專利名稱：用于產(chǎn)生輸出信號的電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將至少一個第一輸入信號和一個第二輸入信號組合而在輸出端產(chǎn)生一個輸出信號的電路裝置，該電路裝置至少包括一個可控開關(guān)，每個可控開關(guān)向該輸出端傳送各自的輸入信號，其中，為了將輸出端從一個輸入信號切換到另一個輸入信號，第一可控開關(guān)逐漸地從斷開狀態(tài)切換到接通狀態(tài)，并且第二可控開關(guān)與之互補(bǔ)地從接通狀態(tài)切換到斷開狀態(tài)。
DE 32 00 071 A1公開了一種具有逐步可調(diào)傳輸特性的信號傳輸設(shè)備，它包括至少一組可控開關(guān)，用于將各輸入端的信號傳送至一個輸出端。該信號傳輸設(shè)備還包括每次使一個開關(guān)接通的控制裝置，這些開關(guān)的接通和斷開可利用控制信號來實現(xiàn)。還包括一個控制信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生一個第一控制信號和一個第二控制信號，第一控制信號相對于時間均勻地變化，利用它可使上述可控開關(guān)組的一個給定開關(guān)逐漸接通，第二控制信號是第一控制信號的互補(bǔ)信號，利用它可使該可控開關(guān)組的另一個開關(guān)同時逐漸地斷開。上述開關(guān)的切換操作或改變控制信號的操作可逐步執(zhí)行。
DE 196 35 050 A1公開了一種具有至少兩條信號路徑的電路裝置，各信號路徑可由可控電流源饋電，并且在選擇其中一個可控電流源的邏輯信號的作用下交替地切換為工作狀態(tài)。當(dāng)在轉(zhuǎn)換期間從一條信號路徑變換到另一條信號路徑時，相關(guān)的兩條信號路徑的可控電流源由時間上連續(xù)地變化的控制信號這樣進(jìn)行控制，使得可由這兩個可控電流源提供的電流連續(xù)地沿相反方向變化。根據(jù)DE 196 35 050 A1，一種用于實現(xiàn)從一個調(diào)整位置到下一個調(diào)整位置的逐漸變換的裝置可由一個包括對每一條信號路徑都有一個控制級的控制電路來實現(xiàn)。各控制級包括一個模擬多路復(fù)用支路，經(jīng)該模擬多路復(fù)用支路可從一個基準(zhǔn)電流源得到與有關(guān)的信號路徑相關(guān)聯(lián)的電流啟動的可控電流源的電流，該基準(zhǔn)電流源包括在該控制電路之內(nèi)，被所有控制級的多路復(fù)用支路共用。此外，各控制級還具有一個雙穩(wěn)態(tài)級以及一個切換級，該雙穩(wěn)態(tài)級用于根據(jù)控制信號對多路復(fù)用支路的電流進(jìn)行持續(xù)的控制，并用于存儲在轉(zhuǎn)換期間之外的轉(zhuǎn)換期間結(jié)束時所得到的多路復(fù)用支路的操作狀態(tài)，該切換級用于在轉(zhuǎn)換期間內(nèi)利用邏輯信號經(jīng)該雙穩(wěn)態(tài)級將控制信號切換至在轉(zhuǎn)換期間結(jié)束之后要根據(jù)邏輯信號而被驅(qū)動成為工作狀態(tài)的那條信號路徑的多路復(fù)用支路。
在這些公知的電路裝置中，在用于形成輸出信號的各輸出端處的各信號之間的漸變是通過“模擬”切換操作來進(jìn)行的。在這種模擬切換操作中，用于切換的元件的控制特性是影響的基本因素。由于這些控制特性的不精確，尤其是由于特性彼此之間的公差偏差和不精確的匹配，在信號漸變期間出現(xiàn)的失真會變的明顯，尤其在信號相差較大的情況下。這些失真會顯著地影響輸出信號的再現(xiàn)質(zhì)量。尤其是當(dāng)把這種電路裝置用于音頻信號再現(xiàn)設(shè)備的音量控制時，這些失真變得可以聽出來，于是使聽覺印象變壞。
本發(fā)明的目的是提供一種上述類型的電路裝置，其中避免了由于在匹配用于切換的各元件的特性方面的公差和不精確所造成的失真，并且該電路裝置具有較少的部件。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的在本發(fā)明的電路裝置中是這樣實現(xiàn)的，即可控開關(guān)利用彼此互補(bǔ)、漸變的占空因數(shù)在完全接通和完全斷開之間彼此相反地切換。
根據(jù)本發(fā)明，用作執(zhí)行切換操作的元件而設(shè)置的可控開關(guān)交替和連續(xù)地完全接通或斷開。由于這些元件的特性的中心范圍在經(jīng)可控開關(guān)提供的輸入信號而產(chǎn)生的輸出信號的兩種所述狀態(tài)之間不起作用，所以在這種特性的中心范圍的非線性或彼此的不正確的互補(bǔ)匹配不會影響本發(fā)明的電路裝置的操作。同樣，當(dāng)使用具有在特性的中心范圍不夠充分的線性度或彼此不夠充分匹配的元件時，亦能夠?qū)崿F(xiàn)無信號誤差的正確切換。
在兩輸入信號之間切換電路裝置的輸出的這些優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)本發(fā)明的電路裝置不僅可用于動態(tài)地把輸出從第一靜止?fàn)顟B(tài)的輸入信號之一切換到第二靜止?fàn)顟B(tài)的第二輸入信號，而且可用于靜態(tài)地調(diào)整至少兩個輸入信號的線性組合。兩個以上的輸入信號的線性組合也是可以的，在這種情況下，相應(yīng)數(shù)目的可控開關(guān)彼此互補(bǔ)地沿相反方向在完全接通和完全斷開之間切換，所以在任何時刻，只有一個開關(guān)接通，其它開關(guān)都斷開。
在靜態(tài)調(diào)整兩個或更多個輸入信號的線性組合的情況下，切換可控開關(guān)的占空因數(shù)在時間上保持恒定。
在一個有利的實施例中，根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的輸出端與積分電路連接，用于對輸出信號進(jìn)行積分或低通濾波。利用該積分電路，可從該輸出信號中濾除因可控開關(guān)的切換而在該輸出信號中出現(xiàn)的那些信號分量。這些信號分量不再影響該輸出信號的進(jìn)一步處理。
在根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的另一個實施例中，輸出在具有預(yù)定長度的切換間隔內(nèi)從輸入信號之一切換到另一輸入信號。相關(guān)的可控開關(guān)的占空因數(shù)然后在該切換間隔內(nèi)逐漸彼此互補(bǔ)地從0增大到100％或從100％減小到0。切換間隔的持續(xù)時間最好是可調(diào)的，最好具有≤1毫秒或≥20毫秒的值。
在另一個實施例中，根據(jù)本發(fā)明的電路裝置包括一個用于產(chǎn)生兩個彼此互補(bǔ)控制信號以便互補(bǔ)地切換可控開關(guān)的控制裝置。這些控制信號特別地是由脈沖密度或脈沖頻率控制的脈沖信號組成的。
顯然，脈沖密度或脈沖頻率控制的控制信號與將這些控制信號實施為具有恒定頻率和可變占空因數(shù)的脈寬調(diào)制脈沖信號相比的優(yōu)點(diǎn)是，對于由此形成的控制信號的可比性質(zhì)或?qū)τ谒纬傻挠糜诋a(chǎn)生恒定脈沖頻率的脈寬控制的控制信號的輸出信號的可比性質(zhì)來說，與形成脈沖密度或脈沖頻率控制的脈沖信號相比，需要更高時鐘頻率的時鐘信號。用于產(chǎn)生脈寬控制的脈沖信號所需的元件數(shù)目也比用于產(chǎn)生脈沖密度或脈沖頻率控制的脈沖信號所需的元件數(shù)目要多。相反地，脈沖密度或脈沖頻率控制的脈沖信號可用非常少量的元件在非常低的時鐘頻率下產(chǎn)生。對于這樣的脈沖信號，脈沖寬度是恒定的，但脈沖的重復(fù)頻率是可調(diào)的。于是，只有脈沖信號中的每單位時間的脈沖個數(shù)可確定根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的輸出信號的時間變化。
最好在控制裝置中以分級的方式來改變控制信號的脈沖密度或脈沖頻率的控制裝置。這種分級的改變可容易地用數(shù)字電路來實現(xiàn)，并可按照如此微小分級的方式來執(zhí)行，使得在要產(chǎn)生的輸出信號中具有準(zhǔn)連續(xù)變化的效果。
此外，控制信號的脈沖密度或脈沖頻率和控制信號的脈沖密度或脈沖頻率分級變化的分級的重復(fù)頻率都采用可聽頻率范圍之外的專門頻率。當(dāng)采用根據(jù)本發(fā)明的電路裝置來處理音頻信號時，這種方法因根據(jù)本發(fā)明的對信號的處理而顯著地簡化了對音頻信號的可聽見的影響的抑制。特別地，當(dāng)因切換而引入到輸出信號之中的頻率更優(yōu)選地遠(yuǎn)離可聽頻率范圍時，與輸出端連接的積分裝置中元件的數(shù)目就會減少。另一方面，在給定的限制之下選擇最高的出現(xiàn)頻率特別是脈沖信號中脈沖的重復(fù)頻率是很有效的。無論怎樣，總括來講，前述的本發(fā)明的實施中的可控開關(guān)在與切換操作的持續(xù)時間相比為短的時間間隔內(nèi)進(jìn)行切換。
