DE2715981A1 - Tonblende - Google Patents

Description

O.E. Weber

Patentanwalt

D-8 Manchen 71 Hofbrunnstraße 47

Telefon: (089)7915050

Telegramm: monopolweber münchen

9. April 1977
M 512

MOTOROLA, INC. I3O3 East Algonquin Road Schaumburg, 111. 50196, USA

Tonblende

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271338

Die Erfindung betrifft allgemein eine elektronische Steuerschaltung und bezieht sioh insbesondere auf eine Tonsteuerschaltung oder eine Tonblende für einen Empfänger oder dergleichen, welcher in einem System mit einer außerordentlich guten und naturgetreuen Klangwiedergabe verwendbar ist, wie es zuweilen auch als Hi-Fi-System bezeichnet wird.

Die wohl am besten bekannte I¹OnSteuerschaltung nach dem Stand der Technik ist die sogenannte Baxandall-Schaltung, welche als Grundschaltung für viele Tonsteuerschaltungen oder Tonblenden verwendet wird, wie sie in Hi-Pi-Anlagen eingesetzt werden. Grundsätzlich wird die Baxandall-Schaltung dazu verwendet, die hohen und die tiefen Töne arch zu verändern, daß das Ansprechverhalten hinsichtlich d&r Frequen7 oder die sogenannte Frequenzcharakteristik eines Wechselstromsignalpfades zu der Verstärkerschaltung entsprechend beeinflußt wird. Mit der Höhensteuerung wird die Frequenzcharakteristik bei hohen Frequenzen derart beeinflußt, daß die hohen Frequenzen oder die Höhen in bezug auf die mittleren und die tiefen Frequenzen entweder angehoben oder unterdrückt werden. Bei der Steuerung für die tiefen Frequenzen wird grundsätzlich in derselben Weise das Ansprechverhalten oder die Frequenzcharakteristik der Schaltung in bezug auf die tiefen Frequenzen so verändert, daß sie in bezug auf die mittleren und die hohen Frequenzen in entsprechender Weise entweder angehoben oder unterdrückt werden. Grundsätzlich weist die Schaltung zwei lineare Potentiometer, drei Widerstände und drei Kondensatoren auf, welche zwischen einer Eingangsklemme und beispielsweise der Basis-Emitter-Strecke eines Transistorverstärkers angeordnet sind. Eine solche Schaltung wird für jeden Kanal einer Hi-Fi-Anlage verwendet. Für ein Zwei-Kanal-Stereosystem ist es daher zur Steuerung der tiefen Töne oder der Baßtöne erforderlich, zumindest vier Potentiometer, seche Widerstände und sechs Kondensatoren zu verwenden. Dabei ist es erfordeiüch, daß jedes Paar von Potentiometern (jeweils zwei für hohe Töne und zwei für tiefe

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Töne) gekoppelt ist. Wenn die Anzahl der Kanäle gesteigert wird, nimmt auch die Anzahl der Potentiometer au, die miteinander gekoppelt sein müssen, und zwar ebenso wie die Gesamtzahl der Bauelemente* so daß auch Kondensatoren und Widerstände für eine entsprechende Schaltung mit entsprechend hoher Anzahl verwendet werden müssen.

Ein Nachteil der bekannten Schaltung besteht darin, daß jedes gekoppelte Potentiometer mit seinem Partner oder mit den übrigen Partnern genau übereinstimmen oder an diese Partner angepaßt sein muß, weil andernfalls die Wiedergabetreue des Stereosystems leidet. Eine Anpassung von Potentiometern ist jedoch sehr aufwendig und teuer, und dieser Aufwand nimmt mit zunehmender Anzahl von Kanälen außerordentlich stark zu. Weiterhin wird auch durch die außerordentlich große Anzahl von Kondensatoren, die erforderlich sind, der Preis von Stereosystemen stark erhöht, welche eine derartige bekannte Schaltung verwenden.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltung besteht darin, daß die Tonsteuerung in dem Wechselstrompfad für das Informationssignal erfolgt, d.h. die Potentiometer schwächen das Niederfrequenz-Nutzsignal, welches zur Tonwiedergabe oder Klangwiedergabe in dem Hi-Fi-System verwendet werden soll. Dadurch werden für den Entwurf und die Dimensionierung von Hi-Pi-Systemen erhebliche Probleme geschaffen. Eines der schwierigsten Probleme für den Hersteller eines Hi-Pi-Systeme ist die Leitungsführung von beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte zu jedem Potentiometer einer Tonsteuerschaltung. Wenn die Anzahl der miteinander verbundenen Potentiometer in der Tonsteuerschaltung zunimmt, was bei einer größeren Anzahl von Kanälen der fall ist, nimmt auch die Anzahl der Leitungen zu, welche an die entsprechenden Potentiometer hingeführt werden nüssen. Da alle Leitungen zu Potentiometern das Niederfrequenzsignal führen, besteht die Gefahr bei solchen Leitungen,

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daß Störungen von der Energieversorgung oder von anderen Quellen eingestreut werden. Die Leitungen können nicht entkoppelt werden, weil sie Niederfrequenzsignale führen, und deshalb muß die gesamte Auslegung des Stereosystems derart gewählt werden, daß Störsignale nicht auf diese Leitungen gelangen können. In den meisten Fällen werden bei bekannten Stereosystemen daher abgeschirmte Leitungen verwendet. Somit führen die Probleme bei der Ausbildung sowie im Zusammenhang mit der Anzahl der Leitungen und auch aufgrund der Tatsache, daß die Leitungen abgeschirmt sein sollten, zu erheblichem gerätetechnischem Aufwand und entsprechend hohen Kosten.

