DE2261827A1 - Schalteinrichtung zur modifizierung von an diese angelegten signalen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE ^ -

Df PL.-ING. LEO FLEUCHAUS £ 4 D. I O 4 /

DR.-ING. HANS LEYH

München 7i, 1?· Dez. 1972

Melchiorstr. 42

Unser Zeichen: M048P-914-

Motorola, Inc.

94-01 West Grand Avenue

Franklin Park, Illinois

V.St.A.

Schalteinrichtung zur Modifizierung von an diese angelegten Signalen

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung zur Modifizierung von an die Schalteinrichtung angelegten Signalen in Abhängigkeit von einem an einen Steuereingang angelegten Steuersignal.

j?ür die Einstellung der Verstärkung bzw. der Lautstärke oder Klangfarbe bei Hundfunkgeräten od. dgl. ist es allgemein bekannt, Potentiometer zu verwenden, mit denen der Widerstand eines Widerstandselementes durch mechanische Verstellung veränderbar ist. Damit kann die Charakteristik eines übertragenen Wechselstromsignals beeinflusst werden. Es sind auch ochaltungen bekannt, die aktive Elemente, wie. Röhren und 'l'ransistoren, verwenden, mit denen ebenfalls eine Modifizierung von Wechselstromsignalen durch Widerstandsänderung möglich ist.

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So zufriedenstellend derartige Einrichtungen bezüglich ihrer Wirkung für die Veränderung von Verstärkungscharakteristik und Tonsignalcharakteristik in der Reg^L sind, so komplex und aufwendig werden Schaltungen, wenn eine Vielzahl von Schaltkreisen mit einer entsprechenden Vielzahl von solchen Einrichtungen versehen werden soll. Wenn man z.B. annimmt, dass bei einem vierkanaligen Stereosystem vier Potentiometer für die Verstärkungsregelung und zumindest vier weitere Potentiometer für die Beeinflussung der Charakteristik des übertragenen Tonsignals notwendig sind, so kann man sich leicht vorstellen, wie durch diese Vielzahl der Potentiometer die Grosse eines Gerätes, in welchem sie untergebracht sind, beeinflusst werden muss. Ausserdem ergeben sich auch Schwierigkeiten wegen der Ungleichförmigkeit von Potentiometern, so dass die Verstärkung bzw. das Tonsignal der vier Kanäle nicht gleichmässig in Abhängigkeit von einer Verstellung veränderbar ist. Wenn aktive Elemente für die Verstärkung oder die Tonsignalsteuerung benutzt werden, ist die Verwendung eines einzigen Steuerelementes, z.B. eines einzigen Potentiometers, möglich, das das Steuersignal liefert. Jedoch werden bei derzeit benutzten Schaltungen Steuersignale benötigt, die eine bestimmte Polarität aufweisen, welche mit den vorgesehenen Steuerschaltungen verträglich sein muss, da andernfalls die Steuerschaltungen unwirksam sind, wenn die Polarität des Steuersignals nicht einstellbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanordnung zur Modifizierung von Signalen in Abhängigkeit von einem Steuersignal zu schaffen, das beliebige Polarität haben kann. Dabei soll es möglich sein, eine Vielzahl von Signalen in Abhängigkeit von einem einzigen Steuersignal beeinflussen zu können, wobei die Schaltungsanordnung insbesondere für ein Vielkanal-MF~Systern geeignet sein soll, um in einfacher Weise die Lautstärke und die Klangfarbe mit nur einem einzigen Potentiometer unabhängig von der Anzahl der Kanäle

- 2 - einstellen

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einstellen zu können. Es soll jedoch, auch möglich sein, mit der Schalteinrichtung eine Vielzahl von Kanälen derart abstimmen zu können, dass im wesentlichen dieselbe Einstellung in Abhängigkeit von einem Steuersignal an jedem Kanal sich ergibtο

Eine Losung dieser Aufgabe ergibt sich erfindungsgemäss dadurch, dass zwei Dioden mit entgegengesetzter Polarität parallel geschaltet und mit dem Steuersignal beaufschlagbar sind, um deren Übertragungsimpe'danz zu ändern, und dass die antiparallel geschalteten Dioden an ein Impedanznetzwerk derart angeschaltet sind, dass ein an das Impedanznetzwerk angelegtes und von diesem übertragenes Signal in Abhängigkeit von dem Steuersignal eine teilweise Ableitung über die Dioden erfäkrt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Impedanznetzwerk aus der Serienschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators besteht, an deren Verbindungspunkt die nach Masse und antiparallel geschalteten Dioden sowie ein Ankopplungsnetzwerk für das Steuersignal liegen.