在這方面，需要指出的是，DE 27 40 567 A1公開了用于音頻信號尤其是混音操作面板的衰減部件，其中通過其控制輸入端與一個脈沖發(fā)生器相連接的一個開關(guān)來提供音頻信號。該脈沖發(fā)生器以可調(diào)的脈沖-間歇比并且至少等于要發(fā)送的音頻信號的頻率范圍的上限頻率的2倍的重復(fù)頻率來提供脈沖。該開關(guān)位于覆蓋著要發(fā)送的頻率范圍的一個低通濾波器之前。
但是，在該公知的衰減部件中，在至少兩個輸入信號之間不進(jìn)行切換，而是只利用脈寬調(diào)制鍵控來實現(xiàn)信號的離散衰減級。這種鍵控也是預(yù)定衰減的靜態(tài)調(diào)整所必須的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，控制裝置包括一個累加電路，該累加電路從遞增累加的計數(shù)級接收輸出數(shù)據(jù)信號，并產(chǎn)生用于控制雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器的進(jìn)位信號，而該計數(shù)級、該累加電路和該雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器由一個共用的時鐘信號進(jìn)行時鐘同步，并且可從該雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器的輸出端獲得互補(bǔ)控制信號。以此方式，就能夠使控制裝置的結(jié)構(gòu)非常簡單。由于共用的時鐘信號，計數(shù)級的計數(shù)值在切換期間會不斷增大，因此這些不斷增大的值就在累加電路中被累加。于是，進(jìn)位信號的重復(fù)頻率也同等程度地增大，所以雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器產(chǎn)生的脈沖的脈沖密度就不斷地增大。共用時鐘信號的周期數(shù)量(在這些周期中將例如出現(xiàn)正電平即高邏輯電平)因此不斷增大，就是說，從0開始增大到最終狀態(tài)的100％，在該最終狀態(tài)，共用時鐘信號的每一個周期出現(xiàn)一個進(jìn)位信號。此脈沖信號及其相反形式的互補(bǔ)控制信號可容易地從雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器的輸出端獲得。
在此實施例中，切換間隔的持續(xù)時間由施加給計數(shù)級的時鐘信號的頻率、計數(shù)級二進(jìn)制數(shù)位的數(shù)目和累加電路二進(jìn)制數(shù)位的數(shù)目來確定。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，當(dāng)時鐘信號通過可調(diào)的時鐘分頻級施加給計數(shù)級時，就可用簡單的方式調(diào)整切換間隔的持續(xù)時間。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，本發(fā)明的電路裝置包括至少三個提供各自輸入信號的可控開關(guān)，利用這三個可控開關(guān)可把輸出從某一個輸入信號切換到任意選定的另一個輸入信號。在該實施例的一種改進(jìn)型中，所述至少三個輸入信號根據(jù)它們的信號電平按預(yù)定的序列排列，而輸出只從某一個輸入信號切換到該序列中的鄰近的輸入信號。這種預(yù)定的序列也可在初次提到的可從每一輸入信號切換到任意選定的另一輸入信號的變形中出現(xiàn)；當(dāng)根據(jù)這一變形進(jìn)行切換時，各輸入信號間切換的任意跳躍都是可能的。
為了實現(xiàn)這些前述類型的切換方式，根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的再一個實施例的特征在于，控制裝置包括一個越程(run-off)控制級，該越程控制級從電路裝置的初始狀態(tài)(在該狀態(tài)中，第一次選定的輸入信號被提供給輸出端)開始，通過數(shù)據(jù)傳輸路徑接收有關(guān)第二次選定的輸入信號的信息信號，該信息信號在切換所述輸出之后在電路裝置的最終狀態(tài)中提供給輸出端。這樣的數(shù)據(jù)傳輸路徑最好是由更高級別的系統(tǒng)控制裝置利用其來提供相應(yīng)信息信號的I2C總線。
該越程控制級最好包括一個用于存儲初始狀態(tài)的信息信號的第一狀態(tài)存儲元件，以及一個用于存儲最終狀態(tài)的信息信號的第二狀態(tài)存儲元件。這些信息信號選擇在初始狀態(tài)和最終狀態(tài)中要提供給輸出端的輸入信號，并在這些輸入信號之間執(zhí)行切換操作。在執(zhí)行切換操作之后，最終狀態(tài)的信息信號從第一狀態(tài)存儲元件傳送到第二狀態(tài)存儲元件，隨后第一狀態(tài)存儲元件做好了提供新的(另一個)最終狀態(tài)的新信息信號的準(zhǔn)備。該新的(另一個)最終狀態(tài)表征著從各第一次選定的輸入信號到各第二次選定的輸入信號的各次切換操作的結(jié)束。在產(chǎn)生輸出信號期間，多次這種切換操作可按照所希望的方式接連地發(fā)生。當(dāng)選定的輸入信號是按預(yù)定的序列排列的一些輸入信號中的一部分時，它們在該序列中可以是相鄰的，也可以是不相鄰的。為了在兩相鄰的輸入信號之間進(jìn)行切換，只需執(zhí)行一次切換操作。
但是，兩個不相鄰的選定輸入信號之間的切換可按照兩種方式來執(zhí)行。一方面，可直接切換，不用切換到所述序列中的另一個中間輸入信號。另一方面，只能把一個輸入信號切換到預(yù)定序列中相鄰的輸入信號，再通過該預(yù)定序列中的每一個中間輸入信號把該輸入信號切換到不相鄰的輸入信號。在這種情況下，要執(zhí)行的相關(guān)的切換操作的各最終狀態(tài)的信息信號可按照每一個切換操作分級地通過數(shù)據(jù)傳輸路徑提供給越程控制級然而，可在以下方面顯著地簡化尤其是數(shù)據(jù)傳輸路徑和與之連接的更高級別的系統(tǒng)控制裝置的操作，即越程控制級包括一個分級控制電路，利用該分級控制電路可在各次切換操作中把預(yù)定序列中的兩個相鄰的輸入信號從初始狀態(tài)切換到最終狀態(tài)。越程控制級則只需通過數(shù)據(jù)傳輸路徑接收有關(guān)該最終狀態(tài)的信息信號，隨后分級控制電路自動和陸續(xù)地執(zhí)行達(dá)到最終狀態(tài)所必須的各次切換操作。
在根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的此實施例中，在各單次的切換操作中，要在某一次切換操作開始時將提供給輸出端的輸入信號的信息信號(以下稱為“前輸入信號”)存儲在第一狀態(tài)存儲元件中。將預(yù)定序列中相鄰的輸入信號的信息信號(以下稱為“尾輸入信號”)存儲在第二狀態(tài)存儲元件中。最好是在各次切換操作的每一次中，信息信號選擇前輸入信號或尾輸入信號，并執(zhí)行這些輸入信號之間的一次切換操作。在執(zhí)行了該次切換操作之后，尾輸入信號的信息信號從第一狀態(tài)存儲元件傳送到第二狀態(tài)存儲元件，隨后第一狀態(tài)存儲元件就做好了傳送預(yù)定序列中的下一個相鄰的輸入信號的信息信號的準(zhǔn)備，直到最終狀態(tài)的信息信號已傳送到第二狀態(tài)存儲元件為止。這樣就結(jié)束了由各次切換操作組成的整個切換過程，第一狀態(tài)存儲元件然后做好傳送新的整個切換過程的信息信號或做好傳送第一中間分級即這種新的整個切換過程的第一次切換操作的信息信號的準(zhǔn)備。
在根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的一個最佳實施例中，各輸入信號由一個共用輸入信號的電平分級來產(chǎn)生，最好例如執(zhí)行通過電阻分壓器進(jìn)行的電位或電壓分割，作為這種電平分級。
根據(jù)本發(fā)明的電路裝置最好應(yīng)用于信號處理設(shè)備、尤其是音頻信號處理或信號控制設(shè)備。它可用于例如無線電和電視設(shè)備中的音量控制、音調(diào)控制、軟信號源切換和軟靜音電路。此外，它根本上還可用于所有模擬輸入信號。
參看以下對實施例的描述將明了本發(fā)明的這些和其它方面。
附圖中

