DE2445123C3 - Analogsignal-Verarbeitungsschaltung - Google Patents

Description

1. Zur Erzeugung von Signalen mit invertierter Phase sind getrennte Phasen-Umkehrstufen erforderlich, die nur diese einzige Funktion erfüllen.

2. Zur Zusammensetzung mehrerer Signale werden ,0 Koeffizientwiderstände benötigt, deren Widerstandswert ausreichend geringer sein muß als die Eingangsimpedanzen der Festkoeffizient-Verstärker, die an diese Koeffizientwiderstände angeschlossen sind. Der Widerstandswert muß anderer- τ> seits ausreichend höher sein als die Ausgangsimpedanzen der Signalquellen, die die Koeffizientwiderstände speisen.

3. Da getrennte Koeffmentwiderstände, Phasenumkehrstufen und Festkoeffizient-Verstärker benötigt wi werden, wird die Signalverarbeitungsschaltung, mit der als Ausgangssignale. el·'. Summenkomponente und die Differenzkomponente aus mehreren Eingangssignalen erzeugt werden, sehr kompliziert und die Anzahl der Schaltungsbestandteile und der tr, Leistungsverbrauch werden hoch. Darüber hinaus ist der Widerstandswerl der Koeffizientwiderstände vergleichsweise groß. Die Signaleverarbeitungsschaltung kann daher nur sehr schwierig als monolitische, integrierte Halbleiterschaltung aufgebaut werden insbesondere wegen der verhältnismäßig niedrigen Leistungsgrenze, der Kühlanordnung und der Integrationsdichte der integrierten Schaltung.

4. Da in den jeweiligen Signalwegen von den Eingängen zu den Ausgängen der Signalverarbeitungsschaltung die Koeffizientwiderstände, Phasenumkehrstufen, Festkoeffizient-Verstärker usw. unregelmäßig angeordnet sind, wenn diese Schaltungsbestandteile direkt miteinander verbunden werden, um die Signalverarbeitungsschaltung in Form einer integrierten Schaltung aufzubauen, so treten Abweichungen der Gleichstrompegel infolge der Temperaturabhängigkeit, der Verzerrungsfaktor-Kennlinie und der Frequenz-Kennlinie unter den jeweiligen zusammengesetzten Signal-Ausgangsspannungen an den Ausgangsklemmen ein.

5. Da in den Signalwegen die verhältnismäßig hohen Koeffizientwiderstände in Reihe geschaltet sind, treten starke thermische Widerstandsstörungen auf.

Aus der US-PS 31 78 651 ist eine Analogsignal-Verarbeitungsschaltung mit einem emittergekoppelien Differenzverstärker bekannt, die ein aus der Differenz der beiden analogen Eingangssignale bestehendes Ausgangssignal erzeugt. Mit dieser bekannten Schaltungsanordnung ist es jedoch nicht möglich, analoge Ausgzngssignale zu erzeugen, die die invertierten analogen Eingangssignale und/oder die Summen der analogen Eingangssignale darstellen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Analogsignal-Verarbeitungsschaltung zu schaffen, mit der ein erstes analoges Ausgangssignal, welches die Differenz zweier analoger Eingangssignale darstellt, sowie ein zweites analoges Ausgangssignal zu schaffen, das die Inversion eines analogen Eingangssignals oder die Summe zweier analoger Eingangssignale darstellt, wobei die Gleichspannungspegel des ersten und zweiten analogen Ausgangssignals im wesentlichen gleich groß gehalten werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Analogsignal-Verarbeitungsschaltung sind zusätzliche Phaseninverter zur Erzeugung der Signale mit invertierter Phase nicht mehr erforderlich und es werden auch Koeffizienten-Widerstände nicht mehr benötigt, so daß die Schaltungsanordnung einen einfachen Aufbau besitzt. Darüber hinaus können die temperaturabhängigen Schwankungen oder Unterschiede der Gleichspannungspegel, die Verzerrungs- bzw. Klirrfaktorwerte und die Frequenzabhängigkeit der jeweiligen zusammengesetzten analogen Ausgangssignalspannungen untereinander klein gehalten werden, und die Leistungsaufgabe der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist relativ gering, so daß die erfindungsgemäße Schaltung leicht als monolithische integrierte Schaltung hergestellt und die Eigenschaften der Schaltungsanordnung hinsichtlich des Rauschverhaltens verbessert werden können.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Schaltung zur Erzeugung zusammengesetzter Differenzsignale aus mehreren Einzelsignalen eine emittergekoppelte Gleich-

