DE2454631C2

DE2454631C2 - Entzerrerschaltung

Info

Publication number: DE2454631C2
Application number: DE2454631A
Authority: DE
Inventors: Kenneth James London Gundry
Original assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Current assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Priority date: 1973-11-19
Filing date: 1974-11-18
Publication date: 1984-07-12
Also published as: DE2454631A1; GB1452920A; US3921104A; NL181389B; CA1023016A; JPS5718722B2; NL181389C; JPS5088956A; NL7415091A

Description

Die Erfindung betrifft eine Entzerrerschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

Solche Entzerrersch?.ltungen sind bekannt (US-PS 37 71071).

Bei dieser bekannten Entzerrerschaltung werden den einzelnen parallelen Bandpaßfiltern Eingangsspannungen von einer gemeinsamen Quelle aus zugeführt. Der einzige Weg vom Eingang dieser bekannten Entzerrerschaltung zum Ausgang führt über die Filter, und es ergibt sich daraus, daß der glatteste Frequenzgang, der erreicht wird, wenn die Verstärkungsfaktoren aller Filter auf den gleichen Wert eingestellt sind, von der Art und Weise abhängt, in der sich die einzelnen Frequenzgänge der Filter miteinander addieren. Es ist dabei notwendig, einen Kompromiß zwischen möglichst kleinen Wechselwirkungen der Filter aufeinander, die durch scharfe und steilflankige Kennlinien an der Grenze ermöglicht werden, und einer möglichst kleinen Welligkeit in der Wiedergabekurve zu schließen, die eine allmählieh verlaufende Kennlinie an der Grenze erfordert. Das Rauschen am Ausgang dieser bekannten Entzerrerschaltung entspricht der Summe aller Rauschanteile der Filter, und wenn ein Filter ausfällt, ergibt sich eine tiefe Kerbe oder ein Einschnitt im gesamten Frequenzgang.

Ferne·· sind Aktivfilterschaltungen bekannt (DE-AS 21 35 204), bei denen parallel geschaltete Filter in den Rückkopplungsweg eines Verstärkers geschaltet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Entzerrerschaltung

der eingangs genannten Art in der Weise zu verbessern, daß weniger Rauschen entsteht, daß ferner ein Anheben oder Abschwächen wahlweise in einem beliebigen Band durchgeführt werden kann, und daß ein Fehler oder Ausfall eines Bandes keine ungüstigere Wirkung ergibt,

als daß der Frequenzgang in dem betreffenden Band flach oder eben verläuft.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 oder durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 6 aufgeführten Maßnahmen gelöst. Diese Maßnahmen beruhen auf einem gemeinsamen Lösungsprinzip, das darin zu sehen ist, daß die Bandpaßfilger an die Abgriffe von Potentiometern angeschlossen sind, und zwar in der Weise, daß bei dem Lösungsweg nach Anspruch 1 das aus dem Bandfilter kommende Signal je nach Stellung des Abgriffes vor oder hinter dem Verzweigungspunkt in den Signalweg eingespeist wird, bzw. bei dem Lösungsweg nach Anspruch 6 je nach Stellung des Abgriffs ein Signal in die Kombinationsschaltung eingespeist wird, in der das vor oder hinter der Kombinationsschaltung vorliegende Signal überwiegt, mit anderen Worten bei dem Lösungsweg nach Ansprüchen 1 und 6 ist jeweils das gleiche Arbcitsprin/.ip verwirklicht, nur ist jeweils die Signal-

flußrichtung umgekehrt.

Wenn bei der Lösung nach Anspruch 1 der verstellbare Abgriff eines Potentiometers so steht, daß die beiden Ausgangsspannungen des Potentiometers gleich sind, wird die Anhebung, die durch die eine Komponente erfolgt, durch die Abschwächung durch die andere Komponente genau ausgeglichen und auch das Rauschen am Ausgang hebt sich auf. Der Frequenzgang in dem betreffenden Frequenzband ist daher eben. Wenn ein Filter ausfällt, liefert es an beide Kombinationsschaltungen kein Signal, und der Kurvenverlauf in dem betreffenden .Hand bleibt ebenfalls eben. Bei normalem Betrieb jedoch und bei der Einstellung de;. Abgriffes in der Weise, daß eine Komponente größer als die andere ist, überwiegt die größere Komponente, so daß sich eine Anhebung oder eine Abschwächung in dem betreffenden Band ergibt.