Weil es bei dem bekannten System weiterhin erforderlich ist, daß einzelne Potentiometer die Höhen und die Tiefen für jeden Kanal des Stereosystems steuern, ist es nicht leicht möglich, eine Fernsteuereinheit zu bauen. Es besteht jedoch eine starke Tendenz der Hersteller von Klangwiedergabesystemen, für den Benutzer eine Fernsteuereinheit für die Lautstärke ebenso wie ir die Tonwiedergabe oder die Klangwiedergabe zu liefern. Damit hätte der Benutzer nämlich die Möglichkeit, sowohl die Lautstärke als auch die Klangqualität durch eine Fernsteuerung einzustellen, wie es bei Fernsehgeräten bekannt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tonsteuerschaltung oder Tonblende der eingangs näher erläuterten Art zu schaffen, welche bei besonders geringem gerätetechnischem Aufwand für eine Fernsteuerung besonders gut geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen insbesondere die im Patentbegehren niedergelegten Merkmale.

Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß eine Tonsteuerschaltung geschaffen ist, welche durch ein Gleichstrom-Steuersignal steuerbar ist.

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Weiterhin zeichnet sich die erfindungsgemäße Schaltungcbdurch aus, daß sie in außerordentlich einfacher Weise als integrierte Schaltung aufgebaut werden kann und nur eine minimale Anzahl von externen Bauelementen erfordert.

Zur Herstellung einer Fernsteuereinheit ist die erfindungsgemäße Schaltung hervorragend geeignet.

Die erfindungsgemäße Schaltung eignet sich auch besonders gut zum Einsatz bei Hi-Fi-Anlagen. Die erfindungsgemäße Tonsteueractialtrung ist dazu geeignet, mil; einem Niederfrequenzverstärker gekoppelt zu werden, und sie weist frequenzempfindliche Bauteile auf, um ein Signal zu erzeugen, welches eine Stärke hat, die frequenzabhängig ist. Das frequenzabhängige Signal wird dazu verwendet, in Reaktion auf ein Gleichstrom-Steuersignal entweder mit dem Ausgangssignal des Verstärkers überlagert zu werden und in einer Mitkopplung verwendet zu werden, so daß dadurch das Niederfrequenzsignal angehoben wird, wenn sich die Frequenz ändert, oder es kann das frequenzabhängige Signal mit dem Eingang des NiederfrequenzVerstärkers in der Weise kombiniert werden, daß das zugeführte Signal als Funktion der Frequenz vermindert oder unterdrückt wird. Somit kann das Ausgangssignal des Verstärkers entweder angehoben oder unterdrückt werden, um wahlweise entweder die Höhen oder die Tiefen anzuheben oder zu unterdrücken, und zwar in Abhängigkeit von einem angelegten Gleichstrom-Steuersignal. Da die Steuerschaltung nicht in einem Wechselstrompfad angeordnet ist, entfallen damit alle Probleme im Zusammenhang mit Störsignalen oder Streusignalen, welche andernfalls Anlaß zu Störungen geben könnten und welche sich in Form von Störgeräuschen im Ausgangssignal einer Hi-Fi-Stereoanlage bemerkbar machen könnten.

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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Pig. 1 ein Blockdiagramm einer Tonsteuerschaltung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung, welche eine Tonsteuerschaltung gemäß der Erfindung veranschaulicht,

Pig, 3 eine graphische Darstellung, welche die Verstärkung über der Frequenz des Ausgangssignals einer Tonsteuerschaltung bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 veranschaulicht, und

Fig* 4 eine schematische Darstellung, welche eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tonsteuerschaltung darstellt.

In der Fig. 1 ist ein Blockschema für eine Tonsteuerschaltung 10 gemäß der Erfindung dargestellt, welche dazu geeignet ist, in hochwertigen Einrichtungen zur Klangwiedergabe verwendet zu werden, die zuweilen auch als Hi-Fi-Anlagen bezeichnet werden. Insbesondere wird eine solche Einrichtung beispielsweise zur Steuerung der Höhen und der Tiefen bei der Ansprechcharakteristik verwendet. Die Tonsteuerschaltung 10 kann in verschiedenen Ausführungsformen hergestellt werden, was davon abhängt, ob die Eingangs- und die Ausgangssignale als Ströme oder als Spannungen auftreten. Ein Niederfrequenz-Eingangssignal U,. wird einer Eingangsklemme 12 zugeführt, wobei darauf hinzuweisen ist, daß dieses Eingangssignal entweder ein Strom oder eine Spannung sein kann. Das Eingangssignal wird über eine Kombinierstufe dem Verstärker 14 zugeführt. In Abhängigkeit von den Erfordernissen kann es zweckmäßig sein, daß ein (nicht dargestellter) Pufferverstärker zwischen der Eingangsklemme 12 und der Kombinie -itufe 16 angeordnet wird. Ein Ausgangssignal vom Verstär-