strom-Differenz-Signalverarbeitungsschaltung und, zur Erzeugung anderer zusammengesetzter Ausgangssignale, eine emittergekoppelte Gleichstrom-Signalverarbeitungsschaltung, die ähnlich aufgebaut ist wie die emittergekoppelte Gleichstrom-Differenz-Signalverarbeitungsschaltung, deren Emitter jedoch für Wechselstromsignale an Masse geführt sind. Bei der letzteren Schaltung ist die Konstantstromeinrichtung mit einem Kondensator geshuntet, so daß die zusammengeschalteten Emitter für Wechselstromsignale an Masse geführt sind. Die erfindungsgemäße Signalverarbeitungsschaltung eignet sich zum Aufbau als monolithische integrierte Schaltung.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. la bis Ic Schaltbilder zur Erläuterung des Grundprinzips der Erfindung,

F i g. 2 bis 4 die Schaltbilder verschiedener Signalverarbeitungsschaltungen, und

F i g. 5 das Schaltbild einer Dekoderschaltung für ein vierkanaliges stereophones Matrixsystem mit einer erfindungsgemäßen Signalverarbeitungsschaltung.

Die erfindungsgemäße Signalverarbeitungsschaltung enthält zwei Schaltungseinheiten.

Die in Fig. Ic gezeigte Schalteinheit stellt einen Differenzverstärker dar, der zwei Transistoren Q 5 und Q 6 enthält. Die Emitter der beiden Transistoren sind über Widerstände R 9 und R 10 miteinander verbunden. Der Verbindungspunkt der Widerstände R9 und RiO ist über eine Konstantstromquelle 3 mit Masse verbunden. Der Kollektor des Transistors Q 5 ist direkt und der Kollektor des Transistors Q β über einen Belastungswiderstand RS mit der positiven Klemme Vice einer Spannungsquelle verbunden.

Die zweite Schaltungseinheit ist ein emittergekoppelter Verstärker der gemäß Fig. la oder Ib zwei Transistoren Q 1 und Q 2 bzw. Q 3 und Q 4 enthält, deren Emitter über Widerstände R 3 und R 4 bzw. R 6 und R 7 miteinander verbunden sind. Der Verbindungspunkt der Widerstände R 3 und R 4 bzw. R 6 und R 7 ist über eine Konstantstromquelle 1 bzw. 3 mit Masse verbunden. Der Verbindungspunkt der Widerstände R 3 und R 4 bzw. R 6 und R 7 ist für Wechselstromsignale über einen Kondensator CX bzw. C2 mit Masse verbunden. Auf diese Weise wird eine elektrische Kopplung der Emitter durch die Kondensatoren verhindert.

Die Schaltung der Fig. la enthält ferner Belastungswiderstände Ri und R 2, die einerseits an die Kollektoren der Transistoren Qi und Q 2 und aniiererseiib gemeinsam äii die positive SpäniiüPigS-klemme + Vcc angeschlossen sind. Da die miteinander verbundenen Emitter für Wechselstromsignale über den Kondensator C1 mit Masse verbunden sind, arbeitet die Schaltung der F i g. 1 a nicht als Differenzverstärker sondern als Verstärker für Wechselstromsignale mit miteinander verbundenen Emittern. Führt man den Basen der Transistoren Q1 und Q 2 Eingangssignale A und B zu, so werden von den Kollektoren Ausgangssignale —χA bzw. —ßB abgegeben. Die Werte von α und ß werden durch die Widerstandsverhältnisse Ri/R 3 bzw. R 2IR 4 bestimmt

Die Schaltung der Fig. Ib enthält einen Belastungswiderstand R 5, über den die miteinander verbundenen Kollektoren der Transistoren ζ>3 und Q 4 an die positive Spannungsquelle + Vcc geführt sind. Ähnlich wie die Schaltung der Fig. la arbeitet die in Fig. Ib gezeigte nicht als Differenzverstärker. Sie liefert bei Einlaufen von Eingangssignalen A und ßein Ausgangssignal — γ (A + B). Der Wert von γ wird durch das Widerstandsverhältnis R 5/R 6 oder R 5/R 7 (R 6 = R 7) bestimmt.

