DE3826415A1 - Schaltungsanordnung zur verhinderung von stoersignalen bei einer digitalen audioschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Verhin­ derung von Störsignalen bei einer digitalen Audioschaltung.

Die Entwicklung auf dem Gebiet der digitalen Elektronik hat zu einer verstärkten Digitalisierung von Audioanlagen bei­ getragen. Für Audiowiedergabeanlagen ist eine digitale Schallplatte entwickelt worden, wobei zur Wiedergabe von einer digitalen Signalverarbeitung einschließlich einer di­ gital arbeitenden Steuereinheit Gebrauch gemacht wird.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines dem Stand der Technik nik entsprechenden digitalen Schallplattenspielers. Ein op­ tischer Abtastmechanismus 10 umfaßt einen Plattenmotor 11, einen Lichtsignalaufnehmer 12 und einen Vorschubmotor für den Lichtsignalaufnehmer 12. Die Motoren werden von einer Steuerschaltung 20 gesteuert. Ein von dem Lichtsignalauf­ nehmer 12 erhaltenes radiofrequentes Signal wird mit Hilfe eines Vorverstärkers 20 geformt und an eine Digitalsignal­ schaltung 40 weitergegeben.

Die Digitalsignalschaltung 40 enthält eine Synchrondetek­ torschaltung 41, eine Digitalverarbeitungsschaltung 42 und einen Quarzoszillator 43, der als Taktimpulsquelle dient. Das digitale Ausgangssignal der Digitalsignalschaltung 40 gelangt über eine Digitalsignalleitung 44 an einen Digital- Analog-Umsetzer (DAU) 50, der das Digitalsignal in ein Ana­ logsignal umsetzt, das dann getrennt in ein Analogsignal für den linken Kanal und eines für den rechten Kanal über eine Analogsignalleitung 51 an eine Analogsignalschaltung 60 geliefert wird.

Die Analogsignalschaltung 60 enthält Tiefpaßfilter 61 und gibt an Ausgangsanschlüssen 62 analoge Signale ab. Eine Systemsteuereinheit 70 enthält ein Bedienungstastenfeld 72, eine Anzeigeeinrichtung 73 und eine Systemsteuerschaltung 71.

Die beschriebenen Einheiten sind eng zusammen in einem Ge­ häuse untergebracht und bilden einen digitalen Schallplat­ tenspieler.

Die vom Quarzoszillator 43 erzeugten Taktimpulse sowie Stromschwankungen aufgrund des Betriebs logischer Elemente in der Systemsteuerschaltung 71 und der Digitalsignalverar­ beitungsschaltung 42 stellen eine Rausch- oder Störsignal­ quelle dar.

Die Störsignale werden direkt oder indirekt über elektro­ statische und magnetische Kopplungen zwischen den eng zu­ sammengepackten Einheiten auf die Analogsignalschaltung 60 übertragen, wodurch die Güte des analogen Ausgangssignals beeinträchtigt wird.

Zur Beseitigung dieses Problems hat man bislang den das Störsignal erzeugenden Abschnitt und die Analogsignalschal­ tung abgeschirmt oder zur Entfernung der Störsignale ein Filter eingesetzt. Damit kann die Störsignalkomponente im analogen Ausgangssignal auf einen praktisch annehmbaren Wert gesenkt werden.

Diese Methode eignet sich jedoch nicht zur wirkungsvollen Entfernung des über die Analogsignalleitung 51 übertragenen Störsignals, so daß ein analoges Audioausgangssignal für eine Tonwiedergabe hoher Qualität auf diese Weise nicht zu­ friedenstellend erreichbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die auch eine zufrie­ denstellende Unterdrückung von Störsignalen auf der Analog­ signalleitung erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungsan­ ordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiter­ bildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn­ zeichnet.