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ker 14, welches an der Klemme 15 auftritt, wird über ein frequenzempfindliches Netzwerk 18 geführt. Bas am Ausgang dieses frequenzempfindlichen Netzwerks 18 entstehende Signal hat eine Stärke, welche von der Frequenz des Niederfrequenzsignals abhängt. Dieses von der Ausgangsfrequenz abhängige Signal am Ausgang des frequenzempfindlichen Netzwerks 18 wird einer Signalspalterschaltung 20 zugeführt, welche in Reaktion auf dieser Schaltung zugeführte Steuersignale das frequenzabhängige Eingangssignal dazu bringt, daß es als Rückkopplungssignal der Kombinierstufe 16 zugeführt wird und als Vorwärts-Kopplungssignal der Kombinierstufe 22 zugeführt wird, welche mit dem anderen Ausgang (Kleaae 17) des Verstärkers 14- verbunden ist. Das Ausgangssignal von der Kombinierstufe 22 an der Klemme 24- kann dann beispielsweise einem Endverstärker oder Leistungsverstärker zugeführt werden und von dort dem Lautsprecher jedes Kanals des Hi-Fi-Empfängersystems.

Wenn das frequenzempfindliche Signal, welches den Signalspalter 20 zugeführt wird, an die Kombinierstufe 16 rückgeführt wird, so kann das Ausgangssignal an der Ausgangsklenme 24 reduziert oder abgeschaltet werden. Wenn jedoch das frequenzempfindliche Signal vorwärts der Kombinierstufe 22 zugeführt wird, so kann das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 24 angehoben oder verstärkt werden. Wenn in Reaktion auf das Steuersignal, welches dem Signalspalter 20 zugeführt wird (welches eines Gleichstrom-Steuersignal entspricht), die Gesamtheit des frequenzempfindlichen Signals dazu gebracht wird, an die Kombinierstufe 16 zurückgeführt zu werden (die als Subtrahierstufe ausgebildet sein kann), dann wirkt dieses Signal als Rückführsignal oder Rückkopplungssignal am TMngaPg des Verstärkers In Abhängigkeit von der Frequenzcharakteristik des Netzwerks 18 kann das Rückführsignal entweder eine ansteigende oder eine abfallende Frequenzcharakteristik am Ausgang des Verstärkers

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hervorrufen. Wenn andererseits in Reaktion auf das Steuersignal das Ausgangssignal des frequenzempfindlichen Netzwerks 18 dazu gebracht wird, daß es in Vorwärtsrichtung der Kombinierstufe 22 zugeführt wird, wonach es dem Ausgangssignal vom Verstärker 14 überlagert wird, so kann entweder eine Verstärkung oder eine Abschaltung des Ausgangssignals am Ausgang 24 auftreten, was von der Frequenzcharakteristik des frequenzempfindlichen Netzwerks 18 abhängt. Anhand der Fig. 1 läßt sich weiterhin zeigen, daß die Übertragungsfunktion der Tonsteuerschaltung 10, die auch als Tonblende zu bezeichnen ist, folgende Bedingung erfüllt:

^U0 K + d-a)F(s)

1+aE
G

-a)

mit

G = Verstärkung des Verstärkers 14 am Ausgang 15

GK = Verstärkung des Verstärkers 14 am Ausgang 17

a = Signalteilerverhältnis der Teilerschaltung oder Spalterschaltung 20

F(s)= Frequenzabhängigkeit des Signals vom Netzwerk 18

bei a=1 Uq _k

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Welche Frequenzabhängigkeit auch immer von der Gleichung (2) dargestellt sein mag, jedenfalls wird durch die Gleichung (3) stets die entgegengesetzte Abhängigkeit dargestellt. Wenn somit der Term F(s) derart gewählt ist, daß die Gleichung (2) eine ansteigende Funktion mit zunehmender Frequenz darstellt, dann stellt die Gleichung (3) eine Verstärkungsfolge-Übergangsfunktion dar. Mit anderen Worten, die Tonsteuerschaltung läßt sich zwischen einer Verstärkung und einer Abschaltung verändern. Die Verstärkung der Tonsteuerschaltung 10 kann folgende Form annehmen:

dabei wird eine flache Charakteristik am Ausgang der Tonsteuerschaltung erreicht. Gemäß den nachfolgenden Erläuterungen kann durch entsprechende Auswahl der Frequenzcharakteristik von F(s) des frequenzempfindlichen Netzwerks 18 die Tonsteuerschaltung 10 für Höhen und für Tiefen eine Anhebung und eine Unterdrückung liefern.

Wenn beispielsweise die Tonsteuerschaltung 10 für eine Steuerung der Höhen ausgelegt ist und wenn die Frequenzcharakteristik des Terms F(3) der Beziehung

F(s) = sT (5)

genügt und wenn die Verstärkungskonstanten G, K gleich Eins gesetzt sind, dann liefert eine Substitution der Gleichung (5) in der Gleichung (1) eine Übertragungsfunktion für die Tonsteuerschaltung 10:

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a=0, U₀ a=0,5, U₀

H=O. U~

= 1 + sT (7)

= 1 (8)

Die Gleichungen (7), (8) und (9) entsprechen Jeweils einer Höhenanhebung, einem flachen Verlauf und einer Höhenunterdrückung, wobei die Jeweilige Charakte- ik bei einer Anne bung und einer Unterdrückung symmetrisch ist, d.h., beide Funktionen nehmen entweder zu oder ab, und zwar mit einem Steigungsmaß von 6 db/Oktave.

