JPH09121131A - ミキサコンソールのためのモノリシック集積可能なミキサネットワーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、利得あるいは減衰の調節の全範囲
で高い信号対雑音比が維持されるモノリシック集積ミキ
サネットワークを提供することを目的とする。 【解決手段】 各音響チャンネルに対する可変利得前置
増幅器v1と、この前置増幅器v1の出力に結合されている
利得が調節可能な合計増幅器v2と、前置増幅器v1と合計
増幅器v2とに結合されて所望のチャンネル利得に応じて
予め決められた比に基いて前置増幅器と合計増幅器との
間で分割される各音響チャンネルに対する全利得である
チャンネル利得vkを制御する制御装置Ｐを具備し、前記
比は、タップa1，a2を有する抵抗ネットワークrpのタッ
プa1，a2の位置の調整により合計増幅器v2の利得vsが前
置増幅器v1の利得vmよりも減少するようにチャンネル減
衰の増加に伴って減衰範囲変化可能にされていることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＣ音響カード
（パーソナルコンピュータ用音響処理基板）のような音
響信号処理回路、あるいはカーラジオ受信機において、
異なる音響信号源の制御のための副回路として設けら
れ、或る１つの音響信号源から別の音響信号源への漸進
的な切換えが行われるミキサコンソールのためのモノリ
シック集積可能なミキサネットワークに関する。

【０００２】

【従来の技術】この１つの応用は、異なる音響信号源か
ら入来する２つの信号を有し、音楽から最新の交通情報
メッセージへのクロスフェードである。交通情報メッセ
ージ中、音楽信号のチャンネルは減衰され、代わって交
通情報メッセージがフェードされる。良く知られている
ように、信号源の突然の急激なスイッチングは不快なク
リック音を生成し、突然の音量の変化を起こす可能性が
ある。そのようなミキサネットワークのさらに一層重大
な応用は、雑音の多い或いはフェードする受信チャンネ
ルからより良いチャンネルに感知できないようにクロス
フェードする場合である。この動作態様は、“ダイバー
シチ受信”と呼ばれる。そのようなクロスフェードは、
例えば制御ライン或いはバスシステムを介して適切にミ
キサネットワークに接続されているプロセッサによって
実行できる知能的制御装置を備えた全電子ミキサネット
ワークを要求する。

【０００３】ミキサネットワークのために必要とされる
回路は、非常に大きく、ミキサネットワークが専門的な
スタジオ装置において使用される場合は特に著しい。カ
ーラジオ受信機あるいはＰＣにおける上記の応用のよう
な一般使用者用の装置において、要求される厳格さの程
度は低くなるが、知能ミキサに対して要求される回路の
量は依然として非常に大きいので、小型でモノリシック
集積可能な回路が要求され、必要とされるチップ領域の
量を最終的に決定する回路の量は、そのコストのために
最小に維持される。

【０００４】能動素子を備えたミキサネットワークは、
入力端部において各チャンネルに対する可変利得前置増
幅器と、出力端部において異なって増幅された信号を単
一の信号に結合するための合計装置を含む（図１参
照）。各利得は、入力抵抗とフィードバック抵抗との抵
抗の比を変更することによって容易に調節可能であるの
で、前置増幅器は、演算増幅器を具備する回路によって
効果的に構成される。これは、アナログ回路において
は、スライド抵抗制御装置あるいは電位差計を介して行
われ、デジタル回路においては、タップの適切な制御、
あるいは電子スイッチングによって、並列あるいは直列
接続された抵抗を接続あるいは切断することによって、
簡単な方法でデジタル式に抵抗の比を変更することがで
きる抵抗ネットワークを介して行われる。個々のチャン
ネルの異なって増幅された信号は、合計装置によって合
計される。演算増幅装置が合計装置のために使用される
ならば、チャンネルごとに１つの入力抵抗を有し、全チ
ャンネルに対して共通のフィードバック抵抗を有する従
来の合計増幅器回路が使用される。ここで、フィードバ
ック抵抗と入力抵抗との間の比は、各チャンネル利得を
決定する。この結合の利点は、特にチャンネル利得を定
め、信号出力のインピーダンスを低くすることである。