Die Schaltung der Fig. Ic liefert ein Differenzsignai δ (A — B), wenn am Eingang die Signale A und B einlaufen. Der Wert von <5 wird durch das Widerstandsverhältnis RS/ (RiO+ R9)bestimmt (R9=R 10).

Die Schaltungseinheiten der Fig. la bis Ic können bei den Signalverarbeitungsschaltungen der F i g. 2,3 oder 4 verwendet werden.

Bei der Schaltung der Fig.2 bilden die Transistor-Widerstandskombinationen Q7 und R 13, QS und

is R 14 bzw. Q9und R 15 die Konstantstromquellen 1 bis3 der Fig. la bis Ic. Die durch den Transistor ζ)34, die Widerstände R 25, R 26, Λ 31 und R 32 und den Kondensator C7 gebildete Schaltung bildet eine Vorspannungsschaltung, durch die den Basen der Transistoren Qi bis Q9 Vorströme zugeführt werden. Den Basen der Transistoren Qi, Q4 und Q5 wird ein erstes Eingangssignal A und den Basen der Transistoren Q 2, Q 3 und Q6 ein zweites Eingangssignal Bzugeführt. Bei Einlaufen der Eingangssignale liefert die Schaltung eine Reihe von Ausgangssignalen — \[2A, — ;/2~5, — (A + B) und (A-B), wobei die Widerstandsverhältnisse folgendermaßen gewählt sind:

Rl Rl R5

R»

R3 R4 R6 ' R9+R10

worin R 6 = R 7 und R 9 = R 10.

Die bipolaren Transistoren Q1 bis Q 6 der Schaltung der F i g. 2 können gemäß der in F i g. 3 gezeigten

Vi Schaltung durch Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate ersetzt werden. Bei dieser Schaltung werden dem Gate der Feldeffekttransistoren Qi bis QA mehrere Signale A bis Dzugeführt. Das Ausgangssignal — A + B des Differenzverstärkers, der durch die Feldeffekttransistoren Q1 und Q 2 und Widerstände R 16 bis R 18 mit der Konstantstromquelle Q7, Λ 13 gebildet wird, wird dem Gate des Feldeffekttransistors Q 5 zugeführt, während das Ausgangssignal -(C + D) der durch die Feldeffekttransistoren Q 3 und Q 4 und die Widerstände R19 bis Λ 21 mit der durch den Kondensator C2 geshunteten Konstantstromquelle QS, R 14 gebildeten Schaltung mit miteinander verbundenen Sources dem Gate des Feldeffekttransistors Q 6 zugeführt wird. Bei Einlaufen der Eingangssignale erzeugt der durch die Feldeffekttransistoren Q 5 und Q 6 und die Widerstände Λ22 bis Λ24 mit der Konstantstromquelle Q% RiS gebildete Differenzverstärker ein Ausgangssignal A-B-C-D.

Fig.4 zeigt eine weitere Signalverarbeitungsschaltung mit den Schaltungseinheiten der F i g. 1 b und 1 c, die bei Empfang der Eingangssignale -(A-B) und -(A + B) zusammengesetzte Ausgangssignale 2A und 2ßliefert

Fig.5 zeigt eine Dekoderschaltung für eine vier-

bo kanalige stereophone Matrixschaltung mit einer erfindungsgemäßen Signalverarbeitungsschaltung. Der mit einer gestrichelten Linie umrandete Schaltungsteil ist nach einem bekannten Herstellungsverfahren auf einem einzigen Silicium-Halbleitersubstrat ausgebildet. Die

b5 Leiterklemmen oder Stifte der monolithischen integrierten Schaltung sowie die entsprechenden, zugeführten oder abgegriffenen Signale sind mit LT, RT, C1, C 2, C3,..., ßund Gbezeichnet

Zweikanalig kodierte rechte und linke Signale RTund LTwerden über Eingangs-Koppelkondensatoren CIlI und C112 bzw. Eingangswiderstände RHi und Λ 112 den Klemmen RTund Z.rzugeführt. Die erste durch die Transistoren Q I bis Q 9, Widerstände R 1 bis R 10 und Λ 13 bis /?15 und die Kondensatoren ClOl und 102 gebildete Rechnerschaltung hat den gleichen Aufbau wie die der Fig. 2. Die Eingangssignale LT und RT entsprechen den Eingangssignalen A und öder F i g. 2.

