Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Low cost Mehrkanal Lautstärkeregelung
waterburn
27.05.2014, 01:05
Hallo,
viele die in die Aktivtechnik einsteigen wollen wünschen sich eine Lautstärke Regelung hinter dem DSP. Klar kann man hier die üblichen PGAs von Texas Instruments nehmen, aber diese ICs sind nicht gerade billig und außerdem für DIYler nur schwer zu bekommen.
Aus diesem Grund bin ich auf der Suche nach einer günstigeren Lösung, die komplett aus leicht verfügbaren Bauteilen zusammengebaut werden kann. Meine Idee ist Analogschalter zu verwenden um damit Widerstände umzuschalten.
Meine erste Idee sieht so aus:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1101&pictureid=17660
Die Analogschalter werden so betrieben, dass nur sehr kleine Spannungspegel an den Eingängen anliegen. Auf diese Weise werden die Verzerrungen minimiert. In der aktuellen Version sind 127 Lautstärkestufen + Mute vorgesehen. Eventuell machen bei der Verwendung von 1% Widerständen aber auch nur 63 Stufen + Mute Sinn. Statt den eingezeichneten 74HC4316 kann man auch 74HC4066 verwenden. 4316er gibt es bei pollin und die 4066er bei reichelt. Beim Layout und der Ansteuerung unterscheiden sich die beiden ICs geringfügig.
Der Schaltplan ist bisher nur als Skizze zu verstehen.
Die Ansteuerung könnte über Schieberegister erfolgen, die dann wiederum von einem kleinen Mikrocontroller, oder notfalls über die Steuerpins eines USB<->Seriell Wandlers betrieben werden.
Was haltet ihr von der Idee? Habt ihr schon Erfahrungen mit Analogschaltern und Audio gemacht? Besteht interesse an einer solchen Schaltung.
Die kosten pro Kanal dürften ohne Stromversorgung so bei ca. 2€ liegen. Wenn mal nen TL074 nimmt vielleicht sogar ein bisschen weniger.
Gruß
waterburn
Hallo waterburn,
im Prinzip ist die Verwendung von integrierten CMOS Schaltern in einem Lausttärkesteller erprobt und im low cost Sektor bewährt um sich ein 'teures' 20cent Stereopoti zu sparen und ein bisserl mehr Flexibilität in der Ansteuerung zu bekommen.
Da es bei solchen Schaltungen meistens immer eine Diskussion über mögliches Schalterrauschen und Übersprechen durch kapazitive Verkopplung gibt (isnbesonders bei hochohmigem Abschluß) und der Schaltungsaufwand insgesamt halt doch deutlich über einem normalem Poti liegt, sind solche Schaltungen wahrscheinlich weniger attraktiv.
'Wenn ich schon den wahnsinns aufwendigen Schaltungsaufwand hab, dann möcht ich nicht auch noch in einer Vergleichsdiskussion zu einem stinknormalem Poti ins Schwitzen kommen'
Üblicherweise werden die problematischen C-Mosschalter doch lieber durch 'echte' Leise-Relais ersetzt und das ganze Packet wird dann erheblich hochwertiger (verkauft)
Guggts Du hier: http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showthread.php?t=8658 Selbst bei diesem teuren Teil gibt es Bedenken.
waterburn
27.05.2014, 10:28
Hallo Sven,
bei Stereo würde ich auch allein der Einfachheit halber lieber ein Poti benutzen. Wenn es aber um 6, 8 oder gar 16 Kanäle geht, wird es mit Potis langsam eng und mit Relais schweineteuer. Der Nachteil bei meiner Variante ist die lineare Kennlinie anstelle einer logarithmischen.
Dafür werden die Analogschalter aber an einem Masseknoten eingesetzt, was laut einigen Schreibern aus dem Internet die Eigenschaften verbessern soll. Eventuell geht es aber auch nur um einen möglichst geringen Strom durch den Schalter, dann wäre auch eine logarithmische Leiterschaltung mit einem 4053 denkbar.
Gruß
waterburn
Hi waterburn,
ich vermute mal zunächst, dass ein möglichst niederohmiger Abschlußwiderstand der CMOS Schalter sinnvoll wäre. Es sollte also schon ein paar Milliampere fiessen, um die kapazitiven Einflüsse gering zu halten. Wenn Du den Eingangspegel reduzierst, um die Verzerrungen zu reduzieren, wird leider auch Dein Signal-Rauschabstand geringer...
