EP0746122B1 - Monolithisch integrierbare Mischereinrichtung für ein Mischpult - Google Patents

Monolithisch integrierbare Mischereinrichtung für ein Mischpult Download PDF

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EP0746122B1
EP0746122B1 EP95108370A EP95108370A EP0746122B1 EP 0746122 B1 EP0746122 B1 EP 0746122B1 EP 95108370 A EP95108370 A EP 95108370A EP 95108370 A EP95108370 A EP 95108370A EP 0746122 B1 EP0746122 B1 EP 0746122B1
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EP
European Patent Office
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gain
resistor
rsv
channel
network
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP95108370A
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English (en)
French (fr)
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EP0746122A1 (de
Inventor
Ulrich Dr. Ing. Theus
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TDK Micronas GmbH
Original Assignee
TDK Micronas GmbH
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Publication date
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Priority to DE59510874T priority patent/DE59510874D1/de
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Priority to KR1019960018430A priority patent/KR970004484A/ko
Priority to JP8140409A priority patent/JPH09121131A/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04H—BROADCAST COMMUNICATION
    • H04H60/00—Arrangements for broadcast applications with a direct linking to broadcast information or broadcast space-time; Broadcast-related systems
    • H04H60/02—Arrangements for generating broadcast information; Arrangements for generating broadcast-related information with a direct linking to broadcast information or to broadcast space-time; Arrangements for simultaneous generation of broadcast information and broadcast-related information
    • H04H60/04—Studio equipment; Interconnection of studios

Definitions

  • An application example of this is a soft one Crossfading from a music playback to a current traffic announcement, whereby both signals come from different sources. During the Traffic announcement dampens the channel with the music signal and instead the Traffic announcement shown.
  • Such cross-fades require a pure one electronic mixer device with an intelligent control, e.g. by means of of a processor connected to the actual system via control lines or a bus system Mixer device is connected, can be realized.
  • the one automatic mixer device for microphones has the object.
  • a separate sound channel is made available, which has a fixed one Preamplifier and a controllable amplifier with the associated control devices.
  • the Outputs of all sound channels are combined by means of a summing amplifier, the one adjustable amplifier for common volume control is connected downstream.
  • to Gain control are operational amplifier circuits in connection with LED-controlled Photo resistors used as control elements.
  • US 4,885,792 shows another audio mixer device with a single active one Gain element in each audio channel. And a main amplifier for the overall gain all channels.
  • the gain setting is done manually or electromechanically via a Change of resistors, which are designed as sliders and the control voltage for Deliver VCAs.
  • US 5,309,517 finally shows yet another arrangement of an audio multiplexer in the also a plurality of controllable preamplifiers via a summing bus to different Summing amplifier inputs are switchable.
  • the gain setting in each Sound channels take place via preamplifiers with sliders, which are followed by VCAs.
  • the Summing amplifiers have no setting options.
  • the circuitry for mixer devices can be very large, in particular if it is professional studio equipment. For Consumption areas, e.g. in the application described for car radio receivers or the application in the PC or in other applications, the requirements are indeed less, but the circuitry for an intelligent mixer device nevertheless so large that a compact, monolithically integrable solution must be found, the Circuit effort, which is ultimately in the required semiconductor crystal area expresses, should remain as low as possible for cost reasons.
  • a mixer device with active components contains for everyone on the input side Channel a preamplifier with adjustable gain and one on the output side Summing device to the differently amplified signals into a single Summarize signal at one output, cf. Fig. 1.
  • a preamplifier with adjustable gain and one on the output side Summing device to the differently amplified signals into a single Summarize signal at one output, cf. Fig. 1.
  • For the preamplifier circuits with operational amplifiers prove to be useful because of them about changing one of a coupling and a feedback resistor formed resistance ratio the respective gain is easily adjustable.
  • the active circuit parts consist of first operational amplifiers v1, the first operational amplifier arrangements OP1 with corresponding circuits form and a first, second and third preamplifier for the supplied signals Form M1, M2, M3.
  • the outputs of the preamplifiers are by means of a second one Operational amplifier arrangement OP2 interconnected to the signals of all three Combine channels into a single signal that can be tapped at the output o.
  • the second operational amplifier arrangement OP2 forms a summing amplifier S, which as an active element is an operational amplifier, the second Operational amplifier v2, contains.
  • OP1 As active elements in both Operational amplifier arrangements OP1, OP2 also transconductance amplifiers and other active circuits with appropriate wiring can be used.
  • the operational amplifier v2 is connected as a summing amplifier and points for everyone Channel an input resistance Rsv and one for all channels Feedback resistor Rsr on.
  • the amplification of the three preamplifiers M1, M2, M3 is done via one Input resistance Rmv and a feedback resistance Rmr set.
  • the Input resistance Rmv lies between the respective channel input e1, e2, e3 and the inverting input of the first operational amplifier v1. On this Input is also the output signal of the feedback resistor Rmr Operational amplifier v1 fed back.
  • first and second operational amplifier arrangements OP1, OP2 shown However, this is advantageous in that the respective reinforcements directly through the Ratio of feedback resistance Rmr or Rsr and input resistance Rmv or Rsv can be determined.
  • the gain is set in the first Operational amplifier arrangement OP1 by the input resistance and the Feedback resistance through a potentiometer or slider rs (see Fig. 3) are formed, the tap a1 at the inverting input of the first Operational amplifier v1 and its other two connection nodes k1, k2 are connected to the input e1 or the operational amplifier output.
