DE4142472A1 - Balance-ausgleichsschaltkreis fuer ein audiosignal - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Balance-Ausgleichsschaltkreis für ein Audiosignal, welcher durch den automatischen Ausgleich der Balance der linken und rechten stereophonetischen Signale eines Audiogeräts einen sehr guten stereophonetischen Klang erzeugen kann.

Ein System, welches im Multiplexverfahren betrieben wird, um mehrere Signale auf einem Hauptträger zu modulieren, um diese simultan zu übertragen, aber nicht zu vermischen, wird im allgemeinen in der stereophonetischen Rundfunkübertragung verwendet. Wenn in einem solchen System zwei zu übertragende Niedrigfrequenzsignale vermischt werden, um den stereophonetischen Klang zu erzeugen, können die übertragenen, empfangenen Signale nicht mehr voneinander getrennt werden, da die beiden Niedrigfrequenzsignale ähnlich zueinander sind. Wenn jedoch ein Signal des linken Kanals (im folgenden L-Signal genannt) mit einer Hochfrequenz amplitudenmoduliert wird (im Falle der FM-Rundfunkübertragung beträgt die Frequenz 38 kHz), das Signal des linken Kanals mit dem Niedrigfrequenzsignal des rechten Kanals (im folgenden R-Signal genannt) vermischt wird und die vermischten Signale übertragen werden, können die Signale des linken und rechten Kanals vollständig voneinander getrennt werden, da sie merklich unterschiedliche Frequenzen besitzen. Wenn die L- und R-Signale eines stereophonetischen Signals die gleiche Amplitude besitzen, erhält man eine sehr gute Qualität des stereophonetischen Klanges.

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Balance-Ausgleichsschaltkreises für ein Audiosignal. Ein L-Signal, welches von einem linken Kanal 10, und ein R-Signal, welches von einem rechten Kanal 12 des Audiogerätes erzeugt wird, werden einem Balance-Steuerbaustein 20 zugeführt, um die Balance zwischen den L- und R-Signalen unter Verwendung eines variablen Widerstandes VR1 abzugleichen. Das Ausgangssignal des Balance-Steuerbausteins 20 wird von einem Verstärker 30 auf ein bestimmtes Niveau verstärkt und durch den linken und rechten Lautsprecher 50, 52 wiedergegeben. Da die Ausgangssignalamplitude der L- und R-Signale manuell über den variablen Widerstand VR1 des Balance-Steuerbausteins 20 gesteuert wird, muß ein Bediener den variablen Widerstand VR1 immer dann verstellen, wenn die L- und R-Signale aufgrund von Schwankungen in der empfangenen Feldstärke oder einer Störung im Schaltkreis usw. nicht abgeglichen sind. Dies ist eine sehr mühevolle Aufgabe und es ist schwierig, die beste Qualität des stereophonetischen Klanges zu erreichen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Balance-Ausgleichsschaltkreis für ein Audiosignal bereitzustellen, welcher fähig ist, automatisch die Balance von stereophonetischen Signalen des linken und rechten Kanals eines Audiogeräts abzugleichen, um besten stereophonetischen Klang zu erreichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen Balance-Ausgleichsschaltkreis für ein Audiosignal gelöst, welcher einen ersten und zweiten Detektor, einen Differenzvergleicher, einen ersten und zweiten Tiefpaßfilter, einen Balance-Steuerbaustein, ein erstes und zweites Verstärkungssteuerelement, einen ersten und zweiten Niedrigfrequenzverstärker, sowie einen linken und rechten Lautsprecher umfaßt. Der erste und zweite Detektor sind entsprechend mit dem linken und rechten Kanal des Audiogeräts verbunden und detektieren den quadratischen Mittelwert der L- und R-Signale. Der Differenzvergleicher, welcher mit dem ersten und zweiten Detektor verbunden ist, vergleicht die quadratischen Mittelwerte der L- und R-Signale miteinander und erzeugt ein erstes und zweites Vergleichssignal. Der erste und zweite Tiefpaßfilter sind mit dem Differenzvergleicher verbunden und übertragen nur Signale unterhalb einer vorgegebenen Frequenz. Der Balance-Steuerbaustein ist mit dem linken und rechten Kanal des Audiogeräts verbunden zur manuellen Steuerung der Balance der L- und R-Signale. Das erste und zweite Verstärkungssteuerelement sind entsprechend mit dem ersten und zweiten Tiefpaßfilter verbunden, gleichen automatisch die Balance der L- und R-Signale ab, und erzeugen erste und zweite abgeglichene Signale, welche an die Ausgangsanschlüsse des Balance-Steuerbausteins gespeist werden. Der erste und zweite Niedrigfrequenzverstärker sind mit den Ausgangsanschlüssen des Balance-Steuerbausteins verbunden und verstärken die abgeglichenen niedrigfrequenten L- und R-Signale. Der linke und der rechte Lautsprecher sind entsprechend mit dem ersten und zweiten Niedrigfrequenzverstärker verbunden und erzeugen den stereophonetischen Klang.

