DE4305863B4

DE4305863B4 - Equalizer

Info

Publication number: DE4305863B4
Application number: DE4305863A
Authority: DE
Inventors: Robert A. Belmont Orban
Original assignee: Orban Inc (ndgesd Staates Delaware); Orban Inc
Current assignee: Orban Inc
Priority date: 1992-02-27
Filing date: 1993-02-25
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2013-02-26
Also published as: FR2690034A1; FR2690034B1; JPH06237135A; GB2264615B; GB9303713D0; GB2264615A; DE4305863A1; US5282252A

Abstract

Equalizer mit
einem ersten Operationsverstärker (45; 73; 89) mit einem positiven (nicht invertierenden) Eingangsanschluß und einem negativen (invertierenden) Eingangsanschluss, der an seinem Eingang ein Eingangsaudiosignal empfängt,
einem mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers (45; 73; 89) gekoppelten Filter (60; 76; 94),
einem zweiten Operationsverstärker (61; 83; 102) mit einem positiven (nicht invertierenden) Eingangsanschluß und einem negativen (invertierenden) Eingangsanschluss, von dem ein Eingang mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers gekoppelt ist,
einem positiven Vorwärtskopplungspfad, der den Ausgang des Filters (60; 76; 94) mit einem Eingang des zweiten Operationsverstärkers koppelt,
einem negativen Rückkopplungspfad, der den Ausgang des Filters mit einem Eingang des ersten Operationsverstärkers koppelt, und
einem Potentiometer, das die Signalgrößen im positiven Vorwärtskopplungspfad und im negativen Rückkopplungspfad einstellt, gekennzeichnet durch:
einen negativen Vorwärtskopplungspfad, der den Ausgang des Filters (60; 76;94) mit einem Eingang des zweiten Operationsverstärkers koppelt, wobei
das Potentiometer (70; 78;...

Description

Die Erfindung betrifft einen Equalizer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Equalizer werden üblicherweise zum Anheben und Absenken vorgegebener Frequenzbereiche bzw. -bänder verwendet. Idealerweise sollte ein Equalizer beim Anheben eine umgekehrte, spiegelbildliche Charakteristik im Vergleich zum Absenken haben. Darüberhinaus sollte ein idealer Equalizer ein Kerbfilter unendlicher Tiefe bilden.
Ideale Equalizer sollten, wenn sie in Kaskade geschaltet sind, in der Lage sein, einen flachen, überall komplexen Frequenzgang der Verstärkung zur Verfügung zu stellen, da das Anheben eines Equalizers das Absenken des anderen exakt kompensieren sollte. Anders betrachtet, sollte der Frequenzgang des ersten Equalizers das genaue Komplement des Frequenzgangs des zweiten sein, und die Wirkungen des ersten Equalizers sollten aufgehoben werden. Um diese Reziprozität zu erhalten, müssen die Nullstellen des einen Equalizers gleich den Polstellen des anderen Equalizers sein und umgekehrt. (Der komplexe Frequenzgang wird im allgemeinen als eine Funktion der bekannten Laplace-transformierten komplexen Variablen "s" beschrieben. In der folgenden Beschreibung beziehen sich die Bezeichnungen "Pole" und "Nullstellen" auf die Pol bzw. Nullstellen der Übertragung.)
Viele bekannte Equalizer erreichen ein Ausgleichen bzw. Entzerren, indem das Ausgangssignal eines Filters mit dem Eingangssignal des Filters kombiniert wird, um Signale in einer frequenzselektiven Weise zu verstärken oder zu dämpfen. Wenn ein Filter ein Tiefpaßfilter erster Ordnung ist (das eine komplexe Übertragungsfunktion der Form p/(s+p) hat), erzeugt es eine sogenannte allmählich abfallende Tiefpaß-Charakteristik. Wenn das Filter ein Hochpaßfilter erster Ordnung ist (das eine komplexe Verstärkungsfunktion der Form s/(s+p) hat), erzeugt es eine sogenannte allmählich abfallende Hochpaß-Charakteristik. Wenn das Filter ein Bandpaßfilter zweiter Ordnung ist (das eine komplexe Verstärkungsfunktion der Form Qs/ (s²+Qs+ω₀₎ hat), erzeugt es eine sogenannte Resonanzanhebungs- oder -absenkungs-Charakteristik mit den entsprechenden glockenförmigen Kurven der Verstärkung über der Frequenz.

