DE3855571T2

DE3855571T2 - Verstärkungsregelungsanlage

Info

Publication number: DE3855571T2
Application number: DE3855571T
Authority: DE
Inventors: Takaaki C O Patent Divis Ishii; Masayuki C O Patent Sakanishi
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-10-29
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1997-02-27
Anticipated expiration: 2008-10-29
Also published as: DE3855571D1; CA1292788C; US5010577A; JPH0170417U

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Tonsignalpegel- Vorrichtung nach Art eines Zerhackers, der die Dämpfungsgröße eines analogen Eingangssignals der Vorrichtung durch Schalten des Analogsignals in vorbestimmten Perioden steuert, und insbesondere eine elektronische Tonsignalpegel-Vorrichtung, die die Vorrichtung miniaturisieren und die Kosten der Vorrichtung verringern soll, und zwar durch Verwendung der Schaltsteuereinheit, die aus einer monolithischen LSI (Großintegration) bestehen kann.
Eine elektronische Tonsignalpegel-Vorrichtung nach Art eines Zerhackers ist in FR-2384384 (Hughes) vorgeschlagen worden. In dieser Vorrichtung werden zwei analoge CMOS-Gatter verwendet, eines in einem Signalweg und eines vom Signalweg zur Masse bzw. Erde.
Andere elektronische Tonsignalpegel-Vorrichtungen nach Art eines Zerhackers, die bisher vorgeschlagen worden sind, sind in Fig. 5 und 6 dargestellt. In der Vorrichtung gemäß Fig. 5 wird ein analoges Eingangssignal. das an einem Eingangsanschluß 1 empfangen wird, durch einen Analogschalter 2 ein- und ausgeschaltet, dessen Ausgangssignal über ein Tiefpaßfilter 3 zur Beseitigung unnötiger höherer Oberwellen an einen Ausgangsanschluß 4 übergeben wird, an dem ein Signal auftritt, das um eine vorbestimmte Größe gedämpft ist. Der Schalter 2 wird durch ein Schaltsteuersignal, das in das Gate des Schalters 2 eingegeben wird, ein- und ausgeschaltet. Das Abtastverhältnis des Schaltsteuersignals wird also geändert, um die Dämpfungsgröße des Signals, das vom Ausgangsanschluß 4 abgegeben wird, zu ändern.
Das Schaltsteuersignal, das an dem Gate-Anschluß des Analogschalters 2 angelegt wird, wird durch eine Tonsignalpegelregelungsschaltung 50 gebildet. Die Tonsignalpegelregelungsschaltung 50 weist auf: einen Tonsignalpegelsteuerdatengenerator 6, der Tonsignalpegelsteuerdaten DS erzeugt, die einer gewünschten Dämpfungsgröße entsprechen, einen Zähler 8, der Taktsignale zählt, die durch eine Takterzeugungsquelle 7 erzeugt werden und eine vorbestimmte Frequenz aufweisen. und der ein numerisches Datensignal DX ausgibt, das sich periodisch ändert, und einen Komparator 9, der die Tonsignalpegelsteuerdaten DS, die vom Tonsignalpegelsteuerdatengenerator 6 ausgegeben werden, und die numerischen Daten DX, die vom Zähler 8 ausgegeben werden, vergleicht und beispielsweise ein Hochpegelsignal ausgibt, wenn DS > DX ist, und ein Tiefpegelsignal ausgibt, wenn DS ≤ DX ist. Das Ausgangssignal des Komparators 9 wird als das Schaltsteuersignal an das Gate des Analogschalters 2 angelegt.
In einer solchen Anordnung wird die Periode des Schaltsteuersignals. das von der Tonsignalpegelregelungsschaltung 50 ausgegeben wird, durch die wiederholte Zählperiode des Zählers 8 bestimmt, und das Abtastverhältnis des Schaltsteuersignals wird durch den Wert der Tonsignalpegelsteuerdaten DX bestimmt, die im Tonsignalpegelsteuerdatengenerator 6 eingestellt werden. Wenn die Tonsignalpegelsteuerdaten DS, die im Tonsignalpegelsteuerdatengenerator 6 der Tonsignalpegelregelungsschaltung 50 gröber werden, wird das Abtastverhältnis des Schaltsteuersignals, das von der Tonsignalpegelregelungsschaltung 50 ausgegeben wird, größer, so daß sich die Leitfähigkeit des Analogschalters 2 erhöht, um dadurch die Dämpfungsgröße des analogen Eingangssignals zu verringern. Wenn im Gegensatz dazu die Tonsignalpegelsteuerdaten DS, die im Tonsignalpegel steuerdatengenerator 6 eingestellt werden, kleiner werden, wird das Tastverhältnis des Schaltsteuersignals, das von der Tonsignalpegelregelungsschaltung 50 ausgegeben wird, kleiner, um dadurch die Leitfähigkeit des Analogschalters 2 zu verringern und somit die Dämpfungsgröße des analogen Eingangssignals zu erhöhen.