Da sehe ich gerade dass der Summen-OPV an einer Seite auf Masse liegt. Das ist ja äußerst praktisch, da dann ein gewisser Rauschanteil ausgeregelt wird.
Möglicherweise wäre auch eine PSPICE Simulation mit den realen Schaltermodellen interessant...Damit könnte man immerhin den Klirr optimieren.
Hallo waterburn,
in der Elektor war vor Urzeiten auch einmal ein kompletter Vorverstärker mit CMOS-Schalter drin (Eingang + Lautstärke).
Außerdem ein Grundlagenartikel über Sinn und Unsinn dieser CMOS-Schalter. Kennst du diesen Artikel?
Kann gerade nicht nachsehen um welches Heft(e) es sich handelt.
Gruß
Thomas
waterburn
27.05.2014, 13:02
Hallo Thomas,
den Artikel kenne ich leider nicht. Ich habe gestern bei Internetrecherchen etwas über einen Artikel von John Linsley Hood gelesen. Dieser Artikel ist von 95. Leider hab ich den artikel selber aber nicht finden können. Wenn du die entsprechende elektor zur Hand hättest wäre das super.
Ich werde mal in einer Bibliothek nachschauen ob ich da was zu finde.
Grüße
waterburn
waterburn
27.05.2014, 16:13
So, ich war jetzt mal in der Universitätsbibliothek und hab mich durch 25 Jahre alte Elektor Hefte gewühlt. Der Spruch "One day in the lib saves one week in the lab" stimmt immer noch.
Im Elektor CMOS Preamp benutzen sie zwei 8zu1 multiplexer (CD4051 oder ähnlich). Dadurch wird eine logarithmische Lautstärkeregelung mit 64 Schritten möglich. Die Multiplexer werden ebenfalls am virtuellen Masseknoten eines Opamps betrieben, was dem Verzerrungsverhalten zugute kommt. Der einzige Nachteil ist, dass deutlich mehr Widerstände benötigt werden.
Gruß
waterburn
Hallo waterburn,
wie ich lese hast du Hefte schon gefunden.
Die Artikel zu dem CMOS-VV waren in den Heften 11 +12/89.
Sehr schön beschrieben auch wie man die Unlinearität des einzelnen CMOS-Schalter kompensiert hat.
Willst du das so ähnlich nachbauen? (Trotz des Mehr an Widerstände)
Gruß
Thomas
waterburn
27.05.2014, 19:14
Die Lösung aus der Elektor gefällt mir jedenfalls grundsätzlich besser als meine eigene Idee. Die Widerstände sind ja Kostenmäßig erstmal gar kein Problem. Ich muss mal schauen wie groß das Layout dann wird, aber ich hab auch kein Problem damit Widerstände hochkant einzubauen.
Die Ansteuerung würde ich heute natürlich anders lösen. Vermutlich für jeden Kanal ein Schieberegister und das dann über Optokoppler per SPI ansteuern.
Beim Op-Amp werde ich entweder wie im Original den NE5532 einsetzen, oder TL074er und TL072er.
Im Moment ist das ganze aber noch in der Konzeptfindungsphase. Wenn ich der Meinung bin, das es sowohl vom Preis, als auch von der Qualität besser ist als Fertiglösungen wie beispielsweise die Teufel Control Station, werd ich mal einen Prototypen aufbauen.
viele Grüße
waterburn
Wirklich?
PGA2311P
PGA4311U (4 Kanal)
Dallas DS1802
Dallas DS1808
habe hier neu und unbenutzt im Schrank!
Meld dich, wenn Interesse hast. Günstig abzugeben!
Klar kann man hier die üblichen PGAs von Texas Instruments nehmen, aber diese ICs sind nicht gerade billig und außerdem für DIYler nur schwer zu bekommen.
Gruß
waterburn
waterburn
28.05.2014, 14:05
Hallo,
danke für das Angebot, aber darum geht es mir nicht. Ich hab selber auch noch ein paar PGA4311 rumliegen.