Es gibt zwei häufig benutzte Schaltungen zum Kombinieren des Ausgangssignals des Filters mit seinem Eingangssignal, um eine Ausgleichung bzw. Entzerrung zu erreichen. Diese Schaltungen sind in den 1 und 2 gezeigt und werden im nachfolgenden erörtert. Equalizer-Schaltungen der in 2 gezeigtem Art sind beispielsweise aus der DE 29 36 507 A1 und der JP 55-55610 A bekannt. Eigenschaften werden detailliert anhand der 2 weiter unten beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Equalizer mit verbesserten Charakteristiken zu schaffen, der die Möglichkeit einer unendlichen Absenkung mit einem höheren Grad der Reziprozität kombiniert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Equalizer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel empfängt der Equalizer ein Eingangsaudiosignal, welches an einen ersten Operationsverstärker gekoppelt wird. Der Ausgang des Operationsverstärkers ist mit einem Bandpaßfilter und einem zweiten Operationsverstärker gekoppelt. Ein positiver Vorwärtskopplungspfad koppelt das Ausgangssignal des Filters zum Eingangsaudiosignal am Eingang des zweiten Operationsverstärkers. Ein positiver Rückkopplungspfad koppelt das Ausgangssignal des Filters zum Eingangssignal am Eingang des ersten Verstärkers. Ein negativer Vorwärtskopplungspfad koppelt das Ausgangssignal des Filters zum Eingang des zweiten Verstärkers. Daraus ergibt sich ein Equalizer, der eine reziproke Charakteristik hat und welcher eine Absenkung unendlicher Tiefe zur Verfügung stellt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 ein Schaltbild eines bekannten Equalizers;
2 ein Schaltbild eines anderen bekannten Equalizers;
3 ein Schaltbild eines Equalizers nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 ein Schaltbild eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung;
5 ein Schaltbild eines anderen alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung; und
6 eine Mehrzahl von Kurven für jeweils unterschiedliche Potentiometereinstellungen, die die Charakteristik des Equalizers gemäß 3 zeigen.
Es wird ein Equalizer beschrieben, der reziproke Charakteristiken und eine Absenkung unendlicher Tiefe zur Verfügung stellt.
BEKANNTE EQUALIZER GEMÄSS 1 UND 2
In 1 ist eine Version eines bekannten Equalizers gezeigt, der ein Bandpaßfilter 15 und Operationsverstärker 12 und 22 aufweist. Ein Eingangsaudiosignal wird von Leitung 10 über den Widerstand 11 an den Anschluß des negativen Eingangs des Verstärkers 12 gekoppelt. Der Ausgang des Verstärkers 12 ist über den Widerstand 14 mit dem Verstärker 22 gekoppelt. Der Ausgang des Bandpaßfilters 15 ist mit einem Schleifkontakt bzw. Abgriff 17 eines Potentiometers 18 gekoppelt. Das Potentiometer 18 schafft einen positiven Vorwärtskopplungspfad über den Widerstand 19 und einen negativen Vorwärtskopplungspfad über den die Widerstände 20 und 21 aufweisenden Spannungsteiler. Eine negative Rückkopplung ist für jeden der Verstärker vorgesehen; speziell liefert der Widerstand 13 eine negative Rückkopplung für den Verstärker 12 und der Widerstand 24 eine negative Rückkopplung für den Verstärker 22. Das ausgeglichene bzw. entzerrte Audiosignal wird auf Leitung 23 zur Verfügung gestellt.
