Title:
Integrated tone generator circuit - combines binary tone elements with respective current source outputs supplied to loudspeaker via current amplifier
Kind Code:
A1
Abstract:
The circuit uses a tone generator (TG) providing a clock signal (F) and a binary coded tone sequence. At least one current source device (SS) has a number of different outputs. A current amplifier (SV) is coupled at its input to each of these outputs via respective diodes (D1...D4) and coupled to a loudspeaker (LS) at its output. The clock signal is fed to a number of AND-gates (G1...G4), each receiving a respective binary tone at its other input and coupled at its output to a corresponding output of the current source device. Pref. the currents provided by the latter are dependent on a variable reference current. ADVANTAGE - Reduced current requirement and circuit complexity.


Inventors:
SCHRABAL GERHARD DIPL ING (BE)
Application Number:
DE4228362A
Publication Date:
03/03/1994
Filing Date:
08/26/1992
Assignee:
SIEMENS AG, 80333 MUENCHEN, DE
International Classes:
Domestic Patent References:
DE4103897A1N/A1991-09-19
DE3126163C2N/A
Claims:
1. Integrierbare Tongeberschaltungmit einem ein Taktsignal (F) sowie eine binärkodierte Ton­sequenz erzeugenden Tongenerator (TG),mit mindestens einer mehrere Ausgänge aufweisenden Strom­quellenanordnung (SS),mit einem in B-Betrieb arbeitenden linearen Stromverstär­ker (SV), dessen Eingang über jeweils eine Diode (D1 bis D4) mit den Ausgängen der Stromquellenanordnung(en) ge­koppelt ist und an dessen Ausgang ein Lautsprecher (LS) angeschlossen ist,dadurch gekennzeichnet,daß die Ausgänge der Stromquellenanordnung(en) (SS) mit den Aus­gängen von UND-Gattern (G1 bis G4) verbunden sind, deren einer Eingang jeweils mit einer Stelle eines zur Tonse­quenz gehörenden Binärwortes (B1 bis B4) und deren jeweils anderer Eingang mit dem Taktsignal (F) angesteuert wird.

2. Integrierbare Tongeberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Ausgängen der Stromquellenanordnung(en) abnehmbaren Ströme von einem veränderbaren Referenzstrom (IL) abhängen.

Description:
Die Erfindung betrifft eine integrierbare Tongeberschal­tung mit einem ein Taktsignal sowie eine binärkodierte Tonsequenz erzeugenden Tongenerator, mit mindestens einer mehrere Ausgänge aufweisenden Stromquellenanordnung, mit einem in B-Betrieb arbeitenden linearen Stromverstärker, dessen Eingang über jeweils eine Diode mit den Ausgängen der Stromquellenanordnung(en) gekoppelt ist und an dessen Ausgang ein Lautsprecher angeschlossen ist. Eine derartige Tongeberschaltung ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 41 03 897 bekannt. Diese besteht aus einem durch eine Ablaufsteuerung gesteuerten Tongenerator, dem von einem Referenzoszillator ein Signal mit konstanter Frequenz zugeführt wird. Aus diesem Signal gewinnt der Tongenerator durch Teilung die gewünschte binärkodierte Tonsequenz sowie ein Taktsignal. Taktsignal und Tonsequenz werden an einen Digital-Analog-Umsetzer an­gelegt, der davon abhängig einen Ausgangsstrom erzeugt. Der Ausgangsstrom wird durch einen Stromverstärker ver­stärkt und schließlich einem Lautsprecher zugeführt. In Fig. 5 der oben bezeichneten Offenlegungsschrift sowie der zugehörigen Beschreibung ist eine bevorzugte Aus­führungsform eines Digital-Analog-Umsetzers näher erläu­tert. Der darin aufgezeigte Digital-Analog-Umsetzer ent­hält einen Stromspiegel mit einem durch einen Kostantstrom gespeisten Eingang und vier Ausgänge mit binär abgestuften Ausgangsströmen. Die Ausgänge des ersten Stromspiegels sind zum einen über Dioden miteinander und mit dem Eingang eines zweiten Stromspiegels verschaltet und werden zum anderen jeweils durch den Tongenerator entsprechend der jeweiligen Stelle des durch die Tonsequenz vorgegebenen Binärwortes auf ein Versorgungspotential oder ein Bezugs­potential