DE4020747A1 - Schaltung zur unterdrueckung niederfrequenter stoerspannungen in einer verstaerkeranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Unterdrückung nie­ derfrequenter Störspannungen in einer Verstärkeranlage, insbe­ sondere in einer Radioanlage eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Verstärkeranlage besteht im wesentlichen aus einem Vor­ verstärker mit angeschlossenem Lautstärkeregler, einem nach­ geschalteten Leistungsverstärker und wenigstens einem daran angeschlossenen Lautsprecher.

In Kraftfahrzeugen werden insbesondere durch die Motor­ elektrik niederfrequente Störfrequenzen erzeugt, die als Wech­ selspannungsanteile auf der Fahrzeugversorgungsspannung auf­ treten und die zu Störsignalen, insbesondere einer Brummstö­ rung, beim Betrieb einer Verstärkeranlage in einem Kraftfahr­ zeug führen. Zur Unterdrückung dieser niederfrequenten Stör­ spannungen sind allgemein Entstörfilter im Betriebsspannungs­ eingang einer Verstärker- bzw. Radioanlage bekannt.

Trotz dieser Entstörfilter verbleibt jedoch eine Reststörung, die besonders in einem niedrigen Lautstärkebereich des Ver­ stärkers, das heißt, bei Modulationspausen oder einer Laut­ stärkeeinstellung, bei der das Störsignal amplitudenmäßig durch das Nutzsignal noch nicht verdeckt wird, als merkliche Störung auftritt.

Es sind auch aufwendige Schaltungen zur Reduzierung des Stör­ pegels im Demodulationsergebnis (DE-OS 32 33 784) bekannt. Dabei wird eine Zwischenfrequenz gebildet, bei der ein Misch­ oszillator durch das Demodulationsergebnis so gegengesteuert wird, daß die erhaltene Zwischenfrequenz eine geringere Fre­ quenzmodulation besitzt.

Mit einer solchen Schaltung soll die untere Grenze des Emp­ fangs von frequenzmodulierten Signalen, insbesondere von UKW-Signalen mit einem ungünstigen Nutz-Rausch-Verhältnis, ange­ hoben werden. Auf Verstärkeranlagen, z. B. zum Abspielen von Magnetbandkassetten, wo keine frequenzmodulierten Signale vor­ liegen, ist diese Schaltung nicht anwendbar.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Schaltung zur Unterdrückung niederfrequenter Störspannungen in einer Ver­ stärkeranlage, insbesondere in einer Radioanlage eines Kraft­ fahrzeugs, zu schaffen, mit der zusätzlich zu üblichen Ent­ störfiltern verbleibende, niederfrequente Reststörungen, her­ vorgerufen durch Wechselspannungsanteile auf der Fahrzeugver­ sorgungsspannung, unterdrückt werden können.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 werden niederfrequente Störspannungen nach dem Leistungsverstärker bzw. vor dem Lautsprecher detektiert und über eine Rückführschaltung unterdrückt.

Die Störspannungen werden vorteilhaft unmittelbar vor dem Lautsprecher abgegriffen und detektiert, wo sie bereits ver­ stärkt als gut auswertbare Signale vorliegen und unmittelbar akustisch umgesetzt werden sollen. In einer Rückführschaltung werden die so detektierten Störsignale der Verstärkeranlage wieder zugeführt und in der Art eines Regelkreises unter­ drückt.

Nach Anspruch 2 wird die Störspannungsunterdrückung vorteil­ haft zuschaltbar ausgeführt, da die vorstehend genannten Rest­ störungen nur bei einem niedrigen Lautstärkebereich des Ver­ stärkers auftreten und nur dann unterdrückt werden müssen. Dazu ist ein Schwellwertschalter für die Lautstärke vorge­ sehen, der bei größerer Lautstärke die Störspannungsunter­ drückung abschaltet.