In ähnlicher Weise läßt sich zeigen, daß durch eine entsprechende Auswahl von

a=1, U₀

für verschiedene Werte des Signalteilerfaktors eine Tiefenanhebung, ein flacher Verlauf und eine Tiefenunterdrückung erreicht werden kann. Wie nachfolgend näher erläutert wird, können die beiden obengenannten Funktionen dadurch realisiert werden, daß ein einziger Kondensator als frequenzempfindliches Netzwerk 18 verwendet wird und daß der Teilerfaktor a einer Signalteilerschaltung 20 entsprechend gesteuert wird.

In der Fig. 2 ist eine Tonsteuerschaltung 30 veranschaulicht, welche dazu geeignet ist, Höhen in gewünschter Weise zu steuern (anzuheben und abzusenken bzw. zu unterdrücken), und zwar in der Weise, wie es für die Tonsteuerschaltung 10 oben diskutiert wurde. Unter Hinweis auf die Fig. 1 werden der Verstärker 14- und

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das frequenzempfindliche Netzwerk 18 durch einen Transistor 32, einen Widerstand 34 und einen Kondensator 50 gemäß der Darstellung in der Fig. 2 realisiert. Die Signalteilerschaltung 20 wird dadurch realisiert, daß das Transistorpaar 36 und 38 in einer Differenzschaltung angeordnet wird.

Die Emitter der in einer Differentialschaltung oder Differenzschaltung angeordneten Transistoren 36 und 38 sind über eine Konstantstromquelle 37 mit der Masse oder der negativen Versorgungsleitung 39 verbunden und weiterhin mit dem Kollektor des Transistors 32. Ein Gleichspannungs-bzw- Gleichstrom-Steuersignal wird den entsprechenden Basen 40 und 42 der Transistoren 36 und 38 zugeführt. Das Niederfrequenz-Eingangssignal, welches als Stromsignal ausgebildet ist, wird dem Transistor 38 über die Eingangsklemme 44 und den Verbindungspunkt 46 zugeführt, und der Kollektor des Transistors 33 ist ebenfalls über einen Widerstand 34 mit der Signalausgangsverbindung der Schaltung sowie mit der Basis des Transistors 32 verbunden. Es ist zu bemerken, daß ein Vorspannungspotential den Transistoren 36 und 38 in bekannter Weise zugeführt wird. Der Emitter des Transistors 32 ist über eine Konstantstromquelle 52 mit einem Versorgungspotential sowie mit dem Kondensator 50 verbunden, welcher an die Versorgungsleitung 39 rückgeführt ist. Der Kollektor des Transistors 36 ist direkt mit der Signalausgangsklemme an der Verbindung 48 der Tonsteuerschaltung 3O für die Höhen verbunden.

Im Betrieb fließt der Niederfrequenz-Eingangsstrom über den Widerstand 34, und er erzeugt dort einen Spannungsabfall, welcher der Basis des Transistors 32 zugeführt wird. Die Spannung an der Basis des Transistors 32 tritt im wesentlichen unverändert am Emitter dieses Transistors auf, wodurch ein frequenzabhangiger Strom über den Kondensator 50 und durch den Emitter des Transistors 32 fließt. Somit ist aufgrund der normalen Arbeitsweise des Transistors der Kollektorstrom des Transistors 32 ebenfalls frequenzabhängig.

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Der Kollektorstrom des Transistors 32 wird den Emittern der Transistoren 36 und 38 zugeführt, wo das Signal in einem Verhältnis geteilt wird, welches von der angelegten Gleichsteuerspannung an den Klemmen 40 bzw. 4-2 abhängt. Ein Teil des frequenzabhängigen Stromes erscheint dann am Kollektor des Transistors 36, und der andere Teil erscheint am Kollektor des Transistors 38. Durch entsprechende Einstellung der Größe des Gleichstrom-Steuersignals kann im wesentlichen der gesamte frequenzabhängige Strom dazu gebracht werden, daß er am Kollektor des Transistors 36 auftritt, und dieser Zustand entspricht der oben angesprochenen Vorwärtskopplung. Dieser Strom wird dann dem Eingangsstrom überlagert, welcher an der Verbindung 48 durch den Widerstand 34 fließt. Wenn jedoch die Stärke des Gleichstrom-Steuersignals so eingestellt wird, daß der gesamte frequenzabhängige Strom durch den Kollektor des Transistors 38 fließt, so kann es auftreten, daß er von dem durch den Widerstand 34- fließenden Strom subtrahiert wird, was der oben ebenfalls angesprochenen Rückkopplung entspricht. Der Kondensator 50» welcher eine geringere Reaktanz bei höherer Frequenz hat (geringere Impedanz bei höheren Frequenzen), ermöglicht einen größeren Strom im Transistor 32 bei hohen Frequenzen als bei niedrigen Frequenzen. Somit nimmt der frequenzabhängige Strom, welcher durch die Transistoren 36 und 38 fließt, mit zunehmender Frequenz ebenfalls zu, und das Maß der Anhebung oder Absenkung der Höhen nimmt mit steigender Frequenz zu.

