DE3837538C2

DE3837538C2 - Lautstärkesteuerschaltung mit Frequenzgangkompensation für ein Audiowiedergabegerät eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE3837538C2
Application number: DE3837538A
Authority: DE
Inventors: Kazunori Takagi; Shinichi Sato; Masahiko Ito; Hideo Yamamoto
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1988-02-03
Filing date: 1988-11-04
Publication date: 1996-10-17
Anticipated expiration: 2008-11-05
Also published as: DE3837538A1; US5018205A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lautstärkesteuerschaltung mit Frequenzgangkompensation für ein Audiowiedergabe gerät eines Kraftfahrzeugs.

Aus der DE-AS 22 31 647 ist eine Verstärkerschaltungsan ordnung für Tonfrequenzen bekannt, enthaltend einen Haupt kanal und wenigstens einen abzweigenden Kanal, in denen jeweils Filter enthalten sind und deren Ausgänge später wieder zusammengeführt werden, wobei der Pegel in dem abzwei genden Kanal für die in der Gehörempfindlichkeit benachteiligten Gehörfrequenzbereiche, insbesondere der Tiefen, ver änderlich anhebbar ist. Dabei wird der Pegel bei kleiner Lautstärke in Anpassung an die Kurven gleicher Gehörempfind lichkeit angehoben, und mit größer werdenden Lautstärken nimmt die Anhebung im Verhältnis zur Lautstärke in geringerem Ausmaß in Abhängigkeit vom Umgebungsgeräusch, wie sie für Audioanlagen in Kraftfahrzeugen interessant ist, wird nicht angegeben.

Aus der JP 61-248 611 A ist eine Lautstärkesteuerschaltung bekannt, enthaltend einen mit einem verstellbaren Abgriff versehenen, die Wiedergabelautstärke beeinflussenden Wider stand, der eine Anzapfung aufweist. Diese Anzapfung ist über eine RC-Serienschaltung, der ein Widerstand parallel geschaltet ist, mit dem kalten Ende des mit dem Abgriff versehenen Widerstandes verbunden, und das heiße Ende dieses Widerstandes ist mit Abgriff über einen Kompensationskondensator ver bunden. Wenn der verstellbare Abgriff des einstellbaren Widerstandes zwischen das heiße Ende, d. h. den Signaleingangs anschluß des Widerstandes und den Abgriff eingestellt ist, dann ist die Schallfrequenz/Druck-Charakteristik der Schal tung derart, daß der Pegel des Schalldrucks in gleichem Umfang sowohl im niedrigen als auch im hohen Frequenz bereich angehoben wird. Wenn der verstellbare Abgriff in diesem Bereich in Richtung auf das heiße Ende des Wider standes verschoben wird, dann wird die Kurve der Schall frequenz/Druck-Charakteristik allmählich linear.

Aus der JP 58-223 909 A ist eine Lautstärkesteuerschaltung bekannt, die einen mit einem verstellbaren Abgriff ver sehenen Widerstand aufweist, der eine Anzapfung hat, an die eine mit dem kalten Ende des Widerstandes verbundene Reso nanzschaltung angeschlossen ist. Diese Schaltung hat ein ähnliches Verhalten wie die zuvor erläuterte, zeigt aber aufgrund der Resonanzschaltung einen steileren Abfall und ist im gesamten Schallfrequenzbereich kürzer.

Der Nachteil der ersten und zweiten bekannten Lautstärke steuerschaltungen mit den einstellbaren Widerständen besteht darin, daß die Schallfrequenz/Druck-Charakteristik derart ist, daß der Schalldruckpegel in den unteren und oberen Schall frequenzbereichen im gleichen Umfang relativ zu dem Schall druckpegel im mittleren Frequenzbereich angehoben wird, wenn der Schallpegel nicht höher ist als ein Wert, der der Position der Anzapfung am Einstellwiderstand entspricht. Diese Anzapfung liegt gewöhnlich bei einem Winkel von 120° im Falle, daß der maximale Drehwinkel des einstellbaren Widerstandes 100° beträgt. Eine solche Charakteristik trägt den Forderungen, die sich durch die speziellen akustischen Verhältnisse im Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs ergeben, nicht in aus reichendem Maße Rechnung. Insbesondere können die Schaltungen keine akustischen Überdeckung kompensieren, die aus dem Umgebungsgeräusch resultieren, das von einem fahrenden Fahr zeug verursacht wird, in dem ein Audiogerät installiert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile der bekannten Schaltungen zu vermeiden und eine Lautstärkesteuerschaltung mit Frequenzgangkompensation für ein Audiowiedergabegerät eines Kraftfahrzeugs anzugeben, die eine optimale Kompensation hinsichtlich des Schallpegels ausführt, um den Schall einer Schallquelle auch im Innenraum eines Kraftfahrzeugs mit der hohen Wiedergabetreue wiederzu geben, die vom Hersteller der Schallquelle beabsichtigt ist.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 3 angegebenen Merkmale gelöst.

