DE2424163C3

DE2424163C3 - Coupling circuit for signal voltages

Info

Publication number: DE2424163C3
Application number: DE19742424163
Authority: DE
Inventors: Alfred Ing. Wien Kraker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-05-17
Filing date: 1974-05-17
Publication date: 1976-09-02

Description

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Gegenstand der Erfindung ist eine Mischschaltung zur Einkopplung mehrerer Signalspannungen über je einen Entkopplungswiderstand in eine gemeinsame Sammelleitung, die insbesondere für Studioanlagen geeignet ist.The invention relates to a mixer circuit for coupling in several signal voltages via each a decoupling resistor in a common manifold, which is particularly useful for studio systems suitable is.

In der Elektroakustik, insbesondere in der Studiotechnik, ist häufig die Aufgabe gestellt, mehrere Einzelsignale, die verschiedenen Übetragungseinrichtungen entstammen, zu »mischen«, d. h. auf einer gemeinsamen Sammelleitung zusammenzufassen. Das durch eine solche Mischung gewonnene Signal muß eine Linearkombination der einzelnen gemischten Signale sein. Meistens liegt der Fall vor, daß aus einer Gruppe von vielen angebotenen Signalen nur einige ausgewählt, dann gemischt und so weiter übertragen werden, während andere dieser angebotenen Signale in einer anderen Mischung einer anderen Sammelleitung zugeführt werden.In electro-acoustics, especially in studio technology, the task is often set to transmit several individual signals, the various transmission devices originate from, to "mix", d. H. on a common To summarize the manifold. The signal obtained by such a mixture must be a linear combination of each mixed signal. Mostly the case is that from a group of many signals offered, only some are selected, then mixed and so on transmitted, while others of these signals offered are fed to a different bus in a different mix will.

Dieser Fall tritt beispielsweise bei Übertragung von Ereignissen auf, die in mehreren Sprachen kommentiert werden. Hierbei ist darauf zu achten, daß Störungen verschiedener Programme durch Nebensprechen vermieden werden. Dies bedarf besonderer Maßnahmen, da ein Einzelsignal unter Umständen auch mehreren Gruppen gleichzeitig zugeführt werden können soll und nur dann eine Verkopplung dieser Gruppensignale vermieden wird, wenn entweder der Innenwiderstund der Einzelquellen oder der Widerstand der Sammelleitungen gegen Null geht, denn an diesen Widerstünden treten die für die Verkopplung maßgebenden Spannungen auf.This case occurs, for example, when broadcasting events that are commented on in several languages will. It is important to ensure that interference in different programs through crosstalk is avoided will. This requires special measures, since a single signal may also be several Groups should be able to be fed at the same time and only then a coupling of these group signals is avoided if either the internal resistance of the individual sources or the resistance of the busbars goes to zero, because the tensions that are decisive for the coupling occur at these resistances on.

Aber auch dann, wenn diese Form des Nebensprechens vermieden werden sollte, besteht noch immer die Gefahr, daß wegen der durch die Zusammenführung der Signale erforderlichen Verbindungen Brummschleifen und Nebensprechschleifen entstehen. Dies läßt sich nur schwer und höchstens dadurch vermeiden, daß am Ausgang der Einzelwege für jede anzusteuernde Sammelleitung sowie für die Ausgänge der Sammelleitungen je ein eigener Übertrager vorgesehen wird, was aber einen hohen Aufwand bedeutet.But even if this form of crosstalk is to be avoided, it still persists Danger of ground loops because of the connections required by combining the signals and crosstalk loops arise. This can only be done difficult and at most avoid that at the exit of the individual paths for each to be controlled Collective line as well as for the outputs of the collective lines a separate transformer is provided what but means a lot of effort.

Aufgabe der Erfindung ist es. eine Lösung des gestellten Problems zu finden, die einen geringeren Aufwand an Übertragern erfordert und eine geringe Ausgangsimpedanz erzielt.It is the object of the invention. to find a solution to the problem posed, which is a lesser one Requires effort to transformers and achieves a low output impedance.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch bewirkt, daß jede der Signalspannungen über zwei gleich große Widerstände an die Eingangsklemmen je eines mit einem Gegenkopplungswiderstand versehenen integrierten Operationsverstärkers mit Differenzverstärkereingang gelegt ist, dessen Ausgang über den Entkopplungswiderstand an eine Ader einer gemeinsamen Sammelleitung anschaltbar ist, wobei der nichtinvertierendc Eingang des Operationsverstärkers über einen Widerstand von der Größe des Gegenkopplungswiderstandes an die andere, ein vorgegebenes Ausgangspotential bei fehlender Eingangssingalspannung führende Ader der gemeinsamen Sammelleitung angeschlossen ist.According to the invention, this is achieved in that each of the signal voltages has two resistors of equal size one integrated with a negative feedback resistor on each of the input terminals Operational amplifier with differential amplifier input is placed, the output of which via the decoupling resistor can be connected to a wire of a common bus, the non-inverting c Input of the operational amplifier via a resistor the size of the negative feedback resistor to the other, a predetermined output potential in the absence of input signal voltage leading wire of the common manifold is connected.