圖1是本發(fā)明的一個實施例的電路圖，圖2是表格的形式的示意圖，表示圖1所示的電路裝置的操作模式，圖3示出根據(jù)本發(fā)明的控制裝置的一個實施例，圖4是表示在切換過程期間的圖3的控制裝置所提供的控制信號的瞬時頻率的示意圖，圖5示出根據(jù)本發(fā)明的越程控制級的一個實施例，圖6示出圖5的越程控制級的一種改進(jìn)型，它包括一個分級控制電路。
在所有附圖中，相應(yīng)的元件用相同的標(biāo)號表示。
圖1是用于通過組合輸入信號而在輸出端1產(chǎn)生輸出信號的電路裝置的方框圖，其中，為簡明起見，假設(shè)只有一個第一輸入信號和一個第二輸入信號被組合。第一輸入信號經(jīng)第一輸入端2提供，第二輸入信號經(jīng)第二輸入端3提供。第一輸入信號用A表示，第二輸入信號用B表示。在圖1所示的實施例中，第一和第二輸入端2、3由在由電阻4、5、6組成的電阻分壓器上的抽頭構(gòu)成。信號電壓或信號電流可以例如以這樣的方式通過其輸出端7、8提供給該電阻分壓器4、5、6，即所述信號電壓提供給第一輸出端7，而第二輸出端8與基準(zhǔn)電壓連接。輸入信號A、B于是就是所述信號電壓的細(xì)分。根據(jù)本發(fā)明的電路裝置能夠在這些細(xì)分之間進(jìn)行切換，由此在輸出端1產(chǎn)生輸出信號。在本實施例的一種改進(jìn)型中，彼此獨(dú)立的輸入信號A、B可交替地輸入給輸入端2、3。
圖1的電路裝置對于每一個輸入端2、3還包括分別與相關(guān)輸入端2、3連接和與一個公共節(jié)點(diǎn)11連接的可控開關(guān)9、10，在接通狀態(tài)下，這兩個可控開關(guān)9、10把相關(guān)輸入信號A、B從相關(guān)輸入端2、3傳送到公共節(jié)點(diǎn)11。通過互補(bǔ)地逐漸切換這兩個可控開關(guān)，就能夠把公共節(jié)點(diǎn)11從輸入端2、3之一切換到另一個輸入端，于是節(jié)點(diǎn)11處的信號就從一個輸入信號切換到另一個輸入信號(A或B)。圖1簡要地表示為機(jī)械開關(guān)的可控開關(guān)9、10最好用具有控制端12、13的電子開關(guān)來實現(xiàn)。最好是可控開關(guān)9、10在它們的控制端12、13接收到具有高邏輯電平H的控制信號時接通，而在它們的控制端12、13接收到具有低邏輯電平L的控制信號時斷開。在操作時，一個第一控制信號C提供給第一可控開關(guān)9的控制端12，一個第二控制信號D提供給第二可控開關(guān)10的控制端13。
在本實施例中，可控開關(guān)9、10的公共節(jié)點(diǎn)11與運(yùn)算放大器15的非反相輸入端14連接，該運(yùn)算放大器15的輸出端16與其反相輸入端17短路，這樣輸出端16對于將被產(chǎn)生的輸出信號就表現(xiàn)為一個低歐姆源。
運(yùn)算放大器15的輸出端16經(jīng)一個積分裝置18與輸出端1連接。該積分裝置18在方框圖中表示為一個RC組合，在最簡單的情況下，可以包括一個歐姆性串聯(lián)電阻和一個從輸出端1接至基準(zhǔn)電位、最好是接地的并聯(lián)電容。如果需要對輸出信號進(jìn)行更有效的積分或低通濾波，積分裝置18還可以采用更復(fù)雜的濾波電路。
為了說明圖1的電路裝置的操作模式，以下參看圖2的表。該表示意地表示在輸入信號A和B之間切換輸入端1時將要分別施加給控制端12和13的、與選定的輸入信號A和B無關(guān)的控制信號C和D。當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘朇暫時為恒定的高邏輯電平H，而第二控制信號D為其互補(bǔ)信號即暫時為恒定的低邏輯電平L時，控制開關(guān)9、10處于圖1所示的位置，即第一可控開關(guān)9處于接通狀態(tài)，而第二可控開關(guān)10處于斷開狀態(tài)。因此，第一輸入端口2的第一輸入信號A作為輸出信號提供給輸出端1，即該輸出信號由第一輸入信號A產(chǎn)生。在另一暫時不變的切換狀態(tài)中，第一控制信號C呈現(xiàn)低邏輯電平L，而第二控制信號D呈現(xiàn)高邏輯電平H。于是第一可控開關(guān)9處于斷開狀態(tài)，而第二可控開關(guān)10處于接通狀態(tài)。輸出端1處的輸出信號則由第二輸入信號B產(chǎn)生，而第一輸入信號A的信號路徑中斷。
為了將輸出端1例如從第一輸入信號A切換到第二輸入信號B，將一個脈沖信號作為第一控制信號提供給第一可控開關(guān)9的控制端12，即在低和高邏輯電平之間進(jìn)行上下切換的控制信號。如圖2的表所示，該用作第一控制信號C的脈沖信號具有以高邏輯電平H開頭的低邏輯電平L的單個短脈沖。施加給第二可控開關(guān)10的控制端13的第二控制信號D是第一控制信號C的互補(bǔ)信號，即具有高邏輯電平H的脈沖出現(xiàn)的時刻正是第一控制信號C中的具有低邏輯電平L的脈沖所出現(xiàn)的時刻。因此，第二控制信號D在任何時刻都是第一控制信號C的邏輯反相形式。第一控制信號C的具有低邏輯電平L的脈沖的密度或頻率和第二控制信號D的具有高邏輯電平H的脈沖的密度或頻率現(xiàn)在都從非常小的值開始，逐漸增大到很大的值，直到最后這些脈沖一個接著一個出現(xiàn)的速度迅速到使第一控制信號C具有恒定的低邏輯電平L，而第二控制信號D具有恒定的高邏輯電平H。一旦到達(dá)這種狀態(tài)，輸出端1就從傳送第一輸入信號A的第一輸入端2切換到傳送第二輸入信號B第二輸入端3?？刂菩盘朇、D在其中發(fā)生上述脈動變化的時間間隔稱為切換間隔。
上述脈沖密度或脈沖頻率受控的脈沖信號形式的控制信號C、D只代表了這些控制信號C、D的一種可能的變化。一般來說，控制信號C、D在切換間隔內(nèi)是在它們暫時穩(wěn)定的狀態(tài)之間具有彼此互補(bǔ)、逐漸變化的占空因數(shù)的脈沖信號。但是，產(chǎn)生脈沖頻率恒定但占空因數(shù)可變的脈動控制信號C、D所需的元件數(shù)目相當(dāng)大。相反，產(chǎn)生寬度不變而重復(fù)頻率可變的脈沖所需的元件數(shù)目較少。
如上述方式中，在切換間隔內(nèi)，輸入信號A和B是準(zhǔn)連續(xù)地減小的。輸出端1處獲得的輸出信號的值對應(yīng)于兩輸入信號A和B的信號值的加權(quán)平均值或線性組合，線性組合的權(quán)重或參數(shù)由占空因數(shù)(相應(yīng)于脈沖密度或脈沖頻率和脈沖寬度)的瞬時值確定。因此，在兩輸入信號A和B的值之間切換的脈動信號是在切換間隔內(nèi)在公共節(jié)點(diǎn)11處被產(chǎn)生的，該信號在后續(xù)積分裝置中被平滑。
除上述類型的切換操作外，利用上述電路裝置還可執(zhí)行兩輸入信號A和B暫時恒定的組合或線性組合，于是在輸出端1出現(xiàn)的輸入信號是其信號值表示所述輸入信號的值之間的暫時恒定的加權(quán)平均值。但是，在上述切換過程中，輸出信號將分別從一個輸入信號A或B的值連續(xù)地變化為另一個輸入信號B或A的值。
圖1簡要所示的電路裝置最好用于對出現(xiàn)在電阻分壓器的輸出端7、8處的信號(這些信號可特別是音頻信號)進(jìn)行振幅調(diào)整，可根據(jù)所希望的該信號的振幅電平進(jìn)行擴(kuò)展，即增加電阻分壓器的歐姆電阻和為兩歐姆電阻之間的新增加的每一個抽頭增加可控開關(guān)。在這種情況下，所有可控開關(guān)可接至公共節(jié)點(diǎn)11。
圖1的電路裝置的這種擴(kuò)展非常簡單，實際上也是可能的，尤其是將用以BIMOS技術(shù)制造的互補(bǔ)MOS場效應(yīng)晶體管構(gòu)成的雙向開關(guān)作為可控開關(guān)。當(dāng)采用這種可控開關(guān)時，如DE 32 00 071 A1所述，就不必使用具有多輸入端的運(yùn)算放大器。這樣就顯著地減少了所需運(yùn)算放大器的數(shù)目和電路裝置的總元件數(shù)量。對于集成電路的結(jié)構(gòu)來說，這就意味著較小的晶體表面積，其上所形成的電路裝置的功耗較小，改善了噪聲特性。此外，由于BIMOS工藝，還可獲得電壓依賴性顯著減小的電阻，因此能夠減小電路裝置中的諧波失真(失真系數(shù))。功耗降低和晶體表面積減小同樣適用于與本發(fā)明的電路裝置一道被制作成集成半導(dǎo)體電路的邏輯門。
圖3示出用于產(chǎn)生控制信號C、D的控制裝置的方框圖，這兩個控制信號C、D提供給圖1中的可控開關(guān)9、10的控制端12、13，利用它們使這兩個可控開關(guān)9、10彼此互補(bǔ)地進(jìn)行切換。圖3所示的這種控制裝置的一個實施例表示著脈沖密度或脈沖頻率調(diào)制器的一種非常有利的實現(xiàn)。該控制裝置最重要的部分是具有用于輸入待累加信號的輸入端20和用于輸出進(jìn)位信號的輸出端21的累加電路19。累加電路19可以按公知的方式用通過存儲器寄存器進(jìn)行反饋的加法器電路來實現(xiàn)。累加電路19的輸入端20與計數(shù)級22的輸出端23連接。通過這種連接，累加電路19的輸入端20從計數(shù)級22接收輸出數(shù)據(jù)信號，該信號就是代表它們當(dāng)前計數(shù)位置的待累加信號。為了將根據(jù)本發(fā)明的電路裝置應(yīng)用于音頻信號處理設(shè)備，累加電路19和計數(shù)級22的字長最好是9比特或9比特以上。累加電路19的字長對應(yīng)于計數(shù)級22的字長。在字長為9比特的情況下，計數(shù)級22則包括512個計數(shù)步驟。