  • a Changing the potentiometer or slider setting can cause the signal in the respective sound channel can be amplified or damped over a very wide range.
  • the analog setting is made with a potentiometer or slider rs in the Usually by hand or using a servomotor. Electronic adjustment is easier possible if only discrete gain values need to be set, whose Increment may, however, be narrow. Enough for the intended consumption area for example a step size of 1.5 dB.
  • the input resistance is Rmv and the feedback resistor Rmr of the preamplifier M as Resistor network rp (cf. FIG. 2) from a large number of partial resistors r formed, which can be switched on, off or on via electronic switches, where also a series connection or parallel connection of partial resistors r is possible.
  • a particularly simple arrangement for such a resistance network rp a resistance chain consisting of mostly different partial resistances r, where a Part or all of the connection nodes k of the partial resistors are provided with taps ai.
  • a switching device s shown schematically in Fig. 3 the one Corresponding sliding contact with a slider rs, one of the taps ai connected to the inverting input of the first operational amplifier v1 become.
  • a single switch contact divides the tapped via the respective tap a1 Resistor network rp in two parts and forms a first and one with it coupled second resistor R1, R2.
  • the invention only requires a second grinding or switching contact s2, with which the total resistance value of the resistance chain is divided particularly easily into three resistors R1, R2, R3.
  • the Realization of the tapped resistance network rp as a resistance chain is also very suitable for monolithic integration.
  • This chain of resistance allows thus that the resistance ratio in the case of the two resistors R1, R2 and the three resistors R1, R2, R3 in a very simple way in a wide ratio can be changed. With a fine gradation, this is indicated by a large number of Partial resistances r bought, which thus form a relatively long chain.
  • the Gain control in preamplifier M1 contains an adjustment resistor Slider rs its tap a1 via a sliding contact s on the inverting Input of the first operational amplifier v1 is connected.
  • the entrance of the Slider rs, the first circuit node k1, is via a fixed resistor Rmv ' connected to the signal input e1.
  • the resistance of the Slider rs divided into two parts and forms the first and second resistor R1 or R2.
  • the output of the slider by a second Circuit node k2 is formed with the output of the first Operational amplifier v1 and with the one connection of a fixed resistor Rsv ' connected as the input resistance Rsv of the summing amplifier S for this channel serves.
  • the Sum resistance from the fixed resistor Rmv 'and the first resistor R1 den Input resistance Rmv and the second resistance R2 den Feedback resistor Rmr (see Fig. 1).
  • the connection point between the Fixed resistors Rsv and Rsr form a third circuit node k3, which has a Summing line s1 with the inverting input of the second operational amplifier v2 is connected.
  • summing line s1 there are further input resistors a second or a third preamplifier M2 or M3 connected.
  • the actuation of the slide controller rs, s can be done manually or electronically via an auxiliary device can be controlled by a control device P.
  • a control device P In a digital version of the Slider rs or potentiometer, electronic control becomes easier, by actuating only electronic switching devices, as already stated Need to become.
  • the slider rs or the potentiometer is activated by a Resistor network rp replaced with taps ai.
  • FIG. 4 compared to FIG. 3 recognize, the same circuit parts are provided with the same reference numerals and therefore no longer need to be explained.
  • M is the Slider rs replaced by a resistor network rp.
  • a first and a second Electronic switches s1 or s2 set one to the first or tap a1 or a2 Connection, whereby the resistor network is divided into three sections which form the first, second and third resistor R1, R2, R3.
  • the permissible ranges for the first and second taps a1 and a2 overlap not doing that. 4, the associated areas are shown schematically by the length of the respective sliding contact lines.
  • the first operational amplifier arrangement OP1 as in FIG Fixed resistor Rmv 'together with the first resistor R1 Input resistance Rmv (see. Fig. 1) and the second resistance R2 den Feedback resistance Rmr.
  • the third resistor R3 forms together with the fixed resistor Rsv ' Input resistance Rsv (ex. Fig. 1). Since the feedback resistor Rsr the second operational amplifier arrangement OP2 is constant, its gain or damping controlled by changing the third resistor R3.
  • the gain vm of the preamplifier M both on the position of the first switch s1 and on the position of the second switch s2 can be controlled together or independently.
  • the Gain vm of the preamplifier M is determined by the ratio of the second resistor R2 to the sum of the fixed resistor Rmv 'and the first resistor R1 formed. It should be noted that the resistors Rmv ', Rsv' and Rsr of course also in the resistor network rp can be included.
  • the control of the electronic switches s1, s2 and possibly other switches takes place by means of the control device P which uses a stored table T assigns the respective position of the switches s1, s2 to the desired channel gain vk.
  • Fig. 5 is an example of such a division of the table Channel gain shown for each gain and Damping areas specify an appropriate division to the desired To solve the task.
  • the entire modulation range from +12 dB to -34.5 dB is divided into two areas 1 and 2 (see FIG. 5) divided, the first range 1 from +12 dB to about -6 dB and the second range 2 ranges from about -6 dB to -34.5 dB.
  • the first area 1 which is the entire channel gain range from 0 dB to +12 dB and also includes the weak attenuation range down to -6 dB, remains Summation gain vs constant at 0 dB.
  • the setting of the channel gain vk is only done by changing the resistance ratio in the preamplifier M, for which the position of the first tap a1 is varied. If the two Fixed resistors Rsv 'and Rsr of the second operational amplifier arrangement OP2 are the same are large, in the assumed example of FIG. 4 each 3 kOhm, then is the second tap a2 is identical to the second for this gain range Circuit node k2.
