DE3031205A1

DE3031205A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur aufteilung eines elektrischen tonfrequenzsignals auf n in ihrem frequenzumfang beschraenkte kanaele

Info

Publication number: DE3031205A1
Application number: DE19803031205
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: WESTERFELD HIGH FIDELITY INH F
Current assignee: WESTERFELD HIGH FIDELITY INH F
Priority date: 1980-08-19
Filing date: 1980-08-19
Publication date: 1982-03-04
Also published as: EP0046266A3; EP0046266A2

Description

!■irma V'esterfeld high fidelity, Inn. Friedrich Vvesterfeld Gartenstr. 1, 78oo Freiburg i.Er.

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Aufteilung eines elektrischen Tonfrequenzsignals auf N in ihrem Frequenzumfang beschränkte Kanäle

Zur akustischen Wiedergabe elektrischer Tonfrequenzsignale, die im menschlichen Hörbereich etwa eine Bandbreite von 2o Hz bis 2o kHz umfassen, sind i.A. mehrere elektroakustische wandler nötig.

Dies erfordert eine Aufteilung des Tonfrequenzsignals auf mehrerein ihrer Bandbreite beschränkte Kanäle, entsprechend der Anzahl und den Anordnungen der verwendeten Wandler. Es ist bekannt, dazu für jeden Kanal eine passende Filterschaltung zu verwenden, die eine passende Frequenzbeschränkung erzeugt, wobei von der Lbertragungseinheit insgesamt ein konstanter Frequenzgang der Ausgangsamplitude verlangt wird. Dies hat den Nachteil, daß dabei Zeitbezüge zwischen den einzelnen Ausgangssignalen durch den von jedem Filter erzeugten Phasengang verschoben werden.

Aufgabe der Erfindung ist daher, die Aufteilung des Tonfrequenzsignals so vorzunehmen, daß korrekte Zeitbezüge zwischen den Ausgangssignalen erhalten bleiben.

Die Erfindung ist auf dem Gedanken begründet, daß sich das akustische Ausgangssignal im wesentlichen additiv aus den einzelnen Signalen der Wandler zusammensetzt. Für dies« Aufteilung des Tonfrequenzsignales ist daher zu fordern, daß die Summe der Ausgangssignale zu jedem Zeitpunkt bis auf einen zeitlich konstanten Faktor dem Tonfrequenzsignal gleich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst. Bei einem Typ der Aufteilung durch Maßnahmen nach Anspruch Λ a, b, c1 gelangt man zu einer Schaltungsanordnung nach Anspruch 2.

Bei einem erweiterten Typ der Aufteilung durch Verfahrensmaßnahmen und Anspruch 1 a, b, und c2 gelangt man zu einer Schaltungsanordnung nach Anspruch 3.

Ausführungsbeispiele, realisiert durch aktiv R-C-Netzwerke, deren aktive Elemente handelsübliche Operationsverstärker genügender Bandbreite sind, z.B. TI o62 CP, welche i.f. anhand der Zeichnung erläutert werden:

Figur 1 zeigt ein Beispiel nach dem Verfahren von Anspruch 1 a, b und c1 bzw. eine Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 zeigt für N=3 Ausgangskanäle.

Das Tonfrequenzsignal wird einem Eingangsverstärker zugeführt, der die Eingänge der naciigeschalteten Baugruppen von der Signalquelleentkoppelt und die notwendige Eingangsverstärkung übernimmt.

Hierzu ist C 1 als Elektrometerverstärker beschältet. Das Signal/wird dem nicht invertierenden Eingangvon ς ι zugeführt und wird mit dem Potentiometer P Λ belastet, so daß hierdurch eine Anpassung an die Signalquelle erfolgen kann. Der invertierende Eingang ist über den Sprungteiler R1, P1 rückgekoppelt, so daß mit P 2 die Eingangsverstärkung eingestellt werden kann. Der Ausgang von O 1 liegt paralell an den Eingängen der beiden Filter und über dem Spannungsteiler R4 R5 am nicht invertierenden Eingang von O 4. Das eine Filter ist ein passiver Tiefpass aus P3, R2 und C1 mit nachgeschaltetem Impedanzwandler O 2. Mit dem Potentiometer P 2 läßt sich die Grenzfrequenz des Tiefpasses variieren.