計數(shù)級22的時鐘信號輸入端24與可調(diào)時鐘分頻級26的輸出端25連接?？烧{(diào)時鐘分頻級26還具有用來輸入時鐘信號的輸入端27。它還具有調(diào)整信號輸入端28，通過該輸入端可輸入數(shù)字調(diào)整信號來調(diào)整分頻系數(shù)，可調(diào)時鐘分頻級利用該分頻系數(shù)分頻輸入給輸入端27的時鐘信號的頻率，以便在輸出端25獲得分頻信號，該分頻信號將通過計數(shù)級22的時鐘信號輸入端24輸入給計數(shù)級22。
圖3所示的控制裝置還包括對其功能進(jìn)行控制的一個邏輯級29。該邏輯級的時鐘信號輸入端30從一個時鐘信號源(未示出)接收基本時鐘信號。邏輯級29根據(jù)該基本時鐘信號產(chǎn)生累加器時鐘信號，該累加器時鐘信號可具有與基本時鐘信號相同的頻率，但也可以根據(jù)該基本時鐘信號通過分頻等來產(chǎn)生。該累加器時鐘信號從邏輯級29的輸出端31輸出。該累加器時鐘信號從邏輯級29的輸出端31輸出給累加電路19的時鐘信號輸入端32和預(yù)分頻器34的輸入端33，該預(yù)分頻器34利用預(yù)定分頻系數(shù)對該累加器時鐘信號進(jìn)行分頻來產(chǎn)生時鐘信號，該時鐘信號通過預(yù)分頻器34的輸出端35提供給可調(diào)時鐘分頻級26的輸入端27。與可調(diào)時鐘分頻級26不同，預(yù)分頻器34的分頻系數(shù)是固定的。
此外，利用來自邏輯級29輸出端31的累加器時鐘信號在雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器36的時鐘輸入端37對其進(jìn)行時鐘同步。雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器36的數(shù)據(jù)輸入端(D輸入端)38與累加電路19的輸出其進(jìn)位信號的輸出端21連接。于是，在累加器時鐘信號的時鐘同步下，雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器36的切換狀態(tài)由來自累加電路19的進(jìn)位信號的值確定。雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器36的Q輸出端39與第二可控開關(guān)10的控制端13連接，提供第二控制信號D，而雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器36的反相Q輸出端40與第一可控開關(guān)9的控制端12連接，提供第一控制信號C。
在圖3所示的實施例中，所示的控制裝置在預(yù)定持續(xù)時間的切換間隔內(nèi)在第一輸入端2和第二輸入端3之間切換輸出端1。為了說明該控制裝置的操作模式，假設(shè)如圖2表的中間欄所示地從第一輸入信號A切換到第二輸入信號B。在切換間隔開頭，第一控制信號C則必須具有暫時恒定的高邏輯電平H，而第二控制信號D暫時處于低邏輯電平L。為了以確定的方式達(dá)到這一狀態(tài)，邏輯級29在切換間隔之外產(chǎn)生一個復(fù)位信號，并從復(fù)位輸出端41將其輸出。該復(fù)位信號在切換間隔外通過預(yù)分頻器34、可調(diào)時鐘分頻級26、累加電路19和雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器36的復(fù)位輸入端42、43、44、45和46把它們復(fù)位成為規(guī)定的初始狀態(tài)，并保持該狀態(tài)直到邏輯級29的啟動輸入端47接收到作為啟動切換操作的命令信號的起動信號為止。邏輯級29然后中斷復(fù)位信號，所述那些級被啟動。在復(fù)位信號結(jié)束的最初一刻，累加電路19和計數(shù)級22處于各自的初始狀態(tài)，即分別處于累加值0和計數(shù)器狀態(tài)0。
累加電路19現(xiàn)在被累加器時鐘信號時鐘同步，通過在可調(diào)時鐘分頻級26和預(yù)分頻器34中進(jìn)行分頻，就從該累加器時鐘信號產(chǎn)生了輸入計數(shù)級22的時鐘信號輸入端24的時鐘信號。累加電路19于是開始累加按照累加器時鐘信號的時鐘節(jié)拍從計數(shù)級22的輸出端23傳送給輸入端20的輸出數(shù)據(jù)信號的值。累加電路19累加值0，直到在時鐘信號輸入端24接收到時鐘信號的第一個脈沖為止，因此內(nèi)容、即存儲在累加電路19內(nèi)的值起初不發(fā)生變化。在時鐘信號輸入端24接收到了時鐘信號的第一個脈沖之后，計數(shù)級22計數(shù)了一個計數(shù)步驟，輸出端23處的輸出數(shù)據(jù)信號取二進(jìn)制值1。然后，累加電路19在累加器時鐘信號的每一個時鐘周期內(nèi)把存儲在累加電路19內(nèi)的相關(guān)的當(dāng)前值增加該二進(jìn)制值1。在時鐘信號輸入端24處沒有另外的脈沖和字長為9比特的情況下，累加電路將在512個累加器時鐘信號周期之后從其輸出端21輸出一進(jìn)位信號，該進(jìn)位信號持續(xù)的時間正好是一個累加器時鐘信號周期。該進(jìn)位信號施加給雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器36的數(shù)據(jù)輸入端38，與在時鐘輸入端37處同時出現(xiàn)的累加器時鐘信號的脈沖一道輸入至雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器36。在累加器時鐘信號的下一個周期中，輸出端21處的進(jìn)位信號再次結(jié)束，雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器36復(fù)位為先前狀態(tài)。這表明由于累加電路19的輸出端21處的進(jìn)位信號的緣故，在提供控制信號C、D的輸出端40和39處出現(xiàn)了持續(xù)時間等于累加器時鐘信號一個周期的脈沖，即在反相Q輸出端40出現(xiàn)從高邏輯電平H到低邏輯電平L的負(fù)脈沖，在Q輸出端39出現(xiàn)從低邏輯電平L到高邏輯電平H的正脈沖。
只要在時鐘信號輸入端24處沒有進(jìn)一步接收到脈沖，上述那些信號就重復(fù)出現(xiàn)，以便進(jìn)一步使計數(shù)級增大一個計數(shù)步驟。這一時刻的出現(xiàn)取決于通過可調(diào)時鐘分頻級26的可調(diào)信號輸入端28對其進(jìn)行調(diào)整的分頻系數(shù)。
在進(jìn)行了切換之后，計數(shù)級22的輸出端23把代表二進(jìn)制值2的輸出數(shù)據(jù)信號提供給累加電路19的輸入端20。該二進(jìn)制值2于是隨后被累加電路19累加。當(dāng)計數(shù)級22保持這一狀態(tài)時，每256個累加器時鐘信號周期就在累加電路的輸出端21出現(xiàn)一進(jìn)位信號，即在雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器36的輸出端39和41處的控制信號的一個脈沖。因此控制信號C和D的脈沖的寬度保持不變，但其重復(fù)頻率增大。
當(dāng)時鐘信號另外的脈沖在計數(shù)級22的時鐘信號輸入端24處被接收到時，這一過程就繼續(xù)，并以相應(yīng)數(shù)目的計數(shù)步驟切換該計數(shù)級。按照相應(yīng)的方式，隨計數(shù)步驟增大的輸出數(shù)據(jù)信號的值在累加電路19中被累加，進(jìn)位信號在輸出端21處以相應(yīng)的更快的頻率被產(chǎn)生。這種情況在約每170個累加器時鐘信號周期之后出現(xiàn)在例如計數(shù)級22的計數(shù)器狀態(tài)中，即在輸出數(shù)據(jù)信號為二進(jìn)制值3時出現(xiàn)，所述字長是9比特。對于二進(jìn)制值為4的輸出數(shù)據(jù)信號，這種時間間距減小，即控制信號脈沖的重復(fù)頻率減小為128個累加器時鐘信號周期，等等。在計數(shù)級22的各計數(shù)步驟之間，雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器36提供的控制信號C、D的脈沖的重復(fù)頻率于是增大。當(dāng)計數(shù)級22的當(dāng)前計數(shù)器狀態(tài)對應(yīng)于計數(shù)級22的可能的計數(shù)步驟總數(shù)的一半時，即當(dāng)例如輸出數(shù)據(jù)信號在計數(shù)級22的字長為9比特的情況下取值256時，就在累加器時鐘信號的每一個第二周期內(nèi)產(chǎn)生控制信號C、D的一個脈沖。控制信號C、D的脈沖的重復(fù)頻率就達(dá)到了其最大值。一旦達(dá)到這種狀態(tài)，累加電路19的輸出端21處的進(jìn)位信號、從而控制信號C、D的脈沖重復(fù)頻率就是計數(shù)級22輸出端23處的輸出數(shù)據(jù)信號的值的直接量度。