【０００５】しかしながら、上記で説明された前置増幅
器および合計増幅器を具備する構造は、有効な信号の振
幅が前置増幅器において所望の値により減少する一方
で、合計増幅器の利得によって、常に存在する内部また
は外部の雑音が変化せずにあるいは増大して通され、そ
の結果出力における信号対雑音比が不必要に劣化すると
いう欠点を有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、内部あるいは外部の雑音に依存する信号対雑音比
が、利得あるいは減衰の全範囲において可能な限り高く
維持される、モノリシック集積可能なミキサネットワー
クのための回路装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的は、各音響チャ
ンネルに対する可変利得（＝前置増幅）のための前置増
幅器と、この前置増幅器の出力に結合され、その利得
（＝合計利得）が各音響チャンネルに対して個々に調節
可能である合計増幅器と、各音響チャンネルに対する全
利得（＝チャンネル利得）を制御するために前置増幅器
と合計増幅器とに結合される制御装置を有し、前記全利
得が、所望のチャンネル利得に依存し、前置増幅器より
も減少されるように信号減衰の増加に伴って減衰範囲を
変化する予め決められた比に基いて、前置増幅器と合計
増幅器との間で分割されるミキサコンソールのためのモ
ノリシック集積可能なミキサネットワークによって達成
される。

【０００８】従来の技術において前述された、電子手段
無しには実行不可能な知能的利得調節が行われる。

【０００９】ここで本発明は、好ましい実施形態によっ
て、添付の図面を参照して以下で詳細に説明される。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、それぞれ第１、第２、お
よび第３の信号入力ｅ１、ｅ２、およびｅ３に接続され
る３つのチャンネルに対する能動回路素子を備えた従来
技術のミキサネットワークを示している。能動回路素子
は、演算増幅装置ＯＰ１を形成するために接続された外
部素子を有する第１の演算増幅器ｖ１である。後者は、
供給された信号に対して第１、第２、および第３の前置
増幅器Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３を形成している。前置増
幅器の出力は、全ての３つのチャンネルを単一の信号に
結合するための第２の演算増幅装置ＯＰ２によって一緒
に接続され、出力ｏに伝送される。第２の演算増幅装置
ＯＰ２は、演算増幅器、すなわち能動素子として、第２
の演算増幅器ｖ２を含む合計増幅器Ｓを形成している。
両方の演算増幅装置ＯＰ１、ＯＰ２において、能動素子
は、相互コンダクタンス増幅器、あるいは適切な外部素
子を備えた別の回路でもよい。図１において、演算増幅
器ｖ２は合計増幅器として接続されており、各チャンネ
ルごとに１つの入力抵抗Ｒｓｖと全チャンネルに共通の
フィードバック抵抗Ｒｓｒとを有する。

【００１１】３つの前置増幅器Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の利得
は、各入力抵抗Ｒｍｖおよびフィードバック抵抗Ｒｍｒ
を介して調節される。入力抵抗Ｒｍｖは、各チャンネル
入力ｅ１、ｅ２、ｅ３と第１の演算増幅器ｖ１の反転入
力との間に接続されている。これはまた、演算増幅器ｖ
１の出力がフィードバック抵抗Ｒｍｒを通ってフィード
バックされる場合の入力でもある。

【００１２】利得調節のための従来の技術の別の回路も
あるが、図１に示されている第１および第２の演算増幅
装置ＯＰ１、ＯＰ２は、入力抵抗Ｒｍｖ、Ｒｓｖの値に
対するフィードバック抵抗Ｒｍｒ、Ｒｓｒの値の比によ
って、各利得が直接に決定される点で有効である。入力
抵抗およびフィードバック抵抗が電位差計あるいはスラ
イド抵抗制御装置ｒｓ（図３参照）によって構成される
時、そのタップａ１が第１の演算増幅器ｖ１の反転入力
に接続され、２つの別のノードｋ１、ｋ２がそれぞれ入
力ｅ１および演算増幅器の出力に接続されている第１の
演算増幅装置ＯＰ１において、利得調節が可能になる。
電位差計あるいはスライド抵抗制御装置の設定を変更す
ることによって、各音響チャンネルにおける信号を非常
に広い範囲にわたって増幅あるいは減衰することができ
る。

