bunden.
Zur Steuerung der Schaltzustände der Schalter S21 bis S28 dient ein
erster Dekoder D1, und die Schaltzustände der Schalter S31 bis S34
werden mittels eines zweiten Dekoders D2 gesteuert. Bei D1 handelt es
sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um einen 3/8-Dekoder,
der ihm eingangsseitig zugeführte 3-Bit-Steuerdatenwörter in Schaltsteu
ersignale umsetzt, die er über acht Ausgangsleitungen an Steueran
schlüsse der elektronischen Schalter S21 bis S28 führen kann. Entspre
chend dem Dateninhalt des jeweiligen 3-Bit-Steuerdatenwortes wird
dadurch jeweils ein ausgewählter der acht Schalter S21 bis S28 leitend
geschaltet, während die anderen nichtleitend gesteuert werden. Entspre
chend dem Steuerdatenwert des jeweiligen Steuerdatenwortes wird daher
jeweils einer der Teilspannungsabgriffe von ATT2 mit der Hoch
spannungsseite von ATT16 verbunden.
Auf entsprechende Weise wird unter Steuerung des als 2/4-Dekoders
ausgebildeten zweiten Dekoders D2 jeweils einer der vier dem zweiten
Spannungsteiler ATT16 zugeordneten Schalter S31 bis S34 leitend ge
steuert, bei Steuerung der anderen drei Schalter in den nicht-leitenden
Zustand, so daß der Rückkopplungseingang - des Operationsverstärkers
OA entsprechend dem D2 zugeführten 2-Bit-Steuerdatenwort mit einem
der vier Teilspannungsabgriffe von ATT16 verbunden ist.
Auf diese Weise wird mittels der den Dekodern D1 und D2 zugeführten
digitalen Schaltsteuersignale jeweils eine ganz bestimmte Rückkopplung
für den Operationsverstärker OA eingestellt, was zu einer bestimmten
Verstärkung des dem Eingangssignalanschluß E zugeführten Audio
signals führt.
Die in Fig. 5 verwendeten Symbole für die Schalter S21 und S31 stehen
für elektronische Schalter, die einen in Fig. 2 gezeigten Aufbau haben.
Diese Schalter bestehen aus einer Parallelschaltung eines einen N-Kanal
aufweisenden NMOS-Transistors und eines einen P-Kanal aufweisenden
PMOS-Transistors. Die Gate-Elektroden von NMOS und PMOS sind mit
einem Steuersignaleingang SE verbunden, und zwar die Gate-Elektrode
von NMOS direkt und die Gate-Elektrode von PMOS über einen Inver
ter INV. Daher sind je nach Art des dem Steuersignaleingang SE zu
geführten Steuersignals immer beide Transistoren NMOS und PMOS des
elektronischen Schalters leitend oder nicht leitend geschaltet. Der Steuer
signaleingang SE ist mit einer zugehörigen Ausgangssignalleitung des
ersten Dekoders D1 bzw. des zweiten Dekoders D2 verbunden. In Fig.
5 sind die acht bzw. vier Ausgangssteuerleitungen von D1 bzw. D2
mittels je einer gestrichelten Linie nur vereinfacht symbolisch darge
stellt.
Die Verwendung elektronischer Schalter des in Fig. 2 gezeigten Aufbaus
ist an sich bekannt. Diese Schalterart wird verwendet, um eine bessere
Linearität zu erreichen, als sie bei Verwendung nur eines einzigen
Schalttransistors erzielbar wäre. Aber auch dieser aus zwei parallel ge
schalteten Transistoren aufgebaute Schalter hat noch eine höhere Nicht
linearität, als sie für hochwertige Audiogeräte erwünscht ist.
