DE19630393C2 - Elektrische Signalverarbeitungsschaltung - Google Patents

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 Eingangssignalkreis oder im Rückkopplungskreis des Operationsverstärkers befindet.

Aus der US 5 266 905 A ist ein Audioverstärker bekannt, dem ein Rückkopplungsnetzwerk mit einem Rückkopplungsverstärker zugeordnet ist. Beide Verstärker sind als Differenzverstärker ausgebildet. Aufgrund seiner Nichtlinearität erzeugt der Rückkopplungsverstärker Klirren, das auf den Rückkopplungseingang des Audioverstärkers gelangt, von die­ sem verstärkt wird und als verstärktes Klirren am Ausgang des Audio­ verstärkers erscheint.

Patents Abstracts of Japan, betreffend japanische Offenlegungsschrift 62- 144410 A offenbart einen Leistungsverstärker in Form eines Differenz­ verstärkers, dem ein Rückkopplungsnetzwerk zugeordnet ist, mit dessen Hilfe ein an den Ausgang des Leistungsverstärkers angeschlossener Lautsprecher geschützt werden soll. Zu diesem Zweck umfaßt das Rück­ kopplungsnetzwerk ein Filter mit lautstärkeabhängiger Filterfunktion. Klirren aufgrund einer möglicherweise vorhandenen Nichtlinearität des Filters wird vom Leistungsverstärker verstärkt und erscheint verstärkt am Verstärkerausgang.

Bei einer Signalverarbeitungsschaltung der eingangs angegebenen Art kann es sich insbesondere um einen Lautstärkesteller für den Audiosi­ gnalverarbeitungsteil 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 S21 bis S28 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 S21 dargestellt. Die restlichen sieben Schalter S22 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 Kennlinie des Einschaltwiderstandes R_ON 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 durch eine Signalverarbeitungsschaltung der in den Ansprüchen 1, 2 oder 3 angegebenen Art. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Anwendungen solcher Signal­ verarbeitungsschaltungen sind in den Ansprüchen 9 und 10 angegeben.

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 Kompensationsschaltungseinrichtung im ersteren Fall im Eingangssignalkreis und im letzteren Fall im Rückkopplungskreis 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 dämpfenden Lautstärkestellers ist sie im Eingangskreis des Operations­ verstärkers angeordnet.

Im Fall einer verstärkenden Signalverarbeitungsschaltung, bei welcher sich die Kompensationsschaltungseinrichtung im Rückkopplungskreis des Operationsverstärkers befindet, braucht die Kompensationsschaltungsein­ richtung nicht unbedingt im Eingangssignalkreis desselben Operations­ verstärkers angeordnet zu sein. Sie kann auch irgendwo in der signalver­ arbeitenden Kette der Gesamtschaltung an einer Stelle vor oder nach dem betrachteten Operationsverstärker angeordnet sein, wo eine Signal­ verarbeitung mittels eines anderen als Differenzverstärker ausgebildeten Operationsverstärkers stattfindet. Ist die Kompensationsschaltungsein­ richtung beispielsweise an einer Stelle der Signalverarbeitungskette angeordnet, die sich signalflußmäßig hinter dem Operationsverstärker befindet, in dessen Rückkopplungskreis sich eine klirrfaktorerzeugende Schaltungseinrichtung befindet, ist der klirrfaktor-verursachende Ober­ wellenanteil im Ausgangssignal dieses Operationsverstärkers zwar zu­ nächst enthalten, wird aber an der Stelle, an welcher sich die Kompensa­ tionsschaltungseinrichtung befindet, mit Hilfe des dort befindlichen Operationsverstärkers 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 auf technisch recht einfache Weise eine beträchtliche Reduzierung des Klirrfaktors errei­ chen. Ist keine Klirrfaktorverringerung erforderlich, kann man mittels der Erfindung eine beträchtliche Einsparung an Chipfläche erreichen.

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 dämpfenden 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 S21 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 Kennlinie 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 dämpfenden 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 ATT16 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, sodaß 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 des Operationsverstärkers (OA) befindet, wobei zur Kompensation des Klirrens der nichtlinearen Schaltungs­ einrichtung (S21-S28) im Rückkopplungskreis des Operationsver­ stärkers (OA) eine Kompensationsschaltungseinrichtung (S1) an­ geordnet ist, die eine Kennlinie mit im wesentlichen der gleichen Nichtlinearität wie die Kennlinie der nichtlinearen Schaltungsein­ richtung aufweist.

2. 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 Rückkopplungskreis des Operationsverstärkers (OA) befindet, wobei zur Kompensation des Klirrens der nichtlinearen Schaltungs­ einrichtung (S21-S28) im Eingangssignalkreis des Operationsver­ stärkers (OA) eine Kompensationsschaltungseinrichtung (S1) an­ geordnet ist, die eine Kennlinie mit im wesentlichen der gleichen Nichtlinearität wie die Kennlinie der nichtlinearen Schaltungsein­ richtung aufweist.

3. Elektrische Signalverarbeitungsschaltung mit einer Mehrzahl von in Signalflußrichtung hintereinandergeschalteten, je einen Signaleingang (+), einen Rückkopplungseingang (-) und einen Signalausgang (A) aufweisenden Operationsverstärkern (OA) und einer nichtlinearen Schaltungseinrichtung (S21-S28), die eine Kennlinie mit einer Klir­ ren erzeugenden Nichtlinearität aufweist und sich im Rückkopp­ lungskreis eines der Operationsverstärker (OA) befindet, wobei zur Kompensation des Klirrens der nichtlinearen Schaltungs­ einrichtung (S21-S28) im Eingangssignalkreis eines anderen der Operationsverstärker (OA) eine Kompensationsschaltungseinrichtung (S1) angeordnet ist, die eine Kennlinie mit im wesentlichen der gleichen Nichtlinearität wie die Kennlinie der nichtlinearen Schal­ tungseinrichtung aufweist.

4. Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, deren nichtlineare Schaltungseinrichtung zu einer Einstellimpedanz (ATT2, ATT16, S21-S28) mit nichtlinearer Kennlinie und deren Kompensationsschaltungseinrichtung zu einer Kompensationsimpe­ danz (S1) mit einer im wesentlichen gleichartig nichtlinearen Kenn­ linie gehört.

5. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 4, 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.

6. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 5, 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 (S31-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.

7. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 5 oder 6, bei welcher die elektronischen Schaltereinrichtungen (S21-S28, S31- S34) und die Kompensationsimpedanz (S1) je eine Parallelschaltung
mit einem einen P-Kanal aufweisenden MOS-Transistor (PMOS)
und einem einen N-Kanal aufweisenden MOS-Transistor (NMOS) aufweisen, wobei die beiden Transistoren einer jeden Parallelschal­ tungen gleichzeitig leitend oder nichtleitend schaltbar sind und die beiden Transistoren einer jeden Schaltereinrichtung (S21-S28, S31- S34) jeweils in Abhängigkeit davon, ob die Schaltereinrichtung leitend oder nicht leitend sein soll, beide leitend oder beide nicht- leitend gesteuert sind, während die beiden Transistoren der Kom­ pensationsimpedanz (S1) permanent leitend geschaltet sind.

8. Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei welcher die elektronischen Schaltereinrichtungen (S21-S28, S31- S34) Steueranschlüsse aufweisen, die mit Steuersignalausgängen einer digitalen Schaltsteuerschaltung (D1, D2) verbunden sind.

9. Anwendung einer Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für eine Signalpegeleinstellvorrichtung.

10. Anwendung einer Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für einen Lautstärkesteller einer Audiosignalver­ arbeitungsvorrichtung.