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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft einen Audioausgabevorrichtungsschaltkreis und
insbesondere das Mischen von unterschiedlicher Audioeingangskanälen, wie
Stimme, Musik oder Läutsignale,
wobei besagte Audiosignale eine gemeinsame Ausgangsstufe verwenden
und nach Erfordernis zusammen oder getrennt gehört werden können.
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Stand der Technik
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Gemäß dem Stand
der Technik führt
ein Summierungspunkt als Eingang für einen Verstärker das "Mischen" verschiedener Audiosignale,
wie Stimme, Musik oder Läutsignale,
durch. 1 zeigt eine typische Anwendung gemäß dem Stand
der Technik der Überlagerung
zweier Audiosignale als Eingang, z. B. von einem Stimmensignal 1 und
einem Lautsignal 2. Beide Eingabesignale können entweder
getrennt oder zusammen durch zwei Schalter 3 und 4 aktiviert
werden. Punkt 5 ist der stabile Punkt bei dieser Ausgestaltung
mit der Eigenschaft einer virtuellen Erdung. Der Eingang des Verstärkers 6 weist
den Summierungspunkt 5 und eine Referenzspannung 8 auf. Üblicherweise
ist besagte Referenzspannung 8 in jeder Stufe identisch.
Der Widerstand 7 steuert die Verstärkung des Verstärkers 6.
Der Widerstand 9 stellt den Eingangswiderstand der nachfolgenden Ausgangsstufe
dar, aufweisend den Verstärker 11, die
Verstärkungseinstellwiderstände 10,
besagte Referenzspannung 8 und die Ausgangsspannung 12, die
verwendet werden kann, um einen Lautsprecher zu betreiben. Es ist
offensichtlich, dass bei dieser Konfiguration ein Versatz, der durch
den Verstärker 6 verursacht
wird, mit der Verstärkung
der Ausgangsstufe multipliziert werden wird.
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Das
U.S. Patent 5,541,543 von
Arnaud offenbart ein Telefonset, das mit einem Sprachsignallautsprecher
ausgestattet ist, das auch als eine Klingel und insbesondere als
eine Vorrichtung zum Regeln der Leistung dient, die dem Lautsprecher
während
eines Läutsignals
zur Verfügung
gestellt wird.
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Das
U.S. Patent 5,894,212 von
Wendt et al. zeigt ein Läutsignal
von einer Gleichstromversorgung, die ein Paar von durch einen pulsweitenmodulierten
(PWM) Schaltkreis geregelten Schalter verwendet.
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Die
U.S. 5,946,608 offenbart
eine Mischschaltung zum Mischen einer Mehrzahl von Eingabesignalen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine raumsparende
und kosteneffektive Ein-Chip-Lösung
für Audioausgabevorrichtungen
zur Verfügung
zu stellen, um das Überlagern
verschiedener Audiosignale, wie Stimme, Läutsignale oder Musik, zu ermöglichen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Stromverbrauch,
den erforderlichen Chipbereich und die Versatzspannung zu verringern, und
das PSSR zu verbessern.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine präzise Einstellung
des Ausgangssignals vorzusehen, um eine exakte Einstellung der Lautstärke der
Vorrichtungen, wie eines Lautsprechers, zu erreichen.
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Gemäß den Aufgaben
dieser Erfindung wird ein Schaltkreis erreicht mit der Fähigkeit,
eine Mischung unterschiedliche Audiosignale mit weniger Verstärkern als
beim Stand der Technik durchzuführen.
Besagter Schaltkreis zum Überlagern
unterschiedlicher Audiosignale einer Audioausgabevorrichtung weist
mehr als einen Audioeingangskanal, eine Konfiguration von Schaltern,
um unterschiedliche Eingabesignale zu aktivieren, eine Konfiguration von Widerständen für jede Audiosignaleingangsleitung
und einen invertierenden Spannungsverstärker als Ausgabestufe, um die überlagerten
Ausgabesignale zu steuern, mit einem Eingang und einem Ausgang,
auf. Der Eingang ist mit einer Referenzspannung und mit besagten
schalteraktivierten, überlagerten
Audiosignalen verbunden. Besagter Ausgang kann verwendet werden,
um einen Lautsprecher zu betreiben. Besagter Schaltkreis weist einen
Eingangswiderstand für
besagten Spannungsverstärker und
Mittel zum Einstellen der Verstärkung
besagten Verstärkers
der Ausgangsstufe auf.
