DE2542552C3

DE2542552C3 - Schaltung zur Erzeugung der Summe mehrerer unsymmetrischer Signalspannungen

Info

Publication number: DE2542552C3
Application number: DE19752542552
Authority: DE
Inventors: Juergen Ing.(Grad.) 3154 Stederdorf Wermuth
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1975-09-24
Filing date: 1975-09-24
Publication date: 1980-02-21
Also published as: DE2542552A1; DE2542552B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung der Summe oder eines Teils der Summe von mehreren Eingangssignalen.

Für die Mischung und Verarbeitung mehrerer unsymmetrischer Signalquellen in einem gemeinsamen Summenkanal werden in der Tonmischtechnik entweder die Ströme der betreffenden Signaleingänge (sogenannte Null-Ohm-Technik mit Stromsummenbildung) oder die Spannungen addiert.

Für die Addition mehrerer über unsymmetrische Leitungen geführter Spannungen kann man einen Transformator verwenden, der für jede Signalquelle eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweist, wobei die in Serie zueinander geschalteten Sekundärwicklungen eine gemeinsame Sekundärwicklungergeben.

Da ein solcher Transformator wegen seines Gewichtes und wegen seiner Kosten vergleichsweise aufwendig ist, hat man bereits Schaltungen zur Erzeugung der Summe oder eines Teils der Summe von mehreren unsymmetrischen Eingangssignalen verwendet, die ohne einen Transformator und mit einem relativ geringen Aufwand realisiert werden können, beispielsweise Widerstandsnetzwerke. Dabei ergibt sich das Problem, wie ein Nebensprechen (Übersprechen) zwischen den einzelnen Signalquellen vermieden werden kann.

Dieses Nebensprechen kann bekanntlich durch die Verwendung von symmetrischen Signalleitungen vermieden werden, die jedoch nur mit erheblichem Kostenaufwand zu realisieren sind. Die Erfindung geht deshalb von unsymmetrischen Leitungen aus.

Das genannte Nebensprechen entsteht dann, wenn mehrere Summenkanäle in unsymmetrischer Technik vom denselben Eingangskanälen gespeist werden. Für den Fall der Summierung der Signalspannungen bedeutet dies, daß die mit ihren Ausgängen sinngemäß zwischen den Ausgang der Schaltung und die Bezugs-

spannung in Serie zueinander geschalteten Eingangskanäle so aufgebaut werden müssen, daß die folgenden Forderungen erfüllt werden. Zum einen muß die an die Bezugsspannung (Masse) angeschlossene Ausgangsklemme der einzelnen Eingangskanäle sehr hochohmig sein, damit das Entstehen eines für das Nebensprechen verantwortlichen Stromes in der Masseleitung unterdrückt wird. Zum anderen muß die spannungsführende Ausgangsklemme der Schaltung sehr niederohmig sein, damit an dieser Klemme und auf der an sie angeschlossenen Leitung keine Störsignale entstehen, die auf eine mögliche kapazitive Kopplung mit weiteren Sammelleitungen zurückgehen. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zu schaffen, die diese Forderungen ohne zusätzliche aufwendige Maßnahmen erfüllen kann.

Die genannte Aufgabe wird bei einer Schaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, erläutert. Die Zeichnung zeigt zwei unsymmetrisch betriebene Signalquellen 1 und 21, die mit ihren Innenwiderständen 2 und 22 dargestellt sind und die so zusammengeschaltet sein sollen, daß zwischen den unsymmetrisch betriebenen Ausgangsklemmen 40 und 41 die Summe der beiden Signalspannungen 1 und 21 abgreifbar ist.

Zwischen die Signalquellen 1, 2 und 21, 22 sowie die Ausgangsklemmen 40 und 41 der Schaltung ist für jede der Signalquellen 1, 21 eine Hilfsschaltung 3, 23 angeordnet. Die Ausgänge 11, 12 und 31, 32 der Hilfsschaltungen 3 und 23 sind in Serie zueinander zwischen die spannungsführende Ausgangsklemme 40 und die an die Bezugsspannung (Masse) angeschlossene Ausgangsklemme 41 der dargestellten Schaltung geschaltet. Es wird somit ein Ausgangsstromkreis gebildet, der von Masse aus über die Ausgangsklemme 41, eine Masseleitung 20 sowie die an die Klemmen 18, 19 und 38, 39 angeschlossenen Ausgänge 11, 12 und 31, 32 der Hilfsschaltungen 3 und 23 zur spannungsführenden Ausgangsklemme 40 führt.