Die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die detaillierte folgende Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch deutlicher. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockdiagramm, welches einen Balance-Ausgleichsschaltkreis für ein Audiosignal nach der vorliegenden Erfindung illustriert;

Fig. 2 ein schematisches Schaltkreisdiagramm eines Differenzvergleichers, welcher in Fig. 1 gezeigt ist;

Fig. 3 ein Verstärkungskennliniendiagramm des ersten und zweiten Verstärkungssteuerelements, welche in Fig. 1 gezeigt sind; und

Fig. 4 ein Blockdiagramm, welches einen herkömmlichen Ausgleichsschaltkreis für ein Audiosignal illustriert.

Gemäß Fig. 1 werden die quadratischen Mittelwerte der L- und R-Signale des linken und rechten Kanals eines Audiogeräts von dem ersten und zweiten Detektor 14, 16 detektiert, um einen automatischen Abgleich der Balance der L- und R-Signale an den Ausgangsanschlüssen A und B des Balance-Steuerbausteins 20 zu erhalten. Das Ausgangssignal, welches von dem ersten Detektor 14 detektiert wird, ist der quadratische Mittelwert des L-Signals und ist ein Gleichstrom (DC)-Signal. Ebenso ist das Ausgangssignal, welches von dem zweiten Detektor 16 detektiert wird, der quadratische Mittelwert des R-Signals. Ein Differenzvergleicher 25 vergleicht die quadratischen Mittelwerte der L- und R-Signale und erzeugt ein erstes und zweites Vergleichssignal. Währenddessen kann die Balance der Lund R-Signale manuell durch den Balance-Steuerbaustein 20 verändert werden, durch das Ausfiltern von Gleichstromanteilen in dem L- und R-Signal, welche von dem linken und rechten Kanal 10, 11 des Audiogeräts erzeugt werden, unter Verwendung der Kondensatoren C1 und C2. Das erste und zweite Vergleichssignal werden durch den ersten und zweiten Tiefpaßfilter 32, 34, welche nur Signale unterhalb einer bestimmten Frequenz durchlassen, dem ersten und zweiten Verstärkungssteuerelement 36, 38 zugeführt. Das erste und zweite Verstärkungssteuerelement 36, 38 gleichen automatisch die Balance der L- und R-Signale ab und erzeugen ein erstes und zweites Ausgleichssignal, welche an die Ausgangsanschlüsse A und B des Balance-Steuerbausteins 20 gespeist werden. Die abgeglichenen L- und R-Signale werden als Niedrigfrequenzsignale durch den ersten und zweiten Niedrigfrequenzverstärker 40, 42, welche mit den Ausgangsanschlüssen A und B des Balance-Steuerbausteins 20 verbunden sind, verstärkt, um den stereophonetischen Klang mit Hilfe des linken und rechten Lautsprechers 50, 52 zu erzeugen.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Schaltkreisdiagramm des Differenzvergleichers 25 der Fig. 1. Der Schaltkreis beinhaltet einen ersten und zweiten Transistor TR1 und TR2, Spannungsversorgungsquellen P1, P2, sowie Widerstände R1 und R2. Der erste und zweite Transistor TR1, TR2 erhalten an ihren jeweiligen Basisanschlüssen das Ausgangssignal des ersten und zweiten Detektors 14, 16 und erzeugen ein erstes und zweites Vergleichssignal. Die Spannungsversorgungsquellen P1, P2 sind mit ihren positiven Anschlüssen mit den Basisanschlüssen des ersten und zweiten Transistors TR1, TR2 entsprechend verbunden. Die Widerstände R1, R2 sind mit den Kollektoren des ersten und zweiten Transistorrs TR1, TR2 verbunden, um ihnen die Versorgungsspannung B+ zuzuführen.