In einer vorteilhaften, konkreten Ausführungsform nach An­ spruch 3 ist dazu der Schwellwertschalter eingangsseitig mit dem Lautstärkeregler und/oder mit der Leitung zum Lautspre­ cher verbunden, wodurch dem Schwellwertschalter unmittelbar die Lautstärkeeinstellung übermittelt wird. Ausgangsseitig liegt der Schwellwertschalter in der Rückführleitung der Rück­ führschaltung und unterbricht diese bei einer bestimmten größeren, ermittelten Lautstärke.

Da im Bereich der unterdrückten Störfrequenzen auch Nutzsig­ nale liegen können, die zusammen mit den Störfrequenzen ausge­ blendet werden, wird bei zugeschalteter Störfrequenzunter­ drückung eine geringe Einbuße an Klangqualität in Kauf genom­ men. Dies ist nicht erforderlich, wenn bei größerer Lautstär­ keeinstellung das Nutzsignal amplitudenmäßig das Störsignal überdeckt, so daß die vorbeschriebene Zu- und Abschaltung der Störspannungsunterdrückung zweckmäßig und vorteilhaft ist.

Nach Anspruch 4 soll die Schaltung zur Störspannungsunter­ drückung nur aktiviert sein, wenn ein Signal "Zündung ein" bzw. "Motorlauf" anliegt, da ein stehender Motor keine nieder­ frequenten Störspannungen erzeugt. Diese Bedingung und die Be­ dingung in Verbindung mit dem Schwellwertschalter können zweckmäßigerweise über ein UND-Glied verbunden werden.

Nach Anspruch 5 enthält die Rückführschaltung ein Regelglied mit einer Phasenumkehrschaltung. Durch die Phasenumkehr mit einer gegebenenfalls erforderlichen Phasen- und Amplitudenan­ gleichung in der Rückführung, werden weiter ankommende Stör­ frequenzen gegenphasig überlagert und damit weitgehend ausge­ löscht.

Als vorteilhaft hat sich nach Anspruch 6 erwiesen, die Rück­ führung über den Eingang des Leistungsverstärkers durchzufüh­ ren, so daß die Störspannungen mit einem konstanten Verstär­ kungsfaktor des Leistungsverstärkers abgeschwächt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 7 ist ein abstimmbares, schmalbandiges Frequenzfilter nach dem Leistungsverstärker bzw. vor dem Lautsprecher angeschlos­ sen und in der Rückführschaltung angeordnet. Dieses Frequenz­ filter weist einen schmalbandigen, hinsichtlich der Frequenz steuerbaren, Durchgangsbereich auf. Der entsprechende Steuer­ eingang ist mit dem Drehzahlsignal des Fahrzeugs verbunden. Das Drehzahlsignal ist ein Wechselspannungssignal, das mit seiner Frequenz mit den niederfrequenten Störfrequenzen auf der Fahrzeugversorgungsspannung korreliert. Es kann aber auch die Bordspannungswelligkeit unmittelbar erfaßt werden und ein entsprechend abgeleitetes Triggersignal dem Steuereingang des Frequenzfilters zugeführt werden. Damit wird eine Abstimmung und Synchronisation des Durchgangsbereichs des Frequenzfil­ ters mit den vom Fahrzeug verursachten, sich in der Frequenz je nach Betriebsbereich ändernden Störspannungen erreicht. Es werden somit nur die tatsächlich vom Fahrzeug ausgehenden Störfrequenzen in einem schmalen Frequenzband ausgeblendet.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung mit wei­ teren Einzelheiten, Merkmalen und Vorteilen näher erläutert.

Die einzige Fig. zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Unterdrückung niederfrequenter Störspannungen in einer Verstärkeranlage eines Kraftfahrzeugs.