時鐘信號輸入端24處的時鐘信號另外的脈沖觸發(fā)另外的計數(shù)步驟，通過這些計數(shù)步驟，輸出數(shù)據(jù)信號的值進(jìn)一步增大。累加電路19的輸出端21處的進(jìn)位信號脈沖的數(shù)目于是進(jìn)一步增大。然后出現(xiàn)這樣的情況，即在累加器時鐘信號的兩個以及隨后更多個相繼周期內(nèi)的進(jìn)位信號表明累加電路19出現(xiàn)了上溢。這樣就在控制信號C、D中形成了相互之間無邊緣的直接相隨的一些脈沖。這意味著控制信號C、D在更長的時間間隔內(nèi)更加連續(xù)地取值該邏輯電平，該邏輯電平僅在切換過程開頭的個別脈沖中出現(xiàn)。該過程與脈動控制信號C、D脈沖頻率的遞減同步。
切換過程在計數(shù)級22達(dá)到其最終狀態(tài)時結(jié)束。在這一狀態(tài)中，在累加器時鐘信號的每一個周期內(nèi)在輸出端21產(chǎn)生一個進(jìn)位信號，所以獲得了恒定邏輯電平的控制信號C、D。此外，計數(shù)級22從其傳遞輸出端48輸出一個進(jìn)位信號，該進(jìn)位信號作為停止信號傳送給邏輯級29的停止輸入端49。該停止信號特別通過中斷輸出端31處的累加器時鐘信號來把圖3的控制裝置保持在最后所述的狀態(tài)。還可以通過傳信輸出端50用信號告知在所描述裝置外的控制裝置切換過程已經(jīng)結(jié)束。
可調(diào)時鐘分頻級26的分頻系數(shù)可通過調(diào)整信號輸入端28利用數(shù)字調(diào)整信號在預(yù)定值、例如在1和32之間進(jìn)行調(diào)整。分頻系數(shù)越大，正比于累加器時鐘信號的頻率施加給計數(shù)級22的時鐘信號輸入端24的時鐘信號的頻率就越低。因此，隨著更大分頻系數(shù)的選定，計數(shù)級22就以更低的速率執(zhí)行計數(shù)步驟。這就使得切換持續(xù)時間更長，該長度可利用調(diào)整信號來確定。
為了使根據(jù)本發(fā)明的電路裝置能夠無干擾地工作，當(dāng)將根據(jù)本發(fā)明的電路裝置用于音頻信號處理時，控制信號C、D的脈沖密度或脈沖頻率和控制信號C、D的脈沖密度或脈沖頻率分級變化的各分級的重復(fù)頻率都只采用可聽頻率范圍之外的頻率。這樣就明確地確定了累加器時鐘信號的頻率、計數(shù)級22和累加電路19的字長、可調(diào)時鐘分頻級26的分頻系數(shù)和預(yù)分頻器34的分頻系數(shù)的選擇。還有，要求控制信號C、D具有較高的脈沖頻率，以便積分裝置18可采用較少數(shù)量的元件。
尤其對于根據(jù)本發(fā)明的用于音頻信號的音量控制的電路裝置的實施例，要求控制信號C、D的脈沖頻率必須總是大于20kHz，以使之不可聽見。但是，最好在100kHz以上。還要求切換間隔的持續(xù)時間可在小于1毫秒的值和大于20毫秒的值之間進(jìn)行調(diào)整。如上所述，控制信號C、D的占空因數(shù)在切換間隔內(nèi)在0和100％之間發(fā)生變化。音頻測試已表明不僅控制信號C、D的脈沖頻率、而且控制信號C、D的脈沖密度或脈沖頻率發(fā)生變化的重復(fù)頻率、即累加電路19輸出端21處的進(jìn)位信號的脈沖的重復(fù)頻率發(fā)生變化的重復(fù)頻率也必須大于16kHz。因此，對于切換間隔持續(xù)時間至少20毫秒的最大預(yù)定值，控制信號C、D的占空因數(shù)必須可在至少400個分級中在0和100％之間發(fā)生變化，以防止這些分級被聽出來。當(dāng)輸入信號A、B之間有1dB的電平差時，該電平在切換操作期間按照小于0.0025的分級發(fā)生變化。
對于該實施例，基本時鐘信號的頻率還應(yīng)不超過4.5MHz。最好將基本時鐘信號的頻率固定為4.332MHz。這一頻率可利用RDS譯碼器來產(chǎn)生，通過用分頻系數(shù)114進(jìn)行分頻還可從該RDS譯碼器為38kHz的立體聲譯碼器PLL產(chǎn)生立體聲基準(zhǔn)頻率。
對于圖3所示的控制裝置，在本實施例中選擇3比特的預(yù)分頻器34和5比特的時鐘分頻級26。由此可調(diào)時鐘分頻級26的分頻系數(shù)可在值1和32之間進(jìn)行調(diào)整，而預(yù)分頻器34的分頻系數(shù)被固定為值8。利用上述數(shù)值，切換間隔的持續(xù)時間在30.3毫秒和0.95毫秒之間。假設(shè)累加器時鐘信號的頻率對應(yīng)于基本時鐘信號的頻率，則計數(shù)級22和累加電路19的字長就必須是上述的9比特。
圖4用圖示說明在持續(xù)時間為tU的切換間隔期間控制信號C、D的脈沖頻率f相對于時間t的變化。在計數(shù)級22的時鐘信號輸入端24處的時鐘信號的第一個脈沖的作用下，控制信號C、D的脈沖頻率f從0跳變?yōu)橹礷min，在上述參數(shù)的實施例中，fmin為8.46kHz。隨著計數(shù)級22的輸出數(shù)據(jù)信號的值的增大，在切換周期tU中央附近處，脈沖頻率f增大到2.17MHz的最大值fmax，是累加器時鐘信號頻率的一半。從該時刻起，如上所述，脈沖頻率f在輸出數(shù)據(jù)信號的次最大值、即在最后一個計數(shù)步驟之前該輸出數(shù)據(jù)信號所取的值在輸出端23處出現(xiàn)時減小至最小值8.46kHz，在該次最大值下，計數(shù)級22的傳送輸出端48產(chǎn)生一個進(jìn)位信號。然后，控制信號C、D的頻率再次減小至0，即控制信號C、D取常數(shù)值。
圖5示出越程控制級的一個實施例，該實施例與圖3所示的元件一道構(gòu)成控制裝置的一部分。與圖1的電路裝置不同，圖5表示的是在具有4個可控開關(guān)51、52、53和54的實施例中的越程控制級的結(jié)構(gòu)和操作模式，但是，這4個開關(guān)完全對應(yīng)于圖1的可控開關(guān)9、10。類似于圖1，圖5也表明了可控開關(guān)51、52、53、54的一端與公共節(jié)點(diǎn)11連接，另一端與抽頭55、56和57以及由歐姆電阻58、59、60、61組成的電阻分壓器的第一輸出端7連接。公共節(jié)點(diǎn)11也通過運(yùn)算放大器15與輸出端連接。
圖5的越程控制級還包括可任選地把產(chǎn)生控制信號C、D的雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器36的輸出端39、40連接到可控開關(guān)51、52、53、54的控制端62、63、64、65的選通電路。這些選通電路按這樣的方式設(shè)置，即分別給每一個控制端62、63、64、65分配一組3個“與非”門66至68、69至71、72至74和75至77。每一組“與非”門66至68、69至71、72至74和75至77中的第一個“與非”門66、69、72和75的輸入端分別與該組“與非”門中其它“與非”門67、68和70、71和73、74和76、77之一的輸出端連接。第一個“與非”門66、69、72和75的輸出端分別與被分配的可控開關(guān)51、52、53、54的控制端62、63、64和65連接。各組“與非”門中第二個“與非”門67、70、73、76的一個輸入端與雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器36提供第一控制信號C的反相Q輸出端40連接。各組“與非”門中第三個“與非”門68、71、74、77的每個輸入端與雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器36提供第二控制信號D的Q輸出端39連接。各組“與非”門中第二個和第三個“與非”門67、68和70、71和73、74和76、77的另一個輸入端分別構(gòu)成各組“與非”門66至77的第一個端子78、80、82、84和第二個端子79、81、83、85。信號可通過端子78至85來提供，各組“與非”門66至77利用這些信號可選擇可控開關(guān)51至54中的某幾個，以便向它們提供控制信號C和D，而可控開關(guān)51至54中的其它可控開關(guān)仍處于斷開狀態(tài)。