Wie bei bekannten Schaltungen enthält die erfindungsgemäße Schaltung einen einstellbaren Widerstand, der eine Anzapfung und einen einstellbaren Abgriff aufweist, an dem das kompen sierte Ausgangssignal abgenommen werden kann. Die Schaltung weist den Vorteil auf, daß der Schalldruckpegel in einem niedrigen Schallfrequenzbereich und/oder in einem hohen Schallfrequenzbereich relativ zu dem Schalldruck im mittleren Schallfrequenzbereich bei einem Schallpegel gesteigert wird, der niedriger als ein Bezugspegel ist, und gegenüber dem mittleren Frequenzbereich bei einem Schallpegel abgesenkt wird, der höher als der Bezugspegel ist. Als Folge davon er gibt sich die gleiche natürliche Qualität des Schalls bei den voneinander verschiedenen Schallpegeln selbst in dem Fahrgast raum eines Fahrzeugs.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeich nungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2A und 2B Schallfrequenz/Druck-Kurven, kompensiert durch die Schaltung nach Fig. 1;

Fig. 3 und 4 Schaltbilder weiterer Ausführungs formen der vorliegenden Erfindungen, und

Fig. 5 die Schallfrequenz/Druck-Kurven, kompensiert durch die Schaltung nach Fig. 4.

Fig. 1 zeigt eine Lautstärkesteuerschaltung einer ersten Ausführungsform der Erfindung für eine Schallwiedergabevorrichtung in einem Fahrzeug. Mit Rin, Lin, Rout und Lout in Fig. 1 sind ein Eingangsanschluß für den rechten Kanal, ein Eingangsanschluß für den linken Kanal, ein Ausgangsanschluß für den rechten Kanal und ein Ausgangsanschluß für den linken Kanal bezeichnet. Stereokanalsignale, die den Eingangsanschlüssen Rin und Lin zugeführt werden, gelangen in Hochpaßfilter 111 und 111′ und zu den zwei Eingangsanschlüssen eines Addierers 114. Die Schallkomponenten im mittleren und im hohen Frequenzbereich der Stereokanalsignale werden durch die Hochpaßfilter 111 und 111′ durchgelassen und den Eingangsanschlüssen a und a′ einstellbarer Schallpegelsteuerwiderstände 113 und 113′ über Vorwiderstände 112 und 112′ zugeführt. Die verstellbaren Abgriffe d der einstellbaren Widerstände 113 und 113′ werden miteinander verstellt. Der Addierer 114 addiert die beiden Stereokanalsignale zueinander. Das Ausgangssignal des Addierers 114 ist einem Bandpaßfilter 115 zugeführt, das die niederfrequente Schallkomponente im Ausgangssignal des Addierers durchläßt. Die niederfrequente Schallkomponente wird den Zwischenabgriffen c der einstellbaren Widerstände 113 und 113′ über Widerstände 116 bzw. 116′ zugeführt. Schallpegelkompensierte Signale werden von den Ausgangsanschlüssen Rout und Lout abgenommen, die mit den verstellbaren Abgriffen d der verstellbaren Widerstände 113 bzw. 113′ verbunden sind.

Die Anstiegsflanke der Filterkurve und die Abschneidefrequenz fc₁ der Hochpaßfilter 111 und 111′ sind 12 dB/Oktave bzw. etwa 300 Hz bis etwa 500 Hz. Der Addierer 114 kombiniert die Stereokanalsignale, um ein einziges Signal zu erzeugen. Die Abfallflanke und die Abschneidefrequenz fc₂₁ des Bandpaßfilters 115 sind -12 dB/Oktave bzw. etwa 70 Hz bis etwa 150 Hz. Die Abfallflanke des Bandpaßfilters 115 kann -18 dB/Oktave, -6 dB/Oktave oder dergleichen sein, sollte jedoch bevorzugt -12 dB/Oktave oder kleiner sein, um eine Kompensation der akustischen Übertragungseigenschaften des Fahrgastraums zu erzielen.

