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Überblendschaltungseinrichtung an elektrischen Wiedergabegeräten und Uberblendregler für eine derartige Schaltungseinrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Uberblendschaltungseinrichtung an elektrischen Wiedergabegeräten zum Überblenden der von einem Signalgeber abgegebenen Signale zwischen zwei Wiedergabeeinheiten, mit einem mittels Abtastern abgetasteten, regelbaren Widerstand, der durch Verstellen der Abtaster längs seiner Widerstandsbahn jeweils der einen von dem Maximalwert bis zu dem Minimalwert abnehmenden Uberblendwiderstand und der anderen Wiedergabeeinheit einen von dem Minimalwert bis zu dem Maximalwert zunehmenden Überblendwiderstand vorschaltet.
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Ein in der DE-OS 29 38 675 beschriebener Überblendregler in einer Überblend-Schaltungseinrichtung mit rotierendem Schleifer hat eine kreisförmige Schleiferbahn, die von zwei Schleiferarmen abgetastet wird, welche vom Drehpunkt her V-förmig divergieren. Dieser bekannte Übrblendrrgler kann auch als Schieberegler ausgebildet sein. Die Schleiferbahn ist unterteilt in zwei Leiterbahnteile, zwischen denen sich ein Widerstandsbahnteil befindet. Die beispielsweise metallisierten Leiterbahnteile enden beide mit ersten Enden kontaktierend an dem zwischengefügten Widerstandsbahnteil. Die Schleiferarme liegen derartauf Abstand, daß sie bei einer Mittenstellung beide die ersten Enden der Leiterbahnteile belegen. Wenn nun an die Leiterbahnteile je ein Lautsprecher angeschlossen ist, dann gelangt an beide Lautsprecher die volle Ausgangsspannung eines Niederfrequenzverstärkers des Wiedergabegerätes. Werden die Schleifer aus der Mittenstellung hinausbewegt, dann bleibt ein Schleifer auf einem Leiterbahnteil, während der andere je nach dem Verschiebeweg eine bestimmte Stellung auf dem Widerstandsbahnteil belegt. Damit wird ein mehr oder weniger großer Teilwiderstand des Widerstandsbahnteiles zu einem Lautsprecher in Serie geschaltet. Darauf sinkt die Spannung und somit die Spannung und somit die Leistung an diesem Lautsprecher entsprechend ab. Der andere Lautsprecher hingegen wird weiterhin mit der vollen Ausgangsspannung des Endverstärkers versorgt. Übliche Widerstandswerte der Widerstandsbahnteile von Überblendreglern liegen zwischen 20 und 80 Ohm.
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Hat der Widerstandsbahnteil des Uberblendreglers beispielsweise einen Längswiderstand von 40 Ohm, dann erhalten in der Mittelstellung der Schleifer beide Lautsprecher die volle Ausgangsspannung des NF-Verstärkers. Werden dagegen die Schleifer in eine Endstellung gedreht, dann bekommt ein Lautsprecher die volle Ausgangsspannung, während der andere nur noch eine Spannung von
d.h. 0,09 x U
1 oder ca. Einhundertstel der Leistung des anderen Lautsprechers zugeführt erhält. Es läßt sich damit also eine gute Uberblendregelung vornehmen.