Bei dem Lösungsweg nach Anspruch 6 mit umgekehrtem Signalfluß erhält dagegen jedes Filter zwei Signalkomponenten, die eine vom Eingang und die andere vom Ausgang der Entzerrerschaltung, wooei die eine Komponente im Vergleich zu der anderen Komponente in der Phase gedreht ist und wobei die relativen Größen von der Einstellung der einzelnen Potentiometer abhängen. Wenn die Komponenten gleich sind, wird dem Filter keine Eingangsgröße zugeführt, und es wird auch kein Signal innerhalb des Filterbandes der Kombinationsschaltung zugeführt. Sind dagegen die Komponenten ungleich, wird der Kombinationsschaltung ein Signal zugeleitet und wird mit dem Eingangssignal des Entzerrers so kombiniert, daß sich eine Anhebung oder eine Abschwächung im Entzerrerausgangssignal entsprechend der relativen Phasenlage der kombinierten Signale ergibt.

Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 5 bzw. 7 bis 14.

Die Erfindung wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben. In den Zeichnungen ist:

Fig.l und 2 je ein Blockschaltbild der beiden Grundschaltungen gemäß der Erfindung;

Fig.3 ein Schaltbild für eine praktische Ausführung der Schaltung;

Fig.4 ein Schaltbild eines aktiven Filters zur Verwendung in einer Schaltung nach F i g. 3 und

F i g. 5 und 6 Blockschaltbilder von zwei Ausführungsformen des zweiten Lösungsweges gemäß der Erfindung.

In der Schaltung der Fig. 1 verläuft ein Signalkanal von der Eingangsklemme 10 über eine erste Kombinationsschaltung 12 und eine zweite Kombinationsschaltung 13 zu einer Ausgangsklemme 11. Eine Anzahl von Bandpaßfiltern 14, deren Bänder zusammen das interessierende Frequenzspektrum überdecken, sind mit ihren Eingängen an einen gemeinsamen Punkt 15 gelegt, der zwischen den beiden Kombinationsschaltungcn liegt. Die Ausgänge der Filter sind an einstellbare Abgriffe 16 von Potentiometern 17 angeschlossen, deren Enden jeweils mit den Kombinationsschaltungen 12 und 13 verbunden sind. Die Potentiometer liefern Rückkopplungskomponenten an die Kombinationsschaltung 12 und vorwärtsgerichtete Komponenten an die Kombinationsschaltung 13. Damit die eine Gruppe von Komponenten eine Anhebung und die andere Gruppe eine Abschwächung ergeben, ist eine Inverterschaltung 18 zwischen die Schaltung 12 und den Punkt 15 eingefügt. Wenn die Filter 14 keine Umkehrung hervorrufen, dann ergeben die der Schaltung 1? zugefiihrten Komponenten eine Abschwächung (die Rückkopplungsschleife bewirkt eine Umkehr), und die der Schaltung 13 zugeführten Komponenten bewirken eine Anhebung (die von dem Punkt 15 abgehenden Leitungen bewirken keine Umkehrung). Wenn bei irgendeinem der Filter 14 sich der Abgriff 16 in der Mitte des Potentiometers befindet, dann sind die Anhebungs- und Schwächungskomponenten gleich, und der Kurvenverlauf in dem entsprechenden Band ist eben. Wenn der Abgriff nach links verschoben wird, dann überwiegt die Schwächuiigskomponente, so daß sich insgesamt eine Schwächung in dem zugehörigen Band ergibt. Wenn der Abgriff nach rechts verschoben wird, überwiegt die Anhebungskomponente, und es ergibt sich insgesamt eine Anhebung in dem zugehörigen Band.

Wenn jedoch die Filter 14 eine Umkehrung hervorrufen, dann bewirken die den Schaltungen 12 und 13 zugeführten Komponenten eine Anhebung bzw. eine Schwächung, und die Abgriffe müssen nach links bzw. nach rechts verschoben werden, um die Anhebung bzw. Schwächung zu ergeben.

F i g. 2 unterscheidet sich von F i g. 1 nur dadurch, daß die Umkehrschaltung 18 fortfällt und durch eine Umkehrschaltung 18' zwischen dem Punkt 15 und der Schaltung 13 ersetzt ist. Wenn nun die Filter nicht invertierend sind, wird durch die Schaltungen 12 bzw. 13 eine Anhebung bzw. Schwächung erzeugt, während wenn die Filter invertieren, durch die Schaltungen 12 bzw. 13 eine Schwächung bzw. Anhebung vorgenommen wird.