Die zwischen der Signalquelle 1, 2 und den Ausgangsklemmen -10 und 41 angeordnete Hilfsschaltung 3 besitzt zwei Eingangsklemmen 4 und 5, von denen die Eingangsklemme 4 mit der spannungsführenden Leitung der Signalquelle 1,2 und die Eingangsklemme 5 mit der Bezugsspannung (Masse) verbunden ist. An die an Masse angeschlossene Ausgangsklemme 11 der Hilfsschaltung 3 und die Eingangsklemme 4 sind die Eingänge zweier Trennverstärker 6 und 10 angeschlos sen, deren Ausgänge über zwei Widerstände 7 und 9 verbunden sind.

Die Trennverstärker 6 und 10 sind so aufgebaut, daß sie einen vergleichsweise hohen Eingangswiderstand und einen Verstärkungsfaktor von 1 besitzen. Sie bestehen deshalb vorzugsweise aus handelsüblichen Operationsverstärkern. Das» + «-Zeichen in den Trennverstärkern 6 und 10 bedeutet, daß die genannten Trennverstärker im dargestellten Ausführungsbeispiel nicht invertierend sind.

Die Trennverstärker 6 und 10 sowie die Widerstände 7 und 9 bilden ein Vereinigungsnetzwerk, wobei der Verbindungspunkt 8 der beiden Widerstände 7 und 9 mit dem nicht invertierenden Eingang 14 eines Differenz-

Verstärkers 13 verbunden ist, dessen Ausgang über einen Gegenkopplungswiderstand 16 mit dem invertierenden Eingang 15 verbunden ist Ein weiterer Widerstand 17 verbindet den Eingang 15 des Differenz-Verstärkers 13 mit der Bezugsspannung, da er an die Eingangsklemme 5 der Hilfsschaltung 3 angeschlossen ist Die Widerstände 7 und 9 sind gleich groß gewählt, so da3 am Eingang 14 des Differenzverstärkers 13 die halbe Summe der zwischen den Klemmen 4 und 11 ίο liegenden Spannung, also in diesem Fall die halbe an der Klemme 4 liegende Eingangsspannung liegt. Die Widerstände 16 und 17 sind ebenfalls gleich groß und vorzugsweise genau so groß wie die Widerstände 7 und 9 gewählt, so daß der Differenzverstärker 13 einen Verstärkungsfaktor von 2 aufweist Auf diese Weise ist am Ausgang des Differenzverstärkers 13, der mit der Ausgangsklemme 12 der Hilfsschaltung 3 verbunden ist, wieder die volle Eingangsspannung der Hilfsschaltung abgreifbar.

Der Differenzverstärker 13 ist so aufgebaut, daß er einen vergleichsweise geringen Ausgangswiderstand aufweist Handelsübliche Operationsverstärker, die als Differenzverstärker geschaltet sind, weisen diese Eigenschaft auf. Somit ist gewährleistet, daß an der Klemme 18 der Sammelleitung für die Ausgangsklemmen 40 und 41 ein hoher (Eingangs-) Widerstand wirkt, während an der Klemme 19 ein geringer (Ausgangs-) Widerstand von nahezu null Ohm wirkt. Diese Verhältnisse bewirken, daß ein evtl. auf der Masseleijo tung 20 fließender, ein Nebensprechen erzeugender Strom wegen des hohen (Eingangs-) Widerstandes an der Klemme 18 nicht zu Klemme 19 fließen kann. Andererseits wird eine evtl. durch kapazitive Beeinflussung auf der von der Klemme 19 wegführenden Leitung J5 entstehende Störspannung von dem an der Klemme 19 wirkenden geringen (Ausgangs-) Widerstand sinngemäß kurzgeschlossen.