Das andere Filter ist ein passiver Hochpass, aufgebaut aus C2, R3 und P4- mit nachgeschaltetem Impedanzwandler O 3, 0 4 ist als Differenzverstärker beschaltet, mit einem nicht invertierendenfeingang an R4 und 2 Summier-Eingängen auf der invertierenden Seite an R7 und R8. An R7 und R8 werden die Ausgangssignale von 0 2 und .0 3 gelegt.

0 4· bildet die Differenz zwischen dem Eingangssignal der beiden Filter und der Summe der Ausgangssignale beider Filter mit der

,ε-

Verstärkung 1 genau dann, wenn die Widerstände R4 bis l-iE gleich groß sind. Die Ausgangssignale von 0 2, 0 3 und C 4 v/erden über Ausgangsverstärker den 3 Kanälen zugeordnet. Mit den Potentiometern P5, P6 und P7 läßt sich eine Anpassung an die Gesamtverstärkung jedes Kanales erreichen.

Figur 2 zeigt ein Beispiel nach dem Verfahren von Anspruch 1 a, b und c2, bzw. eine Schaltungsanordnung nach Anspruch 3: Das Tonfrequenzsignal wird einer Schaltungsanordnung zugeführt, die bis zu den Ausgängen von C 2, 0 3 und C 4 identisch ist mit der Schaltung von Figur 1. Zum Unterschied zu Figur 1 werden jedoch die Ausgänge von 0 3 und C 4 in je einer 2. Stufe auf insgesamt 4 Ausgänge aufgeteilt.

Der Ausgang von G 3 liegt am Eingang eines passiven Hochpasses aus C3,R9 und P5 mit nachgeschaltetem Impedanzwandler O 5· Außerdem ist er mitdem nicht invertierenden Eingang von G 6 über den Spannungsleiter 31 ο R11 verbunden. Kit den '..'iderständen R12 und R13 wird G 6 zum Differenzverstärker, der die Differenz zwischen dem Ausgangssignal von G 3 und dem Ausgangssignal von 0 5 bildet, wenn die "widerstände Rio bis R13 gleich groß sind. Der Ausgang von C 4 ist an eine gleiche Schaltgruppe (0 7 und O 8 mit Beschaltung) gelegt lediglich der Hochpass ist durch einen Tiefpass aus F6, R 14 und C4 ersetzt. Die beiden Schaltgruppen der 2. Stufestellen eine reduzierte Form der 1. Stufe dar, wobei ein Filter weggelassen wird und der Differenzsummierer sich auf einen Differenzverstärker reduziert. Die Ausgänge von 0 5» 0 6, 07 und C S erfüllen zusammen mit dem freigebliebenen Ausgang von C 2 die Aufgabenstellung und werden über je einen Ausgangsverstärker den 5 Kanälen zugeordnet.

Die beiden Ausführun_osbeispiele sind geeignet über nachgeschaltete Leistungsverstärker, je einer pro Kanal, elektroakustische Wandler zu steuern.

Das angegebene Verfahren erlaubt eine vollständige Aufteilung eines elektrischen Tonfrequenzsignals ohne Informationsverlust

und mit korrekten Zeitbezügen zwischen allen Ausgangssinnalen. Dies drückt sich in der Bedingung aus, nach der die Summe aller Ausgangssignale auf den Kanälen bis auf einen zeitlich konstanten Paktor dem Eingangssignal gleich sein muß. Damit sind auf der elektrischen Seite die Voraussetzungen dafür geschaffen, ein Tonfrequenzsignal akustisch korrekt wiederzugeben.

Bei herkömmlichen Aufteilungsverfahren, z.B. auf 3 Kanäle, wo jedem Kanal eine FiIterschaltung zugeordnet wird, ist durch Festlegen von zwei Filtern die Filterfunktion (Frequenzgang von Amplitude und Phase) für das dritte Filter festgelegt, wenn man obige Bedingung einhalten will. Das 3- Filter ist entsprechend der Filterfunktion zu konstruxeren, was meist nur in Spezialfallen möglich ist.