Im wesentlichen gleiche Vor-Gleichspannungen von einer Vorspannungsschaltung R 201, /?202, C109 werden den jeweiligen Kombinationen der miteinander verbundenen Basen der Transistoren Qi, Q 4 und Q5 sowie Q2, Q3 und <?6 über Widerstände Λ113 bzw. R114 zugeführt. An die Speiseleitung für die Versorgungsspannung sind zur Glättung der Versorgungsspannung ein Widerstand R 41 und ein Kondensator 103 angeschlossen. Sie verhindern, daß die Oberwellen der Speisespannung in die Signalleitungen gelangen.

Die erste Rechenstufe führt von den Kollektoren der Transistoren Qi, Q2, Q3 (oder QA) und <?6 der nächsten Stufe, das heißt einem Verstärker mit variabler Verstärkung, zusammengesetzte Ausgangssignale -ψΣΠΤ,-βψΓ,-(υΤ + RT)undLT- RTzu.

Der Verstärker enthält vier Verstärkerstufen mit variabler Verstärkung, von denen eine aus einem pnp-Transistor Q 10, npn-Transistoren Q14 und Q15, Widerständen R 42, Λ 46, R 47, R 101 und R 105, einem Kondensator C105 und einer variablen Impedanz Rr aufgebaut ist. Die Transistoren Q10 und Q15 sind Verstärkertransistoren, die Konstantstromschaltung (? 14, R46 bildet eine Konstantstrombelastung des Verstärkupgstransistors Q10 und der Widerstand R 42 und die Elemente R 101, C105, R 105 und /?rbilden eine negative Rückkopplungsschaltung. Durch Regelung der Impedanz Rr kann der Rückkopplungsfaktor und die Spannungsverstärkung der negativen Rückkopplungs-Verstärkerschaltung variiert werden. Die anderen drei Verstärkerstufen mit variabler Verstärkung haben die gleiche Schaltungsfunktion.

Von den einzelnen Verstärkerstufen können folgende Ausgangssignale abgegriffen werden: Von der Verstärkerstufe ζ>10, ζ) 15 das verstärkte Signal -(I + r) ]/2 LT, von der zweiten Verstärkerstufe QH, Qi7 ein verstärktes Signal -(1+/,J i/2 RT, von der dritten Verstärkerstufe Q12, Q i9 das verstärkte Signal —(1 +b) (LT + RT) und von der vierten Verstärkerstufe Q13, Q 21 das verstärkte Signal (1 +Q(LT - RT). Die zweite Signalverarbeitungs- oder -Rechenstufe enthält drei Differenzverstärker, die aus Transistoren

ίο Q22 und Q23, Widerständen R54, R55 und /?66 und der Konstantstromquelle Q 30, /?62 bzw. Transistoren Q26 und <?27, Widerständen R58, R59 und /?68 und der Konstantstromquelle ζ>32, /?64 bzw. Transistoren <?28 und Q 29, Widerständen R 60, /?61 und /?69 und der Konstantstromquelle ζ) 33, /?65 bestehen. Die drei Differenzverstärkerstufen arbeiten ähnlich wie die Schaltung der Fig. Ic. Bei Einlaufen der Signale an den Basen der Tansistoren Q 22, Q 23 und Q 26 bis Q 29 von den Verstärkerstufen mit variabler Verstärkung werden Ausgangssignale

(1+ Q(LT- RT) +(1 + I) (\+b)(LT+ RT)-(X+r) und(X+b)(LT + RT)-(X

an den Klemmen LF, RBbzv/. LBerzeugt.

Die zweite Signalverarbeitungs- oder Rechenstufe enthält ferner eine emittergekoppelte Verstärkerschaltung aus Transistoren Q 24 und Q 25, Widerständen R 56, R 57 und R 67 und einer Konstantstromquelle

m Q3i, /?63, die durch einen Kondensator C104 geshuntet ist. Die emittergekoppelte Verstärkerschaltung arbeitet ähnlich wie die Schaltung der Fi g. Ib. Bei Einlaufen der Signale an den Basen der Transistoren Q 24 und Q 25 von der Verslärkerslufe mit variabler Verstärkung wird an der Klemme RF ein Ausgangssignal

-(X+f(LT- RT) + (X + r)JTUT

erzeugt.

In der zweiten Rechenstufe sind die Widerstandsverhältnisse folgendermaßen eingestellt:

yiLT )[JR

K 66

R 67

R 68

Λ

R54 + R5S ' R56 ' R58 + «59 R60 + R61 = 1:1:1:

Darin ist/? 56 =R 57.