Bei einer digitalen Audioschaltung, bei der ein Digital­ signal in ein Analogsignal umgesetzt wird, sieht die Erfin­ dung zur Verhinderung von Störsignalen eine Signalpegelhal­ teschaltung zum Halten des Signalpegels eines zu übertra­ genden Signals und eine Schalterschaltung vor, die je eine Signalleitung und eine Erdleitung unterbricht und die Sig­ nalpegelhalteschaltung abwechselnd mit dem einen bzw. dem anderen Ende der unterbrochenen Leitungen verbindet. Die Signalleitung und die Erdleitung werden mit Signalleitung und Erdleitung der Signalpegelhalteschaltung verbunden, und nach Übertragung des Signalpegels an die Eingangsseite der Signalpegelhalteschaltung werden die Signalleitung und die Erdleitung der Signalpegelhalteschaltung mit der Signallei­ tung und der Erdleitung an der Ausgangsseite der Schalter­ schaltung verbunden, wodurch der Signalpegel von der Sig­ nalpegelhalteschaltung weiter übertragen wird.

Auf diese Weise wird ein Signal über die Signalpegelhal­ teschaltung übertragen. Die Signalleitung und die Erd­ leitung sind ständig unterbrochen, so daß eine Störkompo­ nente, die innerhalb der Anlage erzeugt wird und mit den herkömmlichen Methoden nicht ausreichend entfernt werden kann, zuverlässig unterdrückt wird, so daß ein analoges Ausgangssignal hoher Klangtreue erzielt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an­ hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines dem Stand der Technik entsprechenden digitalen Audio­ plattenspielers,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines digitalen Audioplattenspielers gemäß einer Aus­ führungsform der Erfindung,

Fig. 3 ein Funktionsdiagramm einer Signalliefer­ schaltung, und

Fig. 4 ein grundlegendes Schaltbild der Signal­ lieferschaltung.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung, bei dem gleiche Bezugszahlen ähnliche Teile wie im Blockschaltbild von Fig. 1 bezeichnen und solche Teile hier nicht noch einmal beschrieben werden.

Wie in Fig. 2 erkennbar, ist je eine Signallieferschaltung 80 für den linken Kanal und den rechten Kanal zwischen den Ausgang des DAUs 50 und die jeweilige Analogschaltung 60 geschaltet.

Die Signallieferschaltung 80 enthält eine Signalpegelhal­ teschaltung 81, eine Schalterschaltung 82 und eine Signal­ empfangsschaltung 83. Von der Schalterschaltung 82 wird ein analoges Signal an die Signalpegelhalteschaltung 81 ange­ legt, und dann über eine Analogsignalleitung 84 an die Sig­ nalempfangsschaltung 83. Das Signal wird auf diese Weise von der Signallieferschaltung 80 an die Analogschaltung 60 abgegeben. Die Signalempfangsschaltung 83 enthält einen Eingangskreis hoher Impedanz, beispielsweise mit einem Kon­ densator und einem Transistor.

Fig. 3 dient der Veranschaulichung der grundsätzlichen Ar­ beitsweise der Signallieferschaltung 80. Die Signalpegel­ halteschaltung 81 enthält einen Kondensator C, und die Schalterschaltung 82 enthält zwei Umschalter SW 1 und SW 2 und eine Schaltersteuereinheit 85 zur Steuerung der Um­ schalter.

Ein Anschluß SW 1 a des Umschalters SW 1 und einen Anschluß SW 2 a des Umschalters SW 2 sind mit einer Signalleitung 51 a bzw. einer Erdleitung 51 b der Analogsignalleitung 51 ver­ bunden. Ein Anschluß SW 1 b des Umschalters SW 1 und ein An­ schluß SW 2 b des Umschalters SW 2 sind mit einer Signallei­ tung 84 a bzw. einer Erdleitung 84 b der Analogsignalleitung 84 verbunden. Ein Anschluß SW 1 c des Umschalters SW 1 ist mit dem einen Ende des Kondensators C, ein Anschluß SW 2 c des Umschalters SW 2 mit dem anderen Ende des Kondensators C verbunden. Der Anschluß SW 1 c und der Anschluß SW 2 c sind ge­ meinsame Anschlüsse.