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Gemäß weiteren
Aufgaben der Erfindung wird ein Schaltkreis mit der Fähigkeit
eine Überlagerung
verschiedener Audiosignale mit weniger Verstärkern als im Stand der Technik
durchzuführen
und der Fähigkeit
einer präzisen
Einstellung des Ausgabesignals erreicht, wie in Anspruch 1 definiert.
Besagter Schaltkreis zum Mischen unterschiedlicher Audiosignale
einer Audio-Ausgabevorrichtung weist mehr als einen Audio-Eingangskanal,
eine Konfiguration von Schaltern, um unterschiedliche Eingangsaudiosignale
zu aktivieren, eine Konfiguration von Widerständen für jede Eingabeleitung von Audiosignalen
und einen invertierenden Spannungsverstärker als Ausgabestufe, um die überlagerten
Audiosignale zu steuern, mit einem Eingang und einem Ausgang, auf.
Der Eingang ist mit einer Referenzspannung und mit den durch besagte
Schalter aktivierten überlagerten
Audiosignalen gekoppelt. Besagte Ausgangsstufe weist einen Eingangswiderstand
für besagten
Spannungsverstärker
und einen Strang von Widerständen
und entsprechenden Verstärkungsschaltern
auf, um die Amplitudeneinstellung besagten Ausgabesignals zu definieren.
Einer und nur einer der besagten Verstärkerschalter wird geschlossen,
um die Amplitude des Ausgabesignals mittels des Widerstandes des
Widerstandsstrangs zwischen besagtem geschlossenen Verstärkerschalter
und dem Ausgabegate zu definieren.
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Beschreibung der Zeichnungen
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In
den begleitenden Zeichnungen, die einen wesentlichen Teil dieser
Beschreibung bilden, ist gezeigt:
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1 Stand
der Technik stellt einen typischen Schaltkreis zum Überlagern
zweier unterschiedlicher Audiosignale dar.
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2 stellt
eine schematische Darstellung eines Empfangspfades eines schnurlosen
Telefons dar.
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3 stellt
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar, das einen Schaltkreis zum Überlagern
unterschiedlicher Audiosignale zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
offenbaren einen neuen Schaltkreis, der das Überlagern unterschiedlicher
Audiosignale im Signalverarbeitungsmodul einer Audioausgabevorrichtung
ermöglicht,
wie z. B. einem Mobiltelefon. 2 zeigt eine
schematische Darstellung eines Empfangteils eines Mobiltelefons.
In der gezeigten Konzeption eines Ausführungsbeispiels weist der Empfangspfad eines
Mobiltelefons die Antenne 20, einen RF Empfänger 21,
ein Signalverarbeitungsmodul 22 und einen Lautsprecher 23 auf.
Besagter neuer Schaltkreis der Erfindung, der die Überlagerung
von Audiosignalen ermöglicht,
ist in besagtem Signalverarbeitungsmodul 22 angeordnet.
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3 stellt
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung dar. 31 und 32 geben zwei unterschiedliche
Audioeingabesignale wieder, wie z. B. Musik und Stimme, 33 und 34 geben
ein Paar paralleler Widerstände
wieder, im aktuellen Ausführungsbeispiel
haben sie einen Widerstand in der Größe von 10 kOhm. Ein Paar paralleler
Schalter 35 und 36 kann entweder eines oder beide
besagter Audioeingabesignale aktivieren. Das Eingabesignal xx, der Widerstand
yy und der Schalter zz geben eine Mehrzahl von möglichen Eingabestufen beliebiger
Nummer wieder. Bei einer Anwendung werden drei Eingabesstufen für Sprache,
Musik und eine beliebige andere Audiosequenz verwendet. Besagte
drei Eingabestufen können
durch den Benutzer besagter Audioausgabevorrichtung optional aktiviert
werden. Der Widerstand der Schalter, üblicherweise in der Größe von 100–150 Ohm,
ist klein, verglichen mit dem Widerstand besagter Eingangswiderstände. Der
Punkt 37 ist der Summierungspunkt der unterschiedlichen Eingabesignale
zum Überlagern.