Die Werte der Widerstände, Kondensatofen und der Speisespannung der Schaltung der Fig.5 sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

TABELLE

Rl,R2

R3.R4

/?5

R6.R7

RS

R9,RiO

R 13, R14, R 15

R4i

R 42 bis R 45

R 46, R 48, R 50, R 52

£47,/? 49,/? 51,/? 53

/?54bis/?61

/?S2bis/?65

R 70

R7i

R 66, R 68 und R 69

2,0 kn 5,1

l.o

3,62 kn 2,0 kn 3,62 kn 0,765 kn 5,5 kn 3,46 kn 8,5 kn 0,5 kn 5,0 kn 0,5 kn 0,5 kn 19,5kn

io,okn

50

55

60

65

R R 101 bis/? 104

R 105 bis R 108

R 113,/? 114

J? 20!

R ClOl, C102 und C104

C103 C105 bis C108

C111.C112

C109

+ Vcc 5,0 kn
15,0kn

1,5 kn
82,0kn
22,0 kn
!5,0kn

6ß kn
47 μΡ

25,0 V

Die einen Transistor Q 34 und Widerstände R 70 und R7i umfassende Vorspannungsschaltung ist mit den Basiselektroden der Konstantstrom-Transistoren Q 7, Q8, Q9, Q30, Q3i, Q32und Q33 der Konstantstromquellen verbunden und stellt-jeweils eine gemeinsame Vorspannung bereit Weil die Widerstandswerte der Widerstände R13, R14 und R15 in den Konstantstromquellen gleich sind, so fließen auch im wesentlichen

gleiche konstante Wechselströme durch die Konstantstrom-Transistoren QT, QS und <?9. Da weiterhin die Widerstandswerte der Widerstände Ri, R2 und RS gleich sind und der Widerstandswert des Widerstands Λ 5 halb so groß wie der Widerstandswert des Widerstands R 1 ist, sind die Gleichspannungspegel der Ausgangssignale, die an den Widerständen Ri, R 2, R 5 und RS abgegriffen werden, einander im wesentlichen gleich. Das heißt, die Kollektor-Gleichspannungen der Transistoren Q i, Q 2, Q 3 und Q 6 sind einander gleich, ι ο

Wie die zuvor angegebene Tabelle zeigt, sind auch die Widerstandswerte der Widerstände Λ101 bis R104 gleich groß. Weiterhin sind die Widerstandswerte der Widerstände R 42 bis R 45 ebenfalls gleich groß, und die Widerstandswerte der Widerstände R 46, R 48, R 50 und η 52 weisen ebenfalls jeweils die gleichen Werte auf. Daher sind die Gleichspannungspegel der an den Kollektorelektroden der Transistoren Q15, Q 17, Q 19 und Q2i abgegriffenen Ausgangssignale, d.h. die Kollektorgleichspannungen der genannten Transistören einander im wesentlichen gleich.

Darüber hinaus sind die konstanten Gleichströme der Konstantstrom-Transistoren (?30 bis ζ) 33 einander ebenfalls gleich, weil die Widerstandswerte der Widerstände Ä62 bis Λ 65 einander ebenfalls gleich sind. Die Widerstandswerte der Widerstände /?66, R 68 und /?69 sind ebenfalls einander gleich und der V/iderstandswert des Widerstands R 67 ist halb so groß wie der Widerstandswert des Widerstands Λ 66. Infolgedessen werden die Gleichspannungspegel der an so den Widerständen Ä66 bis Λ 69 abgegriffenen Ausgangssignale, d. h. die Kollektorgleichspannungen der Transistoren Q 22, ζ>24, Q 27 und Q2S einander im wesentlichen gleich.

Die konstanten Vorspannungen bzw. Vorströme in j^r> Form einer Gleichspannung bzw. eines Gleichstromes werden für alle Schaltungseinheiten in der ersten und zweiten Analogsignalzusammensetzstufe von einer einzigen Vorspannungsschaltung einheitlich bereitgestellt. Daher besteht die Möglichkeit, Abweichungen und Schwankungen des Gleichspannungspegels auf Grund von Temperaturschwankungen, Störfaktoreigenschaften und Frequenzgängen bzw. -kennlinien oder den Ausgangssignalen aller Schaltungseinheiten klein zu halten. 4^r>

Die Werte der Widerstände R i bis R 10, R13 bis R 15 und R 41 bis R 71 der obigen Tabelle sind die der in der monolithischen integrierten Schaltung durch Eindiffusion von Fremdatomen gebildeten Widerstände. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige ^r>o monolithische integrierte Schaltung beschränkt. Vielmehr kann die erfindungsgemäße Schaltung auch aus einzelnen Schalungselementen aufgebaut werden.

