NL8100033A - Signaaloverdrachtsinrichting met een in stappen instelbare overdrachtskarakteristiek. - Google Patents

Description

.......... ............... . _ ___________ ... _ . . _ ·.. ___ .

εγΦ < * PHN 9930 1 . N.V. Philips 'Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Signaaloverdracht^ inrichting met een in stappen instelbare overdrachtskarakteristiek.

De uitvinding heeft betrekking op een signaaloverdrachts-inrichting met een in stappen instelbare overdrachtskarakteristiek omvattende althans één groep van bestuurbare schakelaars voor het doorvoeren van signaal van onderscheidelijke ingangen naar een uitgang 5 waarbij besturingsmiddelen aanwezig 2ijn voor het telkens in geleiding schakelen van één van dié schakelaars, welke schakelaars door middel van een stuursignaal in en uit geleiding schakelbaar zijn.

Dergelijke inrichtingen kunnen volume of toonregelingen in audioversterker zijn en is als volumeregeling bijvoorbeeld bekend uit de 10 ter visie gelegde Nederlandse octrooiaanvrage no. 7811229 (PHN 9276). Elec-tronische schakelaars vertonen vaak een fontspanning. Wordt de inrichting cmgeschakeld, dan ontstaat een variërend gelij kspanningss ignaal opgebouwd uit de opeenvolgende onderscheidelijke f ontspanningen. De overgangen tussen deze onderscheidelijke foutspanningen zijn in audioapparatuur hoor-15 haar als schakelklikken, die vooral bij afwezigheid van signaal als erg storend ervaren worden.

De uitvinding beoogt een inrichting van het in de aanhef genoemde type waaraan dit bezwaar niet kleeft en heeft daartoe als kenmerk, dat een stuurs ignaalgenerator aanwezig is voor het genereren van een eerste 20 in de tijd geleidelijk veranderend stuursignaal on een bepaalde schakelaar uit die groep geleidelijk in geleiding te sturen en voor het genereren van een tweede aan het eerste stuursignaal complementair stuursignaal voor het tegelijk geleidelijk uit geleiding sturen van een andere schakelaar uit die groep.

25 Door de maatregel volgens de uitvinding gaan bij het inschake len de foutspanningen vloeiend in elkaar over en geven nauwelijks aanleiding tot hoorbare schakelklikken.

De signaaloverdrachtsinrichting volgens de uitvinding kan nader worden gekenmerkt, doordat de groep schakelaars gevormd wordt door 30 een groep van verschilparen, elk omvattende een eerste en een tweede transistor, waarvan de kollektoruitgangscircuits naar.: de uitgang voeren, de basiselektroden van de eerste transistoren elk individueel 8100033 0 * ^ PHN 9930 2 naar genoemde onderscheidenjke ingangen voeren, de basiselektroden van de tweede transistoren naar een gemeenschappelijk punt voeren en de emitterelektroden van de eerste en tweede transistoren per paar met een stuursignaal ingang zijn verbonden voor het ontvangen 5 van genoemde stuursignalen als stuurstroom. Deze uitvoeringsvorm heeft als nader kenmerk, dat genoemd gemeenschappelijk punt in tegenkoppe-lende zin met de uitgang is verbonden. Hierbij is het erg. voordelig, dat de schakelaars volgens een bepaalde rangvolgorde' in- en uitschakel-baar zijn en dat de stuursignaaljngangen in die volgorde om en om met 10 een eerste en tweede uitgang van de signaalgenerator zijn verbonden via transistorschakelaars die zodanig bestuurbaar zijn dat steeds slechts het in- en uit te schakelen trans is torpaar emitterzijdig met de stuur-signaalgenerator is verbonden.

Voor wat betreft de stuursignaalgenerator kan dé signaal-15 overdrachtsinrichting nader worden gekenmerkt doordat, de stuursignaalgenerator een door de besturingsmiddelen gesynchroniseerde digitaalanaloog omzetter omvat voor het genereren van: de stuursignalen.

