DE2344650A1

DE2344650A1 - Multichannel (stereo) amplifier balance control - each channel has amplifier for its own volume control

Info

Publication number: DE2344650A1
Application number: DE19732344650
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl Ing Bockelmann
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1973-09-05
Filing date: 1973-09-05
Publication date: 1975-03-13

Abstract

The gain of these amplifiers is controlled by a d.c. voltage applied to their control inputs, with the gain being an exponential function of the control voltage. Two d.c. voltages are applied to the amplifier control input, consisting of a component depending on the set volume, and a component depending on the balance setting; the latter component is variable; a resistor is in series with a resistor bridge diagonal, and this series circuit is connected to a d.c. voltage; control voltages for the control inputs are collected from the ends of the other diagonal; or the resistor bridge is inserted between a fixed and a variable resistor, and a constant voltage is applied to the series circuit and the bridge.

Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH, 2 Hamburg 1, Steindamin 94PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH, 2 Hamburg 1, Steindamin 94

Schaltungsanordnung zur Balancesteuerung für einen Mehrkanalverstärker Circuit arrangement for balance control for a multi-channel amplifier

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Balancesteuerung für einen Mehrkanalverstärker, wobei zur Lautstärkeeinstellung jeder Kanal einen Verstärker enthält, dessen Verstärkung durch eine einem Steuereingang zugeführte Gleichspannung steuerbar ist, derart, daß zwischen der Gleichspannung und der Verstärkung ein annähernd exponentieller Zusammenhang besteht.The invention relates to a circuit arrangement for balance control for a multi-channel amplifier, for volume adjustment each channel contains an amplifier, the amplification of which is provided by a DC voltage fed to a control input can be controlled in such a way that there is an approximately exponential relationship between the DC voltage and the gain consists.

Verstärker, deren Verstärkung durch eine Gleichspannung derart steuerbar ist, daß zwischen der Gleichspannung und der Verstärkung ein annähernd exponentieller Zusammenhang besteht, sind an sich bekannt. Die Verwendung eines solchen Verstärkers zur Lautstärkeeinstellung hat den Vorteil, daß zur Lautstärke-Amplifiers whose gain can be controlled by a direct voltage in such a way that between the direct voltage and the gain an approximately exponential relationship exists are known per se. The use of such an amplifier for volume adjustment has the advantage that for volume

PHD 73-165 ' 9PHD 73-165 '9

To 509811/0957 ~To 509811/0957 ~

- 2 - 23U650- 2 - 23U650

einstellung nur eine veränderbare Gleichspannung erzeugt werden muß, was die fernbediente Lautstärkeeinstellung erheblich vereinfacht. Der annähernd exponentielle Zusammenhang zwischen Verstärkung bzw. Lautstärke und der am Steuereingang angelegten Gleichspannung berücksichtigt dabei die annähernd logarithmisch verlaufende Empfindlichkeit des menschlichen Ohres. (Der Begriff "Verstärkung" ist sehr weit gefaßt; er umfaßt auch solche Betriebszustände, bei denen das Ausgangssignal kleiner als das Eingangssignal ist.)setting only a variable DC voltage must be generated, which is the remote volume setting considerably simplified. The almost exponential relationship between amplification or volume and the am The DC voltage applied to the control input takes into account the approximately logarithmic sensitivity of the human ear. (The term "amplification" is very broad; it also includes such operating states which the output signal is smaller than the input signal.)

Fig. 1 zeigt eine bekannte Schaltung eines Verstärkers mit elektronisch einstellbarer Verstärkung.Fig. 1 shows a known circuit of an amplifier with electronically adjustable gain.