【００１３】電位差計あるいはスライド抵抗制御装置ｒ
ｓのアナログ調節は一般的に、手であるいはサーボモー
タによって行われる。しかしながら、個々の利得値のみ
が調節されなければならないならば、そのステップの大
きさは小さいが、電子調節は一層容易である。使用者の
応用においては、例えば、１．５ｄＢのステップの大き
さで十分である。したがって、前置増幅器Ｍの入力抵抗
Ｒｍｖおよびフィードバック抵抗Ｒｍｒは、電子スイッ
チを介して回路との間で切換えられ、あるいはスイッチ
される複数の抵抗ｒを含む抵抗ネットワークｒｐ（図２
参照）として構成される。抵抗ｒの直列あるいは並列接
続も可能である。

【００１４】そのような抵抗ネットワークｒｐに対する
特に簡単な構造は、ほとんど異なっている抵抗ｒと、一
部あるいは全てにタップａｉを備えている抵抗のノード
とを含む鎖状の抵抗である。タップａｉの１つは、スラ
イド抵抗制御装置ｒｓにおけるスライド接触部に対応す
る、図３に概略的に示されているスイッチ装置ｓを介し
て、１度で第１の演算増幅器ｖ１の反転入力に接続する
ことができる。各タップａ１を介して、単一のスライド
接触部は、タップされた抵抗ネットワークｒｐを２つの
部分に分割し、第１の抵抗Ｒ１およびそれに接続される
第２の抵抗Ｒ２を形成する。

【００１５】本発明において、この鎖状の抵抗は、非常
に簡単な方法で、鎖状の抵抗の全抵抗値を３つの抵抗Ｒ
１、Ｒ２、Ｒ３に分割する第２のスライド抵抗あるいは
スライド接触部ｓ２のみを必要とする。さらに、抵抗の
鎖状体のような調節可能な抵抗ネットワークｒｐを構成
する時、そのネットワークはモノリシック集積回路に特
に適する。したがってこの鎖状の抵抗は、非常に簡単な
方法で２つの抵抗Ｒ１、Ｒ２あるいは３つの抵抗Ｒ１、
Ｒ２、Ｒ３の抵抗比を広い範囲で変更することができ
る。これは、非常に小さいステップの寸法に対して、比
較的に長い連鎖状体を形成する多数の抵抗ｒによって達
成することができる。抵抗ｒの数は、抵抗ネットワーク
ｒｐの構造がスイッチング装置によって変更されること
ができる場合に減少されるが、これは複雑なスイッチン
グ装置を必要とする。もちろん、２つの方法を組合せる
ことも可能である。鎖状の抵抗における３つの全ての抵
抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は一緒に結合されているので、１つ
の抵抗の値を変更することによって、隣接する抵抗、す
なわち同じタップａｉに接続された抵抗の値に直接に影
響を与え、その値を変更する。２つのタップａ１、ａ２
の平行移動によって、２つの外側の抵抗Ｒ１、Ｒ３の値
のみが変更し、中央の抵抗Ｒ２の値はそのままであるよ
うに、抵抗の変更が行われる。図４の実施形態におい
て、３つの抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の相互結合は、スライ
ド利得分配を行うために巧みに利用される。