Im Endeffekt addiert die Schaltung gemäß 1 das Ausgangssignal des Filters zu seinem Eingangssignal, um eine Resonanzanhebung zu erreichen, und subtrahiert das Ausgangssignal des Filters von seinem Eingangssignal, um einen absenkenden Einschnitt zu erreichen. Diese Struktur wird im allgemeinen als "additiv" bezeichnet. Die durch die Addition oder Subtraktion gebildeten Polstellen der komplexen Verstärkungsfunktion ändern sich nicht, ungeachtet des verwendeten Ausgleichungsgrades bzw. Entzerrgrades. Eine solche Anordnung kann nicht Kurven einer reziproken Equalizercharakteristik erzeugen, weil sich die Lage der Polstellen in dem Absenkmodus nicht ändert. Der prinzipielle Vorteil eines additiven Equalizers ist, daß er auf einfache Weise eine Absenkung unendlicher Tiefe erzeugen kann, weil die Absenkung durch ein gegenseitiges Aufheben zwischen dem Eingangssignal des Filters und seinem Ausgangssignal erreicht wird.
Der bekannte Equalizer gemäß 2 enthält wiederum zwei Operationsverstärker 27 und 37. Das Eingangsaudiosignal auf Leitung 25 wird über einen Widerstand 26 zur Anschlußklemme des negativen Eingangs des Verstärkers 27 gekoppelt. Der Ausgang des Bandpaßfilters 31 ist mit einem Schleifkontakt 35 des Potentiometers 34 gekoppelt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 27 wird über die Widerstände 32 und 33 mit dem Ausgangssignal des Filters summiert, und das Summensignal wird an den negativen Eingang des Verstärkers 37 gekoppelt. Eine negative Rückkopplung wird vom Ausgang des Filters über dem Widerstand 29 zur Verfügung gestellt. Die negative Rückkopplung für die Verstärker 27 und 37 wird wiederum über Widerstände 28 bzw. 36 geschaffen.
Der Equalizer gemäß 2 hat eine reziproke Charakteristik. Diese wird erreicht, indem das Ausgangssignal eines Filters zu seinem Eingang wie im Fall eines "additiven" Equalizers addiert wird. Jedoch wird das Absenken nicht durch Subtraktion erreicht, sondern durch eine negative Rückkopplung. Durch Rückkopplung des Ausgangssignals des Filters zu dem Eingang des ihn antreibenden Verstärkers zum Erzeugen der negativen Rückkopplung erzeugt die Schaltung Absenkkurven, die genau reziprok zu den Anhebekurven sind. Dabei ändert er die Lage der Polstellen der komplexen Gesamtverstärkungsfunktion des Equalizers.
Der Hauptnachteil der Schaltung gemäß 2 ist, daß er keine Absenkung unendlicher Tiefe bei einer beliebigen Frequenz erzeugen kann, weil dies eine unendliche Verstärkung des Rückkopplungspfads erfordern würde. Dies wiederum würde bedeuten, daß der Gesamtequalizer keine Verstärkung bei allen Frequenzen haben würde, weil die Rückkopplungsverstärkung bei jeder Frequenz unendlich wäre, bei welcher das Filter eine endliche Übertragung hätte. Unter Annahme entweder eines Filters erster Ordnung oder eines Filters zweiter Ordnung wäre dies bei jeder Frequenz außer 0 oder Unendlich der Fall. Schließlich würde das Q der Schaltung asymptotisch in dem Maße gegen 0 gehen, in dem die absenkende Angleichung erhöht würde.
GEGENWÄRTIG BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
In 3 ist das gegenwärtig bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Eingangsaudiosignal wird auf Leitung 41 über einen Widerstand 42 zum negativen Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 45 gekoppelt. Der andere Eingangsanschluß dieses Verstärkers ist über einen Widerstand 43 mit der Masse verbunden. Das Ausgangssignal des Verstärkers 45 (das Eingangsaudiosignal, Knoten 50) wird mit dem Eingang eines Bandpaßfilter 60 gekoppelt. Der Ausgang des Filters wird mit einem Abgriff 65 eines Potentiometers 70 gekoppelt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 45 wird mit dem Ausgangssignal des Filters 60 über die Widerstände 47 und 48 kombiniert, wobei das Summensignal an den negativen Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 61 gekoppelt wird. Dementsprechend liefert der Widerstand 48 einen positiven Vorwärtskopplungspfad vom Ausgang des Filters 60.