Zur möglichst verzerrungs- und störungsfreien Einkopplung einer Signalspannung an verschiedene Sammelleitungen ist für jede der Sammelleitungen je ein Operationsverstärker vorzusehen, wobei die den Eingängen der Operationsverstärker vorgeschalteten Widerstände untereinander parallel an den Ausgang eines weiteren Operationsverstärkers in Spannungs-Serien-Gegenkopplungsschaltung angeschlossen sind.For the most distortion-free and interference-free coupling of a signal voltage to various Bus lines, an operational amplifier is to be provided for each of the bus lines, whereby the Inputs of the operational amplifier upstream resistors parallel to each other at the output another operational amplifier in voltage series negative feedback circuit are connected.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die das Ausgangspotential bei fehlender Eingangsspannung führende Ader an die Mittenanzapfung eines mit seinen Enden an der Betriebsspannung liegenden Spannungsteilers angeschlossen, von dem einem Teilwiderstand ein der Wechselstromüberbrückung dienender Kondensator parallel geschaltet ist. Dadurch entspricht das Potential der Mittenanzapfung bezüglich Wechselspannung jenem der 0-Volt-Leitung, also dem Bezugspotential. According to a further feature of the invention, this is the output potential when there is no input voltage Leading wire to the center tap of a voltage divider with its ends connected to the operating voltage connected, of which a partial resistor is used to bridge an alternating current is connected in parallel. As a result, the potential corresponds to the center tap with respect to alternating voltage that of the 0-volt line, i.e. the reference potential.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing. Here shows

Fig. 1 das Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Mischschaltung,1 shows the basic circuit diagram of the mixer circuit according to the invention,

Fig.2 zwei Sammelleitungen, an die zwei Signalspannungen anschaltbar sind.Fig. 2 two busbars to the two signal voltages can be switched on.

Die Schaltung der Fig. I zeigt ein Koppelglied, das zur Einspeisung einer Signalspannung e in eine aus den Adern a und b bestehende Sammelleitung S dient. Die Signalspannung eist: über zwei gleich große Widerstände A, B an die Eingangsklemmen ( —, +) eines integrierten Operationsverstärkers V mit Differenzverstärkereingang gelegt. Der Ausgang des Operationsverstärkers V ist durch einen Gegenkopplungswiderstand C mit dessen invertierendem Eingang ( —) verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers ist über einen Entkopplungswiderstand E mittels eines Schalters Sch mit der Ader a der Sammelleitung S verbindbar. DerThe circuit of FIG. I shows a coupling element which is used to feed a signal voltage e into a bus line S consisting of wires a and b. The signal voltage is: applied via two equal resistors A, B to the input terminals (-, +) of an integrated operational amplifier V with a differential amplifier input. The output of the operational amplifier V is connected through a negative feedback resistor C to its inverting input (-). The output of the operational amplifier can be connected to wire a of the bus S via a decoupling resistor E by means of a switch Sch . the

nichtinveriierende Eingang ( + ) des Operationsverstärkers Vist über einen Widerstand D von der Größe des Gegenkopplungswiderstandes C mit der Ader b der Sammelleitung Sverbunden.The non-inverting input (+) of the operational amplifier V is connected to wire b of the bus S via a resistor D the size of the negative feedback resistor C.