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Anders liegen die Verhältnisse, wenn an den Überblendregler ein Booster mit relativ hochohmigem Eingang (größer als 1 kOhm) geschaltet wird. Durch diesen hochohmigen Eingang wird die Belastung des Uberblendreglers sehr gering und praktisch unwirksam. In der Mittelstellung werden beide Booster mit der gleichen Aussteuerspannung betrieben. Werden die Schleiferarme jedoch in eine Endstellung gedreht, dann gelangt an einen Boosterdie volle Aussteuerspannung und an den anderen eine Spannung von
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Nimmt man wieder einen Widerstandswert von 40 Ohm längs des Widerstandsbahnteiles an, dann beträgt die Aussteuerspannung
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Das bedeutet, daß beim Einsatz von hochohmigen Boostern auch bei extremer Verstellung der Schleiferarme beide Lautsprecher fast die volle Ausgangsleistung erhalten. Dieser Unterschied ist fast nicht mehr meßbar, auf keinen Fall hörbar. Der Nachteil läßt sich durch einen niederohmigen Boostereingang von beispielsweise 20 Ohm zwar verringern; mit dieser Verringerung wird aber der Nachteil einer zusätzlichen Verlustleistung im Booster und eines höheren Klirrfaktors in der Endstufe, beispielsweise durch eine Belastung mit 2 x 20 Ohm = 40 Ohm erkauft.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Uberblend-Schaltungseinrichtung der eingangs erwähnten Art und einen dafür geeigneten Überblendregler zu schaffen, die auch bei einem hochohmigen Boostereingang eine befriedigende Überblendregelung möglich macht.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zu den Wiedergabeeinheiten von anderen Abtastern abgetastete, regelbare Zusatzwiderstände geschaltet sind, wobei bei gemeinschaftlicher Bewegung aller Abtaster die anderen Abtaster die Zusatzwiderstände derart gegensinnig zueinander verändern, daß sich der zu der einen Wiedergabeeinheit parallelgeschaltete Zusatzwiderstand von dem Maximalwert bis zu einem Minimalwert und der zu der anderen Wiedergabeeinheit parallelgeschaltete Zusatzwiderstand von dem Minimalwert bis zu dem Maximalwert verändert.
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Durch das Parallelschalten von Zusatzwiderständen, die sich gegensinnig zu den Widerstandswerten des Überblendwiderstandes ändern, werden die Ausgangsspannungen des Überblendreglers unabhängig davon, ob eine niederohmige Last (Lautsprecher) oder eine hochohmige Last (Booster-verstärker oder Kopfhörer) angeschlossen ist, ausreichend differenziert geändert. Die Zusatzwiderstände werden vorzugsweise von kontinuierlich oder stufenweise regelbaren Widerständen gebildet.
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Es ist von Vorteil, wenn zur Verwirklichung der Überblend- Schaltungseinrichtung ein als Dreh- oder Schieberegler ausgebildeter Uberblendregler eingesetzt wird, in dem die Wiedergabesignale mittels auf Abstand angeordneter, mit einander verbundener Überblend-Schleiferarme auf verschiedene Stellen einer Schleiferbahn übertragen werden, die aus zwei metallischen, an die Wiedergabeeinheiten angeschlossenen Leiterbahnteilen und einem dazwischen vorgesehenen Uberblend-Widerstandsbahnteil besteht, das die angrenzenden ersten Enden der Leiterbahnteile verbindet und auf das jeweils einer der Uberblend-Schleiferarme auflaufen kann.
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Erfindungsgemäß ist dieser Überblendregler dadurch gekennzeichnet, daß die voneinander abliegenden zweiten Enden der metallischen Leiterbahnteile jeweils mit einem Zusatz-Widerstandbahnteil verbunden sind, das von einem Zusatzschleiferarm abgefahren wird, der mit dem Gerätemassepotential verbunden ist, und daß die auf Abstand angeordneten Schleiferarme elektrisch getrennt mit dem Zusatzschleiferarm gleichsinnig bewegbar verbunden sind. L Abstand der Schleiferarme gegeneinander and der gemeinsame Verstellweg können beliebig gewählt werden.
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Der Zusatzschleiferarm kann bei einem Dreh-Uberblendregler beispielsweise über die Uberblendreglerachse unmittelbar zum Gehäuse und dann über das Gerätegehäuse an Masse gelegt sein. Auch eine unmittelbare Masseverbindung ist denkbar.