Der Aufbau gemäß Fig. 6 verwendet einen Transistors 10 und einen Kondensator 12 anstelle des Analogschalters 2 in Fig. 5. In diesem Fall wird das Schaltsteuersignal, das vom Komparator 9 der Tonsignalpegelregelungsschaltung 51 ausgegeben wird, über einen Inverter 11 an die Basis des Transistors 10 angelegt, wodurch die Dämpfungsgröße des Analogsignals wie im Beispiel gemäß Fig. 5 gesteuert wird.
In einer solchen elektronischen Tonsignalpegel-Vorrichtung kann die Tonsignalpegelregelungsschaltung 50 oder 51 als integrierte Schaltung ausgeführt sein. Sie kann beispielsweise aus einer MOS-(Metalloxid- Halbleiter-)LSI (Großintegration), einer CMOS-(komplementären Metalloxid- Halbleiter-)Gatteranordnung-LSI oder einer biopolaren Gatteranordnung-LSI hergestellt sein. Dadurch kann die Tonsignalpegelregelungsschaltung der elektronischen Tonsignalpegel-Vorrichtung kleiner und leichter gemacht werden. Die Schaltungsteile einschließlich des Analogschalters 2, der in Fig. 5 dargestellt ist, oder des Transistors 10, der in Fig. 6 als Schalteinrichtung dargestellt ist, sind jedoch schwer als monolithische LSI auszuführen, so daß viele Schaltungsteile erforderlich sind, was für eine Miniaturisierung, Gewichtsverringerung und Kostensenkung der elektronischen Tonsignalpegel-Vorrichtung sehr hinderlich ist.
Wie oben beschrieben, können in der elektronischen Tonsignalpegelschaltung, wie sie in FR-2384384 und in Fig. 5 und 6 dargestellt ist, die Schaltungsteile einschließlich der Schalteinrichtung nicht als monolithische LSI ausgeführt sein, so daß viele Schaltungsteile erforderlich sind und ein Hindernis für die Miniaturisierung, Gewichtsverringerung und Kostensenkung der Tonsignalpegelschaltung besteht.
Angesichts dieser Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Tonsignalpegel-Vorrichtung bereitzustellen, die die Anzahl der verwendeten Teile verringert und eine Miniaturisierung, eine Gewichtsverringerung und Kostensenkung der Tonsignalpegel-Vorrichtung realisiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in dem beigefügten unabhängigem Ansprüch definiert ist, und mit den vorteilhaften Ausführungsformen die in den beigefügten abhängigen Ansprüchen beschrieben sind, wird die elektronische Tonsignalpegel-Vorrichtung einschließlich der Schalteinrichtung, die ein analoges Eingangssignal schaltet, durch eine monolithische LSI gebildet.
Gemäß der erfindungsgemäßen elektronischen Tonsignalpegel-Vorrichtung wird das Ein/Ausschalten eines Analogsignals im wesentlichen von Elementen durchgeführt, die in die LSI einbegriffen sind, so daß die Anzahl der verwendeten Teile verringert wird und eine Miniaturisierung. Gewichtsverringerung und Kostensenkung der Vorrichtung realisiert werden.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der elektronischen Tonsignalpegel-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel eines Puffers darstellt, der in Fig. 1 dargestellt ist;
Fig. 3 ist ein Schaltplan, der ein weiteres Beispiel eines Puffers darstellt, der in Fig. 1 dargestellt ist;
Fig. 4 ist eine Wellenform, die den Betrieb der Ausführungsform darstellt, die in Fig. 1 dargestellt ist; und
Fig. 5 und 6 sind jeweils Blockschaltbilder die ein Beispiel einer elektronischen Tonsignalpegel-Vorrichtung nach Art eines Zerhackers darstellen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Verbindung wird nachstehend ausführlich mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen zur Vereinfachung der Beschreibung in Fig. 1, 5 und 6 gleiche Komponenten, und auf ihre weitere Beschreibung wird hier verzichtet.