Der Widerstand 38 ist der Eingangswiderstand der Ausgangsstufe.
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Der
Strang der Widerstände 41 und
der Strang der Schalter 42, gezeigt in 3,
gibt eine Mehrzahl von n Widerständen
und damit zusammenhängenden
Schaltern wieder, die zur Amplitudeneinstellung des Ausgangssignals
verwendet werden. Besagte Anzahl n von Widerstanden und Schaltern ist
in Realität
viel größer als
in 3 gezeigt. Die Ausgangsstufe weist besagten Strang
von Widerstanden 41, einen entsprechenden Strang von widerstandsbehafteten
Verstärkerschaltern 42,
einen invertierenden Verstärker 40,
eine Referenzspannung 44 und die Ausgangsspannung 43 auf.
Besagte Ausgangsspannung kann einen Lautsprecher (nicht in der Zeichnung
dargestellt) antreiben. Ein widerstandsbehafteter Verstärkerschalter 42 ist
jedem Widerstand 41 zugeordnet.
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Alle
widerstandsbehafteten Verstärkerschalter
können
von minimaler Größe sein,
und die Toleranzen beim Herstellungsverfahren und die Temperatur
sind überhaupt
nicht kritisch.
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Besagte
Verstärkerschalter 42 können digital programmiert
sein, um einen fehlerlosen Betrieb sicherzustellen. Sie werden digital
durch eine äußere Mikroreglerschnittstelle
gesteuert. Als ein Beispiel bei einem existierenden Ausführungsbeispiel
werden interne Verstärkerwiderstände verwendet,
um die Verstärkungseinstellung
zu definieren. Das Einstellen der Amplitude des Ausgangssignals,
z. B. die Regelung der Lautstärke
eines Lautsprechers, wird durch einen externen Mikroregler geregelt.
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Für eine definierte
Amplitudeneinstellung wird besagter Strang von Widerständen 41 zusammen
mit besagtem Strang entsprechender widerstandsbehafteter Verstärkungsschalter 42 verwendet.
Die Anzahl der Widerstände
in dem Strang von Verstärkungswiderständen und
die Anzahl von entsprechenden widerstandsbehafteten Verstärkungsschaltern
können
eine beliebige Anzahl sein. Je mehr Verstärkungswiderstände und
Verstärkungsschalter verwendet
werden, desto feiner wird die Definition des Ausgangssignals beispielsweise
eines Lautsprechers. Nur ein Schalter des Strangs von besagten Verstärkungsschaltern
wird zu einem bestimmten Zeitpunkt geschlossen, um eine bestimmte
Amplitude des Ausgangssignals zu definieren.
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Verglichen
mit dem Stand der Technik erfordert die Erfindung einen Verstärker weniger
zum Überlagern
unterschiedlicher Audiosignale mit dem Vorteil eines geringeren
Stromverbrauchs, eines geringeren Versatzes, geringerer erforderlicher
Chipbereich und einem verringerten Energieversorgungs-Welligkeitsunterdrückungsverhältnis (PSSR). Gemäß dem Stand
der Technik wird ein Versatz des Verstärkers, der verwendet wird für die Überlagerung,
mit dem Gewinn der Ausgangsstufe multipliziert. Das Vermeiden der
Verwendung des vermischenden Verstärkers 6, gezeigt im
Stand der Technik von 1, beseitigt eine Versatzquelle
am Eingang des Lautsprecherverstärkers.
Die Verringerung des Versatzes ermöglicht einen höheren dynamischen
Bereich am Ausgang des Lautsprecherverstärkers 40, gezeigt
in 3, der zu einer höheren Ausgangsleistung führt. Sie
verringert auch den Ruhestrom.
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Wie
in den bevorzugten Ausführungsbeispielen
gezeigt, stellt der neue Schaltkreis eine effektive und herstellbare
Alternative zum Stand der Technik zur Verfügung.