aufgeschaltet. Die beiden Ausgänge des zweiten Stromspiegels sind mit dem Eingang eines dritten bzw. vierten Stromspiegels verbunden, wobei an den Ausgang des dritten Stromspiegels ein Taktsignal und an den Ausgang des vierten Stromspiegels das invertierte Taktsignal ange­legt ist. Zudem ist der Ausgang des dritten Stromspiegels über eine Diode mit dem Ausgang eines fünften Stromspie­gels verbunden, dessen Eingang mit dem Ausgang des vierten Stromspiegels verschaltet ist. Mit dem Ausgangsstrom von drittem und fünftem Stromspie­gel wird der Stromverstärker angesteuert, der bevorzugt im A-Betrieb arbeitet, um Verzerrungen möglichst gering zu halten. Dazu wird dem Ausgangsstrom der Strom einer Kon­stantstromquelle überlagert. Es wird jedoch angestrebt, den schaltungstechnischen Auf­wand und die Stromaufnahme zu verringern. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, diese bekannte Ton­geberschaltung hinsichtlich Schaltungsaufwand und Strom­aufnahme zu verbessern. Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Tongeber­schaltung dadurch gelöst, daß die Ausgänge der Stromquellen­anordnung(en) mit den Ausgängen von UND-Gattern ver­bunden sind, deren einer Eingang jeweils mit einer Stelle eines zur Tonsequenz gehörenden Binärwortes und deren jeweils anderer Eingang mit dem Taktsignal angesteuert wird. Eine Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich darauf, daß die an den Ausgängen der Stromquellenanordnung(en) abnehm­baren Ströme von einem veränderbaren Referenzstrom ab­hängen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ton­geberschaltung in einem Schaltbild und Fig. 2 den Ausgangsstromverlauf einer erfindungsgemäßen und einer bekannten Tongeberschaltung im Ver­gleich. Die Tongeberschaltung nach Fig. 1 enthält einen Tonge­nerator TG, der durch Frequenzteilung des von einem Re­ferenzoszillator MO gelieferten Signals Tonsequenzen er­zeugt, die er in Form binärer Datenworte mit beispiels­weise vier Stellen B1 bis B4 ausgibt. Außerdem erzeugt er aus dem Signal des Referenzoszillators MO ein Taktsignal F. Hinsichtlich der jeweiligen Funktionsweise sind der Tongenerator TG, der Referenzoszillator MO und die Ablauf­steuerung SAS den entsprechenden Einheiten der eingangs genannten Tongeberschaltung identisch. Die Stellen B1 bis B4 des durch die Tonsequenz vorgege­benen Binärwortes werden jeweils über ein Gatter G1 bis G4 mit dem Taktsignal F verknüpft. Die Ausgangssignale der Gatter G1 bis G4 sind zur Ansteuerung eines Digital-Ana­log-Umsetzers DA vorgesehen. Der Analog-Digital -Umsetzer DA besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einer Stromquellenschaltung SS mit vier Ausgängen, die binär gewichtete Ausgangsströme abgeben. Das bedeutet, daß an ei­nem Ausgang ein Strom I1, an einem Ausgang der Strom 2I1 mit dem doppelten Wert des Stroms I1, an einem Ausgang ein Strom 4I1 mit dem vierfachen Wert des Stromes I1 und schließlich an einem Ausgang ein Strom 8I1 mit dem acht­fachen Wert des Stromes I1 abnehmbar ist. Die Stromquel­lenschaltung SS selbst besteht aus fünf pnp-Transistoren TI1 bis TI5 deren Emitter an ein Versorgungspotential UB angeschlossen sind und deren Basen miteinander sowie mit dem Kollektor des Transistors TI5 verschaltet sind. Basis und Kollektor des Transistors TI5 werden durch einen ver­änderbaren Referenzstrom IL gespeist. Die Kollektoren der Transistoren TI1 bis TI4 bilden die Ausgänge der Strom­quellenschaltung SS und sind zum einen jeweils mit dem Ausgang eines der Gatter G1 bis G4 verbunden und zum an­deren über jeweils eine Diode D1 bis D4 mit dem Eingang eines Stromverstärkers SV verschaltet. Der Stromverstärker SV enthält einen Stromspiegel mit ei­nem npn-Transistor 61, bei dem Basis und Kollektor mit den Dioden D1 bis D4 verbunden sind und bei dem der Emitter über einen Widerstand 63 an ein Bezugspotential angeschlos­sen ist, und mit