In Reihe zu den Klemmen 18 und 19 liegt in der Sammelleitung für die Ausgangsklemmen 40 und 41 ein weiteres Klemmenpaar 38 und 39, an das die Ausgangsklemmen 31 und 32 der Hilfsschaltung 23 angeschlossen sind. Diese Hilfsschaltung wird an ihren Eingangsklemmen 24 und 25 von der Signalquelle 21,22 gespeist. Die Hilfsschaltung 23 ist genauso aufgebaut wie die Hilfsschaltung 3. Die Trennverstärker 26 und 30 mit den Widerständen 27 und 29 entsprechen den Trennverstärkern 6 und 10 mit den Widerständen 7 und 9 der Hilfsschaltung 3. Entsprechend ist der nicht invertierende Eingang 34 des Differenzverstärkers 33 in so der Hilfsschaltung 23 an den Verbindungspunkt 28 der Widerstände 27 und 29 angeschlossen, während der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 33 von den an den invertierenden Eingang 35 angeschlossenen Gegenkopplungswiderständen 36 und 37 bestimmt wird. Die Hilfsschaltung 23 arbeitet genauso wie die Hilfsschaltung 3. Es ist jedoch zu vermerken, daß an dem Verbindungspunkt 28 zwischen den Widerständen 27 und 29 nicht wie bei der Hilfsschaltung 3 lediglich der halbe Wert des Eingangssignals der Eingangsklemmen 4 und 5 sondern der halbe Wert der aus der Eingangsspannung der Klemme 24 einerseits und der an der Klemme 31 anliegenden Spannung andererseits gebildeten Sun:me liegt. An der Klemme 31 liegt bereits die der Eingangsspannung 1 entsprechende Ausgangsspannung der Hilfsschaltung 3. Auf diese Weise wird der an der Klemme 31 liegenden Spannung mittels der Hilfsschaltung 23 die an den Eingangsklemmen 24 und 25 liegende Signalspannung hinzu addiert. Entsprechend können

weitere Eingangskanäle mit den Ausgängen weiterer Hilfsschaltungen in Serie zu den Ausgängen der Hilfsschaltungen 3 und 23 geschaltet werden.

Der an der Klemme 38 wirkende große (Eingangs-) Widerstand sowie der an der Klemme 39 wirkende geringe (Ausgangs-) Widerstand haben die gleiche Wirkung wie die oben beschriebenen und an den Klemmen 8 und 19 wirkenden Widerstände.

Um das Entstehen von Nebensprechen zu vermeiden, sind die Eingangsklemmen 5 und 25 der Hilfsschaltungen 3 und 23 in unmittelbarer Nähe der genannten Eingangsklemmen an eine gemeinsame Massenleitung 43 angeschlossen, die ihrerseits über eine Leitung 42 direkt mit der Ausgangsklemme 41 der dargestellten Schaltung verbunden ist.

Wenn die Werte der Widerstände 7 und 9 nicht gleich groß gewählt werden und/oder der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 13 nicht so groß gewählt ist, daß er die von der Vereinigungsschaltung 6, 7, 9 und 10 bewirkte Dämpfung der dem Verstärker 13 zugeführten Signale ausgleicht, dann ist an dem Ausgang der betreffenden Hilfsschaltung nur ein Teil der Summe der genannten Signale abgreifbar. Entsprechend ist dann bei identischem Aufbau aller Hilfsschaltungen an der Ausgangsklemme 40 der Schaltung lediglich ein Teil der Summe der Eingangssignale 1 und 21 abgreifbar.

Wenn bei der beschriebenen Schaltung eine der Signalquellen 1 oder 21 abgeschaltet werden soll, könnte dies dadurch geschehen, daß nach dem Auftrennen der an die Eingangsklemme 4 führenden Leitung die Klemmen 4 und 5 kurzgeschlossen werden. Während des entsprechenden Umschaltvorganges tritt dann jedoch ein Zustand (offener Eingang) auf, der einen unerwünschten Einfluß auch auf die gemeinsame

ίο Sammelleitung am Ausgang der Hilfsschaltung ausübt.

Eine wesentlich bessere An- und Abschaltung ergibt sich durch den in der Hilfsschaltung 23 eingeschalteten Urnschalter 45. in der eingezeichneten Stellung dieses Umschalters arbeitet die Hilfsschaltung 23 wie die Hilfsschaltung 3. In der anderen Stellung des Umschalters 45 sind die Klemmen 31 und 32 kurzgeschlossen und somit ist die Signalquelle 21 abgeschaltet. Während des Umschaltvorganges liegt in vorteilhafter Weise ein Widerstand 44 zwischen dem Ausgang des Verstärkers 30 und der Klemme 32. Damit sind die Klemmen 31 und 32 während des Umschaltvorganges nicht völlig getrennt, sondern über den Widerstand 44 miteinander verbunden. Es treten dann folglich keine wesentlichen Zustandsänderungen auf der gemeinsamen Sammellei-