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Werden an diesen Überblendregler zwei Lautsprecher angeschlossen, so liegt in der Mittelstellung des Überblendreglers zu jedem Lautsprecher ein Zusatzwiderstand von 40 Ohm parallel, wenn der Widerstandswert des gesamten Zusatzwiderstandes 80 Ohm beträgt. Diese zusätzliche Belastung der Endstufe hat auf deren Eigenschaften keinen nennenswerten Einfluß. In einer Endstellung des Uberblendreglers liegt ein Lautsprecher direkt an der Endstufe und parallel dazu liegt der gesamte Zusatzwiderstand von 80 Ohm. Der andere Lautsprecher hingegen wird durch den Schleifer des Zusatzwiderstandes kurzgeschlossen. Es ergibt sich damit eine gute Uberblendregelung beim Einsatz normaler 4 Ohm Lautsprecher. Von besonderer Bedeutung ist der Überblendregler jedoch beim Einsatz von hochohmigen Booster-Verstärkern. In der Mittelstellung werden beide Booster mit der gleichen vollen Ausgangsspannung des Endverstärkers angesteuert. Die Belastung der Endstufe beträgt dabei ca. 40 Ohm; die Eigenschaften der Endstufe werden damit nicht beeinflußt. Wird der Überblendregler nun in eine Endstellung gedreht, so ergeben sich ähnliche Verhältnisse, indem nämlich immer von einer Aufstellung des einen Boosters bis zu einem Kurzschließen des anderen Boosters und damit Lautsprechers übergeblendet wird. Der Uberblendregler ist mithin sowohl für den unmittelbaren Betrieb eines Lautsprechers als auch für das Zwischenschalten eines Booster-Verstärkers geeignet.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei einem Dreh-Uberblendregler das Zusatz-Widerstandsbahnteil die Schleiferbahn zu einem Ring ergänzt. Wenn die dafür erforderliche Leiterbahnlänge nicht ausreicht, weil beispielsweise die Leiterbahnteile zusammen mit dem Überblendwiderstands-Bahnteil einen Bogen von mehr als 1800 beanspruchen, dann ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das Zusatz-Widerstandsbahnteil konzentrisch zu der aus Leiterbahnteilen und Uberblendwiderstand bestehenden Schleiferbahn angeordnet ist. Bei einem Schieberegler wird das Zusatz-Widerstandsbahnteil parallel zu einer geradlinigen Schleiferbahn aus Leiterbahnteilen und Uberblendwiderstand angeordnet.
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Um den Zusatzwiderstand noch besser den Gegebenheiten anpassen zu können, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Widerstandsverlauf des Zusatzwiderstandes über den Widerstandsverlauf hinweg nicht linear ist.
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Wenn der Zusatzwiderstand von einem Leiterbahnteil zum anderen durchverbunden ist, dann führt der ständige Stromfluß zu einem Leistungsverlust. Um die Verlustleistung zu reduzieren, ist deshalb nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das Zusatz-Widerstandsbahnteil in der Mitte zur Bildung von zwei getrennten Bahnteilen unterbrochen ist und der Zusatzschleiferarm beim Auflaufen auf diesen unterbrochenen Bereich isoliert ist.
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Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 einen Überblendregler mit Überblend- und Zusatzwiderstandsbahnteilen
- Fig. 2 ein Ersatzschaltbild einer Schaltungseinrichtung, in der der Überblendregler nach Fig. 1 eingesetzt wird,
- Fig. 3 drei Ersatzschaltbilder von Überblendschaltungseinrichtungen mit dem Überblendregler nach Fig. 1 in drei verschiedenen Funktionsstellungen, zum unmittelbaren Betrieb von Lautsprechern,
- Fig. 4 drei Ersatzschaltbilder von Uberblendschaltungseinrichtungen mit dem Uberblendregler nach Fig. 1 zum Betreiben von Lautsprechern über zwischengeschaltete Booster-Verstärker,
- Fig. 5 einen gegenüber Fig. 1 abgewandelten Überblendregler mit koaxialen Zusatzwiderstandsbahnteilen.
- Fi.g 6 einen als Schieberegler ausgebildeten Überblendregler mit Zusatzwiderstandsbahn.