In Fig. 3 ist die Kenninie des Einschaltwiderstandes RON eines Schalters
der in Fig. 2 gezeigten Art in Abhängigkeit von der über diesem Schal
ter liegenden Eingangsspannung V gezeigt. Man sieht, daß auch dieser
Schalter trotz der Verwendung der beiden parallel geschalteten
Transistoren NMOS und PMOS noch eine beträchtliche Nichtlinearität
aufweist. Die geringste Nichtlinearität weist diese Widerstandskennlinie
in ihrem mittleren Bereich auf. Daher legt man den Einschalt-Arbeits
punkt dieses elektronischen Schalters so, daß er in der Mitte zwischen
den beiden "Höckern" der Widerstandskennlinie liegt. Dies erreicht man
mit einer Einstellung des Arbeitspunktes auf VS/2, wobei VS die Ver
sorgungsspannung der integrierten Schaltung ist. Wie das in Fig. 3
angedeutete Sinussignal zeigt, unterliegt es bei dem in Fig. 2 gezeigten
Schalter einer nichtlinearen Übertragung, was zu Klirren mit einem von
der Nichtlinearität der Kennlinie abhängenden Klirrfaktor führt.
Mit der Erfindung soll eine Kompensation des durch diese Nichtlinearität
verursachten Klirrens erreicht werden.
Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß zur Kompensation des
Klirrens der nichtlinearen Schaltungseinrichtung im Rückkopplungskreis
bzw. im Eingangssignalkreis des Operationsverstärkers eine Kompensa
tionsschaltungseinrichtung angeordnet ist, die eine Kennlinie mit im
wesentlichen der gleichen Nichtlinearität wie die Kennlinie der nicht
linearen Schaltungseinrichtung aufweist.
Befindet sich die Klirren erzeugende Schaltungseinrichtung im Rück
kopplungskreis, wird die Kompensationsschaltungseinrichtung im
Eingangssignalkreis des Operationsverstärkers angeordnet. Befindet sich
die Klirren erzeugende Schaltungseinrichtung dagegen im Eingangs
signalkreis des Operationsverstärkers, wird die Kompensationsschal
tungseinrichtung im Rückkopplungskreis des Operationsverstärkers an
geordnet.
Bei Operationsverstärkern handelt es sich üblicherweise um hochver
stärkende Differenzverstärker, die nur auf Potentialdifferenzen zwischen
ihren beiden Eingängen reagieren. Potentiale, die beiden Eingängen
gleichzeitig zugeführt werden, haben keine Auswirkung für das Aus
gangssignal des Operationsverstärkers. Dies gilt nicht nur für Gleich
spannungskomponenten sondern auch für Wechselspannungskomponen
ten, wenn diese den beiden Eingängen des Operationsverstärkers gleich
zeitig zugeführt werden. Und dieses Verhalten von Operationsver
stärkern nutzt die Erfindung. Ohne die erfindungsgemäße Klirrkompen
sation würde sich aufgrund der Klirren erzeugenden
Schaltungseinrichtung, die sich im Rückkopplungskreis oder im Ein
gangssignalkreis des Operationsverstärkers befindet, ein nichtlinearitäts
bedingter Oberwellenanteil nur am Rückkopplungseingang bzw. nur am
Signaleingang des Operationsverstärkers einstellen und würde dieser
Oberwellenanteil an der Differenzeingangsseite des Operationsverstärkers
ein Differenzsignal erzeugen, das vom Operationsverstärker verstärkt im
Ausgangssignal des Operationsverstärkers erschiene.
Dadurch, daß erfindungsgemäß nun je nachdem, ob sich die Klirren
erzeugende Schaltungseinrichtung im Rückkopplungskreis oder im Ein
gangssignalkreis befindet, in dem Eingangssignalkreis bzw. dem Rück
kopplungskreis eine Kompensationsschaltungseinrichtung angeordnet
wird, die die gleiche oder mindestens im wesentlichen die gleiche Nicht
linearität aufweist wie die Schaltungseinrichtung, deren Klirren kom
pensiert werden soll, wird nun auch dem jeweils anderen Eingang des
Operationsverstärkers ein Oberwellenanteil des zu verarbeitenden Signals
zugeführt. Stimmen die zu kompensierende Schaltungseinrichtung und
die Kompensationsschaltungseinrichtung in ihren Nichtlinearitäten über
ein, wird beiden Differenzeingängen des Operationsverstärkers jeweils
ein gleiches Oberwellenmuster zugeführt, so daß diese Oberwellenanteile
keine Differenzspannung zwischen den beiden Differenzeingängen erzeu
gen und daher auch nicht im Ausgangssignal erscheinen.