  • the Channel gain vk be divided so that the attenuation in the Summing amplifier S and not in the preamplifier M. This is achieved that the first resistor R1 no longer changes after reaching the maximum value becomes.
  • the preamplification vm therefore only changes relatively due to the slight reduction of the second resistor R2 in the second area 2 only still between -6 dB and -7.5 dB, while the total channel gain vk changes between -6 dB and -34.5 dB.
  • This increases the input resistance Rsv from 6 kOhm to approx. 67 kOhm. This corresponds to a change in Summing gain vs from -0 dB to -27 dB.
  • the function of the control device P can optionally also take over a processor integrated on the semiconductor chip. Of course, the control of the gain distribution and ultimately the Of course, the control of the gain distribution and ultimately the Control of the taps also via a more or less descriptive formula that is then calculated in the processor.
  • the channel gain vk forms the variable.
  • the formulaic representation is particularly simple if for individual areas or A linear dependency is given as an approximation because then the sections Intermediate values can be easily calculated using a linear interpolation.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine monolithisch integrierbare Mischereinrichtung für ein Mischpult, die als Teilschaltung für die Steuerung von verschiedenen Tonsignalquellen in einer Audio-Signalverabeitungsschaltung, z.B. in einer PC-Sound-Karte (= Tonverarbeitungsplatine für einen Personel Computer) oder in einem Autoradioempfänger, vorgesehen ist, bei der allmählich von einer Tonsignalquelle auf eine 'andere umgeschaltet werden soll. Ein Anwendungsbeispiel hierzu ist eine weiche Überblendung von einer Musikwiedergabe auf eine aktuelle Verkehrsdurchsage, wobei beide Signale aus unterschiedlichen Quellen stammen. Während der Verkehrsdurchsage wird der Kanal mit dem Musiksignal gedämpft und statt dessen die Verkehrsdurchsage eingeblendet. Bekanntlich erzeugt ein abruptes Umschalten von Signalquellen unangenehme Knackgeräusche und gegebenenfalls auch starke Lautstärkesprünge. Eine weiterer, immer wichtiger werdender Einsatz für derartige Mischereinrichtungen ist die möglichst unbemerkte Überblendung von einem gestörten oder schwächer werdenden Empfangskanal auf einen besseren. Diese Betriebsart wird auch als Diversity-Empfang bezeichnet. Derartige Überblendungen erfordern eine rein elektronische Mischereinrichtung mit einer intelligenten Steuerung, die z.B. mittels eines Prozessors, der über Steuerleitungen oder ein Bus-System mit der eigentlichen Mischereinrichtung verbunden ist, realisiert werden kann.
Als nächstliegender Stand der Technik ist die Patentschrift US 4,357,492 anzusehen, die eine automatische Mischereinrichtung für Mikrophone zum Gegenstand hat. Für jedes der Mikrophone wird dabei ein eigener Tonkanal zur Verfügung gestellt, der über einen fest eingestellten Vorverstärker und einen regelbaren Verstärker mit den zugehörigen Regeinrichtungen verfügt. Die Ausgänge aller Tonkanäle sind mittels eines Summierverstärkers zusammengefaßt, dem ein regelbarer Verstärker zur gemeinsamen Lautstärkeregelung nachgeschaltet ist. Zur Verstärkungsregelung werden Operationsverstärkerschaltungen in Verbindung mit LEDgesteuerten Fotowiderständen als Regelelementen verwendet.
US 5,376,896 befaßt sich mit der Reduktion von Rauschen und Verzerrungen von spannungsgesteuerten Verstärkern (= VCA) für Audioanwendungen. Auch hier wird jedem Tonkanal ein VCA zugeordnet und deren Ausgänge mittels eines Summierverstärkers zusammengekoppelt und gemeinsam um 6 db verstärkt.
US 4,885,792 zeigt eine andere Audiomischereinrichtung mit je einem einzigen aktiven Verstärkungselement in jedem Audiokanal.und einem Hauptverstärker für die Gesamtverstärkung aller Kanäle. Die Verstärkungseinstellung erfolgt manuell oder elektromechanisch über eine Änderung von Widerständen, die als Schieberegler ausgebildet sind und die Steuerspannung für VCAs liefern.
US 5,309,517 zeigt schließlich noch eine andere Anordnung eines Audio-Multiplexers bei dem ebenfalls eine Mehrzahl von regelbaren Vorverstärkern über einen Summierbus auf verschiedene Summierverstärkereingänge schaltbar sind. Die Verstärkungseinstellung in den einzelnen Tonkanälen erfolgt dabei über Vorverstärker mit Schiebereglern, denen VCAs folgen. Die Summierverstärker verfügen über keine Einstellmöglichkeit.
Der Schaltungsaufwand für Mischereinrichtungen kann sehr groß sein, insbesondere wenn es sich dabei um professionelle Studioeinrichtungen handelt. Für Konsumbereiche, z.B. bei der beschriebenen Anwendung für Autoradioempfänger oder der Anwendung im PC oder bei anderen Anwendungen, sind die Anforderungen zwar geringer, aber der Schaltungsaufwand für eine intelligente Mischereinrichtung ist trotzdem so groß, daß für die angegebene Konsumanwendung eine kompakte, monolithisch integrierbare Lösung gefunden werden muß, wobei der Schaltungsaufwand, der sich letzten Endes in der erforderlichen Halbleiterkristallfläche ausdrückt, aus Kostengründen möglichst gering bleiben soll.