Das Potentiometer 70 ist außerdem mit dem negativen Eingangsanschluß des Verstärkers 45 über einen Widerstand 40 gekoppelt. Der Widerstand 40 liefert eine negative Rückkopplung des Ausgangssignals des Filters 60 zum Eingangsaudiosignal. Eine negative Vorwärtskopplung wird von dem Potentiometer 70 über den die Widerstände 80 und 90 aufweisenden Spannungsteiler zur Verfügung gestellt. Der gemeinsame Knoten zwischen diesen Widerständen 80 und 90 ist mit dem positiven Eingangsanschluß des Verstärkers 61 verbunden. Eine positive Rückkopplung vom Ausgang des Filters wird über einen Widerstand 46 geschaffen. Dieser Widerstand ist zwischen der gemeinsamen Verbindung zwischen dem Widerstand 48 und dem Potentiometer 70 und dem positiven Eingangsanschluß des Verstärkers 45 eingebunden.
Eine negative Rückkopplung für den Verstärker 45 wird durch den Widerstand 44 und in gleicher Weise eine negative Rückkopplung für den Verstärker 61 durch den Widerstand 51 zur Verfügung gestellt, wobei der Widerstand 51 die Ausgangsleitung 62 mit dem negativen Eingangsanschluß des Verstärkers 61 koppelt.
Bei der Schaltung gemäß 3 wird das auszugleichende bzw. zu entzerrende Signal an die Leitung 41 und somit über den Widerstand 42 an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 45 angelegt. (Der Verstärker 45 und sein begleitender Verstärker 61 können irgendwelche Operationsverstärker hoher Qualität, wie beispielsweise der durch Signetics hergestellte NE5532 sein.)
Das das Eingangsaudiosignal empfangende Filter 60 kann ein beliebiges Filter mit einer unendlichen Absenkung bei 0 Hz, ∞ Hz oder sowohl 0 Hz als auch ∞ Hz sein. Um unerwünschte sekundäre Absenkungen oder Peaks in der Antwortfunktion zu vermeiden und um. zu sichern, daß die Angleichungskurven hinsichtlich der Frequenz symmetrisch sind, sollte die Phasenverschiebung des Filters bei keiner Frequenz ± 90° überschreiten und 0° bei der Frequenz der maximalen Verstärkung betragen. Die geeignetsten praktischen Filter sind Tiefpaßfilter erster Ordnung (die eine sogenannte "allmählich abfallende Tiefpaß-Charakteristik" erzeugen), Hochpaßfilter erster Ordnung (die eine sogenannte "allmählich ansteigende Hochpaß-Charakteristik" erzeugen) und Bandpaßfilter zweiter Ordnung (die eine sogenannte "Resonanzanhebung oder -absenkung" mit den entsprechenden glockenförmigen Kurven der Verstärkung über der Frequenz erzeugen). All diese Filter können durch passive oder aktive Mittel realisiert werden und sind allgemein bekannt (siehe z.B.: Arthur B. Williams, Electronic Filter Design Handbook, New York, McGraw-Hill, 1981).
Das Ausgangssignal des Filters 60 wird an den Abgriff 65 des Potentiometers 70, nämlich der "Ausgleichungs"-Steuerung angelegt. (Im gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das Potentiometer 70 einen linearen Widerstandsverlauf.) Der Benutzer stellt diese Steuerung ein, um den Grad der Ausgleichung auszuwählen. Das ausgeglichene bzw. entzerrte Ausgangsignal erscheint auf Leitung 62 mit den in 6 gezeigten Leistungscharakteristiken des Equalizers. Wenn der Schleifkontakt 65 des Potentiometers 70 in Richtung des Widerstands 48 bewegt wird, tritt eine Anhebung auf (oberer Teil von 6), weil das Ausgangssignal des Filters 60 mit seinem Eingangssignal im Verstärker 6 1 summiert wird. Zusätzlich wird eine positivere Rückkopplung über den durch die Widerstände 43 und 46 gebildeten Spannungsteiler an den Verstärker 45 angelegt.