Die erfindungsgemäße Signalverarbeitungsschaltung eignet sich insbeson
dere für Lautstärkesteller in Audiosignalverarbeitungsschaltungen, kann
aber auch für beliebig andere Signalverarbeitungsanwendungen eingesetzt
werden, bei welchen unerwünscht auftretende Klirr- oder Oberwellen
anteile durch Kompensation eliminiert werden sollen. Beispiele für sol
che weiteren Anwendungen wären Meßsignalverstärker oder ähnliches.
Je nachdem, ob die Signalbeeinflussung verstärkend oder dämpfend sein
soll, ordnet man die Einstellelemente, beispielsweise schalterbetätigte
Spannungsteiler der in Fig. 5 gezeigten Art, im Rückkopplungskreis
oder im Eingangssignalkreis des Operationsverstärkers an. Das heißt,
daß sich bei einer signalverstärkenden Schaltungsanordnung die Klirren
erzeugende Schaltungseinrichtung im Rückkopplungszweig, im Fall einer
signaldämpfenden Schaltungsanordnung im Eingangssignalkreis befindet.
Daher wird die klirrfaktorkompensierende Schaltungseinrichtung im
ersteren Fall im Eingangssignalkreis und im letzteren Fall im Rückkopp
lungskreis des Operationsverstärkers angeordnet.
Im Fall der Verwendung einer erfindungsgemäßen Signalverarbeitungs
schaltung als Lautstärkesteller wird bevorzugtermaßen als Stelleinrich
tung eine Kaskadenschaltung zweier als Spannungsteiler dienender
Widerstandsketten mit digital gesteuerten Schaltereinrichtung verwendet,
wie sie bereits im Zusammenhang mit Fig. 5 erläutert worden ist. Im
Fall eines signalverstärkenden Lautstärkestellers befindet sich diese
Kaskadenschaltung im Rückkopplungskreis, im Fall eines signal
dampfenden Lautstärkestellers ist sie im Eingangskreis des Operations
verstärkers angeordnet.
Im Fall einer verstärkenden Signalverarbeitungsschaltung, bei welcher
sich die Klirren erzeugende Schaltungseinrichtung im Rückkopp
lungskreis des Operationsverstärkers befindet, braucht die klirrfaktor
kompensierende Schaltungseinrichtung nicht unbedingt im Eingangs
signalkreis desselben Operationsverstärkers angeordnet zu sein. Sie kann
auch irgendwo in der signalverarbeitenden Kette der Gesamtschaltung an
einer Stelle vor oder nach dem betrachteten Operationsverstärker an
geordnet sein, wo eine Signalverarbeitung mittels eines anderen als
Differenzverstärker ausgebildeten Operationsverstärkers stattfindet. Ist
die Klirren kompensierende Schaltungseinrichtung beispielsweise an
einer Stelle der Signalverarbeitungskette angeordnet, die sich signalfluß
mäßig hinter dem Operationsverstärker befindet, in dessen Rückkopp
lungskreis sich eine klirrfaktorerzeugende Schaltungseinrichtung befin
det, ist der klirrfaktor-verursachende Oberwellenanteil im Ausgangs
signal dieses Operationsverstärkers zwar zunächst enthalten, wird aber
an der Stelle, an welcher sich die Klirren kompensierende Schaltungs
einrichtung befindet, mit Hilfe des dort befindlichen Operationsver
stärkers eliminiert.