2·; tungauf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Erzeugung der an einer Ausgangskiemme abgreifbaren Summe oder eines Teils der Summe der an mehreren unsymmetrischen Signaleingängen der Schaltung liegenden Signale, bei der für jeden unsymmetrischen Signaleingang eine Hilfsschaltung vorgesehen ist und die jeweils zwei Klemmen umfassenden Ausgänge der Hilfsschaltungen in Serie zueinander zwischen eine Bezugsspannung (Masse) und die Ausgangsklemme der Schaltung geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschaltungen (3, 23) jeweils einen Verstärker (13, 33) enthalten, dessen Ausgang an die mit der Ausgangsklemme (40) der Schaltung verbundene erste Ausgangsk'.emme (12, 32) der betreffenden Hilfsschaltung (3, 23) angeschlossen ist, daß der Eingang (14, 34) des Verstärkers (13, 33) über ein Vereinigungsnetzwerk einerseits an den Signaleingang (4, 24) der Hilfsschaltung (3,23) und andererseits an die mit der Bezugsspannung verbundene zweite Ausgangsklemme (11, 31) der Hilfsschaltung (3, 23) angeschlossen ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vereinigungsnetzwerk einen ersten (6, 26) und einen zweiten (10, 30) Trennverstärker enthält, daß der Eingang des ersten Trennverstärkers (6,26) an den Signabingang (4,24) der betreffenden Hilfsschaltung (3, 23) und der jo Eingang des zweiten Trennverstärkers (10,30) an die zweite Ausgangsklemme (11, 31) der Hilfsschaltung (3, 23) angeschlossen ist, daß die Ausgänge der beiden Trennverstärker (6,10 und (26,30) über zwei Widerstände (7,9 und 27,29) miteinander verbunden sind, und daß der Verbindungspunkt (8, 28) der Widerstände mit dem Eingang (14, 34) des Verstärkers (13, 33) der betreffenden Hilfsschaltung (3,23) verbunden ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (13, 33) aus einem Differenzverstärker besteht, dessen nicht invertierender Eingang (14, 34) von dem Vereinigungsnetzwerk gespeist wird und dessen invertierender Eingang (15, 35) einerseits über einen Gegenkopp- <f^r> lungswiderstand (16, 36) mit dem Ausgang des Differenzverstärkers (13, 33) und andererseits über einen weiteren Widerstand (17, 37) mit der Bezugsspannung verbunden ist.

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ^r>o zeichnet, daß' die Verstärkung des Verstärkers (13, 33) so gewählt ist, daß sie die von dem Vereinigungsnetzwerk bewirkte Dämpfung der Eingangssignale ausgleicht.

5. Schaltung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennverstärker einen sehr hochohmigen Eingang besitzen und einen Verstärkungsfaktor von 1 oder nahezu 1 aufweisen, daß die beiden Widerstände (7,9 und 27,29) gleich groß sind und daß der Verstärker (13, 33) einen Verstärkungs- 6(> faktor von 2 oder nahezu 2 aufweist.

6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker (13, 33) der Hilfsschaltungen (3, 23) jeweils einen sehr kleinen Ausgangswiderstand aufweisen, dessen Widerstandswert nahezu null Ohm beträgt.

7. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Bezugsspannung angeschlossene Eingangsklemme (5, 25) der Signaleingänge in der Nähe der Signaleingänge der Hilfsschaltung (3, 23) jeweils an eine gemeinsame Leitung (43) für die Bezugsspannung angeschlossen sind.

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Leitung (43) für die Bezugsspannung direkt mit der an die Bezugsspannung angeschlossenen Ausgangsklemme (41) der Schaltung verbunden ist (42).

9. Schaltung nach Anspruch 3, dadu-ch gekennzeichnet, daß der Gegenkopplungswiderstand (16, 36), der weitere Widerstand (17,37) sowie die beiden die Ausgänge der Trennverstärker (6,10 und 26,30) verbändenden Widerstände (7, 9 und 27, 29) gleich groß sind.

10. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des zweiten Trennverstärkers (30) über einen Widerstand (44) mit der ersten Ausgangsklemme (32, 39) der Hilfsschaltung (23) verbunden ist, daß der Ausgang des Verstärkers (33) über den einen Ausgangskontakt eines Umschalters (45) mit der ersten Ausgangsklemme (32, 39) ve^rbunden ist und daß der zweite Ausgangskontakt des Umschalters (45) mit der zweiten Ausgangsklemme (31) verbunden ist.