DE3125824C2

DE3125824C2 -

Info

Publication number: DE3125824C2
Application number: DE3125824A
Authority: DE
Inventors: Kozo Yoshihisa; Isamu Kawasaki Kanagawa Jp Okui
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-07-08
Filing date: 1981-07-01
Publication date: 1989-10-12
Also published as: JPS5718109A; KR850000732B1; GB2080058B; KR830005764A; GB2080058A; DE3125824A1; US4464632A

Description

Die Erfindung betrifft eine Lautstärke-Regelschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Fig. 1 zeigt eine bekannte Lautstärke-Regelschaltung, die aus einem Eingangs-Differenzverstärker sowie einem die sem nachgeschalteten doppelsymmetrischen Differenzverstär ker besteht, der auf einem Ausgangskreis arbeitet. Diese Lautstärke-Regelschaltung zeigt keine Stromspiegelschaltung. Eventuelle Schwankungen in der Stromversorgung sind bei dieser Lautstärke-Regelschaltung auch am Ausgang zu beobach ten.

Durch die DE-OS 28 50 487 ist jedoch eine gattungsgemäße Lautstärke-Regelschaltung bekanntgeworden, die eine Strom spiegelschaltung aufweist, und bei der kaum ungewollte Schwankungen am Schaltungsausgang auszumachen sind.

Sowohl die Stromspiegelschaltung als auch der Ausgangskreis dieser Lautstärke-Regelschaltung sind verhältnismäßig kom pliziert aufgebaut. Ein weiterer Nachteil dieser Schaltung besteht darin, daß die Spannungsverstärkung durch einen pa rallel zur Last geschalteten Widerstand lastabhängig ist.

Die DE-OS 25 26 310 zeigt zwar einen Eingangs-Differenzver stärker, durch dessen beide Transistoren jeweils der vom Eingangssignal hervorgerufene Strom fließt, die Stromspie gelschaltung ist jedoch noch aufwendiger aufgebaut als die Schaltung nach der DE-OS 28 50 487 und zudem wird der Aus gang des doppelsymmetrischen Differenzverstärkers bei mini maler Verstärkung sehr aufwendig vom Ausgang abgekoppelt.

Auch die Schaltungen nach der DE-OS 29 10 093 und der DE- OS 30 12 965 sind aufwendig und teuer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Laut stärkeregelschaltung dahingehend auszubilden, daß unter Bei behaltung der Vorteile bekannter Schaltungen ein einfach und kostengünstiger Aufbau gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Der Aufbau einer Schaltung nach Anspruch 1 ist sehr einfach und kostengünstig zu bewerkstelligen. In be zug auf Rausch- und Brummunterdrückung steht diese Schaltung den bekannten Schaltungen nicht nach. Zweckmäßige Ausgestal tungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen weiterge bildet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer bekannten Lautstärke-Regel schaltung und

Fig. 2 das Schaltbild einer Lautstärke-Regelschaltung nach der Erfindung.

Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, wird ein am Eingangsanschluß 20 anstehendes Tonsignal über den Kopplungskondensator C₂₁ dem Differenzverstärker 21 zugeführt. Dieser Differenzver stärker 21 besteht aus einem ersten Transistor Q₂₁ und aus einem zweiten Transistor Q₂₂. Über seinen Basisanschluß ist der erste Transistor Q₂₁ einmal mit dem Kopplungskondensa tor C₂₁ und zum anderen über einen Widerstand R₂₁ mit dem positivseitigen Anschluß einer Konstant-Gleichspannungs quelle V₂₁ verbunden. Der negativseitige Anschluß der Kon stant-Spannungsquelle V₂₁ steht mit der Masseleitung L₂₀ in Verbindung. Mit seinem Emitter-Anschluß ist der erste Transistor Q₂₁ über eine Konstantstromquelle 22 auf die Mas seleitung L₂₀ geführt. Der Basisanschluß des zweiten Tran sistors Q₂₂ steht über einen Widerstand R₂₂ mit dem positiv seitigen Anschluß der Spannungsquelle V₂₁ in Verbindung. Der Emitter-Anschluß des zweiten Transistors Q₂₂ ist über die Konstantstromquelle 23 einmal auf die Masseleitung L₂₀ und zum anderen über einen Widerstand R₂₃ auf den Emitteran schluß des ersten Transistors Q₂₁ geführt. Das im Differenz verstärker 21 verstärkte Tonsignal wird über den jeweiligen Kollektor-Anschluß des ersten und zweiten Transistors Q₂₁ und Q₂₂ einem im wesentlichen doppelsymmetrischen Verstärker 24 aufgeschaltet, der die Verstärkung des Tonsignals regelt. Dieser doppelsymmetrische Differenzverstärker 24 besteht aus den dritten bis sechsten Tansistoren Q₂₃ bis Q₂₆. Die Emit ter-Anschlüsse des dritten Transistors Q₂₃ und des vierten Transistors Q₂₄ stehen gemeinsam mit dem Kollektor-Anschluß des ersten Transistors Q₂₁ in Verbindung, während die Emit ter-Anschlüsse des fünften Transistors Q₂₅ und des sechsten Transistors Q₂₆ gemeinsam mit dem Kollektor-Anschluß des zweiten Transistors Q₂₂ verbunden sind. Die Basis-Anschlüsse des dritten Transistors Q₂₃ und des sechsten Transistors Q₂₆ sind gemeinsam auf den positivseitigen Anschluß einer vari ablen Gleichspannungsquelle V₂₃ geführt, deren negativseitiger Anschluß mit der Masseleitung L₂₀ in Verbindung steht. Dem gegenüber sind die Basis-Anschlüsse des vierten Transistors Q₂₄ und des fünften Transistors Q₂₅ gemeinsam auf den posi tivseitigen Anschluß einer Konstant-Gleichspannungsquelle V₂₃ geführt, die mit ihrem negativseitigen Anschluß mit der Mas seleitung L₂₀ in Verbindung steht.