Eine Mischereinrichtung mit aktiven Bauelementen enthält eingangsseitig für jeden Kanal einen in der Verstärkung einstellbaren Vorverstärker und ausgangsseitig eine Summiereinrichtung, um die unterschiedlich verstärkten Signale zu einem einzigen Signal an einem Ausgang zusammenzufassen, vgl. Fig. 1. Für die Vorverstärker erweisen sich Schaltungen mit Operationsverstärkern als zweckmäßig, weil bei ihnen über die Änderung eines von einem Ein- und einem Rückkopplungswiderstand gebildeten Widerstandverhältnisses die jeweilige Verstärkung leicht einstellbar ist. Dies erfolgt bei einer analogen Schaltung über einen Schieberegler oder ein Potentiometer und bei einer digitalen Ausführung über ein Widerstandsnetzwerk, das über die Steuerung von Abgriffen oder durch die elektronische Um-, Zu- oder Abschaltung von Teilwiderständen - die auch eine Parallel- oder Serienschaltung einschließen können-eine Änderung des Widerstandsverhältnisses auf einfache Weise digital ermöglicht. Die unterschiedlich verstärkten Signale der einzelnen Kanäle werden dann mittels der Summiereinrichtung zusammengefaßt. Will man für die Summiereinrichtung eine Operationsverstärkeranordnung einsetzen, dann bietet sich hierfür die bekannte summierende Verstärkerschaltung an, die für jeden Kanal einen Eingangswiderstand und für alle Kanäle einen gemeinsamen Rückkopplungswiderstand aufweist. Das Verhältnis aus Rückkopplungswiderstand und Eingangswiderstand bestimmt auch hier den jeweiligen Kanalverstärkungsanteil. Die Vorteile dieser Kombination liegen unter anderem in der definierten Kanalverstärkung und dem niederohmigen Signalausgang.
Bei der oben beschriebenen Anordnung mit Vor- und Summierverstärker ist jedoch von Nachteil, daß im Dämpfungsfall zwar das Nutzsignal im Vorverstärker um den gewünschten Wert abgesenkt wird, das stets vorhandene Eigen- oder Fremdrauschen hingegen durch die Verstärkung des Summierverstärkers unverändert weitergereicht oder sogar noch angehoben wird, so daß sich das Signal/Rauschverhältnis am Ausgang unnötig verschlechtert.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, für eine monolithisch integrierbare Mischereinrichtung eine Schaltungsanordnung anzugeben, bei der das vom Eigenoder Fremdrauschen abhängige Signal/Rauschverhältnis im gesamten Verstärkungsund Dämpfungsbereich möglichst hoch bleibt.
Diese Aufgabe wird nach dem Anspruch 1 für eine monolithisch integrierbare Mischereinrichtung für ein Mischpult durch folgende Merkmale gelöst:
  • ein in der Verstärkung (= Vorverstärkung) einstellbarer Vorverstärker für jeden Tonkanal;
  • ein Summierverstärker, der an die Ausgänge der Vorverstärker gekoppelt ist und dessen Verstärkung (= Summierverstärkung) je Tonkanal unterschiedlich einstellbar ist; und
  • eine Steuereinrichtung, die mit dem Vorverstärker und dem Summierverstärker gekoppelt ist und der Steuerung der den jeweiligen Tonkanal betreffenden Gesamtverstärkung (= Kanalverstärkung) dient, die zwischen dem Vor- und dem Summierverstärker nach einem vorgegebenen, von der einzustellenden Kanalverstärkung abhängigen Verhältnis aufgeteilt ist, das sich im Dämpfungsbereich bei zunehmender Signaldämpfung dahingehend ändert, daß die Summierverstärkung im Verhältnis stärker reduziert ist als die Vorverstärkung.
    • Es handelt sich somit um die Realisierung einer intelligenten Verstärkungseinstellung, die gleichsam im Hindergrund abläuft und die ohne elektronische Hilfsmittel nicht durchführbar ist.
    Die Erfindung und vorteilhafte Ausführungen werden nun anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert:
  • Fig. 1 zeigt schematisch eine bekannte Mischereinrichtung mit aktiven Bauelementen,
  • Fig. 2 zeigt ein Beispiel für ein Widerstandsnetzwerk mit einer Serienschaltung von Teilwiderständen und mit einer Vielzahl von Widerstandsabgriffen,
  • Fig. 3 zeigt ein ausführlicheres Schaltbild der Mischereinrichtung nach Fig. 1,
  • Fig. 4 zeigt ein Schaltbild einer Mischereinrichtung nach der Erfindung,
  • Fig. 5 zeigt in Tabellenform an einem Beispiel, wie die jeweilige Kanalverstärkung oder -dämpfung zwischen dem Vor- und Summierverstärker aufgeteilt ist.
    • In Fig. 1 ist als Beispiel eine Mischereinrichtung mit aktiven Schaltungsteilen für drei Kanäle dargestellt, die mit einem ersten, zweiten und dritten Signaleingang e1, e2, e3 verbunden sind. Die aktiven Schaltungsteile bestehen aus ersten Operationsverstärkern v1, die mit entsprechenden Beschaltungen erste Operationsverstärkeranordungen OP1 bilden und für die zugeführten Signale einen ersten, zweiten und dritten Vorverstärker M1, M2, M3 bilden. Die Ausgänge der Vorverstärker sind mittels einer zweiten Operationsverstärkeranordnung OP2 zusammengeschaltet, um die Signale aller drei Kanäle zu einem einzigen Signal zusammenzufassen, das am Ausgang o abgreifbar ist. Die zweite Operationsverstärkeranordnung OP2 bildet dabei einen Summierverstärker S, der als aktives Element einen Operationsverstärker, den zweiten Operationsverstärker v2, enthält. Als aktive Elemente können in beiden Operationsverstärkeranordnungen OP1, OP2 auch Transkonduktanzverstärker und andere aktive Schaltungen mit entsprechender Beschaltung verwendet werden. In Fig. 1 ist der Operationsverstärker v2 als Summierverstärker geschaltet und weist für jeden Kanal einen Eingangswiderstand Rsv und für alle Kanäle gemeinsam einen Rückkopplungswiderstand Rsr auf.