Hierbij is het erg voordelig, dat de stuursignaalgenerator een door een kloksignaal, door welk kloksignaal tevens de besturings-20 middelen gesynchroniseerd worden, bestuurde digitale op- en neerteller omvat, waarvan de telstand als ingangssignaal aan de digitaalanaloog omzetter wordt toegevoerd.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening die een voorkeursuitvoeringsvorm van een signaaloverdrachts-25 inrichting volgens de uitvinding, toont met in

Figuur 1 het principe ‘van de signaaloverdrachtsinrichting, Figuur 2 een tabel ter verklaring van de werking van de inrichting volgens Figuur 1,

Figuur 3 een uitvoeringsvorm van een schakelbare versterker, 30 die in de inrichting volgens Figuur 1 wordt toegepast,

Figuur 4 een signaaldiagram ter verklaring van de werking van de schakelbare versterker volgens Figuur 3,

Figuur 5 een uitvoeringsvorm van de besturings logica ter besturing van de inrichting volgens Figuur 1 en 35 Figuur 6 een tijdsdiagram van een aantal door de besturings- logica volgens Figuur 5 gegenereerde signalen.

Figuur 1 toont een uivoeringsvorm van een stappengestuurde 8100033 * 4 ' * « EHN 9930 3 volumeregelaar waarin het principe volgens de uitvinding wordt toegepast. De volumeregelaar cravat een signaalingang 1, die verbonden is met een als spanningsvolger~geschakeldé. versterker 2 met een uitgang 3. Uitgang 3 is via een weerstandsdelemetwerk 4 5 met massa verbonden. Weerstandsdelemetwerk 4 is een zogenaamd R-2R laddemetwerk dat verzwakking van 6 dB per deelstap realiseert en heeft 16 aftakkingen t/m L^, waarbij aftakking de volle uitgangsspanning van volger 2 geeft en aftakking 16 met massa verbonden is. De aftakkingen Ly L3, Lg, Lj, Lg, L^, L13 en L·^ 10 voeren naar een schakelversterker 5 die pp commando van schakel-signalen aan ingangen S^f S^, S5, Sy, Sg, S13 en S15 één van die aftakkingen doorvoert naar een uitgang 6. De overige aftakkingen I»2* L^r Dg/ Lg, L^q, L12, L14 en L^g van weerstandsdelemetwerk 4 voeren naar een schakelversterker 7 die op commando van schakel-15 signalen aan ingangen S2, S4, Sg, Sg, S^Qf S12 en êén van die aftakkingen doorvoert naar een uitgang 8. De besturing van beide schakelversterkers 5 en 7 is zo, dat uigangen 6 en 8 telkens de signalen op twee opeenvolgende aftakkingen geeft en wel zo dat telkens een van beide schakelversterkers naar een volgende schakelpositie 20 geschakeld wordt. Bij de minste verzwakking verbindt versterker 5 aftakking met uitgang 6 en versterker 7 aftakking L2 met uitgang 8 . De volgende verzwakkingsstap wordt gerealiseerd door versterker 5 in te schakelen zodat aftakking L3 met uitgang 6 verbonden wordt. Vervolgens wordt versterker 6 cmgeschakeld zodat aftakking LA net uitgang 8 25 is doorverbonden.. Op deze wijze kan achtereenvolgens, langs het gehele netwerk 4 geschakeld worden waarbij uitgangen 6 en 8 steeds net twee opeenvolgende aftakkingen van netwerk 4 verbonden zijn zodanig, dat uitgangen 6 en 8 beurtelings het hoogste signaalniveau voeren. Dit heeft tot voordeel dat telkens slechts een van beide versterkers 5 en 7 30 omgeschakeld wordt. Tussen uitgangen 6 en 8 is een lineair verzwakker-netwerk 9 geschakeld met aftakkingen D^, D2, D3, D4, D^, Dg en Dy waarbij aftakkingen D., resp. D^ de spanningen aan uitgangen 6 resp. 8 voeren. De aftakkingen D^ t/m D^ kunnen elk op zijn beurt net een schakelversterker 10 op commando van schakelsignalen t/m 35 doorgeschakeld worden naar een uitgang 11. De volgorde van het doorschakelen van aftakkingen D^ t/m D^ wordt afhankelijk van de schakel-stand van schakelversterkers 5 en 7 steeds omgewisseld. Staat versterker 5 8100033 PHN 9930 4 in die stand dat aftakking wordt doorgeschakeld en versterker 7 in de stand dat aftakking wordt doorgeschakeld, dan schakelt bij toenemende verzwakking schak'elversterker 10 achtereenvolgens de aftakkingen D.| t/m door naar de uitgang 11. Wordt bij toenemende ver-S zwakking vervolgens versterker 5 omgeschakeld zodat deze aftakking doorschakelt naar uitgang 6, dan schakelt bij toenemende verzwakking schakelversterker 10 achtereenvolgens aftakkingen t/m door naar uitgang 11. Deze schakelvolgorde is in zijn geheel als diagram in Figuur 2 weergegeven, waarin de beide linkerkolommen de 10 betreffende aftakking van weer stands verdelernetwerk 4 die door de betreffende versterker 5 en 7 wordt doorgeschakeld, weergeeft, waarbij met vertikale pijlen de omschakelvolgorde is aangegeven, en waarin de rechterkolom de schakelrichting van versterker 10 weergeeft. Hieruit blijkt, dat schakelversterker 5 resp. 7 steeds cmschakelen wanneer 15 schakelversterker 10 de met de niet omschakelende versterker 7 resp. 5 verbonden aftakkingen D-, resp. doorverbonden heeft met uitgang 11, hetgeen als belangrijk voordeel heeft, dat schakelklikken, die door de omschakelende versterker 5 resp. 7 veroorzaakt worden niet doordringen tot uitgang 11.