Es ist auch vorgesehen, dass zwischen den Verbindungspunkt und die antiparallel geschalteten Dioden sowie das Ankopplungsnetzwerk ein Kondensator geschaltet ist.

Ein Vorteil der erfindungsgemässen Schalteinrichtung besteht darin, dass das an die antiparallel geschalteten Dioden angelegte Steuersignal sowohl positiv als auch negativ sein kann und die Impedanz der Dioden unabhängig davon veränderbar ist. Dadurch lassen sich von dem über das Impedanznetzwerk übertragenen Signal unterschiedliche Amplitudenbeträge ableiten, wobei diese unabhängig von der Frequenz sein können, so dass sich dadurch eine Verstärkungsbeeinflussung ergibt. Wenn eine Frequenzabhängigkeit vorgesehen ist, kann die im wesentlichen gleichartige Schaltung zur Beeinflussung eines Tonfrequenzsignals verwendet werden.

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Die Schaltung gemäss der Erfindung ist sehr vielseitig und nicht nur im 'Tonfrequenzbereich verwendbar, wobei sie besonders gut für Schaltkreise mit niedrigem Signalniveau geeignet ist, wenn das zu übertragende Signal beeinflusst werden soll.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild einer Verstärkungssteuerung gemäss der Erfindung;

Fig. 2 das Schaltbild einer Tonfrequenzsteuerung gemäss der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, mit der die Verstärkung eines Signals beeinflusst werden kann. Zu diesem Zweck sind zwei mit entgegengesetzter Polarität parallel geschaltete Dioden 14 und 16 vorgesehen, die als Halbleiterdioden aus Silicium, Germanium oder einem geeigneten anderen Halbleitermaterial aufgebaut sein können. Diese Dioden besitzen eine niedrige Durchlasspannung, wie sie z.B. bei bevorzugten Germaniumdioden gegeben ist. Die eine Seite der antiparallel geschalteten Diode liegt an Masse 17» wogegen die andere Seite dieser Parallelschaltung an dem Verbindungspunkt zweier Widerstände 18 und 20 mit einem Kondensator 24 liegt. Das andere Ende des Widerstandes 18 ist über einen Kondensator 22 mit Masse verbunden.

Im Betrieb wird ein Signal, z.B. in Form eines Tonfrequenzsignals, an das freie Ende 10 des Widerstandes 20 angelegt. Die Amplitude dieses Signals soll verhältnismässig klein sein, so dass es die Impedanz der Dioden 14 und 16 nicht wesentlich verändert. Ein Steuersignal entweder positiver oder negativer

- 4 - Polarität

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Polarität wird an den Verbindungspunkt 8 des Widerstandes 18 und des Kondensators 22 angelegt. Auf der Ausgangsseite der Schaltung, d.h. am freien Ende des Kondensators 24 erhält man ein Signal, das im wesentlichen gleich dem an das freie Ende 10 angelegten Signal ist, wobei dessen Amplitude in Abhängigkeit von dem an den Verbindungspunkt 8 angelegten Steuersignal modifiziert ist.

Die antiparallel geschalteten Dioden 14 und 16 in Serie zu dem Widerstand 20 stellen einen Spannungsteiler für das an das freie Ende 10 angelegte Signal dar. Das an den 'Verbindungspunkt 8 angelegte Steuersignal ändert die Impedanz der antiparallelen Dioden 14 und 16, wodurch das Teilungsverhältnis des Spannungsteilers eingestellt wird. Halbleiterdioden haben eine Impedanzcharakteristik, die sich mit dem über die Dioden fliessenden Strom ändert. Die Impedanz einer Diode ist in der Regel verhältnismässig hoch, wenn die Diode einen kleinen Strom überträgt, und fällt auf einen niedrigen Wert ab, wenn der Strom ansteigt« Bei der Schaltung gemäss Fig. 1 verursacht das an den Verbindungspunkt 8 angelegte Steuersignal einen Stromfluss über den Widerstand 18 und eine der Dioden 14 bzw. 16. Wenn das Steuersignal eine positive Polarität hat, wird die Diode 14 in Sperrichtung vorgespannt, so dass der Steuerstrom über den Widerstand 18 und die Diode 16 fliesst. Mit ansteigender Steuerspannung steigt auch der Steuerstrom über die Diode 16 an, wodurch deren Impedanz kleiner wird. Mit dem Kleinerwerden der Impedanz der Diode 16 erscheint ein grösserer Teil des Signals am Widerstand 20 und entsprechend ein kleinerer Teil an den Dioden 14 und 16. Da das Diodenpaar 14 und 16 auch mit dem Kondensator 24 verbunden ist, erscheint an dessen freiem Ende 12 ein dem Spannungsabfall an den Dioden 14 und 16 entsprechendes Signal, wodurch die Amplitude des Ausgangssignals entsprechend verringert ist. Die gleichen Verhältnisse ergeben sich, wenn ein negatives Steuersignal an den Verbindungspunkt 8 angelegt wird. In diesem EaIl