    Die Verstärkung der drei Vorverstärker M1, M2, M3 wird jeweils über einen Eingangswiderstand Rmv und einen Rückkopplungswiderstand Rmr eingestellt. Der Eingangswiderstand Rmv liegt dabei zwischen dem jeweiligen Kanaleingang e1, e2, e3 und dem invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers v1. Auf diesen Eingang wird auch über den Rückkopplungswiderstand Rmr das Ausgangssignal des Operationsverstärkers v1 zurückgekoppelt.
    Es sind auch andere Schaltungen zur Verstärkungseinstellung bekannt. Die in Fig. 1 dargestellten erste und zweite Operationsverstärkeranordnungen OP1, OP2 erweisen sich jedoch dadurch von Vorteil, daß die jeweiligen Verstärkungen direkt durch das Verhältnis von Rückkopplungswiderstand Rmr bzw. Rsr und Eingangswiderstand Rmv bzw. Rsv bestimmt werden. Die Einstellung der Verstärkung erfolgt in der ersten Operationsverstärkeranordnung OP1, indem der Eingangswiderstand und der Rückkopplungswiderstand durch ein Potentiometer oder Schieberegler rs (vgl. Fig. 3) gebildet werden, dessen Abgriff a1 am invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers v1 liegt und dessen beide anderen Anschlußknoten k1, k2 mit dem Eingang e1 bzw. dem Operationsverstärkerausgang verbunden sind. Durch eine Änderung der Potentiometer- oder Schiebereglereinstellung kann das Signal im jeweiligen Tonkanal über einen sehr weiten Bereich verstärkt oder gedämpft werden.
    Die analoge Einstellung erfolgt bei einem Potentiometer oder Schieberegler rs in der Regel von Hand oder über einen Stellmotor. Eine elektronische Einstellung ist leichter möglich, wenn nur diskrete Verstärkungswerte eingestellt werden müssen, deren Schrittweite jedoch eng sein kann. Für den vorgesehenen Konsumbereich reicht beispielsweise eine Schrittweite von 1,5 dB aus. Hierzu ist der Eingangswiderstand Rmv und der Rückkopplungswiderstand Rmr des Vorverstärkers M als Widerstandsnetzwerk rp (vgl. Fig. 2) aus einer Vielzahl von Teilwiderständen r gebildet, die über elektronische Schalter um-, zu- oder abgeschaltet werden können, wobei auch eine Serienschaltung oder Parallelschaltung von Teilwiderständen r möglich ist.
    Eine besonders einfache Anordnung für ein derartiges Widerstandsnetzwerk rp stellt eine Widerstandskette aus meist unterschiedlichen Teilwiderständen r dar, wobei ein Teil oder alle Anschlußknoten k der Teilwiderstände mit Abgriffen ai versehen sind. Durch eine in Fig. 3 schematisch dargestellte Schalteinrichtung s, die einem Schleifkontakt bei einem Schieberegler rs entspricht, kann jeweils einer der Abgriffe ai mit dem invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers v1 verbunden werden. Ein einziger Schaltkontakt teilt über den jeweiligen Abgriff a1 das abgreifbare Widerstandsnetzwerk rp in zwei Teile auf und bildet einen ersten und einen mit ihm verkoppelten zweiten Widerstand R1, R2.
    Die Erfindung erfordert für diese Widerstandskette lediglich einen zweiten Schleif- bzw. Schaltkontakt s2, mit dem der Gesamtwiderstandswert der Widerstandskette auf besonders einfache Weise auf drei Widerstände R1, R2, R3 aufgeteilt wird. Die Realisierung des abgreifbaren Widerstandsnetzwerkes rp als Widerstandkette ist zudem für die monolithische Integration sehr geeignet. Diese Widerstandkette erlaubt somit, daß das Widerstandsverhältnis im Falle der zwei Widerstände R1, R2 bzw. der drei Widerstände R1, R2, R3 auf sehr einfache Weise in einem weiten Verhältnis geändert werden kann. Bei einer feinen Stufung wird dies durch eine hohe Anzahl von Teilwiderständen r erkauft, die damit eine relativ lange Kette bilden. Die Anzahl der Teilwiderstände r läßt sich andererseits verringern, wenn die Struktur des Widerstandsnetzwerkes rp durch die Schalteinrichtung verändert werden kann, dies erfordert jedoch eine aufwendige Schalteinrichtung. Selbstverständlich ist auch eine Kombination beider Verfahren möglich. Dadurch, daß bei der Widerstandskette alle drei Widerstände R1, R2, R3 miteinander verkoppelt sind, wirkt sich die Änderung eines Widerstandes unmittelbar auf den Wert des benachbarten, also mit dem selben Abgriff ai verbundenen Widerstandes aus und ändert diesen. Durch eine parallele Verschiebung beider Abgriffe a1, a2 kann die Widerstandsänderung auch so durchgeführt werden, daß sich nur die beiden äußeren Widerstände R1, R3 ändern und der mittlere Widerstand R2 konstant bleibt. In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 4 wird die gegenseitige Verkopplung der drei Widerstände R1, R2, R3 geschickt ausgenutzt, um eine gleitende Verstärkungsaufteilung zu bewirken.