20 De schakelversterkers 5, 7 resp. 10 zijn in de regelaar volgens Figuur 1 uitgevoerd als verschilversterkers met afwisselend inschakelbare niet-inverterende ingangen (A^, A^, Ag, A^, A^, A^ ^, A13' A15^' (A2' A4' aq' aq' aiov A12' A14' Aig) ^pektievelijk (A21, &22' A23' A24' A25 ^26' A27^ zi3n door een 25 signaal op de stuur ingangen S met corresponderend rangnummer, bijvoorbeeld een signaal op stuuringang S21 aktiveert ingang A^, en met een inverterende ingang (-) die met de betreffende uitgang is verbonden zodat de versterkers als spanningsvolgers voor het signaal op de ingeschakelde ingang werken.

30 Figuur 3 toont een uitvoeringsvorm van zo‘n schakelver sterker en wel van schakelversterker 10. Deze bestaat uit 7 ver-schilparen met transistorparen (T^, T^), (T^ , T^) , (T^ , T32), (T4I / T42), (T51, T52), (T61, T62) en (T71, T72). Van de transis-toren T^, , T41, T51, Tgl en T71 zijn de basiselektroden 35 elk individueel verbonden met bijbehorende ingang , A^, A23, A^, A23, A_26 resp. A27, de emitterelektroden elk individueel met de emitterelektroden van de bij het paar behorende andere 8100033

Sr « EHN 9930 5 transistor T^, T22, T^r T42, T^, Tg2 resp. T72 en de kollektorelek-troden gezamelijk via een kollektorbelasting 12 naar een positief voedingsaansluitpunt (+). Van de andere trans is toren van de paren zijn de basisjeLektroden gezamelijk met de inverterende ingang (-) ver-5 bonden en de kollèktorelektroden gezamelijk via een kollektorbelasting 13 met het positieve voedingsaansluipunt verbonden. Daardoor kunnen de trans istoren - zoals weergegeven - als een multi-emitter-transistor worden uitgevoerd. De kollektorsignalen die over belastingen 12 en 13 aanwezig zijn, worden via een verschilversterker 14 10 en een eindversterker 15 naar uitgang 11 versterkt en van daaruit teruggekoppeld op de inverterende ingang (-).