- 5 - wird

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wird die Diode 16 in Sperrichtung vorgespannt, so dass die Impedanz der Diode 14 für die Änderung der Amplitude des angelegten Signals, das am freien Ende 12, d.h. am Ausgang der Schaltung zur Verfügung steht, verantwortlich ist* Die Schaltung arbeitet gleich gut für positive und negative Steuerspannungen und kann auch für Steuersignale in Form von Wechselstromspannungen verwendet werden, wenn die Amplitude eines Signals in Abhängigkeit von einem solchen Steuersignal geändert werden soll.

Die Kapazitätswerte der Kondensatoren 22 und 24 sind nicht kritisch für die Wirkungsweise der Schaltung* Der Kondensator 22 dient als Ableitkondensator nach Masse 17, um unerwünschte Wechselstromkomponenten vom Verbindungspunkt 8 abzuleiten. Ausserdem verhindert der Kondensator 22, dass die am Eingang 10 auftretenden Wechselstromsignale auf das Steuersignal über die Widerstände 18 und 20 einwirken. Der Kondensator 24 dient dazu, die sich ändernden Steuersignale an den Dioden 14 und 16 von dem Ausgang 12 des Netzwerkes fernzuhalten. Dieser Kondensator kann entfernt werden, wenn eine solche Trennung nicht notwendig ist.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wie sie zur Beeinflussung eines l'onsignals Verwendung finden kann. Die beiden antiparallel geschalteten Dioden 34 und 36 liegen in Serie zu einem Kondensator 35» der am Verbindungspunkt eines Widerstandes 40 mit einem Kondensator 44 liegt. Die Serienschaltung des Widerstandes 40 und des Kondensators 44 liegt zwischen dem Eingang 30 und dem Ausgang 32 der Schaltung. Die antiparallel geschalteten Dioden 34- und 36 liegen auf der dem Kondensator 35 gegenüberliegenden Seite an Masse 37· Das Steuersignal wird über einen Widerstand 38 vom Steuersignaleingang 28 aus an den Verbindungspunkt der antiparallel geschalteten Dioden mit dem Kondensator 35 angelegt. Ferner ist ein Ableitkondensator 42 vorgesehen, der vor

- 6 - dem

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dem Widerstand 38 am Steuersignaleingang nach Masse geschaltet ist.

Im Betrieb funktioniert die Schaltung gemäss Fig. 2 im wesentlichen wie die Schaltung gemäss Fig. 1. Die'Impedanz einer der antiparallel geschalteten Dioden 34 und 36 ändert sich in. Abhängigkeit von dem an den Steuersignaleingang 28 angelegten Steuersignal. Die Dioden stellen einen veränderlichen Impedanzanteil eines Spannungsteilernetzwerkes dar, das aus dem Widerstand 40, dem Kondensator 35 und den Dioden 34- und 36 besteht. Im Gegensatz zu Fig. 1, bei der alle Frequenzen des angelegten Signals gleichmässig gedämpft werden, wird bei der Schaltung gemäss Fig. 2 durch den Kondensator 35 eine Frequenzselektion bewirkt, indem die Signalkomponenten mit hohen Frequenzen mehr als die mit niedrigen Frequenzen abgeleitet werden.

Das an den Eingang 30 angelegte Signal wird entsprechend der Impedanzverteilung des Spannungsteilers aus dem Widerstand 4-0, dem Kondensator 35 und den Dioden 34- und 36 in Abhängigkeit von dem an den Steuersignaleingang 28 angelegten Steuersignal verändert und erscheint am Ausgang 32. Die Impedanz der Dioden 34- und 36 ändert sich in Abhängigkeit von dem über den Steuersignaleingang 28, den Widerstand 38 und dem über sie fliessenden Strom, so dass über den Kondensator 35 und die jeweils leitende Diode ein Signalanteil nach Masse abgeleitet wird und dementsprechend nicht mehr über den Kondensator 44- am Ausgang 32 wirksam ist. Dabei sind die Tiefenfrequenzen verhältmässig unbeeinflusst durch den Kondensator 35 i^m Gegensatz zu den hohen Frequenzen, so dass die Schaltung gemäss Fig. 2 die Frequenz des an den Eingang 30 angelegten Signals in Abhängigkeit von dem angelegten Steuersignal verändert. Das in dieser V/eise bezüglich der Frequenzzusammensetzung modifizierte Signal erscheint am Ausgang 32.