    In Fig. 3 ist die beschriebene Schaltungsanordnung von Fig.1, insbesondere im Bereich der ersten Operationsverstärkeranordnung OP1 ausführlicher dargestellt. Die Verstärkungsregelung im Vorverstärker M1 enthält als Einstellwiderstand einen Schieberegler rs dessen Abgriff a1 über einen Schleifkontakt s auf den invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers v1 geschaltet ist. Der Eingang des Schiebereglers rs, der erste Schaltungsknoten k1, ist über einen Festwiderstand Rmv' mit dem Signaleingang e1 verbunden. Durch den Abgriff a1 wird der Widerstand des Schiebereglers rs in zwei Teile geteilt und bildet den ersten und zweiten Widerstand R1 bzw. R2. Der Ausgang des Schiebereglers, der durch einen zweiten Schaltungsknoten k2 gebildet wird, ist mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers v1 und mit dem einen Anschluß eines Festwiderstandes Rsv' verbunden, der als Eingangswiderstand Rsv des Summierverstärkers S für diesen Kanal dient. Bei der ersten Operationsverstärkeranordnung OP1 bildet der Summenwiderstand aus dem Festwiderstand Rmv' und dem ersten Widerstand R1 den Eingangswiderstand Rmv und der zweite Widerstand R2 den Rückkopplungswiderstand Rmr (vergl. Fig. 1). Der Verbindungspunkt zwischen den Festwiderständen Rsv und Rsr bildet einen dritten Schaltungsknoten k3, der über eine Summierleitung s1 mit dem invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers v2 verbunden ist. An diese Summierleitung s1 sind über weitere Eingangswiderstände ein zweiter bzw. ein dritter Vorverstärker M2 bzw. M3 angeschlossen. Die Betätigung des Schiebreglers rs, s kann von Hand oder elektronisch über eine Hilfseinrichtung von einer Steuereinrichtung P gesteuert werden. Bei einer digitalen Ausführung des Schiebereglers rs oder Potentiometers wird die elektronische Steuerung einfacher, indem wie bereits angegeben lediglich elektronische Schalteinrichtungen betätigt werden müssen. Der Schieberegler rs oder das Potentiometer wird dabei durch ein Widerstandsnetzwerk rp mit Abgriffen ai ersetzt.
    In Fig. 4 sind im Vergleich zu Fig. 3 deutlich die Unterschiede der Erfindung zu erkennen, wobei gleiche Schaltungsteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und daher nicht mehr näher erläutert werden müssen. Im Vorverstärker M ist der Schieberegler rs durch ein Widerstandsnetzwerk rp ersetzt. Ein erster und zweiter elektronischer Schalter s1 bzw. s2 stellen zum ersten bzw. Abgriff a1 bzw. a2 eine Verbindung her, wodurch das Widerstandsnetzwerk in drei Teilbereiche aufgeteilt wird, die den ersten, zweiten und dritten Widerstand R1, R2, R3 bilden. Die zulässigen Bereiche für den ersten und zweiten Abgriff a1 bzw. a2 überlappen sich dabei nicht. In Fig. 4 werden die zugehörigen Bereiche schematisch durch die Länge der jeweiligen Schleifkontaktleitungen dargestellt.
    In der ersten Operationsverstärkeranordnung OP1 bildet wie in Fig. 3 der Festwiderstand Rmv' zusammen mit dem ersten Widerstand R1 den Eingangswiderstand Rmv (vgl. Fig. 1) und der zweite Widerstand R2 den Rückkopplungswiderstand Rmr. In der zweiten Operationsverstärkeranordnung OP2 bildet der dritte Widerstand R3 zusammen mit dem Festwiderstand Rsv' den Eingangswiderstand Rsv (verl. Fig. 1). Da der Rückkopplungswiderstand Rsr der zweiten Operationsverstärkeranordnung OP2 konstant ist, wird deren Verstärkung bzw. Dämpfung über die Änderung des dritten Widerstandes R3 gesteuert. Da der zweite Abgriff a2 über den zweiten Schalter s2 mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers v1 verbunden ist, kann die Verstärkung vm des Vorverstärkers M sowohl über die Position des ersten Schalters s1 als auch über die Position des zweiten Schalters s2 gemeinsam oder unabhängig voneinander gesteuert werden. Die Verstärkung vm des Vorverstärkers M wird dabei durch das Verhältnis aus dem zweiten Widerstand R2 zum Summenwert aus dem Festwiderstand Rmv' und dem ersten Widerstand R1 gebildet. Es wird darauf hingewiesen, daß die Widerstände Rmv', Rsv' und Rsr selbstverständlich auch in das Widerstandsnetzwerk rp mit einbezogen werden können.
    Die Steuerung der elektronischen Schalter s1, s2 und gegebenenfalls weiterer Schalter erfolgt mittels der Steuereinrichtung P, die mittels einer gespeicherten Tabelle T die jeweilige Position der Schalter s1, s2 der gewünschten Kanalverstärkung vk zuordnet. Die gesamte Kanalverstärkung vk ergibt sich dabei aus dem kanalbezogenen Verstärkungsprodukt vk = vm x vs des Vor- und Summierverstärkers M bzw. S.