Beim gemeinsamen Umschalten der Umschalter SW 1 und SW 2 ent­ weder auf die Seite der Analogsignalleitung 51 oder auf die Seite der Analogsignalleitung 84 erfolgt die Steuerung durch die Schaltersteuereinheit 85 jeweils so, daß beide Signalleitungen 51 und 84 vorübergehend geöffnet werden. Die Schaltersteuereinheit 85 steuert ferner so, daß die Pe­ riode des Hin- und Herschaltens mit der Periode zusammen­ fällt, während der Analogsignale entsprechend den einzelnen Digitalsignalen über die Analogsignalleitung 51 der Schal­ terschaltung 82 eingegeben werden.

Ein Steuersignal der Schaltersteuereinheit 85 zur Steuerung der Umschalter wird aufgrund eines Abtastsignals der Digi­ talsignalverarbeitungsschaltung 42 erzeugt, das an die Schaltersteuereinheit 85 angelegt wird.

Fig. 4 zeigt eine konkrete Schaltung der Signallieferschal­ tung 80 von Fig. 3.

Der Umschalter SW 1 umfaßt Feldeffekttransistoren Q 1 und Q 2 und der Umschalter SW 2 Feldeffekttransistoren Q 3 und Q 4. Die Schaltersteuereinheit 85 ist an die Gateanschlüsse der Feldeffekttransistoren Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 angeschlossen. Die Signalleitung 84 a ist mit der Signalempfangsschaltung 83 verbunden, die ihrerseits ausgangsseitig mit der Analogsi­ gnalschaltung 60 verbunden ist.

Die Signalempfangsschaltung 83 enthält eine Bootstrapschal­ tung mit einem Kondensator C 2 und zwei Feldeffekttransisto­ ren Q 5 und Q 6. Der Kondensator C 2 ist in Form einer Reihen­ schaltung in die Signalleitung 84 a eingeschaltet. Die Feld­ effekttransistoren Q 5 und Q 6 liegen parallel zu dem Konden­ sator C 2, wobei die Gateelektroden eingangsseitig und die Sourceelektroden ausgangsseitig angeschlossen sind, während die Drainelektroden der beiden Transistoren Q 5 und Q 6 mit Versorgungsspannungen +B bzw. -B beaufschlagt sind.

Durch diese Zuordnung der Feldeffekttransistoren Q 5 und Q 6 zu dem Kondensator C 2 und den Aufbau einer Bootstrapschal­ tung wird die Kapazität des Kondensators C 2 für empfangene Signale scheinbar geringer, was Fehler oder Verzerrungen zum Zeitpunkt des Signalempfangs minimalisiert.

Die Schaltersteuereinheit 85 liefert Steuersignale an die Gateanschlüsse aller Transistoren Q 1 bis Q 4 mit einer Pe­ riode von beispielsweise einem ganzzahligen Vielfachen der Abtastperiode, wobei die Steuersignale die Feldeffekttran­ sistoren Q 2 und Q 4 in einem nichtleitenden Zustand halten, wenn die Feldeffekttransistoren Q 1 und Q 3 leitend sind, und umgekehrt.

Als nächstes soll die Betriebsweise der vorgenannten Haupt­ schaltung beschrieben werden.

Vom DAU 50 wird ein stufenartiges Analogsignal ausgegeben. Wenn die Transistoren Q 1 und Q 3 leitend und die Transisto­ ren Q 2 und Q 4 dabei von den Steuersignalen von der Schal­ tersteuereinheit 85 im Sperrzustand gehalten werden, wird die Spannung des Analogsignals im Kondensator C als Ladung gespeichert. Wenn die Schaltersteuereinheit 85 dann die Transistoren Q 1 und Q 3 sperrt und die Transistoren Q 2 und Q 4 leitend steuert, wird die im Kondensator C gespeicherte Ladung abgeführt und als Spannungssignal an die Signalemp­ fangsschaltung 83 geschickt. Diese Vorgänge wiederholen sich dann mit jedem Schaltvorgang, wobei erst die Transis­ toren Q 1 und Q 3 leitend und die Transistoren Q 2 und Q 4 ge­ sperrt sind und dabei der Kondensator C auf die Spannung des Analogsignals aufgeladen wird, während dann in be­ schriebener Weise die Entladung und die Ausgabe an die Signalempfangsschaltung 83 erfolgt.