Wenn der Schleifkontakt 65 des Potentiometers 70 in Richtung des Widerstands 80 bewegt wird, tritt eine Absenkung auf (wie sie im unteren Teil von 6 gezeigt ist), weil ein größerer Teil des Ausgangssignals des Filters 60 über den Widerstand 40 an den Eingang des Verstärkers 45 angelegt wird, so daß eine negativere Rückkopplung erzeugt wird. Zusätzlich wird eine negative Vorwärtskopplung über den durch die Widerstände 80 und 90 gebildeten Spannungsteiler an den Verstärker 61 angelegt, was den Grad der Absenkung erhöht. Dieser Pfad schafft den unendlich tiefen Einschnitt, wenn die Verstärkung dieses Spannungsteilers korrekt ausgewählt ist, wie dies weiter unten erörtert wird.
Diese Schaltung gemäß 3 arbeitet im Sinne der Erfindung, wenn die Werte der Widerstände in der unten erörterten Weise ausgewählt werden. Während die Arbeitsweise dieser Schaltung qualitativ relativ leicht zu beschreiben ist, ist eine mathematische Analyse aufgrund der mehreren positiven und negativen Rückkopplungsschleifen sehr schwierig; zu beachten ist, daß scheinbar jeder Teil dieser Schaltung mit jedem anderen gekoppelt ist. Nichtsdestoweniger ergibt eine direkte (aber sehr langwierige und umständliche) Knotenanalyse die komplexe Verstärkung der Schaltung als eine Funktion der Position des Abgriffs 65 des Potentiometer 70, der Widerstandswerte und der komplexen Verstärkungsfunktion des Filters 60. Wenn das gewünschte Verhalten des Potentiometers 70 als Funktion seiner Drehung gegeben ist, kann man eine Anzahl von simultanen nichtlinearen Gleichungen für die unveränderlichen Widerstände aufschreiben. Diese Gleichungen und ihre Lösung mit den gegenwärtig bevorzugten Werten der Widerstände sind als Anhang A beigefügt. Diese Gleichungen können numerisch auf einem Digitalrechner mit Hilfe bekannter Algorithmen (wie beispielsweise das Public-Domain-Programm MINPACK von Argonne National Laboratories) gelöst werden, um die Widerstandswerte zu erhalten.
Wenn man beispielsweise die Umdrehung des Potentiometers 70 als k bezeichnet, wobei k = 0 am unteren Endanschlag des Potentiometers 70 und k = 1 am oberen Endanschlag des Potentiometers 70 ist, können die folgenden Gleichungen geschrieben werden:

1) Bei k = 1 ist die Spitzenverstärkung der Schaltung 16dB;
2) bei k = 0,75 ist die Spitzenverstärkung der Schaltung 4dB;
3) bei k = 0,5 (dem Mittelpunkt) ist die Spitzenverstärkung der Schaltung 0dB;
4) bei k = 0 ist die Spitzenverstärkung der Schaltung 0 (–∞dB);
5) bei k = kl (wobei kl unbekannt ist) ist die Spitzenverstärkung der Schaltung -16dB; und
6) Q der Nullstellen der s-Ebene bei k = 1 ist gleich Q der Polstellen der s-Ebene bei k = kl. (Dies ergibt die reziproke Charakteristik.)

Folglich gibt es sechs Gleichungen für sieben unbekannte Widerstände, was dem Konstrukteur anzeigt, daß er eine Charakteristik willkürlich auswählen kann. Eine für das Einstellen vorteilhafte Charakteristik ist die Verstärkung des durch die Widerstände 46 und 43 gebildeten Spannungsteilers, welche den Grad der positiven Rückkopplung festlegt. Je größer die Abschwächung oder Dämpfung, desto weniger positive Rückkopplung wird an dem Verstärker 45 angelegt und desto weniger bewegen sich die Polstellen, wenn k verändert wird. Der Konstrukteur kann somit diese wichtige Charakteristik der Schaltung steuern, indem er diese Dämpfung bzw. Spannungsteilung vor Lösung der anderen Gleichungen auswählt.