Die Bemessung der Widerstände A, b, Cund D in der angegebenen Weise, nämlich, daß einerseits die Widerstände A und Bund andererseits die Widerstände C und D paarweise gleich sind, hat bekanntlich zur Folge, daß die Ausgangsspannung u der Eingangsspannung e genau proportional ist, und zwar im Verhältnis der Widerstandswerte der Widerstände A und Cbzw. B und D. Der Entkopplungswiderstand Eist so bemessen, daß sich lmpedan?änderungen bei Betätigung des Schalters Sch nicht auf die Sammelleitung S auswirken. Da der Operationsverstärker V seine Ausgangsspannung u exakt nach der Eingangsspannung e gemäß dem vorgegebenen Widerstandsverhältnis einregelt, ist eine störungsfreie Übertragung der Signalspannung an die Sammelleitung S gewährleistet.The dimensioning of the resistors A, b, C and D in the specified way, namely that on the one hand the resistors A and Bund on the other hand the resistors C and D are the same in pairs, has the result, as is well known, that the output voltage u is exactly proportional to the input voltage e, namely in the ratio of the resistance values of the resistors A and Cbzw. B and D. The decoupling resistance E is dimensioned in such a way that changes in impedance do not affect the busbar S when the switch Sch is operated. Since the operational amplifier V regulates its output voltage u exactly according to the input voltage e in accordance with the specified resistance ratio, an interference-free transmission of the signal voltage to the bus S is guaranteed.

Eine Einrichtung zur wahlweisen Übertragung von zwei verschiedenen Signalen Us* bzw. Usi an zwei Sammelleitungen SI bzw. SII ist in Fig. 2 dargestellt. Für die Einkopplung der Signalspannung Usi in die Sammelleitung Sl ist ein Operationsverstärker Vl 1 vorgesehen und zur Einkopplung dieser Signalspannung Usi in die Sammelleitung SII dient der Operationsverstärker V1 II. In analoger Weise dienen die Operationsverstärker V21 und V2 Il zur Einkopplung der Signalspannung Usi in die Sammelleitungen S1 bzw. SIl. Zur Herstellung der jeweils gewünschten Verbindüngen dienen die Schalter Sch 1 I... Sch 2 II. Die an den Operationsverstärkern VI I... V2 !I vorgesehenen Widerstände, die den in F i g. 1 mit A bis E bezeichneten Widerständen entsprechen, sind in F i g. 2 mit keinen Bezeichnungen versehen. Der Übersichtlichkeit wegen sind auch die Speiseleitungen für den Betrieb der Operationsverstärker nicht eingezeichnet; in der Praxis sind die Anschlüsse der Operationsverstärker Vl, VlI und Vl 11 zu den beiden Polen der Speisespannung an den Stellen der Verbindung des Widerstandes R1 mit der Betriebsspannung Ub bzw. des Widerstandes R'\ mit Erde durchgeführt, analog dazu liegen die Operationsverstärker V2, V2 I und V2 U an den Verbindungsstellen der Widerstände R 2, R'2 mit der Speisespannung.A device for the optional transmission of two different signals Us * or Usi to two collecting lines SI and SII is shown in FIG. For the coupling of the signal voltage Usi in the collecting line Sl, an operational amplifier Vl 1 is provided and for coupling this signal voltage Usi in the manifold SII the operational amplifier is V1 II. In analogous manner, the operational amplifier V2 1 and V2 Il for coupling the signal voltage Usi used in the Collective lines S1 or SIl. The switches Sch 1 I ... Sch 2 II are used to produce the desired connections. The resistors provided on the operational amplifiers VI I ... V2! 1 with resistors labeled A to E are shown in FIG. 2 with no designations. For the sake of clarity, the feed lines for operating the operational amplifiers are also not shown; In practice, the connections of the operational amplifiers Vl, VlI and Vl 11 to the two poles of the supply voltage are made at the points where the resistor R 1 connects to the operating voltage Ub and the resistor R '\ to earth; the operational amplifiers V2 are analogous to this , V2 I and V2 U at the connection points of the resistors R 2, R'2 with the supply voltage.