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In Fig. 1 ist ein Uberblendregler 1 für eine Schaltungseinrichtung an elektrischen Wiedergabegeräten zum Überblenden von elektrischen Wiedergabesignalen zwischen einer ersten Wiedergabeeinheit und einer zweiten Wiedergabeeinheit schematisch dargestellt. Die Darstellung betrifft nur den Mono-Betrieb, d.h. nur den Einkanal-Betrieb. Für den Stereo-Betrieb ist der Uberblendregler entsprechend zu verdoppeln. Als Wiedergabeeinheiten sollen einerseits Lautsprecher, die unmittelbar angeschaltet sind, und andererseits über Booster-Verstärker betriebene Lautsprecher bzw. Kopfhörer verstanden werden. Weiterhin ist die Funktionsweise des Überblendreglers nicht beschränkt auf Drehregler. Es ist ebensogut möglich, den Überblehdregler als Schieberegler auszuführen, wie in Fig. 6 näher erläutert ist. Der Überblendregler 1 nach Fig.l hat eine Schleiferbahn 3, die in mehrere Bahnteile unterteilt ist.
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Auf der Schleiferbahn befinden sich zwei metallisierte Kontaktbahnen 5 und 7. An diese metallisierten Kontaktbahnen 5, 7 sind als Wiedergabeeinheiten dienende Lautsprecher angeschlossen, die durch die Belastungswiderstände RL2 charakterisiert sind. Die Lautsprecher sind an Masse gelegt. Die Leiterbahnteile 5 und 7 schließen zwischen ihren ersten Enden 9 und 11 einen Uberblendwiderstandsbahnteil RU ein. Der Widerstandsbahnteil RU ist mit den metallisierten Leiterbahnen 5 und 7 kontaktiert. An die zweiten Enden der Leiterbahnteile 5 und 7 ist ein Zusatz-Widerstandsbahnteil RZ angeschlossen, das den restlichen Teil der ringförmigen Schleiferbahn 3 ausfüllt. Der Widerstandsverlauf längs des Zusatzwider-Widerstandsbahnteiles RZ kann linear oder aber auch nicht linear sein. Auch eine Stufung ist möglich. Durch einen Isolierbereich 16 in der Mitte des Zusatz-Widerstandsbahnteiles RZ kann eine Aufteilung in zwei getrennte Zusatzwiderstände RZ1 und RZ2 erfolgen, um so die Verlustleistung zu verringern.
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Auf der Schleiferbahn 9 sind Schleiferarme 17, 19 und 21 entlangfahrbar. Der Drehbereich ist begrenzt auf + 900 gegenüber der Schleiferarmstellung nach Fig. 1. Die Schleiferarme 17 und 19 sind miteinander elektrisch verbunden und streben V-förmig auseinander; gegenüber dem Schleiferarm 21 sind sie elektrisch isoliert. Alle Schleiferarme sind um eine gemeinsame Drehachse um den Mittelpunkt 23 der Schleiferbahn 3 verstellbar. In der Zeichnung sind die Schleifer-Drehpunkte gegenüber dem Mittelpunkt 23 der Schleiferbahn versetzt, um besser zu zeigen, daß die Schleiferarme 15, 17 gegenüber dem Schleiferarm 21 elektrisch isoliert sind.
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Die Schleiferarme 17 und 19 sind an einen Endverstärker eines elektrischen Wiedergabegerätes angeschlossen; sie sind jeder für sich nur bewegbar innerhalb der ihnen zugeordneten Leiterbahnteilen 5 und 7 und dem Überblendwiderstandsbahnteil RÜ. Der Schleiferarm 21 fährt nur den Zusatzwiderstandsbahnteil RZ ab. Der Schleiferarm 21 ist beispielsweise über die metallische Achse und das Gehäuse des Uberblendreglers geerdet. Diese Erdung ist ersatzweise in Fig. 1 dargestellt durch eine Erdungsleitung 27. Auch andere Erdungen, beispielsweise über zusätzliche Schleifer sind denkbar.