Im Anhang A sind die speziellen Gleichungen für eine Knotenanalyse der Schaltung gemäß 3 aufgeführt, und es wird eine Lösung für die Gleichungen zur Verfügung gestellt, die spezielle Widerstandswerte ergibt. In der Tabelle am Ende des Anhangs sind die üblichen oder praktischen Werte für die Widerstände 40, 42, 43, 44, 46, 47, 48, 51, 70, 80 und 90 aufgeführt.
6 veranschaulicht die Charakteristiken der Schaltung gemäß 3. In 6 ist das spiegelbildliche oder reziproke Wesen der Kurven über der 0dB-Linie zu sehen. Zu beachten ist, daß die Absenkung sich im Endeffekt auf –∝ erstreckt, was die tiefe Kerbe schafft.
ALTERNATIVE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
4 veranschaulicht ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wiederum gibt es zwei Operationsverstärker 73 und 83 und eine Eingangsleitung 71, welche das Eingangsaudiosignal über einen Widerstand 72 an den Verstärker 73 anlegt. Wiederum gibt es eine negative Rückkopplung für die Verstärker, wie sie durch die Widerstände 74 und 84 gezeigt ist. Die Verstärker sind zusammengeschaltet über den Widerstand 67 mit einem positiven Vorwärtskopplungspfad vom Filter 76 über das Potentiometer 78 und den Widerstand 77. Die negative Vorwärtskopplung wird über die Widerstände 79 und 81 geschaffen. Außerdem wird ein negativer Rückkopplungspfad vom Ausgang des Filters über dem Widerstand 75 zur Verfügung gestellt. Dieses Ausführungsbeispiel weist nicht den positiven Rückkopplungspfad des bevorzugten Ausführungsbeispiels auf.
In der Schaltung gemäß 4 sichert der negative Mitkopplungspfad die unendliche Absenkung; jedoch geht der in 6 gezeigte hohe Grad der Reziprozität verloren, da die Absenkkurven schmaler als die Anhebungskurven werden. Nichtsdestoweniger sind die charakteristischen Kurven der Schaltung gemäß 4 viel näher an einer echten Reziprozität als die Kurven, die durch die additive Schaltung gemäß 1 erzeugt werden.
5 stellt ein anderes alternatives Ausführungsbeispiel dar. Wiederum werden zwei Operationsverstärker 89 und 102 verwendet. Das Eingangsaudiosignal wird von einer Leitung 85 über den Widerstand 86 zum Verstärker 89 gekoppelt. Der Verstärker 89 ist über den Widerstand 95 mit dem Verstärker 102 gekoppelt. Eine positive Vorwärtskopplung wird über den Widerstand 100 zur Verfügung gestellt, eine negative Vorwärtskopplung über die Widerstände 99 und 104, eine negative Rückkopplung über den Widerstand 92 und eine positive Rückkopplung über den Widerstand 88. Wiederum weisen die Verstärker eine negative Rückkopplung über die Widerstände 91 und 101 auf.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist jedoch der Ausgang des Bandpaßfilters 94 über einen Widerstand 96 mit einem in der Mitte abgegriffenen Potentiometer 97 gekoppelt. Der Mittelabgriff 98 des Potentiometer 97 ist auf Masse gelegt.
Die Vorteile des Ausführungsbeispiels gemäß 5 ergeben sich aus der Tatsache, daß der auf Masse gelegte Mittelabgriff garantiert, daß der Equalizer bei k = 0,5 eine flache Übertragungsfunktion, hat, da das Ausgangssignal des Filters auf Masse gelegt ist. Dies hat jedoch verschiedene Nachteile. Vor allem ist das Potentiometer teurer. Die Kurven der Angleichung gegenüber k verhalten sich nicht so gut, wie die des Ausführungsbeispiels gemäß 3, und schließlich muß das Filter 94 einen größeren Strom bei k = 0,5 liefern, weshalb der Widerstand 96 erforderlich ist. Man beachte, daß der Widerstand 96 erforderlich ist, da bei k = 0,5 der Strom aus dem Filter nur durch den Widerstand 96 begrenzt wird.