    In Fig. 5 ist in einer Tabellenform ein Beispiel für eine derartige Aufteilung der Kanalverstärkung dargestellt, die für die einzelnen Verstärkung- und Dämpfungsbereiche eine zweckmäßige Aufteilung angeben, um die gewünschte Aufgabe zu lösen.
    Der gesamte Aussteuerbereich von +12 dB bis -34,5 dB ist dabei in zwei Bereiche 1 und 2 (vgl. Fig. 5) aufgeteilt, wobei der erste Bereich 1 von +12 dB bis etwa -6 dB und der zweite Bereich 2 von etwa -6 dB bis -34,5 dB reicht.
    Im ersten Bereich 1, der also den gesamten Kanalverstärkungsbereich von 0 dB bis +12 dB und auch noch den schwachen Dämpfungsbereich bis -6 dB umfaßt, bleibt die Summierverstärkung vs konstant auf 0 dB. Die Einstellung der Kanalverstärkung vk erfolgt somit nur durch die Änderung des Widerstandsverhältnisses im Vorverstärker M, wofür die Position des ersten Abgriffes a1 variiert wird. Wenn die beiden Festwiderstände Rsv' und Rsr der zweiten Operationsverstärkeranordnung OP2 gleich groß vorgegeben sind, im angenommenen Beispiel von Fig. 4 jeweils 3 kOhm, dann ist der zweite Abgriff a2 für diesen Verstärküngsbereich identisch mit dem zweiten Schaltungsknoten k2. Der Eingangswiderstand Rsv (wobei Rsv = Rsv' + R3 ist) des Summierverstärkers S weist dabei seinem Minimalwert auf, nämlich nur noch den Wert des Festwiderstandes Rsv'. Bei der Maximalverstärkung +12 dB entspricht der erste Abgriff a1 dem ersten Schaltungsknoten k1. Der Rückkopplungswiderstand Rmr des Vorverstärkers M, der durch den zweiten Widerstand R2 gebildet wird, nimmt somit seinen Maximalwert an, nämlich den Wert des gesamten Widerstandsnetzwerkes rp, wobei R1 = R3 = 0 ist. Mit abnehmender Verstärkung wandert der Abgriff a1 in Richtung des zweiten Schaltungsknotens k2, bis schließlich bei der Kanalverstärkung - 6 dB ein maximaler Wert für den ersten Widerstand R1 (und damit den gesamten Eingangswiderstand Rmv, mit Rmv = Rmv' + R1) erreicht wird, dem ein Abgriff almax entspricht.
    Nach der Erkenntnis der Erfindung soll im Dämpfungsbereich, insbesondere bei starker Dämpfung, die dem unteren Teil des zweiten Bereiches 2 in Fig. 5 entspricht, die Kanalverstärkung vk so aufgeteilt sein, daß die Dämpfung möglichst im Summierverstärker S und nicht im Vorverstärker M erfolgt. Dies wird dadurch erreicht, daß der erste Widerstand R1 nach Erreichen des Maximalwertes nicht mehr verändert wird. Die Vorverstärkung vm ändert sich daher infolge der nur noch relativ geringfügigen Verkleinerung des zweiten Widerstandes R2 im zweiten Bereich 2 nur noch zwischen -6 dB und -7,5 dB, während sich die gesamte Kanalverstärkung vk zwischen -6 dB und -34,5 dB ändert. Hierzu wird der zweite Abgriff a2 in Richtung (vom zweiten Schaltungsknoten k2 ausgehend) des ersten Schaltungsknotens k1 verändert, bis der dritte Widerstand R3 (und damit der gesamte Eingangswiderstand Rsv, mit Rsv = Rsv' + R3) einen Maximalwert erreicht, dem ein Abgriff a2min (die Zählrichtung beginnt bei kl) entspricht. Der Eingangswiderstand Rsv wächst dadurch von 6 kOhm auf ca 67 kOhm an. Dem entspricht eine Änderung der Summierverstärkung vs von -0 dB auf -27 dB.
    Wenn in bestimmten Verstärkungs- und Dämpfungsbereichen, z.B. in Fig. 5 im ersten und im zweiten Bereich 1 bzw. 2, jeweils einheitlich verfahren werden kann, z.B. dadurch, daß nur ein einziger Abgriff ai verändert werden muß, dann vereinfacht sich die zu speichernde Tabelle T in der Steuereinrichtung P. Ihr Umfang hängt ferner von der kleinsten Schrittweite der Verstärkungsänderung ab, für die im angenommenen Beispiel 1,5 dB ausreichend ist. Die Funktion der Steuereinrichtung P kann gegebenenfalls auch ein auf dem Halbleiterchip mitintegrierter Prozessor übernehmen. Selbstverständlich kann die Steuerung der Verstärkungsaufteilung und letztlich die Selbstverständlich kann die Steuerung der Verstärkungsaufteilung und letzlich die Steuerung der Abgriffe auch über eine mehr oder weniger anschauliche Formel, die im Prozessor dann jeweils berechnet wird, definiert werden. Für die formelmäßige Darstellung der Verstärkungsaufteilung, bei der die Funktion sogar abschnittsweise unterschiedlich definiert sein kann, bildet die Kanalverstärkung vk die Variable. Besonders einfach ist die formelmäßige Darstellung, wenn für einzelne Bereiche oder Abschnitte eine lineare Abhängigkeit als Näherung vorgegeben wird, weil dann die Zwischenwerte leicht über eine lineare Interpolation berechnet werden können.