Der Verstärker enthält zwei über Kreuz gekoppelte Differenzverstärkerpaare mit den Transistoren T^...T-; jede Elektrode eines Transistors ist also mit der entsprechenden Elektrode jeweils eines der drei anderen Transistoren verbunden, so daß jeder Transistor mit jedem der drei anderen Transistoren eine Elektrode gemeinsam hat (z.B. hat der Transistor T> mit dem Transistor Tp den Emitter, mit T^ den Kollektor und mit Τλ die Basis gemeinsam). Die Kollektorzuleitungen der Transistoren T₁, T₃ bzw. T₂, T^ sind über Widerstände R₁ bzw. R₂ an eine positive Speisespannung angeschlossen. Der Verbindungspunkt der Kollektoren der Transistoren Tp und T, dient dabei als Ausgang, an dem die Ausgangsspannung U_Q abgenommen werden kann. In die Emitterzuleitungen der Transistoren T₁, T₂ bzw. T,, T, ist je eine Stromquelle geschaltet, die durch die Kollektor-Emitter-Strecke je eines Transistors T^ bzw. Ig gebildet wird, deren Emitter über je einen Widerstand R, bzw. R, an Masse angeschlossen ist. Die Widerstände R, und R. haben denselben Wert.The amplifier contains two cross-coupled differential amplifier pairs with the transistors T ^ ... T-; Each electrode of a transistor is therefore connected to the corresponding electrode of one of the three other transistors, so that each transistor has one electrode in common with each of the three other transistors (e.g. transistor T> has the emitter with transistor Tp, and T ^ the Collector and with Τλ the base together). The collector leads of the transistors T ₁ , T ₃ and T ₂ , T ^ are connected to a positive supply voltage _{via resistors R 1} and R _{2, respectively.} The connection point of the collectors of the transistors Tp and T serves as an output at which the output voltage U _Q can be tapped. In each of the emitter leads of the transistors T ₁ , T ₂ and T ,, T, a current source is connected, which is formed by the collector-emitter path of a transistor T ^ or Ig, the emitter of which is via a resistor R, or R, is connected to ground. The resistors R, and R. have the same value.

Die Basen der Transistoren T₅ bzw. Tg sind an eine Gleichspannungsquelle S angeschlossen, die z.B. durch einen Spannungsteiler gebildet werden kann, wobei die Basis desThe bases of the transistors T ₅ and Tg are connected to a DC voltage source S, which can be formed, for example, by a voltage divider, the base of the

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Transistors T,- direkt und die Basis des Transistors Tg über einen verhältnismäßig großen Widerstand R^ mit der Spannungsquelle verbunden ist. Der Basis des Transistors T,- wird über einen Koppelkondensator C das zu verstärkende Eingangssignal U. zugeführt. Somit führt der Transistor T₁- einen Gleichstrom, während der Transistor Tg einen Gleichstrom von derselben Größe und zusätzlich einen dem Eingangssignal proportionalen Wechselstrom führt.Transistor T, - directly and the base of transistor Tg is connected to the voltage source via a relatively large resistor R ^. The input signal U to be amplified is fed to the base of the transistor T 1 via a coupling capacitor C. Thus, the transistor T ₁ - carries a direct current, while the transistor Tg carries a direct current of the same size and additionally an alternating current proportional to the input signal.