【００１６】図１の回路装置、特に第１の演算増幅器Ｏ
Ｐ１は、図３において一層詳細に示されている。前置増
幅器Ｍ１における利得制御部分は、スライド抵抗制御装
置ｒｓの型式の可変抵抗を含み、そのタップａ１はスラ
イド接触部ｓを介して、第１の演算増幅器ｖ１の反転入
力に接続される。スライド抵抗制御装置ｒｓの入力、す
なわち第１のノードｋ１は、固定抵抗Ｒｍｖ´を通って
信号入力ｅ１に接続される。タップａ１を介して、スラ
イド抵抗ｒｓの抵抗は２つの部分に分割され、第１の抵
抗Ｒ１および第２の抵抗Ｒ２を形成する。第２のノード
２によって形成されているスライド抵抗制御装置の出力
は、第１の演算増幅器ｖ１の出力、およびこのチャンネ
ルに対する合計増幅器Ｓの入力抵抗Ｒｓｖとして機能す
る固定抵抗Ｒｓｖ´の１つの端末に接続される。第１の
演算増幅装置ＯＰ１において、固定抵抗Ｒｍｖ´および
第１の抵抗Ｒ１の抵抗値の合計は、入力抵抗Ｒｍｖを形
成し、第２の抵抗Ｒ２の値はフィードバック抵抗Ｒｍｒ
を形成する（図１参照）。固定抵抗ＲｓｖおよびＲｓｒ
の接続によって第３のノードｋ３が形成され、それは合
計ラインｓ１によって第２の演算増幅器ｖ２の反転入力
に接続される。この合計ラインｓ１に対して、第２の前
置増幅器Ｍ２および第３の前置増幅器Ｍ３は、結合され
た別の入力抵抗を介して接続される。スライド抵抗制御
装置ｒｓにおいて、ｓは手によってあるいは制御装置ｐ
によって電子的に動作される。スライド抵抗制御装置ｒ
ｓあるいは電位差計のデジタル設計において、電子制御
装置は、電子スイッチ装置のみを動作すればよいので、
一層簡単になる。スライド抵抗制御装置ｒｓあるいは電
位差計は、タップａｉを備えた抵抗ネットワークｒｐに
よって交換される。

【００１７】図４は、本発明の装置と図３に示されてい
る従来の技術の装置との相違を明白に示している。同じ
部分は同じ参照符号によって示されているので、再び説
明する必要はない。前置増幅器Ｍにおけるスライド抵抗
制御装置ｒｓは、抵抗ネットワークｒｐによって置換さ
れている。第１および第２の電子スイッチｓ１およびｓ
２は、それぞれ第１および第２のタップａ１およびａ２
への接続を設定し、その結果抵抗ネットワークは３つの
部分に分割され、それぞれ第１、第２、および第３の抵
抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を形成している。第１および第２の
タップａ１、ａ２のための許容可能な部分は重なり合わ
ない。図４において、関連した部分は、各スライド接触
部ラインの長さによって概略的に示されている。

【００１８】図３と同様の第１の演算増幅装置ＯＰ１に
おいて、固定抵抗Ｒｍｖ´および第１の抵抗Ｒ１は、入
力抵抗Ｒｍｖを形成するために結合し（図１参照）、第
２の抵抗Ｒ２はフィードバック抵抗Ｒｍｒを形成してい
る。第２の演算増幅装置ＯＰ２において、第３の抵抗Ｒ
３は入力抵抗Ｒｓｖを形成するための固定抵抗Ｒｓｖ´
と結合する（図１参照）。第２の演算増幅装置ＯＰ２の
フィードバック抵抗Ｒｓｒは固定抵抗であるので、この
構造の利得あるいは減衰は、第３の抵抗Ｒ３の値を変化
することによって制御される。第２のタップａ２は、第
２のスイッチｓ２を介して第１の演算増幅器ｖ１の出力
に接続されているので、前置増幅器Ｍの利得ｖｍは、第
１のスイッチｓ１および第２のスイッチｓ２の位置を介
して一緒に制御され、あるいはこれらの位置の何れかを
介して別々に制御される。前置増幅器Ｍの利得ｖｍは、
固定抵抗Ｒｍｖ´と第１の抵抗Ｒ１の値の合計に対する
第２の抵抗Ｒ２の値の比によって決定される。もちろ
ん、抵抗Ｒｍｖ´、Ｒｓｖ´、およびＲｓｒは、抵抗ネ
ットワークに組み込み可能であることに注目すべきであ
る。

【００１９】電子スイッチｓ１、ｓ２およびそれに付加
される可能性のある別のスイッチは、制御装置Ｐによっ
て制御され、記憶された表Ｔによってスイッチｓ１、ｓ
２の各位置を所望のチャンネル利得ｖｋに割り当てる。
全チャンネル利得ｖｋは、前置増幅器Ｍおよび合計増幅
器Ｓのチャンネルに関する利得の積ｖｋ＝ｖｍ×ｖｓで
ある。