Die Schaltung 1 zur Unterdrückung niederfrequenter Stör­ spannungen in einer Verstärkeranlage besteht aus einem Laut­ stärkeregler 2, symbolisiert durch ein Potentiometer 3, der über eine Leitung 4 mit einem Vorverstärker 5 verbunden ist. Über eine Leitung 6 ist daran ein Leistungsverstärker 7 ange­ schlossen, der über eine Leitung 8 Verbindung mit einem Laut­ sprecher 9 hat. Der Vorverstärker 5 mit dem Lautstärkeregler 2 und der Leistungsverstärker 7 mit angeschlossenem Lautspre­ cher 9 stellen den prinzipiellen Aufbau einer Verstärkeran­ lage oder die Endstufe eines Rundfunkempfängers dar, die in einem Kraftfahrzeug verwendet werden sollen.

Eine Schaltung zur Störspannungsunterdrückung in der Art einer Rückführschaltung 10 besteht aus einem Frequenzfilter 11, einem Regelglied 12 und einem Schwellwertschalter 13.

Das Frequenzfilter 11 ist mit einem schmalbandigen Durchgangs­ bereich über eine Steuerleitung 14 hinsichtlich der Frequenz­ höhe abstimmbar. Die Synchronisation und Abstimmung erfolgt entweder über ein Drehzahlsignal der Brennkraftmaschine an einem Anschluß 15 oder über ein von der Bordspannungswellig­ keit (Klemme 30) abgeleitetes Triggersignal am Anschluß 16. Der Anschluß 15 oder der Anschluß 16 sind mit dem Frequenzfil­ ter 11 verbunden. Diese alternative Verbindung ist durch den Block 17 in der Zeichnung beispielhaft dargestellt. An der Leitung 8 zum Lautsprecher 9 wird das anstehende Frequenzge­ misch über eine Leitung 18 abgegriffen und der Rückführschal­ tung 10 bzw. dem Frequenzfilter 11 als erstem Glied der Rück­ führschaltung 10 eingangsseitig zugeführt.

Das nachgeschaltete Regelglied 12 enthält im wesentlichen eine Phasenumkehrschaltung und gegebenenfalls eine Amplituden­ anpassung und ist über eine Leitung 19 mit der Leitung 6 bzw. dem Eingang des Leistungsverstärkers 7 verbunden.

Der Schwellwertschalter 13 ist über eine Leitung 20 mit dem Lautstärkeregler 2 verbunden und/oder über eine (strichliert gezeichnete) Leitung 21 mit dem Ausgang des Leistungsverstär­ kers 7 verbunden. Der Ausgang des Schwellwertschalters 13 hat Verbindung mit einem UND-Glied 22, das zudem mit dem Kontakt "Zündung ein bzw. Klemme 15 des Fahrzeugs" über den Anschluß 23 verbunden ist. Das UND-Glied 22 steuert einen Schalter 24 an, mit dem die Leitung 19 zwischen dem Regelglied 12 und dem Eingang des Leistungsverstärkers 7 unterbrochen werden kann.

Die beschriebene Schaltung hat folgende Funktion: Über die Leitung 20 bzw. 21 erhält der Schwellwertschalter 13 eine In­ formation über die eingestellte Lautstärke. Bis zu einer be­ stimmten Schwellwertlautstärke gibt der Schwellwertschalter 13 ein Signal an das UND-Glied 22 ab, oberhalb dieser Laut­ stärke verschwindet dieses Ansteuersignal. Bei eingeschalte­ ter Zündung bzw. laufendem Motor liegt auch am Anschluß 23 und damit am UND-Glied 22 ein Signal an. Bei zwei anliegenden Signalen am UND-Glied 22 wird der Schalter 24 geschlossen. Dies bedeutet, daß die Rückführschaltung 10 nur dann akti­ viert wird, wenn sowohl der Fahrzeugmotor läuft bzw. die Zün­ dung eingeschaltet ist und die Verstärkeranlage mit einer geringen Lautstärke unterhalb des eingestellten Schwellwerts betrieben wird. Wenn der Fahrzeugmotor nicht läuft und die Verstärkeranlage mit einer höheren Lautstärke betrieben wird, ist die erfindungsgemäße Störspannungsunterdrückung nicht er­ forderlich und wird über das UND-Glied 22 und den Schalter 24 abgeschaltet.