Cm de ingangen A^ t/m A^j elk individueel te kunnen aktiveren zij de emitter elektroden van de respektievelijke trans is torpar en (T^, T21) t/m (T_,7, T_,2) via respektievelijke scheidingstransistoren 15 t/m Tj, waarvan de basiselektroden met een bron van referentie-spanning verbonden zijn, en via respektievelijke schakeltrans is - toren t/m B27, waarvan de ' basiselektroden elk individueel met de respektievelijke stuuringangen t/m S27 verbonden zijn, verbonden met emitter stroombronnen, die bijvoorbeeld weerstanden kunnen zijn 20 waardoor er via inschakeling van de betreffende schakeltrans is tor een emitterstroon, die door de referentiespanning en de waarde van de betreffende weerstand bepaald wordt, gaat vloeien hetgeen tot gevolg heeft dat de corresponderende ingang geaktiveerd wordt en aan uitgang 11 het aan die ingang aanwezige signaal verschijnt. De 25 versterkers 5 en 7 kunnen op overeenkomstige wijze gerealiseerd worden.

Zoals vermeld verschijnen bij de in Figuur 1 getoonde regelaar schakelklikken opgewekt in versterkers 5 en 7 niet aan uitgang 11. Dit is wel het geval met schakelklikken die in versterker 10 worden opgewekt. Deze schakelklikken worden ver oor-30 zaakt doordat elk transistorpaar een bepaalde foutspanning vertoont waardoor deze foutspanning als een laagfrequente rimpel aan uitgang 11 verschijnen . bij het doorlopen van de diverse schakelstanden. Zo'n signaal toont Figuur 4 (doorgetrokken lijn). Dit signaal kan bij goed gedimensioneerde geïntegreerde versterkers nog een top-top 35 waarde van + 2mV hebben. Alhoewel het schakelsignaal zelf vrij laagfrequent is, wordt dit schakelsignaal, vooral bij het schakelen bij afwezigheid van signaal, toch goed gehoord als schakelklikken 8100033

» I

PHN 9930 6 - die bepaald worden door dè met steile flanken van een foutsignaal gepaard gaande hogere harmonischen. Deze hoorbare schakelklikken kunnen vermeden worden door niet abrupt van het ene naar het andere transistorpaar (Figuur 3) over te schakelen, maar door het tege-5 lijkertijd doen afnemen van de emitterstroom van het ingeschakelde paar en het doen toenemen van de emitterstroom van het in te schakelen paar waardoor een geleidelijke overgang aan uitgang 11 van het ene naar het andere foutsignaal optreedt, hetgeen in Figuur 4 met de stippellijn is aangegeven. Omdat in de getoonde 10 uitvoeringsvorm van de regelaar een vaste schakelvolgorde, waarbij achtereenvolgens schakeltransistoren B0., B„, B„, B„., Bnc, B„ Δ I ΔΔ ΔΔ ΔΟ ΔΟ en worden uit- c.g. ingeschakeld, gehandhaafd wordt, kan met twee in tegenfase toe- en afnemende stromen 1^ en I2 volstaan worden. Stroom I wordt via de betreffende schakelaars - waarvan er 15 dus maar steeds een tegelijk geleidend is - naar de met ingangen A21, &22' ^25 011 ^27 corresponderende transistorparen gevoerd en de stroom I2 naar de andere transistorparen. De stromen 1^ en kunnen bijvoorbeeld met een door een binair tellende op- en neer-teller gestuurde digitaalanaloog onzetter gerealiseerd worden.

20 Figuur 5 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een controleinrichting voor het genereren van de signalen I1 en I2 en de stuursignalen t/m en t/m met in Figuur 6 een aantal signalen ter verklaring van de werking.