【００２０】＋１２ｄＢ乃至−３４．５ｄＢのダイナミ
ック範囲は、２つの範囲１および２に分割され（図５参
照）、第１の範囲は＋１２ｄＢ乃至約−６ｄＢに、第２
の範囲は約−６ｄＢ乃至−３４．５ｄＢに及ぶ。

【００２１】０ｄＢ乃至＋１２ｄＢの全チャンネル利得
範囲および−６ｄＢまでの低減衰範囲を含む第１の範囲
１において、合計利得ｖｓは０ｄＢのままである。した
がってチャンネル利得ｖｋは、第１のタップａ１の位置
を変化して増幅器Ｍにおける抵抗比を変更することによ
ってのみ調節される。第２の演算増幅装置ＯＰ２の２つ
の固定抵抗Ｒｓｖ´およびＲｓｒの値が等しい場合、例
えば図４において、３キロオームである場合、第２のタ
ップａ２はこの利得範囲において第２のノードｋ２と同
じである。したがって合計増幅器Ｓの入力抵抗Ｒｓｖ
（Ｒｓｖ＝Ｒｓｖ´＋Ｒ３）は最小値、すなわち固定抵
抗Ｒｓｖ´のみの値を有する。最大利得、＋１２ｄＢに
おいて、第１のタップａ１は第１のノードｋ１に対応す
る。第２の抵抗Ｒ２によって形成される前置増幅器Ｍの
フィードバック抵抗Ｒｍｒは、Ｒ１＝Ｒ３＝０のとき、
その最大値、すなわち全抵抗ネットワークｒｐの値をと
る。利得が減少するとき、最後に、−６ｄＢのチャンネ
ル利得において、タップａ１の最大値に対応する第１の
抵抗Ｒ１に対する最大値（完全な入力抵抗Ｒｍｖ、ここ
でＲｍｖ＝Ｒｍｖ´＋Ｒ１）に到達するまで、タップａ
１は第２のノードｋ２の方向に移動する。

【００２２】本発明によると、減衰範囲、特に図５にお
ける第２の範囲２の下方部分に対応する高減衰部分の存
在において、減衰は前置増幅器Ｍではなく、合計増幅器
Ｓに導入される。これは、最大値に到達した後で、第１
の抵抗Ｒ１の値の変化を停止することによって達成され
る。したがって、第２の範囲２における第２の抵抗Ｒ２
の値はほんの僅かに減少するので、前置増幅器ｖｍは−
６ｄＢ乃至−７．５ｄＢの間でのみ変化し、全チャンネ
ル利得ｖｋは−６ｄＢ乃至−３４．５ｄＢの間で変化す
る。したがって、第３の抵抗Ｒ３（および入力抵抗Ｒｓ
ｖ、ここでＲｓｖ＝Ｒｓｖ´＋Ｒ３）が、タップａ２の
最小値に到達するまで、第２のタップａ２は（第２のノ
ードｋ２から）第１のノードの方向ｋ１に移動される
（カウント方向はｋ１において始る）。その結果、入力
抵抗Ｒｓｖの値は、６キロオームから約６７キロオーム
に増加する。これは、−０ｄＢ乃至−２７ｄＢの合計利
得ｖｓにおける変化に対応する。

【００２３】一定の利得および減衰範囲、例えば図５に
おける第１および第２の範囲において、均一に処理する
ことができる。例えば単一のタップａｉのみが変更され
るならば、制御装置Ｐに記憶される表Ｔは一層簡単にな
る。その範囲は利得変更の最小のステップの大きさに依
存し、上記の例においては１．５ｄＢで十分である。制
御装置Ｐは、オンチッププロセッサによっても構成され
ることもできる。

【００２４】もちろん、利得分割の制御、およびタップ
の制御は、幾分記述式によって規定され、その後プロセ
ッサにおいて計算される。関数が部分ごとに異なって定
められている利得分割の式において、チャンネル利得ｖ
ｋは変数を形成している。中間の値が一次補間法によっ
て容易に計算できるので、線形従属性が近似値として個
々の範囲あるいは部分に対して特定化されるならば、式
は特に簡単に表される。