Die Werte der variablen Impedanzen Rr, Rl, Rb und Rf werden mittels der Drain-Source-Strecke von p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistoren gesteuert, die ihrerseits durch an deren Gates angelegte Spannungen elektronisch gesteuert werden.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltung werden die gesteckten Ziele aus den nachstehenden Gründen erreicht:

1, Die Phasenumkehr erfolgt zwischen den Basen und Kollektoren der Transistoren in den jeweiligen emittergekoppelten Gleichstrom-Rechenschaltungen. Die getrennten Phasenumkehrstufen erübrigen sich daher.

2. Die Spannungsamplitudenverhältnisse unter den emittergekoppelten Gleichstrom- Rechenschaltungen, das heißt die Koeffizienten der Signale können durch die Widerstandsverhältnisse zwischen den Emitterwiderständen und den Belastungswiderständen der emittergekoppelten Gleichstrom-Rechenschaltungen bestimmt werden. Die bisher lediglich zur Einstellung der festen Koeffizienten verwendeten Koeffizientwiderstände erübrigen sich daher. In den Signalwegen von den Eingangs- zu den Ausgangsklemmen der Rechenstufen sind die Gleichstrom-Rechenstufen angeordnet, deren Schaltungsaufbau einander ähnelt. Daher können die Abweichungen der Gleichspannung in Abhängigkeit von der Temperatur, der Verzerrungsfaktorkennlinie und der Frequenzkennlinie unter den jeweiligen Ausgangssignalen gering gehalten werden.

4. Durch die Vereinfachung der Schaltung infolge der fehlenden Phasenumkehrstufen und der fehlenden Koeffizientwiderstände wird der Leistungsverbrauch vermindert. Da die Koeffizientwiderstände mit verhältnismäßig hohen Widerstandswerten überflüssig werden, kann die Schaltung darüber hinaus leicht als monolithische integrierte Schaltung aufgebaut werden.