Wenn die Schallwiedergabevorrichtung, die mit der Schaltung nach Fig. 1 ausgerüstet ist, kastenartige Baßlautsprecher kleiner Durchmesser aufweist, dann wird die Schwingungsamplitude dieser Lautsprecher unterhalb der Resonanzfrequenz der Öffnungen derselben stark vergrößert. Die untere Abschneidefrequenz fc₂₂ des Bandpaßfilters 115 verhindert wirksam, daß aufgrund großer Schwingungsamplitudensteigerung der Lautsprecher Verzerrung erzeugt werden, und sie verhindert auch Verzerrungen im sehr tiefen Frequenzbereich, wenn die Lautsprecher in größeren Schallwänden eingebaut sind. Die untere Abschneidefrequenz fc₂₂ und die Abfallflanke des Bandpaßfilters 115 werden in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Lautsprecher bei dieser Ausführungsform mit 50 Hz bzw. 12 dB/Oktave festgelegt.

Die Schallfrequenz/Druck-Charakteristika entsprechend der voneinander verschiedenen Abschnitte der verstellbaren Abgriffe der einstellbaren Widerstände 113 und 113′ werden nun unter Bezugnahme auf die in den Fig. 2A und 2B dargestellten Kurven erläutert. Wenn die Abgriffe d auf die Zwischenabgriffe c der einstellbaren Widerstände 113 und 113′ eingestellt sind, dann ergibt sich die in Fig. 2A dargestellte Schallfrequenz/Druck-Charakteristik. Die Pegel l₁ des Schalldrucks im unteren Frequenzbereich und l₂ in den mittleren und oberen Frequenzbereichen werden durch die Widerstandsgrößen der Widerstände 112, 112′, 116 und 116′ bestimmt. Der Frequenzbereich (zwischen fc₁ und fc₂₁) des konkaven Abschnitts (der durch die Hochpaßfilter 111 und 111′ und das Bandpaßfilter 115 erzeugt wird) der in Fig. 2A dargestellten Kurve und der Pegel l₃ des Schalldrucks werden so bestimmt, daß sie nahezu dem konvexen Abschnitt (Spitze) der Kurve der akustischen Charakteristik des Fahrgastraums des Fahrzeugs entsprechen. Eine durchgezogene Linie c in Fig. 2B zeigt die Schallfrequenz/Druck-Charakteristik, die sich ergibt, wenn die beweglichen Abgriffe d der einstellbaren Widerstände 113 und 113′ auf den Zwischenabgriffen c derselben liegen. Wenn die beweglichen Abgriffe d verschoben werden und auf den Eingangsanschlüssen a der einstellbaren Widerstände 113 und 113′ liegen, dann ergibt sich die mit gestrichelter Linie a in Fig. 2B dargestellte Schallfrequenz/Druck-Charakteristik. Wenn die beweglichen Abgriffe d von den Zwischenabgriffen c in Richtung auf die Eingangsanschlüsse a verstellt werden, dann werden die Pegel der im mittleren Frequenzbereich und im oberen Frequenzbereich liegenden Schallkomponenten, die von den Hochpaßfilter 111 und 111′ kommen, angehoben, weil der Widerstand zwischen dem beweglichen Abgriff d und dem Eingangsanschluß a allmählich abnimmt, jedoch wird der Pegel der im unteren Frequenzbereich liegenden Komponente, die vom Bandpaßfilter 115 kommt, nicht angehoben, weil der Widerstand zwischen dem beweglichen Abgriff d und dem Zwischenabgriff c allmählich größer wird. Aus diesem Grunde wird die Schallfrequenz/Druck-Charakteristik, die mit der durchgezogenen Linie c dargestellt ist, durch das Verstellen des Abgriffs d allmählich gegen die mit gestrichelter Linie a eingezeichnete Charakteristik verändert. Wenn die beweglichen Abgriffe d von den Zwischenabgriffen c gegen die geerdeten Anschlüsse b der einstellbaren Widerstände 113 und 113′ verschoben werden, dann wird der Widerstand zwischen jedem beweglichen Abgriff d und dem betreffenden Zwischenabgriff c größer, jedoch wird das Widerstandsverhältnis nicht geändert, so daß die Pegel der Ausgänge der Hochpaßfilter 111 und 111′ und der am Ausgang des Bandpaßfilters 115 abgesenkt werden, so daß eine Schallfrequenz/Druck-Charakteristik erzeugt wird, die mit strichpunktierter Linie b in Fig. 2B dargestellt ist und ähnlich den vorangehend erläuterten Schallfrequenz/Druck-Charakteristika a und c ist. Der konkave Abschnitt jeder der Kurven a, b und c, der durch die Wirkungen der Hochpaßfilter 111 und 111′ und des Bandpaßfilters 115 um die Frequenz 250 Hz hervorgerufen wird, entspricht nahezu dem konvexen Abschnitt (Spitze) der Kurve der akustischen Charakteristik des Fahrzeugfahrgastraums, die eine Spitze im Bereich von 250 Hz. Der konkave Abschnitt jeder der Kurven a, b und c dient somit wirksam der Kompensation der akustischen Eigenschaft des Fahrgastraums des Fahrzeugs.