    Claims (9)

    1. Monolithisch integrierbare Mischereinrichtung für ein Mischpult mit mehreren Tonkanälen, wobei
      jeder Tonkanal einen in der Verstärkung, der Vorverstärkung (vm), einstellbaren Vorverstärker (M) enthält, dessen Verstärkung über erste Widerstände (Rmv, Rmr) einstellbar ist und
      die Ausgänge der Vorverstärker (M) mit Eingängen eines Summierverstärkers (S), gekoppelt sind, dessen Verstärkung, die Summierverstärkung (vs), über zweite Widerstände (Rsv, Rsr) einstellbar ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
      der Summierverstärker (S) ist über die zweiten Widerstände (Rsv, Rsr) je Tonkanal in seiner Sumnüerverstärkung (vs) unterschiedlich einstellbar und
      eine Steuereinrichtung (P) ist mit den Vorverstärkern (M) und dem Summierverstärker (S) gekoppelt und dient der Steuerung einer den jeweiligen Tonkanal betreffenden Gesamtverstärkung, der Kanalverstärkung (vk), nach einem Verhältnis zwischen den Verstärkungen von dem jeweiligen Vorverstärker (M) und dem Summierverstärker (S), wobei
      die Steuereinrichtung (P) die Einstellung der ersten und zweiten Widerstände (Rmv, Rsv; Rmr, Rsr) jedes Vorverstärkers (M) und des Summierverstärkers (S) derart steuert, daß im Dämpfungsbereich bei zunehmender Kanaldämpfung die Summierverstärkung (vs) im Verhältnis stärker reduziert ist als die Vorverstärkung (vm).
    2. Mischereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Vörverstärkung (vm) und die zugehörige Summierverstärkung (vs) digital einstellbar sind, indem der Vorverstärker (M) und der Summierverstärker (S) eine erste bzw. zweite Operationsverstärkeranordung (OP1, OP2) bilden, deren Kanalverstärkung (vk) über ein abgreifbares Widerstandsnetzwerk (rp) und eine elektronische Schalteinrichtung (s1, s2) digital einstellbar ist.
    3. Mischereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorverstärker (M) das abgreifbare Widerstandsnetzwerk (rp) mittels der elektronischen Schalteinrichtung (s1, s2), die mit der Steuereinrichtung (P) gekoppelt ist, zur Bildung der ersten Operationsverstärkeranordnung (OP1) derart mit einem ersten Operationsverstärker (v1) verbunden ist, daß ein erster Teil des abgreifbaren Widerstandsnetzwerkes (rp), der einen ersten Widerstand (R1) bildet, einem Eingangswiderstand (Rmv) und ein zweiter Teil des abgreifbaren Widerstandsnetzwerkes (rp), der einen zweiten Widerstand (R2) bildet, einem Rückkopplungswiderstand (Rmr) zugeordnet ist.
    4. Mischereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Operationsverstärkeranordnung (OP2) einen zweiten Operationsverstärker (v2) und einen ersten sowie einen zweiten Festwiderstand (Rsv' bzw. Rsr), die dem Eingangs- (Rsv) bzw. dem Rückkopplungswiderstand (Rsr) der zweiten Operationsverstärkeranordnung (OP2) zugeordnet sind, enthält.
    5. Mischereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Teil des abgreifbaren Widerstandsnetzwerkes (rp), ein dritter Widerstand (R3), dem zugehörigen Eingangswiderstand (Rsv) der zweiten Operationsverstärkeranordnung (OP2) zugeordnet ist.
    6. Mischereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das abgreifbare Widerstandsnetzwerk (rp) eine Serienschaltung aus Teilwiderständen (r) enthält und einige Anschlußknoten (k) der Teilwiderstände als Abgriffe (ai) ausgebildet sind, die mittels eines ersten und eines zweiten elektronischen Schalters (s1, s2) über einen ersten bzw. zweiten Abgriff (al, a2) den ersten, zweiten und dritten Widerstand (R1, R2, R3) bilden.
    7. Mischereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangswiderstand (Rsv, R3) der zweiten Operationsverstärkeranordnung (OP2) in einem ersten Bereich (1) der Kanalverstärkung (vk), der einer hohen Signalverstärkung entspricht, auf einen Minimalwert (Rsv') eingestellt und der jeweilige Wert der Kanalverstärkung (vk) über die Position des ersten Abgriffes (a1) definiert ist, hingegen in einem zweiten Bereich (2) der Kanalverstärkung (vk), der einer hohen Signaldämpfung entspricht, der erste Widerstand (R1) auf einen Maximalwert eingestellt und der jeweilige Wert der Kanalverstärkung (vk) über die Position des zweiten Abgriffes (a2) definiert ist.
    8. Mischereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Zwischenbereich der Kanalverstärkung (vk), der einer geringen Signalverstärkung und/oder einer geringen Signaldämpfung entspricht, der Eingangswiderstand (Rsv; R3, Rsv') der zweiten Operationsverstärkeranordnung (OP2) auf einen Minimalwert (Rsv') eingestellt und der jeweilige Wert der Kanalverstärkung (vk) über die Position des ersten Abgriffes (a1) definiert ist.
    9. Mischereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (P), ev. ein mitintegrierter Prozessor, zur Aufteilung der Kanalverstärkung (vk) auf die Vorverstärkung (vm) und die Summierverstärkung (vs) derart ausgestaltet ist, daß die Aufteilung gemäß einer verkoppelten Tabelle (T) und/oder gemäß einer Berechnung erfolgt.
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