利用“與非”門66至67對可控開關(guān)51、52、53、54的這種選擇從譯碼器級86、87開始，這兩個譯碼器級在圖5的實施例中是具有四個輸出端88、89、90、91和92、93、94、95的4中擇1譯碼器。圖5實施例中字長為2比特的數(shù)據(jù)字分別通過輸入端96、97提供給譯碼器級86、87。根據(jù)這些數(shù)據(jù)字二進(jìn)制值的不同，譯碼器級86或87的輸出端88至91或92至95之一被切換至高邏輯電平H，輸出端88至91和92至95的其它輸出端處于低邏輯電平1。第一譯碼器級86的輸出端88至91與第一、第二、第三和第四組“與非”門的第一個端子78、80、82、84連接。第二譯碼器級87的輸出端92、93、94、95與第一、第二、第三和第四組“與非”門的第二個端子79、81、83、85連接。向可控開關(guān)51至54之一提供第一控制信號C由第一譯碼器級86來選擇，而第二譯碼器級87能夠選擇向這些可控開關(guān)51至54之一提供第二控制信號D。
第一譯碼器級86的輸入端96與第一狀態(tài)存儲元件的輸出端98連接。按照相應(yīng)的方式，第二譯碼器級87的輸入端97與第二狀態(tài)存儲元件101的輸出端100連接。第一狀態(tài)存儲元件99用來存儲切換操作的初始狀態(tài)的信息信號、即在該初始狀態(tài)中連續(xù)導(dǎo)通的可控開關(guān)51、52、53、54之一的信息信號。第二狀態(tài)存儲元件101存儲切換操作的最終狀態(tài)的信息信號、即在該最終狀態(tài)中導(dǎo)通的可控開關(guān)51、52、53、54之一的信息信號。這些信息信號在圖5的實施例中由在譯碼器級86、87中被譯碼的2比特字長的數(shù)據(jù)字來形成。最終狀態(tài)的信息信號在相應(yīng)負(fù)載信號通過負(fù)載信號輸入端103輸入給第二狀態(tài)存儲元件的同時，通過總線輸入端102輸入給第二狀態(tài)存儲元件101。此外，第一狀態(tài)存儲元件99的輸出端100與第一狀態(tài)存儲元件99的輸入端104連接。利用這一連接，可在通過第一狀態(tài)存儲元件99的負(fù)載信號輸入端105輸入另外的負(fù)載信號時，把最終狀態(tài)的信息信號從第二狀態(tài)存儲元件101傳送給第一狀態(tài)存儲元件99。
在開始切換操作之前，第一控制信號C已取值高邏輯電平H，而第二控制信號D為低邏輯電平L。各組“與非”門的第三個“與非”門68、71、74和77的輸出端則因為第二控制信號D為電平L而處于高邏輯電平H。因此，第二譯碼器級87的輸出端92、93、94、95處的信號對可控開關(guān)51、52、53、54沒有任何影響，即存儲在第二狀態(tài)存儲元件101內(nèi)的最終狀態(tài)的信息信號對可控開關(guān)51至54也沒有任何影響。這樣，新的信息信號可存入第二狀態(tài)存儲元件101，不會影響輸出端1處的輸出信號，由此造成的干擾也不會對輸出端92至95造成任何影響。
相反，第一控制信號C為高邏輯電平H，所以各組“與非”門中的第二個“與非”門67、70、73和76都能夠傳送來自第一譯碼器級86的輸出端88至91的信號。于是，存儲在第一狀態(tài)存儲元件99中的初始狀態(tài)的信息信號可通過第一譯碼器級86和選通電路66至77對可控開關(guān)51至54的狀態(tài)產(chǎn)生影響。
假設(shè)代表二進(jìn)制編碼值1的數(shù)據(jù)字存儲在第一狀態(tài)存儲元件99內(nèi)。這就意味著第一譯碼器級86的第二輸出端89處于高邏輯電平H，而第一譯碼器級86的第一、第三和第四輸出端88、90、91具有低邏輯電平L。第二組“與非”門的第一個端子80于是接收高邏輯電平H。由于該高邏輯電平H的緣故，第二組“與非”門的第二個“與非”門70的輸出端為低邏輯電平L。結(jié)果是使該第二組“與非”門的第一個“與非”門的輸出端成為高邏輯電平H，于是如圖5所示，使第二個可控開關(guān)52導(dǎo)通。由于第二和第三個“與非”門67、68、73、74、76、77因其至少一個輸入端為低邏輯電平L而在這一操作狀態(tài)中相應(yīng)地為高邏輯電平H，所以第一、第三、和第四組“與非”門的第一個“與非”門66、72、75的輸出端為低邏輯電平L。輸出端1處的輸出信號于是從電阻分壓器58至61的第一個抽頭55抽取。
在通過總線輸入端102提供新的最終狀態(tài)的信息信號、利用負(fù)載信號輸入端103處的負(fù)載信號將該信息信號存入第二狀態(tài)存儲元件101并由此可在該存儲元件101的輸出端100獲得該信息信號之后，圖3的邏輯級29的開始輸入端47就接收切換操作的開始信號。假設(shè)新存入的信息信號的二進(jìn)制編碼值是3。第二譯碼器級87的第四輸出端95于是出現(xiàn)高邏輯電平H，而第二譯碼器級87的其它輸出端92至94仍為低邏輯電平L。借助于第四組“與非”門的第二個端子85，該第四組“與非”門的第三個“與非”門77能夠傳送第二控制信號D。但是，借助于第一、第二和第三組“與非”門的第二個端子79、81、83阻塞了所有其它的第三個“與非”門68、71、74。由于第四組“與非”門的第二個“與非”門76的輸出端處的信號因第四組“與非”門的第一個端子84處于低邏輯電平而變成高邏輯電平，所以僅當(dāng)?shù)谒慕M“與非”門的第三個“與非”門77的輸出端變成低邏輯電平L時，第四可控開關(guān)54的控制端65才將總是處于高邏輯電平，第四可控開關(guān)54才導(dǎo)通。每當(dāng)?shù)诙刂菩盘朌變成高邏輯電平，就出現(xiàn)這種情況。但是，在這些時間間隔內(nèi)，第一控制信號C為低邏輯電平L，所以在這些時間間隔內(nèi)，第二組“與非”門的第二個“與非”門70的輸出端為高邏輯電平H。這就造成在這些時間間隔內(nèi)第二可控開關(guān)52的控制端63處于低邏輯電平L，所以該開關(guān)被阻塞。在所述這些時間間隔內(nèi)，對應(yīng)于控制信號C、D中出現(xiàn)的脈沖，圖5的裝置把輸出端1(或公共節(jié)點(diǎn)11)從電阻分壓器58至61的第一個抽頭55切換到第三個抽頭57。按照從第一個抽頭55至第三個抽頭57分級減小的方式通過使控制信號C、D如上所述發(fā)生暫時的變化來實現(xiàn)這種切換。在切換操作結(jié)束之后，輸出端1的輸出信號連續(xù)地取自第三個抽頭57。
在現(xiàn)在所達(dá)到的狀態(tài)中，第一控制信號C為恒定的低邏輯電平L，第二控制信號D為恒定的高邏輯電平H，控制信號C、D的這些值使全部可控開關(guān)51至54都與第一譯碼器級86的輸出端88至91斷開，所以第一狀態(tài)存儲元件99初始狀態(tài)的信息信號不再對輸出端1處的輸出信號有任何影響。因此，可利用第一狀態(tài)存儲元件99的負(fù)載信號輸入端105處的另外的負(fù)載信號，通過第二狀態(tài)存儲元件與第一狀態(tài)存儲元件99輸入端104的連接，從第二狀態(tài)存儲元件的輸出端100取出當(dāng)前最終狀態(tài)的信息信號。該當(dāng)前最終狀態(tài)由此變成后續(xù)切換操作的新的初始狀態(tài)。
利用這一裝載過程，第一譯碼器級86的輸出端88至91與第二譯碼器級87相應(yīng)輸出端92至95都處于相同的邏輯電平。因此，在控制信號C、D的控制下，第四可控開關(guān)54的導(dǎo)通不僅借助于第二譯碼器級87的第四輸出端95、第四組“與非”門的第二個端子85和第四組“與非”門的第三個“與非”門77，而且借助于第一譯碼器級86的第四輸出端91、第四組“與非”門的第一個端子84和第四組“與非”門的第二個“與非”門76。由于控制信號C、D總是具有不同的邏輯電平，所以第四可控開關(guān)54借助于第四組“與非”門中的第二“與非”門76或第三“與非”門77保持其導(dǎo)通狀態(tài)，與控制信號C、D當(dāng)時取什么值無關(guān)。這樣一來，第一控制信號C就可返回其初始高邏輯電平H，而第二控制信號D就可返回其初始低邏輯電平L，這樣做對輸出端1處的輸出信號沒有任何影響。在此期間，因為譯碼器級86、87的所有其它輸出端88至90、92至94都處于低邏輯電平L，所以所有其它可控開關(guān)51、52、53都不變地被阻塞。由此，就使電路裝置進(jìn)入了這樣一種狀態(tài)，該狀態(tài)是進(jìn)一步的切換操作按照同樣方式繼續(xù)執(zhí)行的初始狀態(tài)。第二狀態(tài)存儲元件101也做好了接收這種后續(xù)切換操作的新的最終狀態(tài)的新的信息信號的準(zhǔn)備。