Gemäß Fig. 1 wird ein zu steuerndes Analogsignal an einen Eingangsanschluß 1 angelegt. Das an den Eingangsanschluß 1 angelegte Signal wird über eine Signalleitung 15 und einen Widerstand 16 an ein Tiefpaßfilter 3 angelegt. Die Signalleitung 15 ist mit einem Signalausgangsanschluß Tout einer Tonsignalpegelregelungsschaltung 5 über einen Kondensator 13 verbunden.
Die Tonsignalpegelregelungsschaltung 5 weist einen Tonsignalpegelsteuerdatengenerator 6, einen Zähler 8. einen Komparator 9 und einen Puffer 14 auf. Die Tonsignalpegelsteuerdaten DS, die einer gewünschten Dämpfungsgröße entsprechen, werden im Tonsignalpegelsteuerdatengenerator 6 eingestellt, der ein Signal ausgibt, das die Tonsignalpegelsteuerdaten DS anzeigt. Der Zähler 8 zählt Taktsignale mit vorbestimmten Perioden, die von einem Taktgeber 7 bestimmt werden, und gibt ein Signal aus, das die numerischen Daten DX an zeigt, die den Zählwerten entsprechen.
Wenn der Zähler 8 beispielsweise ein 5-Bit-Zähler ist (in diesem Fall sind auch die Tonsignalpegelsteuerdaten DS, die im Tonsignalpegelsteuerdatengenerator 6 eingestellt werden, 5-Bit-Daten), beginnen die gemessenen Daten DX von "00000" an zu inkrementieren. Wenn die Daten "11111" überschreiten, werden sie wieder zu "00000" und wiederholen dieses Verhalten. Der Komparator 9 vergleicht das Signal, das die Tonsignalpegelsteuerdaten DS anzeigt, die vom Tonsignalpegelsteuerdatengenerater 6 ausgegeben werden, und das Signal, das den numerischen Wert DX an zeigt, der vom Zähler 8 ausgegeben wird. Wenn DS > DX ist, gibt der Komparator 9 ein Hochpegelschaltsteuersignal aus, und wenn DS ≤ DX ist, gibt der Komparator ein Tiefpegelschaltsteuersignal aus. Das Schaltsteuersignal wird dann an den Steuereingang des Puffers 14 angelegt.
Wenn das Schaltsteuersignal auf Hochpegel ist, wird der Ausgang des Puffers 14 in einen hochohmigen Zustand geschaltet; und zwar wird sein Ausgangsanschluß Tout in einen erdfreien Zustand geschaltet. Wenn das Schaltsteuersignal auf Tiefpegel ist, wird der Pufferausgang in einen niederohmigen Zustand geschaltet; und zwar wird sein Ausgangsanschluß Tout in einen geerdeten Zustand geschaltet. Der Puffer 14 kann durch einen Dreizustandspuffer oder einen offenen Drain-Puffer gebildet werden.
Die Tonsignalpegelregelungsschaltung 5 kann beispielsweise durch eine monolithische CMOS-Gatteranordnung-LSI gebildet werden. In diesem Fall ist das spezifische Schaltungsbeispiel des Puffers 14 in Fig. 2 dargestellt und bildet einen Dreizustandspuffer, der einen Inverter 141, ein NAND-Gatter 142, ein ODER-Gatter 143 und einen p-Kanal-FET (Feldeffekttransistor) 144 und ein n-Kanal-FET 45 aufweist, die jeweils aus einer monolithischen CMOS- Schaltung bestehen. Wenn in der Schaltung gemäß Fig. 2 das vom Komparator 9 kommende Signal auf Hochpegel ist, ist der p-Kanal-FET 144 ausgeschaltet, der n-Kanal-FET 145 auch ausgeschaltet und der Anschluß Tout im hochohmigen Zustand oder in einem erdfreien Zustand. Wenn das vom Komparator 9 kommende Signal auf Tiefpegel ist, ist der p-Kanal-FET 144 ausgeschaltet, der n-Kanal-FET 145 eingeschaltet und der Anschluß Tout in einem niederohmigen Zustand oder einem geerdeten Zustand.
Fig. 3 stellt den Puffer 14 dar, der als offener Drain-Puffer ausgeführt ist. Er weist einen Inverter 146, einen FET 147 und eine Diode 148 auf. Wenn das vom Komparator 9 kommende Signal auf Hochpegel ist, ist der FET 147 ausgeschaltet, der Anschluß Tout in einem hochohmigen Zustand oder in einem erdfreien Zustand. Wenn das vom Komparator 9 kommende Signal auf Tiefpegel ist, ist der FET 147 eingeschaltet und der Anschluß Tout in einem niederohmigen Zustand oder in einem geerdeten Zustand.