Das Ausgangssignal des ersten Detektors 14 wird an den Basisanschluß des ersten Transistors TR1, und das Ausgangssignal des zweiten Detektors 16 wird an den Basisanschluß des zweiten Transistors TR2 angelegt. Für den Fall, daß der quadratische Mittelwert des R-Signals größer ist als derjenige des L-Signals bezüglich des Gleichstromanteils, wird das Ausgangssignal, welches am Kollektor des ersten Transistors TR1 anliegt, erhöht. Im Gegensatz dazu wird, im Falle, daß der quadratische Mittelwert des L-Signals höher ist als derjenige des R-Signals, wird das Ausgangssignal, welches am Kollektor des zweiten Transistors TR2 anliegt, erhöht. Infolgedessen wird das erste Vergleichssignal des Differenzvergleichers 25 am Ausgang des zweiten Transistors TR2 erzeugt, während das zweite Vergleichssignal am Ausgang des ersten Transistors TR1 erzeugt wird. Das erste und das zweite Vergleichssignal werden entsprechend an den zweiten und ersten Tiefpaßfilter 32, 34 gespeist, welche nur Signale übertragen, welche eine Frequenz unterhalb einer vorgegebenen Grenzfrequenz besitzen. Die Ausgangssignale des ersten und zweiten Tiefpaßfilters 32, 34 werden dem entsprechenden ersten und zweiten Verstärkersteuerelement 36, 38 zugeführt, deren Verstärkungskennlinien in der Fig. 3 gezeigt sind.

Gemäß Fig. 3 sind das erste und zweite Verstärkersteuerelement so konstruiert, daß sie eine negative Steigung aufweisen. Auf der X-Achse ist die Eingangsspannung aufgetragen, während auf der Y-Achse der Verstärkungsfaktor als Funktion der Eingangsspannung aufgetragen ist. Wenn der Punkt 4a als Referenzwert betrachtet wird, erhöht sich der Verstärkungsfaktor mit abnehmender Eingangsspannung des Verstärkersteuerelements, bzw. erniedrigt sich der Verstärkungsfaktor mit zunehmender Eingangsspannung. Die Pfeile 4b und 4c sind auf der Verstärkungskennlinie in Richtung auf den Referenzpunkt 4a gerichtet. Wenn die L- und R-Signale den gleichen quadratischen Mittelwert (RMS) besitzen, werden identische Ausgangssignale von dem ersten Verstärkungssteuerelement 36 und dem zweiten Verstärkungssteuerelement 38 erzeugt. Wenn der RMS-Wert des L-Signals größer ist als derjenige des R-Signals, wird das Ausgangssignal des ersten Verstärkungssteuerelements relativ zu dem Ausgangssignal des zweiten Verstärkumgssteuerelements 38 erniedrigt. Dadurch werden die L- und R-Signale automatisch abgeglichen.