In einem Zwischenzustand, wenn die Stärke des angelegten Gleichstrom-Steuersignals die Transistoren 36 und 38 beide in den durchlässigen Zustand schaltet, wird der frequenzabhängige Strom zu gleichen Teilen zwischen diesen zwei Transistoren aufgeteilt. Unter diesen Bedingungen wird ein Teil des frequenzabhängigen Stroms (vom Transistor 38) als Rückführsignal oder als Rückkopplungssignal verwendet, um die Gesamtverstärkung zu vermindern, und der übrige Teil des frequenzabhängigen Signals wird vorwärts geführt (Transistor 36) und

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wird dem Signalausgang an der Verbindung 4θ zugeführt, so daß dadurch die Gesamtverstärkung vergrößert wird. Es ist offensichtlich, daß die Tonsteuerschaltung 3O unter diesen Bedingungen in einem Zwischenzustand zwischen maximaler Anhebung und maximaler Unterdrückung der Höhen ist. Es läßt sich zeigen, daß ein Bereich mit einer flachen Frequenzcharakteristik unter diesen Umständen erzeugt wird.

Die Fig. 3 veranschaulicht die Charakteristik der Höhenanhebung, welche mit der Tonsteuerschaltung gemäß Fig. 2 erreicht werden kann. Die Charakteristik der Höhenanhebung der Tonst euer schaltung 30 kann auf eine Anhebung von 20 db bei 15 kHz ausgelegt werden, was einer typischen Spezifikation entspricht« Es ist zu bemerken, daß die Charakteristik der Höhenunterdrückung genau der invertierten Funktion der Charakteristik der Höhenanhebung entspricht. Derjenige Bereich der Kurven, in welchem eine Kurve jeweils mit im wesentlichen 6 dB/Oktave anzusteigen beginnt, wird beim Entwurf durch die Werte festgelegt, welche für den Kondensator 50 gewählt werden. Die graphische Darstellung der Fig. 3 (Wellenformen 54—62), in welcher die Verstärkung über der Frequenz aufgetragen ist, ist für verschiedene Pegel der Anhebung gezeichnet und veranschaulicht auch die Steuerspannung, welche an den mit. ihren Emittern gekoppelten Transistoren 36 und 38 erforderlich ist.

In der Fig. 4- ist eine Tonsteuerschaltung oder Tonblendenschaltung dargestellt, welche dazu geeignet ist, als Tonsteuerschaltung für Tiefen oder als Baßtonsteuerschaltung verwendet zu werden. Es ist zu benerken, daß sowohl die Schaltung der Fig. 4- als auch die Schaltung der Fig. 2 dazu geeignet ist, als monolithische integrierte Schaltung aufgebaut zu werden. In einem solchen Falle müssen nur die kapazitiven Elemente extern an die integrierte Schaltung angeschlossen werden, welche die zwei Tonsteuerschaltungen aufweist.

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Gemäß Fig. 1 wird das Niederfrequenz-Eingangssignal der Klemme 72 zugeführt und die Suminierfunktion der Ton st euer schaltung wird an der Basis des Transistors 90 herbeigeführt, und zwar durch Addition des Eingangssignals und des Rückführsignals oder Rückkopplungssignals» welches am Kondensator 74- und am Widerstand 76 gebildet wird. Die Signalteilerschaltung 20 wird durch Transistoren 78 und 86 realisiert, welche in einer Differentialanordnung oder Differenzanordnung mit ihren Emittern verbunden sind und welchen das Gleichspannungs-Steuersignal jeweils an der Basis zugeführt wird. Der Verstärker 14 ist durch die Kombination aus dem Transistor 90, dem Transistor 96, dem Transistor 94 und der Diode 98 realisiert. Die frequenzempfindliche Schaltung 12 entspricht der ^ansistor 88, dem Widerstand 106 und dem Kondensator 100.

Das der Tonsteuerschaltung 70 zugeführte Eingangssignal ist eine Spannung, welche von einer Quelle mit verhältnismäßig geringer Impedanz geliefert wird. Das an der Ausgangsklemme 75 gelieferte Signal ist ein Strom, welcher direkt dem Eingang der Steuerschaltung 30 für die Höhen in einem gerätetechnischen System für eine Hi-Pi-Stereoanlage zugeführt werden kann.

Das an der Klemme 72 zugeführte Niederfrequenz signal wird über den Kondensator 74- und den Widerstand 76 der Basis des Transistors 90 zugeführt und wird dadurch in einen Wechselstrom umgeformt. Die Diode 98 sowie die Transistoren 94- und 96 sind in an sich bekannter Weise als Stromspiegel-Schaltungen angeordnet, so daß der Strom, welcher durch das angelegte Eingangssignal über den Transistor 90 und über den Widerstand 92 zugeführt wird, über den Kondensator 100 der Ausgangsklemme 75 zugeführt wird. Die am Kondensator 100 entstehende Spannung ist umgekehrt proportional zu der Frequenz des angelegten Niederfrequenz-Eingangssignals. Somit erzeugt die frequenzabhängige Spannung, welche an diesem Kondensator entsteht, welche der Basis dee Transistors 98 zugeführt wird, einen Strom durch den Widerstand 106, der ebenfalls frequenzabhängig ist. Der durch den Widerstand 106

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erzeugte Strom wird den Emittern der Transistoren 78 und 86 zugeführt, und zwar ebenso wie den in einer Differentia !.anordnung oder Differenzanordnung geschalteten Transistoren 36 und 38 gemäß Fig. 2. Somit werden frequenzabhängige Ströme an den Kollektoren der Transistoren 78 und 86 erzeugt, deren Stärke jeweils von dem durchlässigen Zustand des entsprechenden Transistors abhängt.