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Die Schaltung gemäss Fig. 2 ist in vorzüglicher V/eise dazu geeignet, Tonfrequenzsignale zu beeinflussen, wenn deren Frequenzspektrum variiert werden soll. Dementsprechend ist die Schaltung gemäss Fig. 2 auch für andere Signale verwendbar, wenn das FrequenzSpektrum verändert werden soll. Obwohl in der Darstellung gemäss Fig. 2 zur Beeinflussung der Frequenz ein Kondensator 35 Verwendung findet, kann an dessen Stelle auch eine Induktivität bzw. ßesonanzschaltkreise und auch aktive frequenzabhängige Elemente Verwendung finden, wenn eine Beeinflussung des Frequenzspektrums gewünscht wird, welche mit dem Kondensator 35 nicht erzielbar ist. Durch diese anderen Elemente anstelle des Kondensators 35 kann das Frequenzverhalten der erfindungsgemässen Schaltung beliebigen Erfordernissen angepasst werden.

Die Schalteinrichtung gemäss der Erfindung ist in vorteilhafter V/eise für mehrkanalige Systeme, wie z.B. für ein vierkanaliges Stereosystem, verwendbar. In diesem Fall kann in Jedem Kanal sowohl für die Beeinflussung der Verstärkung als auch des Tonfrequenzsignals eine Schaltung gemäss Fig. 1 und 2 vorgesehen werden. Ein gemeinsames Steuersignal kann allen Schaltungen zur Beeinflussung der Verstärkung gleichzeitig zugeführt werden, wie auch entsprechend ein anderes gemeinsames Steuersignal allen Schaltungen zur Beeinflussung des Tonfrequenzsignals zugeführt werden kann. Dieses Steuersignal, z.B. für die Verstärkungsbeeinflussung, kann z.B. von einem Potentiometer abgegriffen werden. Entsprechendes gilt für das Steuersignal zur Tonfrequenzbeeinflussung. Wenn die beiden Steuerschaltungen in der erwähnten Weise zusammengeschaltet werden, ist es möglich, mit einem einzigen Steuersignal für die jeweilige Steuerfunktion auszukommen, unabhängig von der Anzahl der zu beeinflussenden Kanäle.

Die vorliegende Erfindung bietet in einfacher Weise die Möglichkeit zur Fernsteuerung der Verstärkungs- oder Frequenz-

- 8 - Verteilung

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Verteilung eines elektrischen Signals, wobei die Schalteinrichtung sehr wirtschaftlich hergestellt und sowohl mit positiven als auch mit negativen Signalen ansteuertar ist» Ferner kann, eine beliebige Anzahl von Schaltkreisen von einer einzigen Steuersignalquelle aus angesteuert werden.

- 9 - " Patentansprüche

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Claims (2)

HÖ48P-914- Patentansprüche

1. Schalteinrichtung zur Modifizierung von an die Schalteinrichtung angelegten Signalen in Abhängigkeit von einem an einen Steuereingang angelegten Steuersignal, dadurch gekennze ichne t, dass zwei Dioden mit entgegengesetzter Polarität parallel geschaltet und mit dem Steuersignal beaufschlagbar sind, um deren Übertragungsimpedanz zu ändern, und dass die antiparallel geschalteten Dioden an ein Impedanznebzwerk derart angeschaltet sind, dass ein an das Impedanznetswerk angelegtes und von diesem übertragenes Signal in Abhängigkeit von dem Steuersignal eine teilweise Ableitung über die Dioden erfährt.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e Ice η η zeichnet, dass das Impedanznetzwerk aus der Serienschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators besteht, an deren Verbindungspunkt die nach Masöe und antiparallel geschalteten Dioden sowie ein Ankopplungsnetzwerk für das Steuersignal liegen.

3- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verbindungspunkt und die antiparallel geschalteten Dioden sowie das Ankopplungsnetzwerk ein Kondensator geschaltet ist*

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