Darüberhinaus kann, gemäß der vorliegenden Erfindung, der Benützer mit Hilfe des variablen Widerstands VR1 des Balance-Steuerbausteins 20 die L- und R-Signale manuell steuern. Die abgeglichenen L- und R-Signale werden durch den ersten und zweiten Niedrigfrequenzverstärker 40, 42 verstärkt, und von dem linken und rechten Lautsprecher 50, 52 als Klangsignale wiedergegeben. Da die linken und rechten Audiosignale, welche von den Lautsprechern 50, 52 erzeugt werden, automatisch abgeglichene Audiosignale sind, wird ein sehr guter Klang erhalten.

Wie oben beschrieben, wird ein sehr guter Klang durch den automatischen Abgleich der Balance der stereophonetischen Signale des linken und rechten Kanals des Audiogerätes erhalten.

Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel gezeigt und beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann klar, daß Abänderungen und Modifikationen des Ausführungsbeispiels gemacht werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen.

Claims (5)

1. Ein Balance-Ausgleichsschaltkreis für ein Audiosignal, zum Ausgleich der Balance eines ersten und zweiten Signals, welche von einem ersten und zweiten Kanal eines Audiogeräts erzeugt werden, und anschließend von einem Niedrigfrequenzverstärker verstärkt werden, wobei der Schaltkreis umfaßt:
Erzeugungsmittel (14, 16, 25), welche in Antwort auf ein erstes und zweites Signal erste und zweite Vergleichssignale mit unterschiedlicher Gleichstromamplitude erzeugen; und
Steuermittel (36, 38), die die Vergleichssignale empfangen und nach Maßgabe der Eingangsspannung den Verstärkungsfaktor steuern, um dadurch die Balance des ersten und zweiten Signals abzugleichen und das abgeglichene erste und zweite Signal dem Niedrigfrequenzverstärker (40, 42) zuzuführen.

2. Schaltkreis nach Anspruch 1, worin die Erzeugungsmittel (14, 16, 25) umfassen:
erste Detektiermittel (14), welche so verbunden sind, daß sie das erste Signal erzeugen und den quadratischen Mittelwert davon bilden;
zweite Detektiermittel (16), welche so verbunden sind, daß sie das zweite Signal empfangen und den quadratischen Mittelwert davon bilden, und
einen Differenzvergleicher (25), welcher so verbunden ist, daß er das Ausgangssignal der ersten und zweiten Detektiermittel (14, 16) empfängt, um den quadratischen Mittelwert des ersten und zweiten Signals miteinander zu vergleichen und ein erstes und zweites Vergleichssignal zu erzeugen.

3. Schaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuermittel (36, 38) umfassen:
ein erstes Verstärkungssteuerelement (36), welches so verbunden ist, daß es das erste Vergleichssignal empfängt, zur Erzeugung eines ersten abgeglichenen Signals und zur Übertragung des ersten abgeglichenen Signals an einen Eingangsanschluß des genannten Niedrigfrequenzverstärkers (40);
ein zweites Verstärkungssteuerelement (38), welches so verbunden ist, daß es das zweite Vergleichssignal empfängt, zur Erzeugung des zweiten abgeglichenen Signals und zur Übertragung des zweiten abgeglichenen Signals an den Eingangsanschluß des Niedrigfrequenzverstärkers (42), wodurch die Balance des ersten und zweiten Signals automatisch abgeglichen wird.

4. Schaltkreis nach Anspruch 3, wobei die Steuermittel weiterhin umfassen:
einen ersten Tiefpaßfilter (32), welcher das erste Vergleichssignal empfängt und nur ein Signal unterhalb einer vorbestimmten Frequenz überträgt; und
ein zweiter Tiefpaßfilter (34), welcher das zweite Vergleichssignal empfängt und nur ein Signal unterhalb einer vorbestimmten Frequenz überträgt.

5. Schaltkreis nach Anspruch 3 oder 4, worin die Verstärkungssteuerelemente (36, 38) so betrieben werden, daß der Verstärkungsfaktor umgekehrt proportional zur Ausgangsspannung des ersten und zweiten Tiefpaßfilters (32, 34) ist.