Die Arbeitsweise der Schaltung gemäß 5 ist prinzipiell gleich der Arbeitsweise der Schaltung gemäß 3.
ANHANG A

1: "EQUALIZER-STEUERUNG OHNE AUF MASSE GELEGTEN MITTELABGRIFF"
2: "Ausführungsbeispiel gemäß 3"
3: "Verstärkung als Funktion von 'k':"
4: "Beschaffe Ausdruck für die Gesamtverstärkung des Equalizers als eine Funktion von 'k'
5: "wobei 'k' die Verdrehung der Anhebe/Absenk-Steuerung ist;"
6: "k=0 bei vollständiger Absenkung; k=1 bei voller Anhebung"
7: "widerstände werden als ihre Kehrwerte (d.h. als Admittanzen) ausgedrückt, um die Rechnung zu vereinfachen
8: "So ist gn = 1/rn"
9: "Um die Berechnungen weiter zu vereinfachen, wird n = r6/r7 und m = r9/r10 definiert. So ist"
10: r6 = nr7
11: r5 = r7 (1 – n)
12: r9 = m r10
13: r8 = r10 (1 – n)
14: "Schreibe Knoten-Admittanz-Gleichungen für EQ-Schaltung; drücke als Vektor von Gleichungen aus:"
16: "Gesamtverstärkung der Schaltung, wobei 'b' die komplexe Verstärkung des Bandpaß-Filters ist:"
18: "Zur Vereinfachunq sei die Peak-Frequenz = 1."
19: "Drücke dann die komplexe Verstärkung des Handpaß-Filters (b) wie folgt aus:"
21: "(Man beachte, daß 'q1' der Kehrwert der üblichen Definition von 'q' ist)"
22: 'Der Zähler der Gesamtverstärkungsfunktion ergibt sich zu"
24: "Nenner:"
26: "Wenn der Zähler die Form s^2+d1 s+1 hat, dann ist 'd1' die 'Dämpfung'."
27: "Gewinne die Dämpfung des Zählers:"
29: "Dämpfung des Zählers:"
31: "Gewinne die Dämpfung des Nenners:"
33: "Dämpfung des Nenner:"
35: "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx" .
36: "Schreibe sechs simultane nichtlineare Gleichungen für die numerische Lösung durch die 'Minpack'-Routine"
37: "ES wird angenommen, daß die komplexe Verstärkung des Bandpaß-Filters 'b' bei seiner Peak-Frequenz"
38: "1 + j0 ist. Folglich wird 'b' durch '1' ersetzt in Gleichung 17, um die Peak-Verstärkung zu gewinnen."
39: "Um die ersten 5 Gleichungen zu schreiben, wird der geeignete wert von 'k' (der EQ-Steuerungs-Verdrehung)"
40: "in Gleichung 17 eingeaetzt und das ,Ergebnis gleich-.der gewünschten Peak-Verstärkung gesetzt."