Venn eine volle Anhebung erwünscht ist, d.h. a = 1, so wird der Transistor 86 durch das angelegte Gleichspannungs-Steuersignal in den voll durchlässigen Zustand versetzt, so daß der frequenzabhängige Strom, welcher durch diesen Transistor fließt, dem Niederfrequenzsignal überlagert wird, welches am Kollektor des Ausgangstransistors °Λ an der Verbindung 96 erzeugt wird, so daß die Stärke des Niederfrequenz-Ausgangssignals an der Klemme 75 das Signal bei niederen Frequenzen anhebt oder verstärkt. Wenn tiefe Töne oder Baßtöne abgeschnitten werden sollen, so wird in ähnlicher Weise, wie es in der Fig. 2 veranschaulicht ist, das Steuersignal derart eingestellt, daß der Transistor 78 voll durchlässig wird, während der Transistor 86 vollkommen gesperrt ist, so daß der frequenzabhängige Strom, welcher an dessen Kollektor auftritt, von dem angelegten Niederfrequenz-Eingangssignal an der Verbindung 77 subtrahiert wird. Somit wird das Ausgangssignal, welches am Kollektor des Ausgangstransistors °Λ entsteht, als Funktion der Frequenz reduziert. Wenn das Gleichspannungs-Steuersignal, welches jeweils der Basis der Transistoren 78 und 86 zugeführt wird, eine solche Amplitude aufweist, daß diese beiden Transistoren in gleicher Weise durchlässig sind, dann bleibt das Ansprechverhalten der Steuerschaltung 70 derart, daß eine flache Charakteristik besteht, und zwar unabhängig von der Frequenz.

Die Transistoren 82 und 84- sowie die PNP-Umschalttransistoren 80 und 87 sowie die Konstantstromquelle 83 sind dazu erforderlich, Veränderungen in dem Ausgangsruhestrompegel zu eliminieren, welche andernfalls einer Veränderung unterliegen wurden,

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wenn der Strom durch die Transistoren 78 und 86 durch das angelegte Gleichspannungs-Steuersignal verändert wird. Gleichzeitig mit der Stromspaltung oder Stromteilung durch die Transistoren 78 und 86 wird der Strom, welcher durch die Konstantstromquelle 83 geliefert wird, zwischen den mit ihren Enittern gekoppelten Transistoren 82 und 84- in Abhängigkeit von der Polarität des jeweils der Basis dieser Transistoren zugeführten Steuersignals aufgeteilt, wodurch wiederum der durchlässige Zustand der Transistoren 78 und 86 jeweils gesteuert wird. Die Transistoren 82 und 84 dienen nur zur Gleichspannungskompensation oder Gleichstromkompensation und befinden sich nicht in dem Pfad des Niederfrequenzsignals des frequenzabhängigen Stroms, der durch die Schaltung erzeugt wird. Der Strom, welcher durch die Transistoren 82 und 84 erzeugt wird, wird jeweils durch PNP-Umschalttransistoren 80 bzw. 81 derart invertiert, daß der Transistor 80 den Ruhestrom absorbiert, welcher durch den Transistor 78 geliefert wird, und weiterhin der Ruhestrom, welcher durch den Transistor 86 geliefert wird, durch den Transistor 81 absorbiert wird. Somit fließt keine Komponente des Ruhestroms, der in den Transistoren 78 und 86 fließt, in der Ausgangsleitung, und somit ändert sich der Ruhestrom im Ausgang nicht, wenn die Ruheströme in den Transistoren und 86 verändert werden, um das Frequenzverhalten der Schaltungen in gewünschter Weise zu steuern. Die Transistoren 78, 82, 84 und 86 können einander gut angepaßt werden, indem die Schaltung als monolithische integrierte Schaltung aufgebaut wird. Die Gleichheit der Ruheströme an der Verbindung 77 wird durch die Arbeitsweise der durch den Transistor 90, den Widerstand 92, die Diode 98, die Transistoren 96 und 88, den Widerstand 106 und den Transistor 78 gebildete Rückführschleife gewährleistet. Hierbei handelt es sich um die oben bereits angesprochene Signalrückführschleife. Bei Signalfrequenzen wird die Rückführung jedoch durch den Wert des Widerstandes 76 gesteuert, während bei einem Gleichspannungssignal der Kondensator 74, der dann eine unendlich große Impedanz aufweist, die

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Auswirkung dieser Rückführung stark beeinflußt. Der Kondensator 74· kann so groß gewählt werden, wie es erforderlich ist, um eine Störung des Frequenzverhaltens im Niederfrequenzbereich zu verhindern.