Die Höhe und Nichtlinearitätsstärke der in Fig. 3 gezeigten Kennlinie
hängt von der Fläche der MOS-Transistoren der in Fig. 2 gezeigten
Schaltereinrichtung ab. Je größer die Fläche dieser MOS-Transistoren
ist, desto niedriger und gestauchter ist die in Fig. 3 gezeigte Kennlinie
und desto geringer ist deren Nichtlinearität. Macht man beispielsweise
die MOS-Flächen doppelt so groß, ist die Nichtlinearitätskennlinie nur
halb so hoch und weist nur eine halb so große Nichtlinearität auf, so daß
auch der Klirrfaktor auf die Hälfte reduziert wird. Um bei herkömm
lichen Schaltungen, beispielsweise des in Fig. 5 gezeigten Aufbaus,
einen Klirrfaktor unterhalb eines bestimmten Schwellenwertes zu errei
chen, muß man eine bestimmte MOS-Fläche spendieren. Wollte man bei
der herkömmlichen Schaltung beispielsweise den Klirrfaktor halbieren,
mußte man die MOS-Flächen verdoppeln. Da eine beachtliche Anzahl
von Schaltern der in Fig. 2 gezeigten Art erforderlich ist, bedeutet dies
insgesamt eine erhebliche Erhöhung des Platzbedarfs dieser MOS-Schal
ter auf dem Chip der integrierten Schaltung. Geht man nun noch davon
aus, daß eine Signalverarbeitungsschaltung der in Fig. 5 gezeigten Art in
einer Audiosignalverarbeitungsschaltung mehrfach vorkommt, beispiels
weise nicht nur im Lautstärkesteller sondern auch für die Loudness-
Einstellung (gehörrichtige Lautstärkeeinstellung), die Baß-Einstellung
und die Höhen-Einstellung, kommt man auf eine enorme Anzahl von
Schalteinrichtungen der in Fig. 2 gezeigten Art auf einer solchen inte
grierten Audiosignalverarbeitungsschaltung. Muß man die Chipfläche
eines jeden der vielen dafür erforderlichen MOS-Transistoren ver
doppeln, kommt man schnell zu einer starken Erhöhung des Platzbedarfs
auf dem Chip, um eine solche Klirrfaktorreduzierung auf herkömmliche
Art zu erzielen.
Dies ist alles kein Problem bei Einsatz der erfindungsgemäßen Signal
verarbeitungsschaltung, da man sich MOS-Schaltereinrichtungen mit
kleiner MOS-Fläche leisten kann, da das von diesen erzeugte Klirren
durch die erfindungsgemäße Maßnahme kompensiert wird. Mit der
erfindungsgemäßen Maßnahme kann man somit nicht nur auf technisch
recht einfache Weise eine beträchtliche Reduzierung des Klirrfaktors
erreichen, sondern dies gelingt auch noch mit beträchtlicher Einsparung
an Chipfläche.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Signalverarbeitungsschaltung in Form eines verstärkenden
Lautstärkestellers;
Fig. 2 eine Ausführungsform der bereits erläuterten herkömm
lichen Schaltereinrichtung;
Fig. 3 die schon vorausgehend betrachtete nichtlineare Kennlinie
der in Fig. 2 gezeigten Schaltereinrichtung;
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Signalverarbeitungsschaltung in Form eines dampfenden
Lautstärkestellers; und
Fig. 5 den bereits einleitend betrachteten herkömmlichen Lautstär
kesteller.
Wie die bereits betrachtete Fig. 5, zeigt auch Fig. 1 einen signalver
stärkenden Lautstärkesteller mit Stellelementen im Rückkopplungskreis
eines Operationsverstärkers. Ein Vergleich der Fig. 1 und 5 zeigt, daß
die dort gezeigten verstärkenden Lautstärkesteller sehr weit überein
stimmen. Der erfindungsgemäße Lautstärkesteller nach Fig. 1 unter
scheidet sich von dem in Fig. 5 gezeigten Lautstärkesteller lediglich
dadurch, daß zwischen dem Eingangssignalanschluß E und dem Schal
tungspunkt P eine Klirren kompensierende Schaltereinrichtung S1 an
geordnet ist, die genau den gleichen Schaltungsaufbau wie die im Rück
kopplungskreis verwendeten Schaltereinrichtungen aufweist, also den in
Fig. 2 gezeigten Schaltungsaufbau mit einer Parallelschaltung eines
NMOS-Transistors und eines PMOS-Transistors aufweist, wobei die
beiden MOS-Transistoren die gleichen MOS-Flächen haben, wie sie für
die im Rückkopplungszweig befindlichen Schaltereinrichtungen verwen
det werden.