In den beiden F i g. 1 und 2 können die Potentiometer 17 außer dem Abgriff 16 noch feste Abgriffe oder Anzapfungen haben, die in der Regel, aber nicht notwendigerweise, in der Mitte liegen und die mit Erde verbunden sind. Wenn die Lage eines einstellbaren Abgriffs mit der der festen Anzapfung übereinstimmt, dann werden die Schwöchungs- und Anhebungskomponenten in dem betreffenden Band von sich aus auf Null reduziert, so daß sich ein ebener Kurvenverlauf ergibt, unabhängig davon, ob die Verstärkungen in dem Schwächungs- bzw. Anhebungspfad die gleichen sind.

Es sei bemerkt, daß andere Umkehrstufen im Bedarfsfalle vorgesehen sein können, vorausgesetzt, daß die vorwärtsgerichtete Schleife eine Anhebungskomponente an der Schaltung 13 erzeugt, wenn die Rückkopplungsschleife als Ganzes invertierend arbeitet, während in dem Fall, in dem die Rückkopplungsschleife als Ganzes keine Umkehr hervorruft, die vorwärtsgerichtete Schleife eine Schwächung bzw. eine Anhebungskomponente an der Schaltung 13 hervorruft.

Dies ist in der praktischen Ausführung einer Schaltung nach F i g. 3 dargestellt, bei der die Kombinationsschaltungen 12 und 13 durch invertierende Verstärker gebildet werden, wobei sich Eingangswiderstände 20 in dem von der Klemme 10 zur Klemme 11 führenden Signalkanal befinden und Widerstände 21 zur Addierung der Rückkopplungs- und vorwärtsgerichteten Komponenten vorgesehen sind. Die Filter 14 bewirken eine Phasenumkehr. Weitere invertierende Verstärker 22 und 23 sind vorgesehen, um die linken bzw. rechten Komponenten der Potentiometer 17 zu kombinieren und um kombinierte Rückkopplungs- bzw. Mitkopplungskomponenten den Widerständen 21 zuzuleiten.

In der Rückkopplungsschleife befinden sich also drei invertierende Stufen (die Verstärker 12 und 22 und die Fiiter 14). so daß sich insgesamt innerhalb der Schleife eine Inversion ergibt. Schwächungskomponenten werden daher über den Verstärker 22 dem Verstärker 12 zugeführt.

Die Mitkopplungsschleife enthält zwei invertierende Stufen und ist daher als Ganzes nicht invertierend und führt daher eine Anhebungskomponente über den Verstärker 23 dem Verstärker 13 zu.

Bei einer Audioschaltung, die ein Hörspektrum von neun Oktaven umfaßt, können die Filter 14 siebenundzwanzig phaseninvertierende aktive Filter im Abstand von 73 Oktave aufweisen. F i g. 4 zeigt eine praktische Ausführung der Schaltung, wobei die Komponenten so ausgewählt sind, daß jedes Filter auf die Mitte des betreffenden Bandes abgestimmt ist. Wenn ein Abgriff 16 sich an dem einen oder anderen Ende des Potentiometers 17 befindet, wird eine maximale Anhebung oder Abschwächung erreicht, und der maximale Betrag kann in der Größenordnung von ±8 dB liegen.

Bei der Ausführung nach F i g, 5 enthält die Entzerrerschaltung einen Signalkanal, der von der Eingangsklemme 10 über eine Kombinationsschaltung 25 zur Ausgangsklemme 11 führt. Eine Anzahl von nicht invertierenden oder von invertierenden Bandpaßfiltern 14 sind mit ihren Ausgängen an die Schaltung 25 angeschlossen, und ihre Eingänge sind mit den einstellbaren Abgriffen 16 von Potentiometern 17 verbunden. Die beiden Enden der Potentiometer sind einerseits mit der Eingangsklemme 10 und andererseits mit der Ausgangsklemme 11 verbunden, wobei eine solche Verbindung (in dem dargestellten Beispiel diejenige der Eingangsklemme 10) über eine Phasenumkehrschaltung 26 führt.