Es ist zu bemerken, daß die Höhensteuerschaltung 30 gemäß Fig.1 und die Tiefensteuerschaltung 70 gemäß Fig. 4 auf einem einzelnen monolithischen Plättchen angeordnet werden können, indem die Anordnung als integrierte Schaltung aufgebaut wird, um beispielsweise für ein Zwei-Kanal-Stereosystem zu arbeiten, wobei beide Kanäle in der Weise versorgt werden können, daß nur eine einzige integrierte Schaltung verwendet wird. In einem Zwei-Kanal-Stereosystem wäre es nur erforderlich, und zwar abgesehen von den üblichen Wechselspannungs-Kopplungskondensatoren, daß die externen Kondensatoren, welche das frequenzempfindliche Netzwerk darstellen, angeschlossen werden, und zwar an geeignete Leitungen von dem integrierten Plättchen, auf welchem die Tonsteuerschaltung angeordnet ist. Gemäß der obigen Beschreibung ist es zur Veränderung der Höhen und Tiefen bzw. zur Veränderung des Ansprechverhaltens der Schaltung bei hohen bzw. tiefen Frequenzen nur erforderlich, zwei einzelne Potentiometer zu betätigen, welche jeweils mit der Basis der in einer Differentialanordnung oder einer Differenzanordnung geschalteten Transistorpaare 36» 38 und 78, 86 verbunden sind, welche derart eingestellt werden, daß das Gleichspannungs-Steuersignal verändert wird, welches den einzelnen Tonsteuerschaltungen zugeführt wird.

Ein spezieller Vorteil deroben beschriebenen Tonsteuerschaltungen besteht darin, daß sie leicht in der Weise anpassbar sind, daß sie in einem Fernsteuersystem verwendet werden können, so daß ein Rarer das Ansprechverhalten im Hinblick auf hohe und tiefe Frequenzen mittels Fernsteuerung verändern kann. Somit ist es möglich, eine leicht in der Hand zu haltende Ausführung eines Fernsteuersenders sowohl für die Lautstärke als auch für den Ton des Stereosystems zu verwenden. Dadurch wird

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die Möglichkeit geschaffen, daß sich ein Zuhörer an einer beliebigen Stelle befinden kann, so daß er von dort aus die Klangwiedergabe durch die Fernsteuerung nach Belieben einstellen kann.

Darüber hinaus sind die Potentiometer, welche die Anhebung und die Unterdrückung bei den oben beschriebenen Schaltungen jeweils steuern, nicht in dem Niederfrequenz-Signalpfad angeordnet, wie es beim Stand der Technik der Fall ist. Deshalb spielen Probleme beim Entwurf von Hi-Fi-Klangsystemen bei der erfindungsgemäßen Anordnung keine Rolle, wie sie im Stand der Technik jedoch auftreten.

Schließlich wurde gemäß der Erfindung die Anzahl der erforderlichen Bauteile für eine Tonsteuerung oder eine Tonblende beachtlich vermindert, wodurch nicht nur die Zuverlässigkeit gesteigert, sondern auch die Wirtschaftlichkeit erhöht wird.

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L e e r s e i t e

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1.j Tonsteuerschaltung, welche als monolithische integrierte •^ Schaltung ausgebildet ist und welche auf ein Niederfrequenzsignal anspricht, um eine Tonsteuerung oder Klangeteuerung herbeizuführen, wobei eine Schaltung vorhanden ist, welche dazu dient, rückgekoppelte und mitgekoppelte Signale zu erzeugen, um die rückgekoppelten und die mitgekoppelten Signale in vorgebbarer Weise mit dem Niederfrequenzsignal zu kombinieren, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Schaltung (18) vorgesehen ist, welche derart ausgebildet ist, daß sie mit einem Reaktanz-Bauelement verbunden ist und auf das Niederfrequenzsignal anspricht, um ein frequenzabhängiges Signal (UF(S)) zu liefern, daß weiterhin eine zweite Schaltung (20) vorhanden ist, welche eine Differentialverstärkerstufe bzw. Differenzverstärkerstufe (36, 38 oder 78,86) aufweist, welche derart ausgebildet ist, daß sie ein Gleichstrom-Steuersignal aufnimmt und daß sie mit der ersten Schaltung verbunden ist, um auf elektronischem Weg eine erste und eine zweite Differenzfrequenz zu erzeugen, welche von den Signalen an den entsprechenden Ausgängen der Schaltung abhängt, wobei das Verhältnis der Stärken zwischen dem ersten und dem zweiten Differenzsignal durch das Gleichstrom-Steuersignal steuerbar ist, und daß das erste und das zweite jeweils frequenzabhängige Differenzsignal jeweils mit dem Niederfrequenzsignal kombiniert wird, um das Frequenzverhalten des Niederfrequenzsignals in vorgegebener Weise zu verändern.

   2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltung folgende Teile aufweist:

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   eine erste elektronische Steuereinrichtung (36)» welche eine erste, eine zweite und eine Steuerelektrode aufweist, wobei die Steuerelektrode derart ausgebildet ist, daß sie das Gleichstrom-Steuersignal aufnimmt, während die zweite Elektrode mit der Ausgangsklemme der Tonsteuerschaltung verbunden ist, und weiterhin eine zweite elektronische Steuereinrichtung (38), welche eine erste und eine zweite Steuerelektrode aufweist, wobei die Steuerelektrode derart ausgebildet ist, daß sie das Gleichstrom-Steuers%nal aufnimmt, wobei die erste Elektrode mit der ersten Elektrode der ersten elektronischen Steuereinrichtung verbunden ist und die zweite Elektrode mit der Ausgangsklemme der Tonsteuerschaltung verbunden ist.

   Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung folgende Teile aufweist: eine dritte elektronische Steuereinrichtung (32), welche eine erste, eine zweite und eine Steuerelektrode hat, wobei die erste Elektrode mit einer Stromquelle (52) verbunden ist, wobei die zweite Elektrode mit den ersten Elektroden der ersten und der zweiten elektronischen Steuereinrichtung jeweils verbunden ist, wobei weiterhin die Steuerelektrode mit der zweitenElektrode der zweiten elektronischen Steuereinrichtung verbunden ist und mit einer Eingangsklemme der Tonsteuerschaltung und wobei die die erste Elektrode derart ausgebildet ist, dc3 sie mit dem Reaktanz-Bauelement verbunden ist, und weiterhin ein erstes Widerstandselement (34), welches zwischen der Basis der dritten elektronischen Steuereinrichtung und der Ausgangsklemme der Tonsteuerschaltung angeordnet ist.

   Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (90, 92, 94, 96, 98) vorgesehen ist, der eine Eingangsklemme (77) aufweist, welcher ein Niederfrequenzsignal zugeführt wird, und weiterhin eine

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   erste (75) und eine zweite Ausgangsklemme hat, daß der Verstärker sowohl ein erstes Niederfrequenz-Ausgangssignal an seiner ersten Ausgangskiemme liefert, welches dem zugeführten Niederfrequenzsignal entspricht, verstärkt um einen ersten vorgegebenen Verstärkungsfaktor, als auch ein zweites Niederfrequenzsignal an der zweiten Ausgangsklemme liefert, welches dem zugeführten Niederfrequenzsignal entspricht, verstärkt um einen zweiten vorgegebenen Verstärkung s fak to r.

   5- Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung, welche eine elektronische Steuereinrichtung (88) aufweist, eine erste, eine zweite und eine Steuerelektrode hat, wobei die Steuerelektrode derart ausgebildet ist, daß sie mit dem Reaktanz-Bauteil und mit dem zweiten Ausgang des Verstärkers zu verbinden ist, daß die zweite Elektrode derart ausgebildet ist, daß sie mi-t einer Quelle für das Betriebspotential zu verbinden ist, und daß ein Widerstandselement (106) vorhanden ist, welches die erste Elektrode mit dem Differenzverstärker verbindet.

   6. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker eine erste elektronische Steuereinrichtung (78) aufweist, welche eine erste, eine zweite und eine Steuerelektrode hat, daß die erste Elektrode mit der ersten Schaltung verbunden ist, daß die zweite Elektrode mit der Eingangsklemme des Verstärkers und mit dem Betriebspotential (über 80) verbunden ist, daß weiterhin eine zweite elektronische Steuereinrichtung (86) vorgesehen ist, welche eine erste, eine zweite und eine Steuerelektrode hat, daß die erste Elektrode mit der ersten Schaltung verbunden ist, daß die zweite Elektrode mit der ersten Ausgangsklemme des Verstärkers verbunden ist und mit dem Betriebspotential (über 87) und daß die Steuerelektroden der ersten und der zweiten elektroni-

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   sehen Steuereinrichtung derart ausgebildet sind, daß sie das Gleichstrom-Steuersignal dazwischen aufnehmen.

   7· Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ruhestrom-Steuerschaltung vorhanden ist, um Veränderungen in dem Ausgangsruhestrom von der Schaltung zu steuern, wenn die Schaltung im Betrieb in Reaktion auf das Gleichstrom-Steuersignal verändert wird, daß die Ruhestrom-Steuerschaltung einen Differenzverstärker (82, 84·, 83) aufweist, dessen Eingänge jeweils mit den Steuerelektroden der ersten und der zweiten elektronischen Steuereinrichtung der zweiten Schaltung verbunden sind, wobei die Ausgänge jeweils (über 80, 8?) mit dem Betriebspotential verbunden sind.

   8. Schaltung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Ruhestrom-Steuerschaltung weiterhin einen ersten Transistor (80) mit einem Mehrfach-Kollektor aufweist, daß der Emitter mit dem Betriebspotential verbunden ist, daß die Basis mit dem ersten Ausgang des Differenzverstärkers der Ruhestrom-Steuerschaltung verbunden ist, daß ein erster Kollektor mit der zweiten Elektrode der ersten elektronischen Steuereinrichtung des Differenzverstärkers verbunden ist, daß der zweite Kollektor mit der Basis des ersten Transistors mit Mehrfach-Kollektor und mit einem zweiten Transistor mit Mehrfach-Kollektor verbunden ist, dessen Basis mit dem zweiten Ausgang des Differenzverstärkers der Ruhestrom-Steuerschaltung verbunden ist, daß weiterhin ein Emitter mit dem Betriebspotential verbunden ist, daß weiterhin ein erster Kollektor mit der zweiten Elektrode der zweiten elektronischen Steuerschaltung des Differenzverstärkers verbunden ist und daß der zweite Kollektor mit der Basis des zweiten Transistors mit Mehrfach-Kollektor verbunden ist.

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