Vom Kollektor-Anschluß des dritten Transistors Q₂₃ und des sechsten Transistors Q₂₆ wird jeweils ein geregeltes Tonsignal einer Stromspiegelschaltung 25 aufgeschaltet. Mit ihren Kollektoranschlüssen sind der vierte Transistor Q₂₄ und der fünfte Transistor Q₂₅ gemeinsam auf die Leitung L₂₁ einer nicht dargestellten Stromversorgung geführt. Damit wird auch das geregelte Tonsignal auf die Leitung L₂₁ abge leitet. Die Stromspiegelschaltung 25 besteht aus dem siebten Transistor Q₂₇ und dem achten Transistor Q₂₈. Der Emitter anschluß des siebten Transistors Q₂₇ ist mit dem Kollektor anschluß des dritten Transistors Q₂₃ und über einen Widerstand R₂₄ mit der Leitung L₂₁ der Stromversorgung verbunden. Der Emitteranschluß des achten Transistors Q₂₈ ist mit dem Kol lektoranschluß des sechsten Transistors Q₂₆ und über einen Widerstand R₂₅ mit der Leitung L₂₁ der Stromversorgung ver bunden. Der Basis-Anschluß des achten Transistors Q₂₈ ist auf den Basisanschluß des siebten Transistors Q₂₇ geführt, während der Kollektoranschluß und der Basisanschluß des achten Transistors Q₂₈ zusammengeschaltet und gemeinsam über eine Konstantstromquelle 26 auf die Masseleitung L₂₀ geführt sind.

Von dem Kollektoranschluß des siebten Transistors Q₂₇ wird das gesteuerte Tonsignal auf den Basisanschluß eines Emitter folge-Transistors Q₂₉ im Lastkreis 27 übertragen. Der Basis anschluß des Transistors Q₂₉ ist über einen Widerstand R₂₆ auf die Masseleitung L₂₀ geführt, während der Emitteranschluß des Transistors Q₂₉ einen Ausgangsanschluß 29 bildet und über eine Konstantstromquelle 28 mit der Leitung L₂₀ verbunden ist. Vom Ausgangsanschluß 29 aus wird das in der Verstärkung ge regelte Tonsignal auf einen nicht gezeigten Lautsprecher über tragen.

Die Funktion der zuvor erläuterten Lautstärke-Regelschaltung soll nachstehend beschrieben werden.

Wird über den Eingangsanschluß 20 und über den Kopplungs kondensator C₂₁ ein Tonsignal, das einen Signalpegel V _s hat, dem Differenzverstärker 21 aufgeschaltet, dann hat der durch den Widerstand R₂₃ fließende Strom eine Stromstärke, die sich mit der nachstehenden Gleichung berechnen läßt:

Ist die Stromstärke I₀₁ der Konstantstromquelle 22 gleich der Stromstärke der Konstantstromquelle 23, dann hat der vom Tonsignal bewirkte Strom im Kollektor des Transistors Q₂₁ eine Stromstärke von (I₀₁ + i _s), während der vom Ton signal bewirkte Strom im Kollektor des zweiten Transistors Q₂₂ eine Stromstärke von (I₀₁ - i _s) hat.