5. In den jeweiligen Signalwegen sind die hohen Koeffizientwiderstände nicht in Reihe miteinander geschaltet. Der thermische Störpegel kann daher abgesenkt und die Störeigenschaften können verbessert werden.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können die emittergekoppelten Gleichstrom-Rechenschaltungen durch mit Masse verbundene elektrodengekoppelte Gleichstrom-Rechenschaltungen ersetzt werden, die andere Verstärkungselemente verwenden als bipolare Transistoren, beispielsweise MOS-FeIdeffekttransistoren und Unijunktion-Feldeffekttransistoren.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist ferner nicht auf den Dekoder des vierkaniligen stereophonen Matrixsystems beschränkt, sondern immer anwendbar, wenn in Phase oder in Gegenphase liegende Signale mehrerer unabhängiger Eingangssignale und die Summen- und Differenzsignale dieser Signale gebildet werden sollen. Beispielsweise kann zur Erzeugung eines Signals -RT der Basis des Transistors Q β ein Signal RT zugeführt werden, ohne daß der Basis des Transistors Q5 ein Signal zugeführt werden müßte.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Analogsignal-Verarbeitungsschaltung, insbesondere für eine Dekoderschaltung einer vierkanaligen stereophonen Matrixschaltung zum Erzeugen mehrerer analoger Ausgangssignale in Abhängigkeit mehrerer analoger Eingangssignale, mit einem ersten, eine Differenz zweier Eingangssignale darstellenden, analogen Ausgangssignal erzeugenden Schaltungsteil mit einem ersten und einem zweiten Verstärker, die jeweils eine erste, zweite und dritte Elektrode aufweisen, einem ersten und einem zweiten Widerstand, die mit einem Anschluß an der ersten Elektrode des ersten bzw. zweiten Verstärkers liegen, und deren anderen Anschlüsse miteinander verbunden sind, einer ersten Stromquelle, die zwischen den miteinander verbundenen anderen Anschlüssen des ersten und zweiten Widerstands und Masse liegt und dem ersten und zweiten Verstärker einen konstanten Gleichstrom bereitstellt, einem ersten Lastwiderstand, die zwischen der zweiten Elektrode des zweiten Verstärkers und einer Versorgungsspannungsquelle liegt, wobei die beiden analogen Eingangssignale an der dritten Elektrode des ersten bzw. zweiten Verstärkers anliegen und das analoge Ausgangssignal, welches die Differenz zwischen den beiden analogen Eingangssignalen ist, am ersten Lastwiderstand abgegriffen wird, gekennzeichnet durch jo einen zweiten, ein die Inversion eines analogen Eingangssignals oder die Summe zweier analoger Eingangssignale wiedergebenden analogen Ausgangssignal erzeugenden Schaltungsteil mit einem dritten und vierten Verstärker (Qi, Q2, bzw. Q3, r> Q4), die jeweils eine erste, zweite und dritte Elektrode aufweisen, einen dritten und vierten Widerstand (R 3, RA bzw. R β, R 7), deren einer Anschluß mit der ersten Elektrode des dritten (Q 1 bzw. Q 3) bzw. des vierten Verstärkers (Q 2 bzw. 4» QA) und deren andere Anschlüsse miteinander verbunden sind, einer zweiten Stromquelle (Q 7 bzw. QS), die zwischen den miteinander verbundenen anderen Anschlüssen des dritten und vierten Widerstands (R 3, R 4 bzw. R6,R7) und Masse liegt v, und dem ersten und zweiten Verstärker (Qi, Q2 bzw. Q3, Q4) eine konstante Gleichspannung bereitstellt, einem Kondensator (Ci bzw. C2), der der zweiten Stromquelle (Q7 bzw. Q8) parallel liegt und die anderen Anschlüsse des dritten und vierten w Widerstands (R 3, R 4 bzw. R 6, R 7) wechselstrommäßig an Masse legt, einen zweiten Lastwiderstand (R 1 bzw. R 5), dessen Widerstandswert im wesentlichen gleich groß oder halb so groß wie der Widerstandswert des ersten Lastwiderstands (R S) vi ist, und der zwischen der zweiten Elektrode des dritten Verstärkers (QX bzw. Q3) und der Versorgungsspannungsquelle (+ Vcc) liegt, wobei das analoge Eingangssignal an der dritten Elektrode des dritten Verstärkers anliegt, das analoge Aus- wi gangssignal am zweiten Lastwiderstand abgegriffen wird, Vorspannungswiderstände (R 25, R3i bzw. R 25, R 32) mit den dritten Elektroden des ersten, zweiten, dritten und vierten Verstärkers (Q5, Qf>; Qi, Q2 bzw. Q3, QA) verbunden sind, um den tv, dritten Elektroden jeweils eine im wesentlichen gleiche gleichspannungsmäßige Vorspannung anzulegen, eine .Stromsteuerstufe (Q3A) mit der ersten und zweiten Stromquelle (Q9; Q7 bzw. QS) verbunden ist, die bewirkt, daß die jeweils durch die ersten und zweiten Stromquellen (Q9; Q7 bzw. QS) fließenden, konstanten Ströme einander gleich sind, so daß die Gleichspannungspegel der analogen Ausgangssignale des ersten und zweiten Schaltungsteils einander im wesentlichen gleich sind (F i g. 2).

2. AnalogsignalrVerarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schaltungsteil einen dritten Lastwiderstand (R 2) aufweist, der zwischen der zweiten Elektrode des vierten Verstärkers (Q 2) und der Versorgungsspannungsquelle (+ Vcc) liegt und einen dem zweiten Lastwiderstand (Ri) im wesentlichen gleichen Widerstandswert aufweist, wobei ein analoges Eingangssignal an die dritte Elektrode des vierten Verstärkers (Q 2) angelegt und das analoge Ausgangssignal, welches das invertierte analoge Eingangssignal ist, am dritten Lastwiderstand (R 2) abgegriffen wird.

3. Analogsignal-Verarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Elektroden des dritten und vierten Verstärkers (Q 3, QA) miteinander verbunden sind, der Widerstandswert des zweiten Lastwiderstands (R 5) im wesentlichen halb so groß wie der Widerstandswert des ersten Lastwiderstands (R S) ist, zwei analoge Eingangssignale an die dritte Elektrode des dritten bzw. vierten Verstärkers (Q 3, QA) angelegt wird und ein analoges Ausgangssignal, welches die Summe der beiden analogen Eingangssignale darstellt, am zweiten Lastwiderstand (R 5) abgegriffen wird.