Deze inrichting omvat een klokgenerator 16, die via een 25 poortschakeling 17 een klóksignaal c (Figuur 6) levert. Dit kloksig-naal stuurt een 5-bits teller 18 waarvan de eerste vier (1 t/m 4) bits als binair ingangssignaal voor de digitaalanaloog omzetter gebruikt wordt. Het vijfde (5) en meest signifikante bit wordt benut on een inversiepoortschakeling‘cm te schakelen die de eerste vier bits 30 inverteert. Op deze wijze doorlopen de eerste vier bits een cyclus van 0000 tot 1111 en daarna dezelfde cyclus die echter geïnverteerd wordt, zodat de vier aan de uitgangen Q1 t/m van inversie-schakeling 19 verschijnende bits een op- en neer cyclus (0000—>1111—>0000) steeds doorlopen. Inversieschakeling 19 wordt 35 hier verondersteld een zogenaamde "open-kollektor" logische schakeling te zijn, d.w.z. een betreffende uitgang . — is naar massa geschakeld of zwevend. Een.digi- 8100033 «. * PHN 9930 7 taalanaloog conversie vindt dan plaats door binair gewogen weerstanden 20 met waarden 8R, 4R, 2R resp. R aan die uitgangen op te nemen waardoor in combinatie met de via transistor en t/m T-, (Figuur 3) aangelegde referentiespanning de gewenste stroon (Figuur 6) 5 gerealiseerd wordt. De inverse stroom I2 (Figuur 6) wordt gerealiseerd door qp overeenkomstige wijze in inversieschakeling 19 de Inverse van de vier bits te realiseren aan uitgangen Qy^2r en en die eveneens met binair gewogen weerstanden te verbinden.

Na elke cyclus van de digitaalanaloog omzetter, bijvoor-10 beeld qp momenten t^ en t^ (Figuur 6) moet schakelversterker 10 een stand verder geschakeld warden. Hiertoe warden de schakelsignalen S21 t/m S27 (getoond in Figuur 6) gegenereerd met een 7-standen teller waarvan de uitgangssignalen met poortschakeling 22 worden verknoopt zodat de gewenste opeenvolgende schakels ignalen t/m 15 ons taan. Daarbij dienen die schakels ignalen elkaar steeds voor de helft in de tijd te overlappen ordat er steeds twee opeenvolgende van de schakeltrans itoren t/m geleidend moeten zijn voor de beschreven emitterstrocmovemame (1^ en I2 in Figuur 6). Teller 21 wordt gestuurd door het vierde bit (4) zodat het genereren van de 20 schakelsignalen S.^ t/m S^j synchroon met de wisseling van de stromen I.j en I2 geschiedt (zoals verder aanschouwelijk is getoond in het tijdsdiagram Figuur 6).

Telkens als schakelversterker 10 ingang doorverbindt naar uitgang 11 moet schakelversterker 7 een schakelstap maken (overeen-25 komstig de tabel van Figuur 2) en telkens als schakelversterker Ingang A^ doorverbindt met uitgang 11 moet schakelversterker 5 een schakelstap maken. Hiertoe stuurt signaal een 8-standen teller 23, die de schakelsignalen S^, S^, Sg, S^, Sg, S^, en levert overeenkomstig het tijdsdiagram van Figuur 6', en stuurt signaal 30 een 8-standen teller 24 die de schakelsignalen S2, S^, Sg, Sg, S^Q, S12f ^14 611 ^16 overeenkomstig het tijdsdiagram van Figuur 6.

De voortschakelende verzwakking wordt geaktiveerd door het indrukken van een toets 25 waardoor via poortschakeling 17 het kloksignaal c aan teller 18 wordt toegevoerd. Poortschakelaar 17 is 35 zodanig uitgevoerd dat deze het kloksignaal blijft doorlaten na het loslaten van druktoets 25 totdat teller 18 een plaatsvindende strocm-wisseling via de digitaalanaloog omzetter heeft voltooid, hetgeen 8 1 0 0 0 3 3

C

PHN 9930 8 gerealiseerd wordt door het 4e bit (4) van teller 18 aan poortschakeling 17 toe te voeren als stopsignaal, waarbij het startsignaal afkomstig van druktoets 25 overheerst.