Bei eingeschalteter Rückführschaltung 10 wird über die Lei­ tung 18 dem schmalbandigen Frequenzfilter 11 ein Gemisch aus Nutzfrequenzen und Störfrequenzen zugeführt. Über die An­ schlüsse 15, 16 liegt am Frequenzfilter 11 die jeweilige Motordrehzahl bzw. Bordspannungswelligkeit an. Diese Signale werden dazu benutzt, den schmalbandigen Durchgangsbereich in den ermittelten und vom Motor bzw. der Zündung verursachten Frequenzbereich zu verschieben und zu synchronisieren.

Durch das Frequenzfilter 11 gehen somit nur die jeweils vor­ kommenden, niederfrequenten, von der Motorelektrik verursach­ ten Störspannungen, die dann dem Regelglied 12 zugeführt werden. Hier erfolgt eine Phasenumkehr der Wechselspannung. Diese Signale werden über die Leitung 19 dann dem Eingang des Leistungsverstärkers 7 zugeführt. Durch die Phasenumkehr löschen sich die eingehenden Störfrequenzen und die rückge­ führten Störfrequenzen aus, so daß eine weitgehende Entstö­ rung erreicht wird.

Claims (7)

1. Schaltung zur Unterdrückung niederfrequenter Störspannun­ gen in einer Verstärkeranlage, insbesondere in einer Radio­ anlage eines Kraftfahrzeugs,
mit einem Lautstärkeregler,
mit einem nachgeschalteten Vorverstärker,
mit einem damit verbundenen Leistungsverstärker und
mit wenigstens einem daran angeschlossenen Lautsprecher, dadurch gekennzeichnet,
daß niederfrequente Störspannungen nach dem Leistungsver­ stärker (7) bzw. vor dem Lautsprecher (9) detektiert wer­ den und
daß diese über eine Rückführschaltung (10) unterdrückt wer­ den.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwellwertschalter (13) für die Lautstärke vorgesehen ist, der bei größerer Lautstärke die Schaltung zur Unter­ drückung der Störspannungen abschaltet.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter (13) eingangsseitig mit dem Lautstärke­ regler (2) und/oder mit der Leitung (8) zum Lautsprecher (9) verbunden ist und daß vom Ausgang des Schwellwertschalters (13) die Rückführ­ leitung (Leitung 19) der Rückführschaltung (10) bei einer bestimmten, größeren Lautstärke öffenbar ist.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Signal für "Zündung ein" bzw. "Motor­ lauf" anliegt (Anschluß 23) und nur dann die Schaltung zur Unterdrückung der Störspannung eingeschaltet ist.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückführschaltung (10) ein Regelglied (12) mit einer Phasenumkehrschaltung enthält.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückführleitung (Leitung 19) der Rück­ führschaltung (10) mit dem Eingang des Leistungsverstär­ kers (7) verbunden ist, so daß die Störspannungen mit einem konstanten Verstärkungsfaktor des Leistungsverstär­ kers (7) abgeschwächt werden.

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Detektieren der niederfrequenten Stör­ spannungen ein abstimmbares, schmalbandiges Frequenzfilter (11) nach dem Leistungsverstärker (7) bzw. vor dem Laut­ sprecher (9) angeschlossen ist und daß dessen Steuereingang (Leitung 14) mit einem Drehzahl­ signal (Anschluß 15) des Fahrzeugs und/oder mit einem von der Bordspannungswelligkeit abgeleiteten Triggersignal (An­ schluß 16) beaufschlagt ist und damit eine Abstimmung und Synchronisation des schmalbandigen Durchgangsbereichs des Frequenzfilters (11) mit den vom Fahrzeug verursachten, niederfrequenten Störfrequenzen, hervorgerufen durch Wech­ selspannungsanteile auf der Fahrzeugversorgungsspannung, erfolgt.