41: "16dB-Anhebung bei k=1: "
43: "4dB-Anhebunq bei k=0,75:"
45: "flacher Frequenzganq bei k=0,5:"
47: "unendlicher Einschnitt bei k=0"
49: "16dB-Absenkung bei einem gegenwärtig unbekannten 'k':"
52: "Aus Symetriegründen ist die Dämpfung des Zählers bei 16dB Anhebung = der Dämpfung des Nenners"
53: "bei 16dB Absenkung, wobei k=1 bei 16dB Anhebung und k=k bei 16dB Absenkung:"
54: "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx"

Claims

Equalizer mit einem ersten Operationsverstärker (45; 73; 89) mit einem positiven (nicht invertierenden) Eingangsanschluß und einem negativen (invertierenden) Eingangsanschluss, der an seinem Eingang ein Eingangsaudiosignal empfängt, einem mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers (45; 73; 89) gekoppelten Filter (60; 76; 94), einem zweiten Operationsverstärker (61; 83; 102) mit einem positiven (nicht invertierenden) Eingangsanschluß und einem negativen (invertierenden) Eingangsanschluss, von dem ein Eingang mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers gekoppelt ist, einem positiven Vorwärtskopplungspfad, der den Ausgang des Filters (60; 76; 94) mit einem Eingang des zweiten Operationsverstärkers koppelt, einem negativen Rückkopplungspfad, der den Ausgang des Filters mit einem Eingang des ersten Operationsverstärkers koppelt, und einem Potentiometer, das die Signalgrößen im positiven Vorwärtskopplungspfad und im negativen Rückkopplungspfad einstellt, gekennzeichnet durch: einen negativen Vorwärtskopplungspfad, der den Ausgang des Filters (60; 76;94) mit einem Eingang des zweiten Operationsverstärkers koppelt, wobei das Potentiometer (70; 78; 97) auch die Signalgröße in dem negativen Vorwärtskopplungspfad einstellt.
Equalizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der positive Vorwärtskopplungspfad mit dem negativen Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers, der negative Rückkopplungspfad mit dem negativen Eingangsan schluss des ersten Operationsverstärkers und der negative Vorwärtskopplungspfad mit dem positiven Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers gekoppelt ist.
Equalizer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der positive Vorwärtskopplungspfad einen ersten Widerstand (48; 77; 100), der negative Rückkopplungspfad einen zweiten Widerstand (40; 75; 92) und der negative Vorwärtskopplungspfad eine Widerstandsanordnung (80, 90; 79, 81; 99, 104), die ein gedämpftes Signal bereitstellt, aufweist, wobei ein Ende des Potentiometers (70; 78; 97) mit dem ersten Widerstand und das andere Ende des Potentiometers mit dem zweiten. Widerstand und der Widerstandsanordnung und der Abgriff des Potentiometers mit dem Filterausgang gekoppelt ist.
Equalizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein positiver Rückkopplungspfad den Ausgang des Filters mit dem Eingang des ersten Operationsverstärkers koppelt.
Equalizer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der positive Vorwärtskopplungspfad mit dem negativen Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers, der negative Rückkopplungspfad mit dem negativen Eingangsanschluss des ersten Operationsverstärkers, der negative Vorwärtskopplungspfad mit dem positiven Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers und der positive Rückkopplungspfad mit dem positiven Eingangsanschluss des ersten Operationsverstärkers gekoppelt ist.
Equalizer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der positive Vorwärtskopplungspfad einen ersten Widerstand (48; 100), der negative Rückkopplungspfad einen zweiten Widerstand (40; 92), der positive Rückkopplungspfad einen dritten Widerstand (46; 88) und der negative Vorwärts kopplungspfad eine Widerstandsanordnung (80, 90; 99, 104), die ein gedämpftes Signal bereitstellt, aufweist, wobei ein Ende des Potentiometers (70; 97) mit dem ersten Widerstand (48; 100) und dem dritten Widerstand (46; 88), das andere Ende des Potentiometers mit dem zweiten widerstand (40; 92) und der Widerstandsanordnung (80, 90; 99, 104) und der Abgriff des Potentiometers mit dem Filterausgang gekoppelt ist.
Equalizer nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsanordnung (80, 90; 79, 81; 99, 104) ein Spannungsteiler aus Widerständen ist, wobei ein Widerstand (80; 79; 99) das andere Ende des Potentiometers mit dem positiven Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers koppelt und ein weiterer Widerstand (90; 81; 104) zwischen dem Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers und Masse eingekoppelt ist.
Equalizer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch 20 gekennzeichnet, dass das Filter ein Bandpassfilter ist.
Equalizer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Potentiometer einen auf Masse gelegten Mittelabgriff (98) aufweist.
Equalizer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass strombegrenzende Mittel (96) zum Begrenzen des Ausgangsstroms aus dem Filter (94) vorgesehen sind.