Ein Teil des Wechselstroms durch den Transistor Tg fließt über den Transistor T-,, ein anderer Teil über den Transistor T,, wobei die Stromverteilung von der Spannung zwischen den Basen der Transistoren T^ und T^ abhängt. Die Verstärkung (Uq/ü. ) ist also durch die Gleichspannung zwischen den Basen der Transistoren T. (T..) und T,(T₂) steuerbar. Durch eine Änderung dieser Gleichspannung um nur 0,25 "Volt kann die Verstärkung zwischen dem Wert Null und dem Maximalwert verändert werden. Die Basiselektroden der Transistoren T^, T, sind mit dem Kollektorwiderstand Rg eines Transistors T„ verbunden, in dessen Emitterzuleitung ein Widerstand R_Q vorgesehen ist und dessen Basis an eine durch einen Spannungsteiler erzeugte konstante Gleichspannung angeschlossen ist. Die Basisvorspannung der Transistoren Tp und T^ wird am Kollektorwiderstand iU eines Transistors T_Q abgegriffen, dessen Emitter über einen Widerstand R^₀ mit Masse verbunden ist. Der Widerstand R^₀ ist groß im Vergleich zum Widerstand Rq, z.B. 15mal so groß, so daß bei einer Änderung der Basisvorspannung U . dieses Transistors von z.B. 1,5 Volt die Spannung am Kollektorwiderstand Rq nur um 0,1 Volt schwankt.Part of the alternating current through the transistor Tg flows via the transistor T- ,, another part via the transistor T ,, whereby the current distribution depends on the voltage between the bases of the transistors T ^ and T ^. The gain (Uq / ü.) Can therefore be controlled by the direct voltage between the bases of the transistors T. (T ..) and T, (T ₂ ). By changing this direct voltage by only 0.25 "volts, the gain can be changed between the value zero and the maximum value. The base electrodes of the transistors T 1, T 1 are connected to the collector resistor Rg of a transistor T", in whose emitter lead a resistor R _{Q is} provided and the base of which is connected to a constant direct voltage generated by a voltage divider. The base bias of the transistors Tp and T ^ is _{tapped at the collector resistor iU of a transistor T Q} , the emitter of which is connected to ground via a resistor R ^ ₀ Resistor R ^ ₀ is large compared to resistor Rq, for example 15 times as large, so that if the base bias voltage U of this transistor changes by 1.5 volts, for example, the voltage at the collector resistor Rq fluctuates by only 0.1 volts.

Es läßt sich zeigen, daß zwischen der am Transistor Tg anliegenden Steuerspannung U . und dem Logarithmus der Verstärkung (Uq/U. ) in einem weiten Verstärkungsbereich ein linearer Zusammenhang besteht.It can be shown that between the applied to transistor Tg Control voltage U. and the logarithm of the gain (Uq / U.) in a wide gain range there is a linear relationship.

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Die beschriebene Schaltung ist allgemein bekannt und auf dem Markt auch als integrierter Schaltungsbaustein erhältlich. Es besteht nun häufig das Bedürfnis, aus zwei derartigen Verstärkern bzw. Schaltungsbeisteinen einen Stereo-Verstärker aufzubauen. Dabei tritt nun das Problem auf, wie die Balance zwischen den beiden Verstärkern eingestellt werden kann.The circuit described is generally known and is also available on the market as an integrated circuit module. There is now often the need to make one out of two such amplifiers or circuit components Build stereo amplifier. The problem now arises as to how the balance between the two amplifiers is set can be.

Das gleiche Problem ergibt sich bei Verwendung von zwei als integrierte Schaltung ausgebildeten Stereo-Verstärkern für einen Vierkanal-Verstärker. Derartige als integrierte Schaltung ausgebildete Stereo-Verstärker mit elektronisch einstellbarer Verstärkung sind ebenfalls auf dem Markt erhältlich (z.B. TCA 730 von VALVO). Dabei kann die Balance zwischen zwei jeweils in einer integrierten Schaltung enthaltenen Verstärkern ebenfalls durch eine Gleichspannung eingestellt werden, so daß für die beiden Stereo-Verstärker jeweils die Balance links-rechts oder vorn-hinten einstellbar ist; die fehlende Balanceeinstellung vorn-hinten bzw. links-rechts muß dann durch eine gesonderte Schaltung erzeugt werden.The same problem arises when using two stereo amplifiers designed as an integrated circuit for a four-channel amplifier. Such an integrated circuit stereo amplifier with electronic adjustable gain are also available on the market (e.g. TCA 730 from VALVO). Thereby the balance can between two amplifiers, each contained in an integrated circuit, also by a direct voltage can be set so that the left-right or front-rear balance can be set for the two stereo amplifiers is; the missing balance setting front-back or left-right must then be generated by a separate circuit will.