在圖5所示的電路裝置的公共節(jié)點(diǎn)11和運(yùn)算放大器15的非反相輸出端14之間的連接處有一個可被另一個可控開關(guān)107并聯(lián)連接的串聯(lián)電阻106。另一個控制信號可通過控制端108提供給該另一個可控開關(guān)107。一個并聯(lián)電容器109從串聯(lián)電阻106和運(yùn)算放大器15的非反相輸入端14之間的節(jié)點(diǎn)接至地。
這一可切換即部分可并接的RC組合在該另一個可控開關(guān)107被阻塞時減小了公共節(jié)點(diǎn)11和輸出端1處的輸出信號的上升時間。該RC組合僅在切換操作期間才工作，在切換操作之間的時間間隔內(nèi)，通過使該另一個可控開關(guān)107導(dǎo)通來使該RC組合不工作。此外，RC組合106、109支持積分裝置18的操作，該積分裝置18可與輸出端1連接，但為簡明起見，圖5沒有示出。為了利用該另一個可控開關(guān)107控制RC組合106、109，控制端108可更可取地與邏輯級29連接。在這種情況下，可根據(jù)復(fù)位輸出端41處的復(fù)位信號或來自傳信輸出端50和待設(shè)置的單獨(dú)輸出端的信號產(chǎn)生控制端108的另一個控制信號。
最好在邏輯級29的復(fù)位輸出端41處這樣產(chǎn)生復(fù)位信號，即在把信息信號從第二狀態(tài)存儲元件101切換至第一狀態(tài)存儲元件99之后采用圖3裝置的被該信號復(fù)位的那些級。這可利用邏輯級29的相應(yīng)的實施來實現(xiàn)。
圖5所示的利用數(shù)字切換操作的邏輯構(gòu)成越程控制級的裝置可按照相對于圖5的裝置的實施實際上沒有改變的方式進(jìn)行擴(kuò)展，即使用更多的可控開關(guān)，在用于對音頻信號進(jìn)行處理時最好這樣做。為此，例如在用于音量控制時需要50個以上的可控開關(guān)，待調(diào)整參數(shù)(例如音頻信號的音量)的固定調(diào)整級通常也需要這么多的可控開關(guān)。與DE 32 00 071 A1相比，通過利用所謂的BIMOS開關(guān)作為可大量地與公共節(jié)點(diǎn)11連接的可控開關(guān)，實現(xiàn)了相當(dāng)簡單的電路裝置。事實上，正是這種結(jié)構(gòu)提供了如以上舉例所如說明的那樣以一種非常簡單的方式在電阻分壓器58至61的兩個非直接相鄰抽頭之間、即通常在任意輸入信號之間執(zhí)行切換操作的可能性。
然而，對于音頻信號處理的特殊應(yīng)用來說，可能希望在預(yù)定序列中從一個輸入信號只切換到相鄰的輸入信號，即在圖5的裝置中僅在電阻分壓器的兩個相鄰抽頭之間進(jìn)行切換。在預(yù)定序列中從一個輸入信號至非相鄰輸入信號、例如從一個抽頭至非相鄰抽頭的切換則經(jīng)由該預(yù)定序列中的每一個中間輸入信號(經(jīng)由每一個中間抽頭)順序地執(zhí)行。為此，可在每次切換操作之后通過第二狀態(tài)存儲元件101的總線輸入端102向其提供相應(yīng)的信息信號，利用該信息信號，預(yù)期的最終狀態(tài)總是緊鄰著初始狀態(tài)。于是必須在兩個任意信號之間進(jìn)行切換時經(jīng)由該總線輸入端提供對應(yīng)于各次切換操作的信息信號序列。
控制向總線輸入端102傳送信息信號的這種解決方案所需的元件數(shù)量可這樣簡單和有效地加以減少，即越程控制級包括一分級控制電路，利用該分級控制電路可在預(yù)定序列的兩相鄰輸入信號之間的各次切換操作中完成從初始狀態(tài)至一任意最終狀態(tài)的切換。對于最后到達(dá)的最終狀態(tài)來說，在整個控制操作中只需經(jīng)由總線輸入端102向第二狀態(tài)存儲元件傳送一個信息信號。
這種分級控制電路的一個例子如圖6的電路裝置所示，該電路裝置是圖5實施例的擴(kuò)展。與DE 32 00 071 A1描述的裝置不同，這種開關(guān)實際上不是必須的，而是任選的，特別有利于簡化音頻信號處理、例如利用旋鈕進(jìn)行軟靜音和音量控制的控制程序。
為此，圖6的實施例包括一個分級控制電路111、一個比較器112和一個遞增/遞減計數(shù)器113。比較器112和遞增/遞減計數(shù)器使第二狀態(tài)存儲元件101完善并與圖5的實施例相比在以下方面有顯著改進(jìn)，即對各次切換操作來說，預(yù)定序列中相鄰輸入信號即后續(xù)輸入信號的信息信號現(xiàn)在存儲在遞增/遞減計數(shù)器113內(nèi)，而在整個切換操作期間、即在全部各次切換操作期間，在整個切換操作結(jié)束時將要到達(dá)的最終狀態(tài)的信息信號仍然存儲在第二狀態(tài)存儲元件101內(nèi)。在每次切換操作之后，各個到達(dá)狀態(tài)的信息信號作為上一個輸入信號從遞增/遞減計數(shù)器113傳送入第一狀態(tài)存儲元件99，在遞增/遞減計數(shù)器113中利用計數(shù)步驟產(chǎn)生新的后續(xù)輸入信號。以下描述這一過程和用于此目的的電路裝置。
圖6中，遞增/遞減計數(shù)器113具有輸出其當(dāng)前計數(shù)狀態(tài)的輸出端114，該計數(shù)狀態(tài)形成下一個輸入信號的信息信號。這是在各次切換操作之后通過一個連接線傳送給第一狀態(tài)存儲元件99的輸入端104以進(jìn)行驗收，還傳送給比較器112的第一輸入端115。比較器112的第二輸入端116與第二狀態(tài)存儲元件101的輸出端100連接。在整個切換操作期間，比較器112的第二輸入端116就這樣接收整個切換操作的最后狀態(tài)的形式不變的信息信號。比較器112對輸入端115、116的信號進(jìn)行比較。比較的結(jié)果通過第一結(jié)果連線117和第二結(jié)果連線118提供給分級控制電路111。第一結(jié)果連線117傳送具有關(guān)于比較器112的輸入端115、116處的信息信號是否相等(相等信號)的信息的信號。第二結(jié)果連線上的信號包含有關(guān)輸入端115、116處的兩個信息信號的差的符號的信息(符號信號)。因此，分級控制電路111的相等信號提供有關(guān)最終狀態(tài)是否已經(jīng)到達(dá)的信息，而符號信號提供有關(guān)下一次要執(zhí)行的各次切換操作的方向的信息。遞增計數(shù)信號和遞減計數(shù)信號在分級控制電路111中產(chǎn)生，并分別通過遞增計數(shù)連線119和遞減計數(shù)連線120傳送給遞增/遞減計數(shù)器113的遞增計數(shù)輸入端和遞減計數(shù)輸入端。這是這樣來完成的，即在遞增/遞減計數(shù)器113在兩次計數(shù)操作之間的每一個計數(shù)步驟中，利用一個計數(shù)步驟使當(dāng)前計數(shù)狀態(tài)進(jìn)一步逼近有關(guān)最后狀態(tài)的信息信號。這樣一來，前輸入信號和尾輸入信號之間的各次切換操作周期性地交替把利用該相關(guān)的尾輸入信號從遞增/遞減計數(shù)器113取出的信息信號提供給第一狀態(tài)存儲元件99，在比較器112和由分級控制電路111導(dǎo)出的下一個計數(shù)步驟中將遞增/遞減計數(shù)器113的所述當(dāng)前計數(shù)狀態(tài)與第二狀態(tài)存儲元件101中的信息信號作比較，直到第一狀態(tài)存儲元件99中的信息信號已取第二狀態(tài)存儲元件101中的信號的值為上。遞增/遞減計數(shù)器113的當(dāng)前計數(shù)狀態(tài)也對應(yīng)于該信息信號，隨后，在比較器12的控制下，分級控制電路111結(jié)束整個切換操作。
為實現(xiàn)所描述的功能處理，在分級控制電路111中估算用來表示切換操作結(jié)束的來自邏輯級19的傳信輸出端50的信號，產(chǎn)生啟動另一個切換操作的啟動信號并將其傳送給邏輯級29。為此，分級控制電路111的傳信輸入端121與邏輯級29的傳信輸出端50連接，分級控制電路111通過與邏輯級29的啟動輸入端47連接的啟動輸出端122提供起動信號。所有這些功能都必須在采用圖5的實施例時被總線控制接管，利用總線控制向總線輸入端102和負(fù)載信號輸入端103提供相應(yīng)的信號。
在最佳參數(shù)的例子中，RC組合的參數(shù)的選擇使得與沒有該電路時的操作相比，運(yùn)算放大器15的上升時間被RC組合減小了2至3倍。這就可靠地防止了對運(yùn)算放大器15的動態(tài)過驅(qū)動，由此防止了切換操作的非線性失真。特別是，串聯(lián)電阻106的阻值應(yīng)比電阻分壓器58至61的內(nèi)部電阻的阻值大得多，以便該電阻分壓器的動態(tài)負(fù)載得到減小。
當(dāng)將根據(jù)本發(fā)明的電路裝置應(yīng)用于音頻信號處理時，音頻信號質(zhì)量的聽覺改善是顯著的，尤其是在迅速地靜音大幅值的音頻信號時。