Da, wie beschrieben, die Signalleitungen 51 a und 84 a und die Erdleitungen 51 b und 84 b völlig getrennt sind, wird verhindert, daß Störsignale vom Systemtaktimpulssignal und logischen Elementen über die Signalleitungen 51 a, 84 a und die Erdleitungen 51 b, 84 b auf die Analogsignalschaltung 60 übertragen werden. Auf diese Weise erhält man ein Analog­ signal mit deutlich verringertem Störanteil.

Wenn in der Schalterschaltung 82 die Feldeffekttransistoren Q 2 und Q 4 leitend sind, wird die Spannung, auf die der Kon­ densator C aufgeladen ist, an die Signalempfangsschaltung 83 angelegt. Da die Signalempfangsschaltung 83 in Form einer Bootstrapschaltung aufgebaut ist, ist die scheinbare Kapazität des Signalempfangskondensators C 2 verringert und die Eingangsimpedanz erhöht. Wenn die Signalspannung dem Kondensator C 2 eingeprägt wird, steigt auch die Spannung auf der Seite der Sourceelektroden der Feldeffekttransisto­ ren Q 5 und Q 6, wobei die Klemmenspannung des Kondensators C 2 nahezu auf ihrem Anfangswert bleibt, im Kondensator C 2 also keine Ladung aufgebaut wird. Wenn folglich eine Ladung im Kondensator C 2 der Signalempfangsschaltung 83 zurück­ bleibt, ergibt sich kein Fehler des eingegebenen Signals, so daß ein Signal mit weniger Verzerrung abgegeben wird. Das analoge Ausgangssignal von der Signalempfangsschaltung 83 wird an die Analogsignalschaltung 60 geliefert.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist die Signalliefer­ schaltung dem DAU 50 nachgeschaltet. Sie könnte dem DAU 50 stattdessen auch vorgeschaltet sein.

Die Erfindung ist nicht auf einen digitalen Audioplatten­ spieler gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr lassen sich gleiche Wirkungen bei Anwendung auf ein digitales Audiobandgerät oder die Audioschaltung eines anderen, ein Digitalsignal in ein Analogsignal umsetzenden Geräts, wie eines Videoplattenspielers oder ähnliches er­ zielen.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zur Verhinderung von Störsig­ nalen bei einer digitalen Audioschaltung, bei der ein digi­ tales Audiosignal mittels eines Digital-Analog-Umsetzers (50) in ein Analogsignal umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signallieferschaltung (80) eingangs- oder ausgangsseitig mit dem Digital-Analog-Umsetzer (50) verbun­ den ist und eine Signalpegelhalteschaltung (81) zum Halten des Signalpegels eines übertragenen Signals und eine Schal­ terschaltung (82) aufweist, wobei die Schalterschaltung (82) je eine Signalleitung und eine Erdleitung trennt und die Signalpegelhalteschaltung (81) mit den getrennten Enden von Signalleitung und Erdleitung verbindet, wobei die ein­ gangsseitigen Enden von Signalleitung und Erdleitung nach Maßgabe der Betätigung der Schalterschaltung (82) mit der Signalpegelhalteschaltung (81) verbunden sind und die Schalterschaltung dann zur Verbindung der Signalhalteschal­ tung mit den ausgangsseitigen Enden von Signalleitung und Erdleitung umgeschaltet wird, wodurch das in der Signalpe­ gelhalteschaltung gehaltene Signal zur Ausgangsseite abge­ geben wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Signalpegelhalteschal­ tung (82) ein Kondensatorelement (C) aufweist, das zwischen die Signalleitung und die Erdleitung geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Signalleitung eine Signalempfangsschaltung (83) zum Empfang des in der Signalpegelhalteschaltung (82) gehaltenen Sig­ nalpegels verbunden wird, wenn die Schalterschaltung (81) die Signalpegelhalteschaltung mit der Ausgangsseite verbin­ det.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Signalempfangsschaltung (83) eine Bootstrapschaltung mit einem Kondensator (C 2) und Transistoren (Q 5, Q 6) enthält.