Aufgrund der ansonsten bestehenden Übereinstimmung der in den Fig. 1
und 5 gezeigten Schaltungen wird hinsichtlich der über die Schalterein
richtung S1 hinausgehenden Schaltungsteile der in Fig. 1 gezeigten
Schaltung auf den Schaltungsaufbau und die Funktionsbeschreibung zu
Fig. 5 verwiesen, wobei auch übereinstimmende Bezugszeichen verwen
det werden.
Die Klirrkompensation kann man sich auch dadurch erklären, daß ein
rückgekoppelter Operationsverstärker so arbeitet, daß er die Spannungen
an seinem nichtinvertierenden Eingang und an seinem invertierenden
Eingang, also an seinem Signaleingang und seinem Rückkopplungsein
gang im Fall der Fig. 1 und 5, einander gleichzumachen sucht. Der
Strom, der in Fig. 1 durch S1 und durch R fließt, ist so groß wie der
Strom, der beispielsweise durch 521 und ATT16 fließt. Macht man die
Widerstandswerte von R und ATT16 gleich und verwendet man für die
Schaltereinrichtungen im Rückkopplungszweig, beispielsweise S21, und
die Klirren kompensierende Schaltereinrichtung S1 je Schaltereinrich
tungen der in Fig. 2 gezeigten Art mit derselben Auslegung, insbesonde
re MOS-Fläche, sind nicht nur die in den Signaleingang und in den
Rückkopplungseingang des Operationsverstärkers OA fließenden Ströme
gleich sondern die Klirren erzeugende Schaltereinrichtung S21 und die
Klirren kompensierende Schaltereinrichtung S1 werden auch im selben
Arbeitspunkt der in Fig. 3 gezeigten nichtlinearen Kenninie betrieben,
so daß beide Schaltereinrichtungen den gleichen Oberwellenanteil und
damit das gleiche Klirren verursachen. Aufgrund des Bestrebens des
Operationsverstärkers, die an seinen beiden Eingängen + und - anlie
genden Spannungen auf gleichen Wert zu bringen, wird daher das im
Rückkopplungskreis erzeugte Klirren von dem von der kompensierenden
Schaltereinrichtung S1 erzeugten Klirren kompensiert.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Signalver
arbeitungsschaltung in Form eines dampfenden Lautstärkestellers. Dieser
weist die Kaskadenschaltung von feinabgestuftem Spannungsteiler ATT2
und grob abgestuftem Spannungsteiler ATT16 im Eingangskreis des
Operationsverstärkers AO auf, so daß sich auch die Klirren erzeugende
Schaltereinrichtung im Eingangskreis befindet. Da die Klirren kom
pensierende Schaltungseinrichtung immer in dem jeweils anderen Ein
gangskreis des Operationsverstärkers angeordnet sein muß, damit es zur
Klirrkompensation kommen kann, ist bei dieser Ausführungsform die
Klirren kompensierende Schaltereinrichtung im Rückkopplungszweig des
Operationsverstärkers angeordnet.
Da bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel gleiche Schaltungs
komponenten wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ver
wendet werden, werden auch gleiche Bezugszeichen verwendet. Da die
Spannungsteiler-Kaskadenschaltung ATT2 und ATT16 gleichen Aufbau
und gleiche Funktionsweise wie bei den in Zusammenhang mit den Fig.
1 und 5 gezeigten Lautstärkestellern aufweist, wird hinsichtlich Aufbau
und Funktion der Spannungsteilerkaskade in Fig. 4 auf die Fig. 1 und 5
verwiesen.