Der Erfindung, die von dem Grundgedanken ausgeht, daß die Balance zwischen zwei oder mehreren Verstärkerkanälen auch durch gegensinnige Änderung der Lautstärke eingestellt werden kann, liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit geringem Aufwand eine Balanceeinstellung möglich ist, ohne daß diese Balanceeinstellung durch die Lautstärkeeinstellung beeinflußt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst.The invention, which is based on the basic idea that the balance between two or more amplifier channels can also be set by changing the volume in opposite directions, the object is therefore based on a circuit arrangement of the type mentioned at the beginning in such a way that a balance adjustment is possible with little effort, without this balance setting being influenced by the volume setting. This object is achieved according to the invention solved by the measures specified in the characterizing part of the main claim.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Balanceeinstellers ist in Fig. 2 beschrieben.An embodiment of a balance adjuster according to the invention is described in FIG.

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Der in Fig. 2 dargestellte Balanceeinsteller enthält die Serienschaltung eines Widerstandes R^ von 2,7 kOhm, eines Referenzspannungselementes D für 2,1 V (z.B. Typ BZX 75/C2V1 von VALVO) und eines veränderbaren WiderstandHL·,- von 4_r7 kOhm. Dem Referenzspannungselement D ist eine Widerstandsbrücke parallelgeschaltet. Die Widerstandbrücke enthält zwei gleich große Widerstände R-ρ, R.^ von je 4,7 kOhm, deren einer Anschluß mit dem Verbindungspunkt des Referenzspannungselementes D und des Widerstandes R^₁ verbunden ist und deren anderer Anschluß mit jeweils einem Anschluß eines 10 kOhm-Potentiometers R^, verbunden ist, dessen Abgriff nf^t dem Verbindungspunkt des Referenzspannungselementes D und des einstellbaren Widerstandes R„_n verbunden ist.The balance adjuster shown in Fig. 2 contains the series connection of a resistor R ^ of 2.7 kOhm, a reference voltage element D for 2.1 V (eg type BZX 75 / C2V1 from VALVO) and a variable resistor HL ·, - of 4 _r 7 kOhm . A resistor bridge is connected in parallel to the reference voltage element D. The resistor bridge contains two resistors of equal size R-ρ, R. ^ of 4.7 kOhm each, one terminal of which is connected to the connection point of the reference _{voltage element D and the resistor R ^ 1} and the other terminal of which is connected to a terminal of a 10 kOhm- Potentiometer R ^, is connected, whose tap nf ^ t is connected to the connection point of the reference voltage element D and the adjustable resistor R " _n .

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Die Gleichspannungen U .. und U .ρ an den Diagonalpunkten, d.h. an den Verbindungspunkten der Widerstände R^p bzw. R,.-, mit dem Potentiometer R^a,"werden dem Steuereingang jeweils eines Verstärkers nach Fig. 1 (d.h. also der Basis des Transistors T_g) zugeführt, dessen Ausgangssignal über jeweils einen weiteren Verstärker einen Lautsprecher speist.The direct voltages U .. and U .ρ at the diagonal points, ie at the connection points of the resistors R ^ p and R ,. -, with the potentiometer R ^ a, "the control input of an amplifier according to FIG. 1 (ie the base of the transistor T _g ) is fed, the output signal of which feeds a loudspeaker via a further amplifier.

Das Referenzspannungselement D hat den Zweck, die Widerstandsbrücke mit einer konstanten,vom Strom durch die Serienschaltung R^ ^. _o. R^f- bzw. von der Einstellung des veränderbaren Widerstandes unabhängigen Gleichspannung zu speisen. Es kann deshalb jedes Element mit niedrigem differentiellen Widerstand verwendet werden, dessen Spannung weitgehend unabhängig von den ihm durchfließenden Strom ist, z.B. mehrere in Durchlaßrichtung und in Serie geschaltete Dioden oder eine Z-Diode. Den gleichen Zweck* würde ein im Vergleich zum Brückenwiderstand kleiner Widerstand (anstelle von D) und eine Konstant-Stromquelle (anstelle von R^), z.B. in Form eines Transistors, dessen Basis an eine konstante Spannung angeschlossen ist, erfüllen.The reference voltage element D has the purpose of the resistance bridge with a constant, from the current through the series circuit R ^ ^. _o . R ^ f- or to feed DC voltage independent of the setting of the variable resistance. It is therefore possible to use any element with a low differential resistance whose voltage is largely independent of the current flowing through it, for example several diodes connected in the forward direction and in series or a Zener diode. A resistor (instead of D) and a constant current source (instead of R ^), e.g. in the form of a transistor, the base of which is connected to a constant voltage, would fulfill the same purpose * compared to the bridge resistor.