【図面の簡単な説明】

【図１】能動素子を備えた従来の技術のミキサネットワ
ークの概略図。

【図２】直列接続された抵抗および複数のタップを備え
た例示的な抵抗ネットワークの概略図。

【図３】図１のミキサネッチワークの一層詳細な回路
図。

【図４】本発明のミキサネットワークの回路図。

【図５】各チャンネルの利得および減衰が前置増幅器と
合計増幅器との間においてどのように分割されるかを例
示した表を示す図。

フロントページの続き (72)発明者 ウルリヒ・テウス ドイツ連邦共和国、デー − 79194 グ ンデルフィンゲン、シェーンベルクシュト ラーセ ５ベー

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各音響チャンネルに対する可変利得前置
   増幅器と、この前置増幅器の出力に結合され、その利得
   が各音響チャンネルに対して異なって調節可能である合
   計増幅器と、および前置増幅器と合計増幅器とに結合さ
   れて所望のチャンネル利得に応じて予め決められた比に
   基いて前置増幅器と合計増幅器との間で分割される各音
   響チャンネルに対する全利得、すなわちチャンネル利得
   を制御する制御装置を具備し、 前記比は、合計増幅器の利得が前置増幅器の利得よりも
   減少するようにチャンネル減衰の増加に伴って減衰範囲
   変化可能にされていることを特徴とするミキサコンソー
   ルのためのモノリシック集積可能なミキサネットワー
   ク。
2. 【請求項２】 各前置増幅および関連する合計利得がデ
   ジタル式に調節可能であり、前置増幅器および合計増幅
   器が、それぞれ第１の演算増幅装置および第２の演算増
   幅装置を形成し、そのチャンネル利得がタップされた抵
   抗ネットワークおよび電子スイッチング装置を介してデ
   ジタル式に調節可能である請求項１記載のミキサネット
   ワーク。
3. 【請求項３】 前置増幅器において、タップされた抵抗
   ネットワークが制御装置に結合された電子スイッチング
   装置を介して第１の演算増幅器に接続されて第１の演算
   増幅装置を形成し、その結果第１の抵抗を形成している
   タップされた抵抗ネットワークの第１の部分が、入力抵
   抗として動作し、一方で第２の抵抗を形成しているタッ
   プされた第２の抵抗ネットワークがフィードバック抵抗
   として動作する請求項２記載のミキサネットワーク。
4. 【請求項４】 第２の演算増幅装置が、第２の演算増幅
   器と、第２の演算増幅装置の入力抵抗およびフィードバ
   ック抵抗をそれぞれ構成している第１の固定抵抗および
   第２の固定抵抗とを具備している請求項３記載のミキサ
   ネットワーク構造。
5. 【請求項５】 タップされたタ抵抗ネットワークの第３
   の部分である第３の抵抗が第２の演算増幅装置の入力抵
   抗として動作する請求項４記載のミキサネットワーク。
6. 【請求項６】 タップされた抵抗ネットワークが、直列
   接続された抵抗を具備し、それらの抵抗のノードが、第
   １のタップと結合された第１の電子スイッチおよび第２
   のタップと結合された第２の電子スイッチとによって、
   第１、第２、および第３の抵抗を形成するタップとして
   設計されている請求項５記載のミキサネットワーク。
7. 【請求項７】 信号の大きい増幅に対応する第１のチャ
   ンネル利得範囲において、第２の演算増幅装置の入力抵
   抗が最小値に設定され、チャンネル利得の各値が第１の
   タップの位置によって定められ、信号の大きい減衰に対
   応する第２のチャンネル利得の範囲において、第１の抵
   抗が最大値に設定され、チャンネル利得の各値が第２の
   タップの位置によって定められる請求項６記載のミキサ
   ネットワーク。
8. 【請求項８】 信号の小さい増幅および、あるいは信号
   の小さい減衰に対応する中間のチャンネル利得範囲にお
   いて、第２の演算増幅装置の入力抵抗が最小値に設定さ
   れ、チャンネル利得の各値が第１のタップの位置によっ
   て定められる請求項７記載のミキサネットワーク。
9. 【請求項９】 制御装置において、チャンネル利得が、
   記憶された表と計算された式の少なくとも一方によって
   前置増幅器利得と合計増幅器利得との間で分割される請
   求項２乃至８の何れか１項記載のミキサネットワーク。