Die den Operationsverstärkern Vl 1 und VlU vorgeschalteten Widerstände sind untereinander parallel an den Ausgang eines weiteren Operationsverstärkers Vl angeschlossen, der in Spannungs-Serien-Gegenkoppiung geschaltet ist. In analoger Weise ist ein Operationsverstärker V2 den anderen beiden Operationsverstärkern V21 und V2II vorgeschaltet. Zur Festlegung der Ausgangspotenti&le der Verstärker Vl und V2 dienen aus der. Widerständen R 1, R' 1 bzw. R 2, R'2 aufgebaute, an der Betriebsspannung Ub liegende Spannungsteiler. Die Signalspannungen Us\ und Usi werden über Kondensatoren Cl bzw. C2 den nichtinvertierenden Eingängen der Verstärker Vl bzw. V2 zugeführt. Die den Spannungsteilerwiderständen R'\ und R'2 parallel geschalteten Kondensatoren Cl bzw. C 2 stellen für Wechselspannungen Kurzschlüsse dar.The resistors connected upstream of the operational amplifiers Vl 1 and VlU are connected in parallel with one another to the output of a further operational amplifier Vl, which is connected in voltage series counter-coupling. In an analogous manner, an operational amplifier V2 is connected upstream of the other two operational amplifiers V21 and V2II. To determine the output potentials of the amplifiers V1 and V2 are used from. Resistors R 1, R ' 1 or R 2, R'2 built-up voltage divider connected to the operating voltage Ub. The signal voltages Us \ and Usi are fed to the non-inverting inputs of the amplifiers V1 and V2 via capacitors C1 and C2. The voltage divider resistors R '\ R' 2 and parallel-connected capacitors Cl and C 2 represent for AC voltages short circuiting.

Somit nimmt der Ausgang des Verstärkers Vl bei fehlender Steuerspannung Usi das am Verbindungspunkt der Widerstände R 1 und R'\ liegende Potential an. Analog dazu ist das Potential am Ausgang des Verstärkers V2 durch jenes des Verbindungspunktes der Widerstände R2 und R'2 gegeben. Wesentlich ist, daß diese Ausgangspotentiale wechselspannungsmäßig verschieden sein können. Nimmt man nämlich an, daß die durch die strichpunktierten Linien abgegrenzten Einheiten räumlich weit getrennt, sogar in verschiedenen Geräten untergebracht sein können, so treten an den Erdleitungen, die dann nicht mehr als widerstandslose Verbindungen angesehen werden dürfen, störende Spannungsabfälle durch Speiseströme und induzierte Ströme auf. Diese Störspannungen dürfen aber an den Sekundärseiten der in Fig. 2 gezeigten Übertrager nicht wirksam werden. Erfindungsgemäß liegen, um dies zu gewährleisten, die in Fig. 1 mit D bezeichneten Widerstände an den b-Adern der Sammelleitungen SI bzw. SII. Dabei sind die Potentiale der b-Adern der Sammelleitungen SI und SII durch Spannungsteiler festgelegt, die aus den Widerständen R I und R'\ bzw. RW und R¹W aufgebaut sind. Für Wechselspannung stellen die Kondensatoren Cl und CIl einen Kurzschluß zwischen den ö-Adern der Sammelleitungen SI und SlI und dem Erdpotential dar. In the absence of a control voltage Usi , the output of the amplifier Vl therefore assumes the potential at the connection point of the resistors R 1 and R '\. Similarly, the potential at the output of the amplifier V2 is given by that of the connection point of the resistors R2 and R'2 . It is essential that these output potentials can be different in terms of alternating voltage. If one assumes that the units delimited by the dash-dotted lines can be spatially separated, even housed in different devices, then on the earth lines, which can then no longer be regarded as connections without resistance, disruptive voltage drops due to supply currents and induced currents occur . However, these interference voltages must not take effect on the secondary sides of the transformer shown in FIG. According to the invention, in order to ensure this, the resistors labeled D in FIG. 1 are located on the b wires of the bus lines SI and SII. The potentials of the b wires of the bus lines SI and SII are determined by voltage dividers, which are made up of the resistors R I and R '\ or RW and R ¹ W. For alternating voltage, the capacitors Cl and Cll represent a short circuit between the ö-wires of the busbars SI and SlI and the earth potential.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Mixing circuit for coupling several Signal voltages via a decoupling resistor each in a common bus, in particular for studio systems, characterized in that each of the signal voltages Via two equal resistors to the input terminals, one each with a negative feedback resistor provided integrated operational amplifier with differential amplifier input is, the output of which is via the decoupling resistor to a wire of a common Busbar can be switched on, the non-inverting input of the operational amplifier via a resistance of the size of the negative feedback resistance to the other, a given one Output potential if there is no input signal voltage, the conductor of the common bus line connected.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that that for coupling a signal voltage to different bus lines for each of the Bus lines each have an operational amplifier, the inputs of the operational amplifier upstream resistors in parallel to the output of another Operational amplifiers are connected in voltage series negative feedback circuit.

3. A circuit according to claim 1, characterized in that the at the output potential lack of input voltage leading wire to the center tap of one with its ends on the Operating voltage lying voltage divider connected is, of which a partial resistor is used for AC bridging capacitor is connected in parallel.