Wichtig ist dabei, daß die Gleichspannung, die zwischen demIt is important that the DC voltage between the

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Potentiometerabgriff und dem VerMndungspunkt der Widerstände R^₂, R^ zugeführt wird, so bemessen ist, daß, wenn der Widerstand R^₁- zu Null gemacht wird, die maximal möglichen Spannungen U . .. bzv.^r. U .p ^zu klein sind, um eine nennenswerte Lautstärke einzustellen; anderenfalls würde durch die Balanceeinstellung der Lautstärkeeinstellbereich eingeengt.Potentiometer tap and the connection point of the resistors R ^ ₂ , R ^ is so dimensioned that, when the resistor R ^ ₁ - is made to zero, the maximum possible voltages U. .. or ^r . U .p are ^too small to set an appreciable volume; otherwise the volume setting range would be narrowed by the balance setting.

Die Steuerspannungen U +* bzw. U .„ setzen sich zusammen aus einem am veränderbaren Widerstand FL c abfallenden Spannungsanteil U- und einem zwischen dem Abgriff des Potentiometers R*. und dessen rechtem bzw. linkem Anschluß abfallenden Spannungsanteil. Die zwischen dem Potentiometerabgriff einerseits und dem linken bzw. dem rechtem Anschluß des Potentiometers andererseits abfallenden Spannungsanteile ändern sich bei Verstellung des Potentiometerabgriffs gegensinnig. Durch Verstellen des Abgriffs des Potentiometers Rw kann daher die Lautstärke der angeschlossenen Verstärkerkanäle gegensinnig geändert werden, so daß auf diese Weise die Balance zwischen den Verstärkerkanälen beeinflußt wird.The control voltages U + * or U. "Are composed of a voltage component U- falling across the variable resistor FL c and a voltage component between the tap of the potentiometer R *. and its right or left connection falling voltage component. The voltage components falling between the potentiometer tap on the one hand and the left or right connection of the potentiometer on the other hand change in opposite directions when the potentiometer tap is adjusted. By adjusting the tap of the potentiometer Rw, the volume of the connected amplifier channels can therefore be changed in opposite directions, so that in this way the balance between the amplifier channels is influenced.

Durch Verstellen des Abgriffs des veränderbaren Widerstandes R..,- wird der den beiden Spannungen U .,. und U . ~ gemeinsame Spannungsanteil Ü._T geändert. Dadurch ändern sich dieBy adjusting the tap of the variable resistor R .., - the two voltages U.,. and U. ~ common voltage component Ü. _T changed. This changes the

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Spannungen U ... und U ,~ gleichsinnig und in gleichem Maße,so daß auch die Lautstärke gleichsinnig geändert wird. Da die Verstärkung bzw. die Lautstärke der einzelnen Verstärker bzw. Kanäle logarithmisch von der am Steuereingang (Basis des Transistors Tg in Fig. 1) angelegten Steuerspannung abhängt, ist gewährleistet, daß bei einer Änderung der Spannung Ur, bei der die Spannungen U ... und U ._o in gleichem SinneVoltages U ... and U, ~ in the same direction and to the same extent, so that the volume is also changed in the same direction. Since the amplification or the volume of the individual amplifiers or channels depends logarithmically on the control voltage applied to the control input (base of transistor Tg in Fig. 1), it is ensured that when the voltage Ur changes, at which the voltages U .. . and U. _o in the same sense