einem npn-Transistor 62, dessen Basis mit Basis und Kollektor des Transistors 61 und dessen Emitter über einen Widerstand 64 mit dem Bezugspotential verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 62 ist zum einen mit der Basis eines pnp-Transistors 67 und zum anderen mit dem Kollektor eines pnp-Transistors 65 verschaltet, dessen Emitter über einen Widerstand 68 an das Versorgungspoten­tial UB gelegt ist und dessen Basis mit dem Emitter des Transistors 67, mit der Basis eines pnp-Transistors 66 sowie über einen Widerstand 70 mit dem Versorgungspoten­tial UB gekoppelt ist. Der Kollektor des Transistors 67 ist ebenso wie die Emitter zweier npn-Transistoren 75 und 76 an das Bezugspotential angeschlossen. Die miteinander gekoppelten Basen der beiden Transistoren 75 und 76 sind zum einen mit dem Emitter eines npn-Transistors 77 und zum anderen über einen Widerstand 74 mit dem Bezugspotential verbunden. Die Basis des Transistors 77, dessen Kollektor mit dem Versorgungspotential UB beaufschlagt ist, ist mit den Kollektoren der Transistoren 66 und 75 gekoppelt. Der Kollektor des Transistors 76 bildet dabei den Ausgang, der über einen Lautsprecher LS sowie gegebenenfalls über einen parallel dazu geschalteten Kondensator CP zum Bedämpfen von Oberwellenanteilen an das Versorgungspotential UB an­geschlossen. Bei der erfindungsgemäßen Tongeberschaltung arbeitet der Stromverstärker SV im B-Betrieb. Dadurch wird der Ruhe­strom des Stromverstärkers SV eingespart. Ebenso verrin­gert sich der Schaltungsaufwand, indem die zur Einstellung des Ruhestroms benötigte Stromquelle entfallen kann. Des weiteren wird der Stromverstärker SV nun direkt mit den von den Ausgängen der Stromquellenschaltung SS abgegebenen Einzelströmen, die zusammen einen Eingangsstrom Ii erge­ben, angesteuert. Der Eingangsstrom Ii weist hierbei eine Gleichstromkompo­nente auf, die bisher mit entsprechendem Schaltungsauf­wand abgetrennt wurde. Dadurch wird zudem die Stromauf­nahme der Tongeberschaltung gesenkt. Schließlich wurde die Ansteuerung des Digital -Analog-Um­setzers DA dahingehend geändert, daß die Ausgänge der Stromquellenschaltung SS über die Gatter G1 bis G4 durch den Tongenerator geschaltet werden. Die Gatter G1 bis G4 weisen bevorzugt einen Openkollektorausgang auf oder sind in Diodenlogik ausgeführt. Dabei wird bei einem H-Pegel der jeweilige Ausgangsstrom nicht beeinflußt, während bei einem L-Pegel der jeweilige Strom zum Bezugspotential ab­geleitet wird und daher zum Eingangsstrom Ii nicht bei­trägt. Der für die Gatter G1 bis G4 notwendige zusätzliche Schaltungsaufwand ist gering im Vergleich zu dem einge­sparten Aufwand bei der Gleichstromabtrennung des Digital-Analog-Umsetzers DA und bei der Ruhestromeinstellung des Stromverstärkers SV. Vor allem ist die Realisierung der Gatter G1 bis G4 wesentlich unkomplizierter, da die bisher notwendigen Stromspiegel und Stromquellen erheblich engere Fertigungstoleranzen erfordern. Fig. 2 zeigt in einer Gegenüberstellung die daraus re­sultierenden Unterschiede zwischen der bekannten (Fig. 2a) und der erfindungsgemäßen (Fig. 2b) Tongeberschaltung. Bei der bekannten Tongeberschaltung schwankt die Spannung U- am Kollektor des Transistors 76 um einen Wert der un­gefähr gleich der Hälfte des Versorgungspotentials UB ist. Fig. 2a zeigt den Verlauf des Eingangsstroms Ii und der daraus resultierenden Spannung UQ über der Zeit t für eine bestimmte bei der Zeit t0 beginnende Tonsequenz. Der Ver­lauf des Eingangsstrom Ii sowie der daraus resultierenden Spannung UQ bei einer erfindungsgemäßen Tongeberschaltung ist für die gleiche Tonsequenz in Fig. 2b dargestellt. Das dabei erzeugte Signal geht grundsätzlich von dem Be­zugspotential UB aus, wobei der Mittelwert des Signals je nach Signalamplitude zwischen der Hälfte des Versor­gungspotentials UB und dem Versorgungspotential UB selbst liegt.