Wie aus Fig.6 hervorgeht, können die Enden der Potentiometer abwechselnd direkt mit den Eingangs- und Ausgangsklemmen verbunden sein ohne Phasenumkehrschaltung, wenn stattdessen eine Phasenumkehrschaltung 27 entweder zwischen der Eingangsklemme oder der Ausgangsklemme und der Kombinationsschaltung liegt, wobei die Umkehrschaltung 27 zwischen der Kombinationsschaltung und der Ausgangsklemme dargestellt ist.

Außer den einstellbaren Abgriffen können die Potentiometer auch feste Abgriffe, die an Erde angeschlossen sind, aufweisen, in welchem Fall jedes Filter nur eine Eingangssignalkomponente von einstellbarer Amplitude erhält, die entweder von dem Eingang oder dem Ausgang der Entzerrerschaltung kommt, je nachdem wie die Lage der festen und der einstellbaren Anzapfung gewählt ist Wenn die Anzapfungen die gleiche Lage haben, erhält man einen flachen Verlauf der Kurve. Bei anderen Einstellungen der einstellbaren Anzapfungen erhält man entweder eine Anhebung oder eine Abschwächung, je nach der relativen Phasenlage der kombinierten Signale. In den F i g. 1.2,5 und 6 sind feste geerdete Anzapfungen 28 nur für ein Potentiometer uäfgcStciit.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
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Claims

Patentansprüche:

1. Entzerrerschaltung mit einem Signalkanal, der einen Verzweigungspunkt und eine Kombinationsschaltung enthält, und einer Anzahl von parallel zueinander liegenden Bandpaßfiltern mit einstellbarem Übertragungsmaß, an deren Ausgänge Potentiometer angeschlossen sind, von denen ein Anschluß mit der Kombinationsschaltung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalkanal vor dem Verzweigungspunkt (15) eine zweite Kombinationsschaltung (12) enthält, daß die Enden jedes Potentiometers (17) mit den Kombinationsschaltungen (12,13) verbunden sind, und daß der verstellbare Abgriff (16) eines Potentiometers (17) jeweils mit einem der Bandpaßfilter (14) verbunden ist.

2. Entzerrerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kombinationsschaltungen (12,13) alle zugeführten Signale additiv kombinieren.

3. Entzerrerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von der zweiten Kombinationsschaltung (12) zum Verzweigungspunkt (15) gelieferte Signal phaseninvertiert ist.

4. Entzerrerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von der ersten Kombinationsschaltung (12) zum Verzweigungspunkt (15) gelieferte Signal nicht phaseninvertiert ist.

5. Entzerrerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kombinationsschaltungen (12,13) alle von den Potentiometern (17) zugeführten Signale additiv kombinieren und die resultierenden Signalkomponenten von dem Eingangssignal und dem Signal am Verzweigungspunkt (15) subtrahieren.

6. Entzerrerschaltung nach einem Signalkanal, der einen Verzweigungspunkt und eine Kombinationsschaltung enthält, und einer Anzahl von parallel zueinander liegenden Bandpaßfikern mit einstellbarem Übertragungsmaß, an deren Ausgängen Potentiometer angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalkanal hinter der Kombinationsschaltung (25) einen zweiten Verzweigungspunkt (15') enthält, daß die Enden jedes Potentiometers mit den Verzweigungspunkten (15, 15') verbunden sind und daß der verstellbare Abgriff (16) eines Potentiometers (17) jeweils mit einem der Bandpaßfilter (14) verbunden ist.

7. Entzerrerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inverter (26) zwischen einem der Verzweigungspunkte (15, 15') und Ausgangsklemmen (10, U) und den Enden der Potentiometer (17) eingeschaltet ist.

8. Entzerrerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inverter (27) in dem Signalkanal zwischen der Kombinationsschaltung und einem der Verzweigungspunkte (15, 15') vorgesehen ist.

9. Entzerrerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (14) keine Phasenumkehr bewirken.

10. Entzerrerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (14) eine Phasenumkehr bewirken.

11. Entzerrerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (14) aktive Filter sind.

12. Entzerrerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter(14) einen Abstand von etwa V₃ Oktave haben.

13. Entzerrerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometer (17) auch feste, mit Erde verbundene. Abgriffe (18) aufweisen.

14. Entzerrerschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß die festen Abgriffe (28) im Mittelpunkt der Potentiometer (17) liegen.