4. Analogsignal-Verarbeitungsschaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen dritten ein die Summe zweier analoger Eingangssignale darstellendes, analoges Ausgangssignal erzeugenden Schaltungsteil mit fünften und sechsten Verstärkern (Q3, Q4), die jeweils eine erste, zweite und dritte Elektrode aufweisen, fünften und sechsten Widerständen (R 6, R 7), die mit ihrem einen Anschluß an der ersten Elektrode des fünften bzw. sechsten Verstärkers (Q 3, Q4) liegen und mit den anderen Anschlüssen miteinander verbunden sind, einer dritten Stromquelle (QS), die zwischen den miteinander verbundenen anderen Anschlüssen des fünften und sechsten Widerstands (R6, R7) und Masse liegen, dem fünften und sechsten Verstärker (Q 3, Q A) einen konstanten Gleichstrom bereitstellen, und von der Stromsteuerstufe (Q 3A) gesteuert werden, einem Kondensator (C 2), der der dritten Stromquelle (QS) parallel liegt und die anderen Enden des fünften und sechsten Widerstands (RS, R 7) wechselstrommäßig an Masse legen, einem vierten Lastwiderstand (RS), dessen Widerstandswert im wesentlichen halb so groß wie der Widerstandswert des ersten Lastwiderstands (RS) ist, der zwischen den miteinander verbundenen zweiten Elektroden des fünften und sechsten Verstärkers (Q 3, QA) und der Versorgungsspannungsquelle (+ Vcc) liegt, und Vorspannungswiderstände (R25, R3\ bzw. Λ32), die zwischen der dritten Elektrode des fünften bzw. sechsten Verstärkers (Q 3. QA) liegen, und den dritten Elektroden jeweils gleiche Vorspannungen bereitstellen, wobei zwei analoge Eingangssignale an die dritten Elektroden angelegt und ein analoges Ausgangssignal, welches die Summe der beiden analogen Eingangssignale darstellt, am vierten

Lastwiderstand (R 5) abgegriffen wird, so daß die Gleichspannungspegel der analogen Ausgangssignale des ersten, zweiten und dritten Schaltungsteils einander im wesentlichen gleich sind.

Die Erfindung betrifft eine Analogsignal-Verarbeitungsschaltung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art

Decoder für stereophone, vierkanalige Matrixsysteme erfordern eine Signalverarbeitungsschaltung, die Signale mit vorherbestimmten Koeffizienten erzeugt bzw. bewertet oder zusammengesetzte Signale erzeugt, und zwar aus mehreren Eingangssignalen, um die stereophonen Signale von zusammengesetzten Signalen zu trennen. Das Grundkonzept des stereophonen, vierkanaligen Matrixsystem ist in der US-PS 38 25 684 beschrieben. Eine Weiterentwicklung dieses Systems ist in einer Schrift Nr. EA 72-23 (1973-03) »Improvements in Encode-Decode Systems in 4-channel Matrix Reproduction« beschrieben, die bei einem Treffen der Technical Group on Electroacoustics, des Institute of Electronics and Communication Engineers und der Acoustical Society, Japan, am 26. März 1973 veröffentlicht und vom Institute of Electronics and Communication Engineers herausgegeben wurde.

Zur Signalverarbeitung im Sinne der Erfindung, also zum Zusammensetzen von Signalen, sind Schaltungen jo bekannt, die aus mehreren, im folgenden als Koeffizientwiderstände bezeichneten Widerständen bestehen, deren eine Klemmen miteinander verbunden sind und eine Ausgangsklemme bilden, während die anderen Anschlüsse der Widerstände an die Eingangssignale r, angeschlossen sind. Wird eine solche Schaltung als Dekoder bei einem stereophonen System verwendet, so werden für den Dekoder weiterhin Phasenumkehrstufen benötigt, deren Verstärkungsfaktor gleich - 1 ist, sowie Verstärker (im folgenden als Festkoeffizient-Verstärker bezeichnet), deren Verstärkungsfaktoren auf vorherbestimmte Werte eingestellt sind, beispielsweise -!/2, -2und +2.

Bei den bekannten Signalverarbeitungsschaltungen bestehen jedoch folgende Schwierigkeiten: 4-,