Sowohl vom ersten Transistor Q₂₁ als auch vom zweiten Tran sistor Q₂₂ wird der Strom des Tonsignals auf den doppelsym metrischen Verstärker 24 übertragen, der die Verstärkung des Tonsignals regelt. Die Steuer- und Regelfunktion des doppelsymmetrischen Differenzverstärkers 24 besteht darin, daß der Spannungswert E₂₂ der Spannungsquelle V₂₂ im Hinblick auf den Spannungswert E₂₃ einer Spannungsquelle V₂₃ ausge steuert wird. Ist der Wert E₂₂ größer als der Spannungswert E₂₃ und verstärkt er sich noch, bis der dritte Transistor Q₂₃ und der sechste Transistor Q₂₆ in den Durchlaßzustand gebracht worden sind, während sich der vierte Transistor Q₂₄ und der fünfte Transistor Q₂₅ im Sperrzustand befinden, dann fließt der Strom des Tonsignals vom jeweiligen Kollek toranschluß des ersten Transistors Q₂₁ und des zweiten Tran sistors Q₂₂ durch den Kollektor-Emitter-Kreis der Transi storen Q₂₃ und Q₂₆. Das hat zur Folge, daß die Verstärkung des Tonsignals maximiert wird. Wenn andererseits der Span nungswert E₂₂ kleiner als der Spannungswert E₂₃ ist und wenn der Spannungswert E₂₂ so weit abfällt, daß der dritte Transistor Q₂₃ und der sechste Transistor Q₂₆ in den Sperr zustand gebracht werden, der vierte Transistor Q₂₄ und der fünfte Transistor Q₂₅ jedoch in den Durchlaßzustand, dann fließt der Strom des Tonsignals vom Kollektor-Anschluß des ersten Transistors Q₂₁ und des zweiten Transistors Q₂₂ je weils durch die Kollektor-Emitter-Kreise des vierten Tran sistors Q₂₄ und des fünften Transistors Q₂₅. Dadurch wird die Verstärkung des Tonsignals verringert.

Eine Berechnung der maximalen Verstärkung des Tonsignals ist nachstehend angegeben. Weil der siebte Transistor Q₂₇ und der achte Transistor Q₂₈ Bestandteile einer Stromspiegel schaltung 25 sind, hat der Strom, der durch den Widerstand R₂₄ fließt, eine Stromstärke, die gleich der des durch den Wider stand R₂₅ fließenden Stroms ist. Die dafür zutreffende Glei chung ist nachstehend angeführt:

I₀₂ + I₀₁ - i _s = I _c + I₀₁ + i _s (2)

In dieser Gleichung sind I₀₂ die Stromstärke der Konstant stromquelle 26 und I _c der Kollektor-Strom des siebten Tran sistors Q₂₇.

Aus der Gleichung (2) kann I _c wie folgt bestimmt werden.

I _c = I₀₂ - 2i _s (3)

Damit hat das geregelte Tonsignal am Ausgangsanschluß 29 eine Ausgangsspannung V₀, die mit der nachstehenden Glei chung berechnet werden kann:

V₀ = (i₀₂ - 2i _s) (R _b) (4)

wobei R _b = R₂₆ ist.

Für die Berechnung des Wechselstromanteils im Ausgangssig nal V₀ wird die nachstehend gegebene Gleichung herangezogen:

V₀ = (2i _s) (R _b) (5)

Die maximale Verstärkung G _max des Tonsignals entspricht da mit der nachstehend angeführten Gleichung:

In der vorerwähnten Schaltung haben Schwankungen in der Strom versorgung keinen Einfluß auf die Lautstärke-Regelung. Auch dann, wenn die Stromversorgung in der Leitung L₂₁ eine Wel ligkeitskomponente aufweist, bleibt die zwischen den Basis anschlüssen und Emitter-Anschlüssen eines jeden der Tran sistoren Q₂₇ und Q₂₈ anstehende Steuerspannung im wesentli chen veränderungsfrei erhalten, da der siebte Transistor Q₂₇ und der achte Transistor Q₂₈ Bestandteile einer Strom spiegelschaltung 25 sind. Der auf der Leitung L₂₁ liegende Welligkeitsanteil oder Wechselstromanteil wird somit von dem siebten Transistor Q₂₇ und von dem achten Transistor Q₂₈ aufgehoben und rückgängig gemacht. Das hat wiederum zur Folge, daß das geregelte Tonsignal das vom Kollektoranschluß des siebten Transistors Q₂₇ auf den Ausgang weitergeleitet wird, keinen Welligkeitsanteil der Stromversorgung mehr aufweist. Darüber hinaus wird von der Lautstärke-Regelschaltung eine tonfrequente Komponente dann nicht erzeugt, wenn die Laut stärkeregelung auf Minimum ausgesteuert ist. Sowohl der Kol lektoranschluß des vierten Transistors Q₂₄ als auch der Kol lektoranschluß des fünften Transistors Q₂₅ sind auf die Lei tung L₂₁ geführt, so daß der Strom des geregelten Tonsignals, der im Kollektor-Emitter-Kreis der jeweiligen Transistoren Q₂₄ und Q₂₅ fließt, auf die Leitung L₂₁ abgeleitet wird. Das hat zur Folge, daß bei minimaler Lautstärkeaussteuerung das geregelte Tonsignal nicht an dem Ausgangsanschluß 29 ansteht.