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Fig. 2 zeigt das Ersatzschaltbild des in eine Schaltungseinrichtung zum Überblendregeln eingesetzten Überblendreglers 1. Das Ersatzschaltbild 25 zeigt, daß die elektrischen Wiedergabesignale, wie Sprache oder Ton, über parallele Leitungszüge 29, 31 über einen aufgeteilten Übergangswiderstand RÜ auf die Belastung gegeben werden. Die Belastung besteht jeweils aus Parallelschaltungen der Lautsprecherwiderstände RL1 und RL2 und einem Teil des Zusatzwiderstandes RZ. Dem Lautsprecherwiderstand RL1 liegt also ein Teil des Zusatzwiderstandes RZ parallel und parallel zu dem Lautsprecherwiderstand RL2 ist der restliche Teil des Zusatzwiderstandes RZ geschaltet. Ist der Isolierbereich 16 vorgesehen, dann gelten die Bezeichnungen RZ1 und RZ2 für die elektrisch getrennten Zusatzwiderstandsbahnteile.
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Fig. 3 zeigt nun anhand dreier Stellungs-Schaubilder des Überblendreglers zusammen mit einer Ersatzschaltung, wie die Überblendregelung vonstatten geht. Die Darstellung ist nur für eine Verschwenkung der Schleiferarme entgegen dem Uhrzeigersinn aus der Mittelstellung bis in eine Endstellung dargestellt. So nimmt der Übergangswiderstand für den Lautsprecher mit dem Widerstand RL2 von 0 Ohm auf 40 Ohm zu, wobei gleichzeitig der Zusatzwiderstand von 40 Ohm bis auf 0 Ohm absinkt. In der gleichen Weise steigt der Zusatzwiderstand RZ, der parallel zu dem Widerstand RL1 parallelgeschaltet ist, von 40 Ohm auf 80 Ohm an. Ubergangswiderstand RÜ und Zusatzwiderstand R6 ändern sich also innerhalb der einzelnen Leitungszüge 29 bzw. 31 gegensinnig oder umgekehrt proportional.
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Die Widerstandsangaben beziehen sich darauf, daß der Überblendwiderstand RÜ über die Länge des Überblendwiderstandsbahnteiles hinweg 40 Ohm beträgt. Gleichzeitig beträgt der Zusatzwiderstand RZ der sich über das Zusatzwiderstandsbahnteil RZ erstreckt, 80 Ohm. Bei anderen Widerstandswerten ergeben sich entsprechend andere Widerstandsverteilungen.
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Bei der Darstellung in den Figuren 4a bis 4c ist der Obergangswiderstand wieder mit 40 Ohm und der Zusatzwiderstand wieder mit 80 Ohm bemessen. Auch hier gelten die Widerstandswerte nur als Beispiele. Vor die Lautsprecherwiderstände RL1 und RL2 ist jeweils ein Booster-Verstärker 33 mit einem Innenwiderstand RI1 bzw. RI2 geschaltet. Die drei Funktionsstellungen entsprechen wieder denen nach Fig. 3a bis 3c und die Uberblendwiderstände und die Zusatzwiderstände verändern sich dabei ebenfalls wie in der Darstellung nach Fig. 3a bis 3c. Einen Unterschied bilden lediglich die zwischengeschalteten Booster 33 mit ihren Innenwiderständen R11 und Ri2.
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Es zeigt sich, daß sowohl bei dem unmittelbaren Anschließen von Lautsprechern als auch beim Zwischenschalten von Booster-Verstärkern eine einwandfreie Überblendregelung möglich ist.
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Fig. 5 zeigt einen Überblendregler, bei dem der Zusatzwiderstand RZ die Schleiferbahn nicht zu einem Ring ergänzt, sondern koaxial zu dieser angeordnet ist. Auch hier kann ein Isolierbereich 16 den Zusatzwiderstand in zwei gegeneinander isolierte Teile trennen. Der Zusatzwiderstand Rz bzw. die Zusatzwiderstandsteile RZ1 und RZ2 sind dabei über Kreuz geschaltet, um für alle Schleiferarme den gleichen Drehsinn zu erhalten.