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und um den gleichABetrag geändert werden, das Verhältnis der Verstärkungen bzw. der Lautstärken der beiden von den Steuerspannungen U ... und U . ~ gesteuerten Verstärker bzw. Kanäle unverändert bleibt. Man kann also durch Verstellenenu
and changed by the same amount, the ratio of the amplifications or the loudnesses of the two of the control voltages U ... and U. ~ controlled amplifier or channels remains unchanged. So you can adjust it

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des Abgriffs am veränderbaren Widerstand R,.,- die Lautstärke ändern, ohne die Balance zu "beeinflussen.the tap on the variable resistor R,., - the volume change without affecting the balance.

Anstelle des Balanceeinstellers nach Fig. 2 kann auch ein Balanceeinsteller verwendet werden, der einen Differenzverstärker enthält, in dessen Emitterzuleitung eine Konstant-Stromquelle angeordnet ist und dessen Kollektoren über zwei gleich große Widerstände mit dem einen Anschluß eines veränderbaren Widerstandes verbunden sind, dessen Maximalwert groß im Vergleich zu den beiden Kollektorwiderständen ist. Wenn dann die Steuerspannung an den Kollektoren der Differenzverstärker-Transistoren abgenommen wird, kann die Lautstärke durch Verändern des veränderbaren Widerstandes und die Balance durch Verändern der Basisspannungen der Differenzverstärker-Transistoren eingestellt werden. Diese Lösung ist jedoch im Vergleich zu der Lösung nach Fig. 2 verhältnismäßig aufwendig - jedenfalls dann, wenn sie mit diskreten Komponenten ausgeführt wird.Instead of the balance adjuster according to FIG. 2, it is also possible to use a balance adjuster which has a differential amplifier contains, in the emitter lead a constant current source is arranged and its collectors over two equal resistors are connected to one terminal of a variable resistor, the maximum value of which is large compared to the two collector resistances. If then the control voltage to the collectors of the Differential amplifier transistors is removed, the volume can be adjusted by changing the variable resistor and the balance by changing the base voltages of the Differential amplifier transistors can be set. However, this solution is in comparison to the solution according to FIG relatively expensive - at least when it is carried out with discrete components.

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS:

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Claims

PAT ENTREPRÜCH E;

Circuit arrangement for balance control for a multi-channel amplifier, each channel containing an amplifier for volume adjustment, the gain of which can be controlled by a DC voltage fed to a control input, in such a way that there is an approximately exponential relationship between the DC voltage and the gain, characterized in that the control input is the amplifier DC voltages (U .. ,, U · ₂ ) are supplied, which are composed of a proportion (Ut) that is dependent on the volume set and a proportion that is dependent on the balance setting, the ratio of the proportions dependent on the balance setting being changeable.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized by a variable resistor (R ^ ₁ -) which is connected in series with one diagonal of a variable resistor bridge (R ^ ₂ ... R ^. /), The series circuit being connected to a DC voltage is connected and the DC voltages (U " . _Λ , U. _o ) for the control inputs at the other diagonal

SO I SXi-

points can be tapped.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that

that the resistance _{bridge (R "o} t. .R ,, /,) between a Festig ΊΗ-

resistor (R ^ ₁ ) and the variable resistor (R-ic) is connected, the series circuit (R ^^ ... R ^, -) and the resistor bridge (R ₁₂ ... R ^) being supplied with constant DC voltages. ",

4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance bridge (R ^ ₂ ... R _1. ) An element (D) with a low differential resistance is connected in parallel.

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5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the bridge has a Zener diode (D) connected in parallel is.

6. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the variable resistor (RJ with the tap of a potentiometer contained in the resistor bridge (R .. r) is connected and that the opposite diagonal point of the resistor bridge (Rp, .. R.,) Through the connection point of two equal resistors OR-i? »^ ^- O is formed, the other terminal of which is connected to one terminal of the potentiometer (R ^ a).

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