Wenn der Signalausgangsanschluß Tout der Tonsignalpegelregelungsschaltung 5 in einem hochohmigen Zustand oder in einem erdfreien Zustand ist, wird das gesteuerte Analogsignal, das an den Eingangsanschluß 1 angelegt wird, unangetastet über die Signalleitung 15 und den Widerstand 16 an das Tiefpaßfilter 3 angelegt. Wenn jedoch der Ausgangsanschluß Tout der Tonsignalpegelregelungsschaltung 5 in einem niederohmigen oder in einem geerdeten Zustand ist, ist das Signal in der Signalleitung 15 über den Kondensator 13, den Anschluß Tout und den Puffer 14 geerdet, so daß das, an den Eingangsanschluß 1 angelegte, gesteuerte Analogsignal nicht an das Tiefpaßfilter 3 angelegt wird.
Wie oben beschrieben, wird das an den Eingangsanschluß 1 angelegte, gesteuerte Analogsignal ein/ausgeschaltet und dann an das Tiefpaßfilter 3 angelegt, und zwar in Abhängigkeit davon, ob der Signalausgangsanschluß Tout der Tonsignalpegelregelungsschaltung 5 in einem hochohmigen Zustand oder in einem niederohmigen Zustand ist. Das Tiefpaßfilter 3 beseitigt hochfrequente Komponenten aus dem ein/ausgesteuerten Analogsignal, um ein sich glatt änderndes Ausgangssignal zu bilden. Das Signal, das durch das Tiefpaßfilter 3 geführt wird, wird als Ausgangssignal vom Ausgangsanschluß 4 abgegeben.
Fig. 4 zeigt den Zustand und die Wellenformen von Signalen an verschiedenen Elementen der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform. Fig. 4(a) zeigt die Beziehung zwischen den numerischen Daten DX, die vom Zähler 8 ausgegeben werden, und den Tonsignalpegelsteuerdaten DS, die vom Tonsignalpegelsteuerdatengenerator 6 ausgegeben werden. In Fig. 4(a) zeigt die durchgezogene Linie die numerischen Daten DX und die gestrichelte Linie die Tonsignalpegelsteuerdaten DS.
Fig. 4(b) zeigt das Schaltsteuersignal, das vom Komparator 9 ausgegeben wird, im Zusammenhang mit Fig. 4(a). Das Schaltsteuersignal, das in Fig. 4(b) dargestellt ist, ist auf Hochpegel, wenn DS > DX ist. und auf Tiefpegel, wenn in Fig. 4(a) DS ≤ DX ist. Fig. 4(c) zeigt die Wellenform von Signalen, die an den Eingangsanschluß 1 und an das Tiefpaßfilter 3 angelegt werden. In Fig. 4(c) zeigt die durchgezogene Linie das Signal, das an den Eingangsanschluß 1 angelegt wird, während der schraffierte Bereich Null-Abschnitte im Signal zeigt, die durch den niederohmigen Zustand 5 bewirkt werden.
Fig. 4(d) zeigt die glatte Wellenform, die vom Tiefpaßfilter 3 umgewandelt worden ist. Wie man an diesem Signal erkennt, gibt das Tiefpaßfilter 3 ein Signal aus, daß das Signal aufweist, das an den Ausgangsanschluß 1 angelegt worden ist und in Fig. 4(c) dargestellt ist und das um eine Größe gedämpft ist, die dem Abtastverhältnis des Schaltsteuersignals entspricht, das in Fig. 4(b) dargestellt ist.
Das Abtastverhältnis D ist gegeben durch:
D = t/T
wobei gilt: t ist das Einschalten in der Zeit, während der der Signalausgangsanschluß Tout der Tonsignalpegelregelungsschaltung 5 im "hochohmigen Zustand" ist, in dem das Analogsignal an das Tiefpaßfilter 3 angelegt wird, und T ist die Periode des Signals, das vom Signalausgangsanschluß Tout der Tonsignalpegelregelungsschaltung 5 ausgegeben wird.
Der Wert des Analogsignals, der während des Schaltens in der Zeit t integriert wird, stellt die übertragene Leistung dar, die vom Ausgangsanschluß 4 über das Tiefpaßfilter 3 abgegeben wird. Die übertragene Leistung wird geglättet durch das Tiefpaßfilter 3, wie in Fig. 4(d) dargestellt, und vom Ausgangsanschluß 4 abgegeben.
Somit wird durch Steuerung des Wertes des Abtastverhältnisses D die Größe der Leistung oder die Größe der Dämpfung des Analogsignals, das vom Ausgangsanschluß 4 abgegeben wird, gesteuert.