在圖5和6的實施例的另一種實現(xiàn)中，可以有一方面在兩個任意輸入信號之間執(zhí)行切換操作、另一方面在兩個相鄰信號之間執(zhí)行切換操作這樣的組合。這兩種功能處理之間的選擇可以例如依據(jù)待處理的輸入信號的幅值來作出。例如，在小幅值的范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)在其間執(zhí)行切換操作的輸入信號的幅值之間的差值應(yīng)當(dāng)選擇成大于在輸入信號的較大幅值的范圍時的差值。
權(quán)利要求
1.一種將至少一個第一輸入信號和一個第二輸入信號組合而在輸出端產(chǎn)生一個輸出信號的電路裝置，該電路裝置至少包括一個可控開關(guān)，每個可控開關(guān)向所述輸出端傳送各自的輸入信號，其中，為了將所述輸出端從一個輸入信號切換到另一個輸入信號，第一可控開關(guān)逐漸地從斷開狀態(tài)切換到接通狀態(tài)，并且第二可控開關(guān)與之互補(bǔ)地從接通狀態(tài)切換到斷開狀態(tài)，其特征在于，所述可控開關(guān)利用彼此互補(bǔ)的、漸變的占空因數(shù)在完全接通和完全斷開之間彼此相反地切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路裝置，其特征在于，與所述輸出端連接的用于對輸出信號進(jìn)行積分或低通濾波的積分裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路裝置，其特征在于，所述輸出端在具有預(yù)定持續(xù)時間的切換間隔內(nèi)從所述輸入信號之一切換至另一輸入信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路裝置，其特征在于，用于產(chǎn)生兩個彼此互補(bǔ)的控制信號以互補(bǔ)地切換所述可控開關(guān)的控制裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路裝置，其特征在于，所述控制信號由脈沖密度或脈沖頻率控制的脈沖信號構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路裝置，其特征在于，所述控制裝置以分級方式改變所述控制信號的所述脈沖密度或脈沖頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路裝置，其特征在于，所述控制信號的所述脈沖密度或脈沖頻率和所述控制信號的所述脈沖密度或脈沖頻率分級變化的分級的重復(fù)頻率都采用可聽頻率范圍之外的專門頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求4、5、6或7所述的電路裝置，其特征在于，所述控制裝置包括一個累加電路，該累加電路從一個遞增累加的計數(shù)級接收輸出數(shù)據(jù)信號，并產(chǎn)生一個用于控制雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器的進(jìn)位信號，所述計數(shù)級、累加電路和雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器由一個共用的時鐘信號進(jìn)行時鐘同步，所述互補(bǔ)控制信號可從所述雙穩(wěn)態(tài)D觸發(fā)器的輸出端獲得。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路裝置，其特征在于，所述時鐘信號通過一個可調(diào)的時鐘分頻級施加給所述計數(shù)級。
10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的電路裝置，其特征在于，至少三個可控開關(guān)用于提供各自的輸入信號，其中，所述輸出端可從所述輸入信號中的任一個切換至所述其它輸入信號中的任選的一個。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9的其中任一所述的電路裝置，其特征在于，至少三個可控開關(guān)用于提供各自的輸入信號，所述輸入信號根據(jù)其信號電平而按一個預(yù)定序列排列，所述輸出端從所述輸入信號中的任一個只切換至該序列中的相鄰的輸入信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的電路裝置，其特征在于，控制裝置包括一個從所述電路裝置的一個初始狀態(tài)開始的越程控制級，其中在該初始狀態(tài)中第一次選定的一個輸入信號被提供給所述輸出端，所述越程控制級通過數(shù)據(jù)傳輸路徑接收有關(guān)第二次選定的一個輸入信號的信息信號，該信息信號在切換所述輸出端之后在所述電路裝置的一個最終狀態(tài)中提供給所述輸出端。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電路裝置，其特征在于，所述越程控制級包括一個用于存儲所述初始狀態(tài)的信息信號的第一狀態(tài)存儲元件，以及一個用于存儲所述最終狀態(tài)的信息信號的第二狀態(tài)存儲元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電路裝置，其特征在于，所述信息信號選擇在所述初始狀態(tài)和最終狀態(tài)中要提供給所述輸出端的所述輸入信號，并在這些輸入信號之間執(zhí)行切換操作，其特征還在于，在執(zhí)行切換操作之后，所述最終狀態(tài)的信息信號從所述第一狀態(tài)存儲元件傳送到所述第二狀態(tài)存儲元件，隨后所述第一狀態(tài)存儲元件做好了提供新的(另一個)最終狀態(tài)的新信息信號的準(zhǔn)備。
15.根據(jù)權(quán)利要求12、13或14所述的電路裝置，其中輸入信號只切換到所述預(yù)定序列中的相鄰的輸入信號，并且其中輸入信號順序地通過預(yù)定序列中的每一個中間輸入信號切換至不相鄰的輸入信號，其特征在于，所述越程控制級包括一個分級控制電路，利用該分級控制電路可在各次切換操作中把預(yù)定序列中的兩個相鄰的輸入信號從初始狀態(tài)切換到最終狀態(tài)。
16.根據(jù)引用權(quán)利要求13的權(quán)利要求15所述的電路裝置，其特征在于，在各單次的切換操作中，要在某一次切換操作開始時將提供給所述輸出端的所述輸入信號的信息信號(以下稱為“前輸入信號”)存儲在所述第一狀態(tài)存儲元件中，其特征還在于，將所述預(yù)定序列中相鄰的輸入信號的信息信號(以下稱為“尾輸入信號”)存儲在所述第二狀態(tài)存儲元件中。
17.根據(jù)引用權(quán)利要求14的權(quán)利要求16所述的電路裝置，其特征在于，在各單次的切換操作中，所述信息信號選擇所述前輸入信號或所述尾輸入信號，并執(zhí)行這些輸入信號之間的一次切換操作，其特征還在于，在執(zhí)行了該次切換操作之后，所述尾輸入信號的信息信號從所述第一狀態(tài)存儲元件傳送到所述第二狀態(tài)存儲元件，隨后所述第一狀態(tài)存儲元件就做好了傳送所述預(yù)定序列中的下一個相鄰的輸入信號的信息信號的準(zhǔn)備，直到所述最終狀態(tài)的信息信號已傳送到所述第二狀態(tài)存儲元件為止。
18.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的電路裝置，其特征在于，所述輸入信號由一個共用輸入信號的電平分級來產(chǎn)生。
19.一種信號處理設(shè)備，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1至18的其中任一所述的電路裝置。
20.一種音頻信號處理設(shè)備，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1至18的其中任一所述的電路裝置。
全文摘要
公開了一種將至少一個第一輸入信號和一個第二輸入信號組合而在輸出端產(chǎn)生一個輸出信號的電路裝置,該電路裝置至少包括一個可控開關(guān),每個可控開關(guān)向該輸出端傳送各自的輸入信號,其中,為了將輸出端從一個輸入信號切換到另一個輸入信號,第一可控開關(guān)逐漸地從斷開狀態(tài)切換到接通狀態(tài),并且第二可控開關(guān)與之互補(bǔ)地從接通狀態(tài)切換到斷開狀態(tài)。
文檔編號H03G3/00GK1258962SQ9912776
公開日2000年7月5日 申請日期1999年11月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月11日
發(fā)明者U·希爾霍夫, W·布拉迪爾, N·尼克 申請人:皇家菲利浦電子有限公司