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Es ist natürlich in Abwandlung dieser Ausführungsform auch möglich, den koaxialen Zusatzwiderstand RZ wie in der Darstellung nach Fig. 1 nach unten zu legen, wie es in Fig. 5 durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Der Zusatzwiderstand RZ bzw. die Zusatzwiderstände RZ1 und RZ2 werden dann nicht über Kreuz geschaltet. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 liegt der Zusatzschleiferarm 21 auf der Mitte zwischen den Uberblendschleiferarmen 17, 19. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und bei einer Umklappung des koaxialen Zusatzwiderstandes gegenüber der Darstellung nach Fig. 5 ist der Zusatzschleiferarm 21 gegenüber der Mitte zwischen den Schleiferarmen 17, 19 um 180 Winkelgrade versetzt.
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Fig. 6 zeigt einen als Schieberegler ausgebildeten Überblendregler 101 mit einem geradlinig ausgebildeten Zusatz- widerstandsbahnteil 100 RZ, das von einem Zusatzschleiferarm 121 abgetastet wird. Parallel zu dem Zusatzwiderstandsbahnteil 100 RZ erstreckt sich eine geradlinige Schleiferbahn 103, die aus außen gelegenen metallisierten Leiterbahnteilen 105, 107 und einem dazugefügten Uberblendwiderstandsbahnteil 100 RÜ besteht. Die Schleiferbahn 103 wird mittels miteinander elektrisch verbundener, jedoch auf Abstand angeordneter Schleiferarme 117, 119 abgetastet. Der Abstand der Schleiferarme 117, 119 ist etwas größer als dieLänge des Uberblendwiderstandsbahnteiles 100 RÜ, sodaß beide Schleiferarme bei Mittelstellung auf den zugeordneten Leiterbahnteilen 105 bzw. 107 liegen.
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Die ersten Enden 109, 111 derLeiterbahnteile 105, 107 sind mit dem zwischengefügten Überblendbahnteil 100 Rü kontaktiert. An die zweiten Enden 113, 115 der Leiterbahnteile 105, 107 sind Widergabeeinheiten, bestehend aus den Lautsprechern RL1 und RL2 allein oder aus diesen mit vorgeschalteten hochohmigen Booster Ri1 und Ri2, angeschlossen. Die Schleiferbahn 103 abtastenden Schleiferarme 117, 119 liegen elektrisch an dem Geräteendverstärker 25 und der Zusatzschleiferarm liegt über die Leitung 127 an der Masse des Gerätes. Das zum zweiten Ende 113 des Leiterbahnteiles 105 parallele Ende 135 des Zusatzwiderstandsbahnteiles 100 Rz ist mit dem zweiten Ende 115 des Leiterbahnteiles 107 verbunden. Entsprechend ist das zum zweiten Ende 115 parallele Ende 137 des Zusatzwiderstandsbahnteiles 100 RZ mit dem zweiten Ende 113 des Leiterbahnteiles 105 verbunden.
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Alle Schleiferarme 117, 119 und 121 sind mechanisch mit einem Schiebergriff 139 verbunden. Die Schleiferarme 117, 119 einerseits und der Schleiferarm 121 andererseits sind gegeneinander elektrisch isoliert. Funktionsmäßig arbeitet der Schieberegler nach Fig. 6 entsprechend dem nach den Fig. 1 und 5. Die Figuren 2, 3 und 4 gelten entsprechend. In der Mitte des Zusatzwiderstandsbahnteiles 100 RZ kann wider ein in Fig. 6 schraffiert dargestellter Isolierbereich 116 vorgesehen sein, der das Zusatzwiderstandsbahnteil in zwei elektrisch gegeneinander isolierte Teile 100 RZ1 und 100 Rz2 teilt. In der Mittenstellung, die in Fig. 6 dargestellt ist, soll derZusatzschleiferarm 121 isoliert auf diesem Isolierbereich 116 aufliegen.