Auch dann, wenn die Lautstärke-Regelschaltung in eine Halb leiterschaltung integriert ist und die Masseleitung L₂₀ außerhalb der Halbleiterschaltung an einer gemeinsamen Mas seleitung 30 liegt, wird der von den Konstantstromquellen 22 und 23 in die Leitung 30 fließende Strom nicht verändert, d. h. er ist unabhängig von dem als Eingang aufgeschalteten Tonsignal. Das hat wiederum zur Folge, daß auch das Potential der Masseleitung L ₃₀ keine Schwankungen aufzuweisen hat, so daß auch in diesem Fall die Lautstärke-Regelschaltung keine Tonkomponente erzeugt, wenn die Lautstärke auf Mini mum ausgesteuert ist.

Claims

1. Lautstärke-Regelschaltung mit einer Stromversorgungs- und einer Masseleitung,
mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß,
mit einem Differenzverstärker, welcher einen ersten und einen zweiten Transistor aufweist, wobei der Emitter des ersten Transistors über eine erste Konstantstromquelle mit der Masseleitung verbunden ist, die Basis des ersten Tran sistors mit dem Eingangsanschluß gekoppelt ist, und der Emitter des zweiten Transistors über eine zweite Konstant stromquelle mit der Masseleitung und über einen ersten Widerstand mit dem Emitter des ersten Transistors in Ver bindung steht,
mit einem im wesentlichen doppelsymmetrisch aufgebauten zweiten Differenzverstärker, der einen dritten, vierten, fünften und sechsten Transistor aufweist, wobei die Emitter des dritten und vierten Transistors gemeinsam mit dem Kollektor des ersten Transistors in Verbindung stehen, die Emitter des fünften und sechsten Transistors gemeinsam mit dem Kollektor des zweiten Transistors gekoppelt sind, und die Kollektoren des vierten und fünften Transistors gemeinsam mit der Stromversorgungsleitung verbunden sind, mit einer Spannungsquelle, an der eine variable Referenz spannung einstellbar ist und die zwischen den Basen des dritten und sechsten Transistors und der Masseleitung vor gesehen ist,
mit einer Spannungsquelle mit fester Referenzspannung, die zwischen den Basen des vierten und fünften Transistors und der Masseleitung angeordnet ist,
sowie mit einer Stromspiegelschaltung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stromspiegelschaltung (25) einen siebten und achten Transistor (Q₂₇, Q₂₈) aufweist,
daß der Emitter des siebten Transistors (Q₂₇) mit dem Kollektor des dritten Transistors (Q₂₃) und der Stromversorgungsleitung (L₂₁) ver bunden ist, der Emitter des achten Transistors (Q₂₈) mit dem Kollektor des sechsten Transistors (Q₂₆) und der Stromver sorgungsleitung (L₂₁) gekoppelt ist, die Basen des siebten und achten Transistors (Q₂₇, Q₂₈) und der Kollektor des achten Transistors (Q₂₈) miteinander verbunden sind und der Kollektor des siebten Transistors (Q₂₇) mit dem Ausgang (27) in Ver bindung steht,
daß eine dritte Konstantstromquelle (26) vorgesehen ist, die mit dem Kollektor des achten Transistors (Q₂₈) verbunden ist, und daß ein zweiter Widerstand (R₂₆) zwischen dem Kollektor des siebten Transistors (Q₂₇) und der Masseleitung (L₂₀) angeordnet ist.

2. Lautstärke-Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des siebten Transistors (Q₂₇) und der Kollektor des dritten Transistors (Q₂₃) über einen Widerstand (R₂₄) mit der Stromversorgungsleitung (L₂₁) verbunden ist und daß der Emitter des achten Transistors (Q₂₈) und der Kollektor des sechsten Transistors (Q₂₆) über einen Widerstand (R₂₅) mit der Stromversorgungsleitung (L₂₁) in Verbindung steht.

3. Lautstärke-Regelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskreis (27) aus einem neunten Transistor (Q₂₉) besteht, dessen Basis mit dem Kollektor des siebten Tran sistors (Q₂₇) und dem Widerstand (R₂₆) verbunden ist, dessen Kollektor auf die Stromversorgungsleitung (L₂₁) geführt ist und dessen Emitter über eine vierte Konstantstromquelle (28) mit der Masseleitung (L₂₀) in Verbindung steht, wobei der Ausgangsanschluß (29) an der Verbindungsstelle zwischen dem Emitter des neunten Transistors (Q₂₉) und der Konstantstrom quelle (28) angreift.