Sowohl für die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform als auch für die in
Fig. 4 gezeigte Ausführungsform gilt, daß für eine optimale Klirrkom
pensation der der kompensierenden Schaltereinrichtung S1 zugehörige
Widerstand R den gleichen Widerstandswert haben soll wie die Wider
standskette des Spannungsteilers ATT16. Und dies gilt für den Wider
standswert, den ATT16 zwischen dem Signalmasseanschluß SGND und
demjenigen Teilspannungsabgriff, dessen Schaltereinrichtung leitend
geschaltet ist, aufweist. In dem am meisten interessierenden Dämpfungs
bereich der Spannungsteilerkaskade, der im Bereich von 0 bis 14 dB
liegt, ist der Spannungsteiler ATT16 auf 0 dB eingestellt, liegt also
zwischen der jeweils wirksamen Schaltereinrichtung der ATT2 zugeord
neten Schaltereinrichtungen S21 bis S28 und dem Signalmasseanschluß
SGND der gesamte Widerstand von ATT16. Daher gibt man dem Wi
derstand R bei praktischen Ausführungsformen vorzugsweise den glei
chen Widerstandswert, wie ihn die gesamte Widerstandskette des Span
nungsteilers ATT16 aufweist.
Ist einer der anderen Teilspannungsabgriffe von ATT16 durch Lei
tendschalten der jeweils zugehörigen der Schaltereinrichtungen S31 bis
S34 aktiviert, tritt zwar keine vollständige Klirrkompensation mehr auf,
jedoch eine Teilkompensation, die auf jeden Fall zu einem besseren
Ergebnis führt als bei der herkömmlichen Ausführungsform nach Fig. 5,
bei welcher überhaupt keine Klirrkompensation stattfindet.
Die zum Spannungsteiler ATT 16 gehörenden Schaltereinrichtungen S31
bis S34 weisen zwar ebenfalls eine Nichtlinearität der in Fig. 3 gezeig
ten Art auf, erzeugen aber kein Klirren, weil sie einen Endes mit dem
sehr hochohmigen Rückkopplungseingang - des Operationsverstärkers
OA verbunden sind, so daß sie praktisch keinen Strom leiten.
Claims (10)
1. Elektrische Signalverarbeitungsschaltung mit einem einen Signal
eingang (+), einen Rückkopplungseingang (-) und einen Signal
ausgang (A) aufweisenden Operationsverstärker (OA) und einer
nichtlinearen Schaltungseinrichtung (S21-S28), die eine Kennlinie
mit einer Klirren erzeugenden Nichtlinearität aufweist und sich im
Eingangssignalkreis oder im Rückkopplungskreis des Operationsver
stärkers (OA) befindet,
wobei zur Kompensation des Klirrens der nichtlinearen Schaltungs einrichtung (S21-S28) im Rückkopplungskreis bzw. im Eingangs signalkreis des Operationsverstärkers (OA) eine Kompensations schaltungseinrichtung (S1) angeordnet ist, die eine Kenninie mit im wesentlichen der gleichen Nichtlinearität wie die Kennlinie der nichtlinearen Schaltungseinrichtung aufweist.
wobei zur Kompensation des Klirrens der nichtlinearen Schaltungs einrichtung (S21-S28) im Rückkopplungskreis bzw. im Eingangs signalkreis des Operationsverstärkers (OA) eine Kompensations schaltungseinrichtung (S1) angeordnet ist, die eine Kenninie mit im wesentlichen der gleichen Nichtlinearität wie die Kennlinie der nichtlinearen Schaltungseinrichtung aufweist.
2. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1,
welche als Signalpegeleinstellvorrichtung ausgebildet ist.
3. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 2,
welche sich in einer Audiosignalverarbeitungsvorrichtung befindet
und als Lautstärkesteller ausgebildet ist.
4. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 2 oder 3,
welche als einstellbarer Signalverstärker ausgebildet ist und eine im
Rückkopplungskreis des Operationsverstärkers (OA) angeordnete
Einstellimpedanz (ATT2, ATT16, S21-S28) mit nichtlinearer Kenn
linie aufweist,
wobei im Eingangssignalkreis des Operationsverstärkers (OA) eine Kompensationsimpedanz (S1) mit einer im wesentlichen gleichartig nichtlinearen Kennlinie angeordnet ist.
wobei im Eingangssignalkreis des Operationsverstärkers (OA) eine Kompensationsimpedanz (S1) mit einer im wesentlichen gleichartig nichtlinearen Kennlinie angeordnet ist.
5. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 2, 3 oder 4,
welche als einstellbare Signaldämpfungsschaltung ausgebildet ist und
eine im Eingangssignalkreis des Operationsverstärkers (OA) an
geordnete Einstellimpedanz (ATT2, ATT16, S21-S28) mit nicht
linearer Kennlinie aufweist,
wobei im Rückkopplungskreis des Operationsverstärkers (OA) eine Kompensationsimpedanz (S1) mit einer im wesentlichen gleichartig nichtlinearen Kennlinie angeordnet ist.
wobei im Rückkopplungskreis des Operationsverstärkers (OA) eine Kompensationsimpedanz (S1) mit einer im wesentlichen gleichartig nichtlinearen Kennlinie angeordnet ist.
6. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 4 oder 5,
bei welcher die Einstellimpedanz (ATT2, ATT16, S21-S28) eine als
Spannungsteiler ausgebildete Widerstandskette (ATT2) aufweist, die
mit einer Anzahl Teilspannungsabgriffen versehen ist, die je über
eine steuerbare elektronische Schaltereinrichtung (S21-S28) mit
nichtlinearer Kennlinie mit dem Signaleingang (+) bzw. dem Rück
kopplungseingang (-) des Operationsverstärkers (OA) koppelbar
sind.
7. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 6,
bei welcher sich die Widerstandskette (ATT2) in Kaskadenschaltung
mit einer zweiten Widerstandskette (ATT16) befindet, deren Hoch
spannungsseite über die Schaltereinrichtungen (S21-S28) mit min
destens einem Teil der Teilspannungsabgriffe der ersten Wider
standskette (ATT2) gekoppelt ist, deren Niederspannungsseite mit
einem Signalbezugspotentialanschluß (SGND) verbunden ist und die
ihrerseits Teilspannungsabgriffe aufweist, die je über eine weitere
steuerbare elektronische Schaltereinrichtung (531-S34) mit dem
Signaleingang (+) bzw. dem Rückkopplungseingang (-) des Ope
rationsverstärkers (OA) koppelbar sind, wobei die beiden Wider
standsketten (ATT2, ATT16) unterschiedlich große Teilspannungs
abstufungen aufweisen und zwischen einen Schaltungspunkt (P), der
sich zwischen dem Signaleingang (E) bzw. dem Rückkopplungsein
gang (-) und der Kompensationsschaltungseinrichtung (S1) befindet,
und den Signalbezugspotentialanschluß (SGND) ein Lastwiderstand
(R) geschaltet ist, dessen Widerstandswert im wesentlichen so groß
wie der Gesamtwiderstandswert der zweiten Widerstandskette
(ATT16) ist.
8. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 6 oder 7,
bei welcher die elektronischen Schaltereinrichtungen (S21-S28, S31-S34)
und die Kompensationsimpedanz (S1) je eine Parallelschaltung
mit einem einen P-Kanal aufweisenden PMOS-Transistor und einem
einen N-Kanal aufweisenden NMOS-Transistor aufweisen, wobei
die beiden Transistoren einer jeden Parallelschaltungen gleichzeitig
leitend oder nichtleitend schaltbar sind und die beiden Transistoren
einer jeden Schaltereinrichtung (S21-S28, S31-S34) jeweils in Ab
hängigkeit davon, ob die Schaltereinrichtung leitend oder nicht
leitend sein soll, beide leitend oder beide nicht-leitend gesteuert
sind, während die beiden Transistoren der Kompensationsimpedanz
(S1) permanent leitend geschaltet sind.
9. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 6, 7 oder 8,
bei welcher die elektronischen Schaltereinrichtungen (S21-S28, S31-S34)
Steueranschlüsse aufweisen, die mit Steuersignalausgängen
einer digitalen Schaltsteuerschaltung (D1, D2) verbunden sind.
10. Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 4 und 6 bis
9,
bei welcher die Kompensationsschaltungseinrichtung (S1) anstatt im
Eingangssignalkreis desjenigen Operationsverstärkers (OA), in
dessen Rückkopplungskreis sich die Klirren erzeugende Schal
tungseinrichtung (S21-S28) befindet, im Eingangskreis eines in
Signalflußrichtung gesehen vor oder nach dem genannten Opera
tionsverstärker (OA) befindlichen anderen Operationsverstärker
angeordnet ist.
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