Außerdem gestattet das Verfahren den Einsatz von Filtern mit variablen Parametern, weil durch Verändern von Filterparametern die Vollständigkeit der Aufteilung nicht verletzt wird. Hingegen ziehen Änderungen an einem Filter bei herkömmlichem Aufteilungsverfahren zwnagsläufig Änderungen an zumindest einem weiteren Filter nach sich, wenn die Vollständigkeit der Aufteilung erhalten bleiben soll.

Leersei te

Claims

1..; Verfahren zur Aufteilung eines Tonfrequenzsignals auf K in ihrem Frequenzumfang beschränkte Kanäle, dadurch gekennzeicnnet

a) -, daß das Tonfrequenzsignal paralell an den Eingängen von η Filtern und an den nicht invertierenden Eingang eines DifferenzSummierers anliegt,

b) -, da£ die Ausgangssignale der η Filter mit den invertierenden Summiereingängen des Differenzsummierers verbunden sind, der dasbifferenzsignal zwischen dem Eingangssignal der η Filteijunl dem Summensignal der η Filterausgänge bildet.

Cl)-, daß für den Fall n=K-1 die K-1 Filterausgangssignale und das Ausgangssignal des DifferenzSummierers den K-Kanälen zugeordnet werden,

c2)-, daß für den Fall n^K-1 Ausgangssignale der Filter des Differenzsummierers nach dem Verfahrer, von 1 a und 1 b weiter aufgeteilt werden, wobei unter Verwendung von insgesamt N-1 Filtern K Ausgänge frei bleiben die den IT Kanälen zugeordnet werden.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 für K - 3,

dadurch gekennzeichnet

a) -, daß das Tonfrequenzsignal an den Eingängen eines Tiefpasses und eines Hochpasses anliegt,

b) -, daß das Toxrequenzsignal gleichzeitig ac nicht invertierenden Eingang eines Differenzsummierers anliegt,

c) -, daß die Ausgänge der beiden Filter an den beiden invertierenden Summierereingängen des Differenzsummierers anliegt,

d) -, daß an den Ausgängen der Filter und am Ausgang des DifferenzSummierers die 3 Kanalsignale abgegriffen werden.

3. Schaltungsanordnung eines Verfahrens nach Anspruch 1 für K =5 dadurch gekennzeichnet

a) -, daß das Tonfrequenzsignal einer Schaltungsanordnung

ORIGINAL INSPECTED

OC'

nach Anspruch 2 zugeführt wird und eine erste Stufe mit 3 Ausgängen bildet,

b1)-, daß der Ausgang des Differenz Summierers der 1. Stufe mit dem Eingang einer 2. Stufe verbunden ist, die aus einem Tiefpass und einem Differenzverstärker besteht,

b2)-, daß der eingang der 2. Stufe mit dem Eingang des Tiefpasses und mit dem nicli invertierenden Eingang des Differenzverstärkers verbunden ist,

b3)-j daß der Ausgang des Tiefpasses am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers anliegt,

b4)-, daß die Ausgänge des Tiefpasses und des Differenzverstärkers die Ausgänge dieser 2. Stufe bilden,

c1)-, da£ der -Ausgang des Hochpasses der 1. Stufe mit dem Eingang einer weiteren 2. Stufe, bestehend aus einem Hochpass und einem Differenzverstärkers, verbunden ist,

c2)-, daß der Eingang dieser 2. Stufe mit dem Eingang des Hochpasses und dem nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers verbunden ist,

c3)-, daß der Ausgang des Hochpasses am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers anliegt,

c4)-, daß der Ausgang des Kochpasses und des Differenzverstärkers die beiden Ausgänge dieser Stufe bilden,

d) -, daß die 4- Ausgänge der beiden 2. Stufen zusammen mit dem freigebliebenen -ausgang der 1. Stufe 5 Ausgänge bilden, die den 5 Kanälen zugeordnet v/erden.

BAD ORIGINAL