Wenn es unwahrscheinlich ist, daß ein abnormer Schall im sehr tiefen Frequenzbereich erzeugt wird, dann kann das Bandpaßfilter 115 durch ein Tiefpaßfilter ersetzt werden.

Obgleich das Frequenzband für jedes der Stereokanalsignale in zwei Sektionen unterteilt wird und die niederfrequenten Komponenten der Signale zueinander addiert werden, um ein einziges Signal zu bilden, um schädliche Schallkomponenten sehr tiefer Frequenz zu dämpfen, wie in der Ausführungsform nach Fig. 1 beschrieben, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt und kann auch so ausgebildet werden, daß die niederfrequenten Signalkomponenten separat für die beiden Kanäle verarbeitet werden, wie in Fig. 3 gezeigt, um schließlich die gleichen Schallfrequenz/Druck-Charakteristika zu erzeugen, wie jene, die in den Fig. 2A und 2B dargestellt sind.

Obgleich nur die niederfrequenten Schallkomponenten der Stereokanalsignale bei einem Schallpegel über einem Bezugsschallpegel bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform gedämpft werden, ist das Ausführungsbeispiel nach dem nebengeordneten Anspruch 3 derart ausgeführt, daß, wie in Fig. 4 gezeigt, sowohl die niederfrequenten Schallkomponenten als auch die hochfrequenten Schallkomponenten von Stereokanalsignalen bei einem über einem Bezugsschallpegel liegenden hohen Schallpegel gedämpft werden. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform sind ein Tiefpaßfilter 115a und ein Hochpaßfilter 115b vorgesehen, wobei das Filter 115a die niederfrequente Komponente des Eingangssignals und das Filter 115b die hochfrequente Komponente des Eingangssignals durchlassen. Diese Komponenten werden zum Zwischenabgriff c eines den Schallpegel einstellbaren variablen Widerstandes 113 über Widerstände 116a und 116b zugeführt. Die Abschneidefrequenz im niederfrequenten Band eines Bandpaßfilters 121 und die Abschneidefrequenz des Tiefpaßfilters 115a können an die Abschneidefrequenz des Hochpaßfilters 111 und die Hochband-Abschneidefrequenz des Bandpaßfilters 115 angeglichen werden. Die Hochband-Abschneidefrequenz des Bandpaßfilters 115 und die Abschneidefrequenz des Hochpaßfilters 115b sind ausreichend voneinander verschieden und auf Werte eingestellt, die Schallfrequenz/Druck-Charakteristika erzeugen, die konkave Abschnitte um die Frequenz 1,5 kHz haben, wie in Fig. 5 gezeigt. Die durchgezogene Linie c in Fig. 5 zeigt die Schallfrequenz/Druck-Charakteristik, die erzeugt wird, wenn der bewegliche Abgriff d eines den Schallpegel beeinflussenden einstellbaren Widerstandes 113 sich auf dem Zwischenabgriff c desselben befindet. Eine gestrichelte Linie a in Fig. 5 zeigt die Schallfrequenz/Druck-Charakteristik, die erzeugt wird, wenn der bewegliche Abgriff d sich auf dem Eingangsanschluß a des einstellbaren Widerstandes 113 befindet. Die strichpunktierte Linie b in Fig. 5 zeigt die Schallfrequenz/Druck-Charakteristik, die sich ergibt, wenn der bewegliche Abgriff d sich zwischen dem Zwischenabgriff c und dem geerdeten Anschluß b des einstellbaren Widerstandes 113 befindet. Hinsichtlich der Ausführungsform nach Fig. 4 wird das Hörempfinden wirksam bei einem hohen Schallpegel kompensiert, und die akustische Charakteristik des Fahrgastraumes eines Fahrzeugs wird ebenfalls um den konvexen Abschnitt der Kurve um die Frequenz von 1,5 kHz kompensiert.

Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen, die in den Fig. 1, 3 und 4 dargestellt sind, teilen die einstellbaren Widerstände und die Filter in Kombination jedes der rechten und linken Stereokanalsignale in verschiedene Frequenzbänder auf, und die Abschneidefrequenzen der Filter sind ausreichend voneinander verschieden, um den konkaven Abschnitt in jeder der Kurven des Schallfrequenz/Druck-Verlaufs zu erzeugen. Der Frequenzbereich des konkaven Abschnitts ist nahezu gleich dem des konvexen Abschnitts im Diagramm des akustischen Übertragungsraums des Fahrgastraumes, das durch Reflexionen oder Absorptionen von Schall zwischen dem Lautsprecher und der im Fahrgastraum befindlichen Person hervorgerufen wird. Die Pegel der Filterausgänge werden durch die Pegelsteuerwiderstände so eingestellt, daß Frequenzeigenschaften erhalten werden, die eine Kompensation von Schall auch im Hinblick auf den akustischen Übertragungsraum im Fahrgastraum bewirken. Es wird eine Kompensation somit nicht nur hinsichtlich des Schallpegels, sondern auch hinsichtlich der akustischen Eigenschaften des Fahrgastraums ausgeführt. Dies macht den Schalleindruck sehr natürlich.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen nach Fig. 1 und 3 verhindern die Dämpfungseigenschaften im niederfrequenten Bereich oder im niederfrequenten und im hochfrequenten Bereich bei hohem Schallpegel ein Klippen des Schalls im Verstärker, einen abnormen Betrieb der Lautsprecher, die Erzeugung von Verzerrungen und dergleichen.

Claims

1. Lautstärkesteuerschaltung mit Frequenzgangkompensation für ein Audiowiedergabegerät eines Kraftfahrzeugs, enthaltend in dem Signalkanal für das NF-Signal ein Hochpaßfilter (111) zum Duchlassen der oberen Frequenzkomponenten in dem zugeführten NF-Eingangssignal (L_IN), einen Widerstand (113), der zwischen den Ausgang des Hochpaßfilters (111) und einem Bezugspotential geschaltet ist, mit einem einstellbaren Abgriff (d) zum Abnehmen des Ausgangssignals (L_OUT) und einem Zwischenabgriff (c), der über einen Widerstand (116) mit dem Ausgang eines Bandpaßfilters (115) verbunden ist, dem das NF-Eingangssignal (L_IN) zugeführt ist und das den mittleren Frequenzbereich des NF-Eingangssignals (L_IN) durchläßt.

2. Lautstärkesteuerschaltung mit Frequenzgangkompensation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stereo-Audiowiedergabe in die Signalkanäle für das L-Signal und das R-Signal je ein Hochpaßfilter (111, 111′) zum Durchlassen der oberen Frequenzkomponenten in den zugeführten NF-Eingangssignalen (L_IN, R_IN) geschaltet ist, je ein einstellbarer Widerstand (113, 113′) mit einstellbarem Abgriff (d) zum Abnehmen der Ausgangssignale (L_OUT, R_OUT), der zwischen den Ausgang des zugehörigen Hochpaßfilters (111, 111′) und dem Bezugspotential geschaltet ist, und einem Zwischenabgriff (c), wobei die Zwischenabgriffe (c) beider Widerstände (113, 113′) über jeweils einen Entkoppelwiderstand (116, 116′) mit dem Ausgang eines gemeinsamen Bandpaßfilters (115) verbunden sind, dem beide NF-Eingangssignale (L_IN, R_IN) über eine Summierschaltung (114) zugeführt sind und das den mittleren Frequenzbereich der summierten NF-Eingangssignale (L_IN, R_IN) durchläßt.

3. Lautstärkesteuerschaltung mit Frequenzgangkompensation für ein Audiowiedergabegerät eines Kraftfahrzeugs, enthaltend in dem Signalkanal für das NF-Signal ein Bandpaßfilter (121) zum Durchlassen der mittleren Frequenzkomponenten im zugeführten NF-Eingangssignal (L_IN), einen Widerstand (113), der zwischen den Ausgang des Bandpaßfilters (121) und einem Bezugspotential geschaltet ist, mit einem einstellbaren Abgriff (d) zum Abnehmen des Ausgangssignals (L_OUT), und einem Zwischenabgriff (c), der über einen ersten Entkoppelwiderstand (116a) mit dem Ausgang eines Tiefpaßfilters (115a) und über einen zweiten Entkoppelwiderstand (116b) mit dem Ausgang eines Hochpaßfilters (115b) verbunden ist, wobei die Tiefpaß- und Hochpaßfilter (115a, 115b) das NF-Eingangssignal erhalten.