Claims

1. Elektronische Tonsignalpegel-Vorrichtung mit:

einer Signalleitung (15), über die ein analoges Eingangssignal von einem Eingang (1) angelegt wird;

einem Tiefpaßfilter (3), das mit der Signalleitung verbunden ist, zur Bildung eines Ausgangssignals durch Beseitigung von hochfrequenten Komponenten aus dem Signal in der Signalleitung; und

einer Tonsignalpegelregelungsschaltung (5);

dadurch gekennzeichnet, daß die Tonsignalpegelregelungsschaltung (5) durch eine monolithische integrierte Schaltung gebildet wird und einen Signalanschluß (Tout) aufweist, der mit der Signalleitung (15) verbunden ist, ohne daß die Tonsignalpegelregelungsschaltung (5) zwischen den Eingang (1) und das Tiefpaßfilter (3) geschaltet ist, wobei die Tonsignalpegelregelungsschaltung (5) ferner aufweist: eine Schaltsteuersignalerzeugungseinrichtung (6, 8, 9) zum Erzeugen eines Schaltsteuersignals mit einem Tastverhältnis, das einem gewünschten Dämpfungsverhältnis entspricht, und eine Einrichtung (14) zum Schalten des Signalanschlusses (Tout) zwischen einen erdfreien Zustand und einen geerdeten Zustand entsprechend dem Schaltsignal, das von der Schaltsteuereinrichtung erzeugt wird;

eine Einrichtung (13) zum Verbinden des Signalanschlusses (TOUT) der Tonsignalpegelregelungsschaltung mit der Signalleitung vorgesehen ist.

wobei die Tonsignalpegelregelungsschaltung (5) durch eine monolithische Gromtegration gebildet wird, bei der die Schaltsteuersignalerzeugungseinrichtung (6,8,9) und die Schalteinrichtung (14) jeweils durch die gleiche monolithische Großintegration gebildet wird und die Schalteinrichtung (14) durch einen offenen Drain-Puffer oder einen Dreizustandspuffer unter Verwendung einer monolithischen Großintegration mit einer MOS-Struktur gebildet wird.

2. Elektronische Tonsignalpegel-Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schaltsteuersignalerzeugungseinrichtung (6, 8, 9) aufweist:

einen Tonsignalpegelsteuerdatengenerator (6), in dem die Tonsignalpegelsteuerdaten eingestellt werden, die einer gewünschten Dämpfungsgröße entsprechen;

eine Einrichtung (8) zum Zählen von vorbestimmten Takten, um ein sich periodisch änderndes numerisches Signal zu erzeugen; und

eine Einrichtung (9) zum Vergleichen der Tonsignalpegelsteuerdaten. die im Tonsignalpegelsteuerdatengenerator eingestellt werden, und des numerischen Signals, das von der Zähleinrichtung erzeugt wird, um das Schaltsteuersignal zu bilden.

3. Elektronische Tonsignalpegel-Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Verbindungseinrichtung (13) den Signalanschluß (Tout) der Tonsignalpegelregelungsschaltung mit der Signalleitung verbindet, über die das analoge Eingangssignal über einen Kondensator angelegt wird.

4. Elektronische Tonsignalpegel-Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schalteinrichtung (14) einen Dreizustandspuffer aufweist.

5. Elektronische Tonsignalpegel-Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schalteinrichtung (14) einen offenen Drain-Puffer aufweist.

6. Elektronische Tonsignalpegel-Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Tonsignalpegelregelungsschaltung (5) durch eine monolithische Gromtegration mit einer MOS-Struktur gebildet wird.

7. Elektronische Tonsignalpegel-Vorrichtung nach Anspruch 6. bei der die Tonsignalpegelregelungsschaltung (5) durch eine Gatteranordnung in Gromtegration gebildet wird.