Opdat ook een volume toename mogelijk is, zijn teller 21, 23 5 en 24 voorzien van een telvolgordeoirikeeringang R. Met een signaal op die ingang kan op op zich bekende wijze de telvolgorde omgekeerd worden. Teller 18 hoeft niet cmgeschakeld te worden omdat teller 21, 23 en 14 slecht bij het voltooien van telkensceen wisseling van stromen I.| en I2 een telstap kannen maken en omdat het cmwisselpatroon van 10 de stromen 1^ en I2 onafhankelijk is van de schakelrichting. Volume-toename wordt gestart door druktoets 28 in te drukken waarna een schakeling 29 de signalen voor de telvolgordeomkeeringangen R genereert en waarna ook poortschakeling 17 het kloksignaal doorlaat. Wanneer toets 25 is ingedrukt, neemt het volume van het weergegeven 15 signaal tot nul af waarna, indien alle tellers door zouden blijven tellen, plotseling weer het maximale volume weergegeven zou worden, hetgeen zeer hinderlijk is. Cm dit te voorkomen wordt door het met niet-EN poort 30 combineren van de stuursignalen en de maximale verzwakkingsstand gedecodeerd. De uitgang van die niet-EN 20 poort 30 blokkeert via EN-poort 31 bij het bereiken van de maximale verzwakking het signaal van druktoets 25. Op overeenkomstige wijze wordt door met niet-EN poort 32 de signalen en S16 te combineren en het als funktie daarvan blokkeren van het signaal van druktoets 28 het kloksignaal door poortschakeling 17 geblokkeerd bij het bereiken van 25 de minimale verzwakking.

Het gebruik van een digitaalanaloog omzetter voor het genereren van de de stromen 1^ en maakt het mogelijk cm door een van een lineair verband afwijkende keuze van de amplitude van 1^ en I2 als funktie van de tijd de met de foutspanning (Figuur 4) gepaard 30 gaande harmonischen te minimaliseren. Hierbij zij opgemerkt dat de besturingslogica volgens Figuur 5 zich in het bijzonder leent on met een programmeerbare besturingseenheid gerealiseerd te worden.

/ 8 1 0 0 0 3 5 35

Claims (4)

1. S ignaaloverdrachts inrichting met oen In stappen instelbare overdrachtskarakteristiek omvattende althans één groep van bestuurbare schakelaars voor het doorvoeren van signaal qp onderscheidelijke Ingangen naar een uitgang waarbij besturings-5 middelen aanwezig zijn voor het telkens in geleiding schakelen, van één van die schakelaars, welke schakelaars, door middel van een stuursignaal in en uit geleiding schakelbaar zijn, met het kenmerk, dat een stuursignaalgenerator aanwezig is, voor het genereren van een eerste in de tijd geleidelijk veranderend stuur-10 signaal cm een bepaalde schakelaar uit die groep geleidelijk in geleiding te sturen en voor het genereren van een tweede aan het eerste stuursignaal complementair stuursignaal voor het tegelijk geleidelijk uit geleiding sturen van een andere schakelaar uit die groep.

2. Signaaloverdrachtsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de groep schakelaars gevormd wordt door een groep van verschilparen, elk omvattende een eerste en een tweede transistor, waarrvan de kollektoruitgangscircuits naar de uitgang voeren, de basiselektroden van de eerste trans is tor en elk indivi- -20 dueel naar genoemde onderscheidelijke ingangen voeren, de basis-elaktroden van de tweede transistoren naar een gemeenschappenjk punt voeren en de emitterelektroden van de eerste en tweede transistoren per paar met een stuursignaal ingang zijn verbonden voor het ontvangen van genoemde stuursignalen als stuurs troon.

3. Signaaloverdrachtsinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat genoemd gemeenschappelijk punt in tegenkoppelende zin met de uitgang is verbonden.

4. Signaaloverdrachtsinrichting volgens conclusie 2 of 3 met het kenmerk, dat de schakelaars volgens een bepaalde rangvolg-30 orde in- en uitschakelbaar zijn en dat de stuursignaalingangen in die volgorde cm en cm met een eerste en tweede uitgang van de sig-naalgenerator zijn verbonden via transistorschakelaars die zodanig bestuurbaar zijn dat slechts het in- en uit te schakelen trans is tor-paar emitterzijdig met de stuursignaalgenerator is verbonden. 35 - / 8100033 ' /