Distributoren die in Deutschland an Privatkunden liefern und die PGAs in Ihrem Sortiment haben nehmen für den pga2311 ca. 10€ und für den 4311 ca. 20€.
Für eine Stereo Lautstärkeregelung ist das natürlich kein Problem, aber wenn 8 oder gar 16 Kanäle benötigt werden geht das schon ganz schön ins Geld. Mein Ziel ist es deutlich unter dem Preis für die PGAs zu bleiben und außerdem nur leicht verfügbare Bauteile zu verwenden. Wenn das nicht gelingt macht das ganze zumindest wirtschaftlich keinen Sinn.
Gruß
waterburn
Ok,
aber ich schmeisse das mal in den Pot, wenn es dir um Geld geht.
http://www.ebay.de/itm/6CH-Remote-Motor-ALPS-Volume-Potentiometer-Control-Adjust-20K-6-W-Remote-/201077763212?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item2ed12b2c8c
Dennoch...viel Erfolg bei deinem Projekt.
Hallo waterburn,
den CS3308 (http://de.mouser.com/ProductDetail/Cirrus-Logic/CS3308-CQZ/?qs=sGAEpiMZZMuYaq4aOfOV%252bMg3OFsjVNyR) kennst Du? Der hat jedenfalls schon mal 8 Kanäle :)
waterburn
28.05.2014, 16:33
Der Cirrus Chip sieht in der Tat sehr gut aus. Der einzige Pferdefuß ist, dass er nur als SMD Bauteil verfügbar ist, aber am Preis gibt es nichts zu meckern.
Naja, dann sind meine Überlegungen wohl eher nostalgischer Natur.
Viele Grüße
waterburn
Dann sollte der Titel des Threads aber abgeändert werden.
"Nostalgie: OP Amp Lautstärkeregelung unter 10 Euro"
Passt das nicht besser zu deinen ganzen Preferenzen?
Die Abneigung gegen SMD lege ich mal jetzt unter "Unerfahrenheit" und "Unwissenheit" ab. Ich bin totaler Lötamateur und habe mir SMD löten alleine via Internet (und 8-9 Youtube Videos) beigebracht. Ist einfacher als man denkt!
Den Link kennst du sicher?
http://sound.westhost.com/project01.htm
Ansonsten hat ein Bekannter 2009 sich einen 8 Kanal LDR Volume Controller gebaut - basierend auf dem bekannten Lightspeed LDR Volume Controller.
http://diyaudioprojects.com/Solid/DIY-Lightspeed-Passive-Attenuator/
waterburn
28.05.2014, 18:45
Die Abneigung gegen SMD lege ich mal jetzt unter "Unerfahrenheit" und "Unwissenheit" ab. Ich bin totaler Lötamateur und habe mir SMD löten alleine via Internet (und 8-9 Youtube Videos) beigebracht. Ist einfacher als man denkt!
Persönlich hab ich nix gegen SMD und als studierter Elektrotechniker bin ich wohl auch nicht mehr ganz unerfahren. Die Erfahrung zeigt aber, dass es in der Community eine große Abneigung gegen SMD Löten gibt. Eine Schaltung die ich nur für mich selber baue brauche ich aber nicht aufwendig in einem Forum zu dokumentieren.
Wenn man in den Foren liest, bekommt man den Eindruck, dass sich viele eine digitale mehrkanal Lautstärkeregelung wünschen die sie hinter einem DSP Betreiben können. Potis fallen hier aufgrund von Gleichlaufproblemen raus. Kommerzielle Lösungen sind entweder sehr teuer, unflexibel oder nur für Stereo gedacht.
Meine Idee war eine einfache und günstige Lösung zu entwerfen mit Bauteilen die man an jeder Ecke bekommt und die man notfalls auch auf Lochraster aufbauen kann.
Bei dem Preis für den Cirrus Chip wird es aber wohl schwer bis unmöglich diesen zu unterbieten. Wirtschaftlich ist unser Hobby aber äußerst selten. Geld sparen kann man mit Selbstbau wohl nur im absoluten High End Segment.
Von daher werd ich jetzt einfach mal aus Spaß an der Freude an einem besseren Entwurf arbeiten.
Den Thread Titel empfinde ich weiterhin als passend, da die meisten mir bekannten Lösungen nach wie vor teurer sind. Wenn du das anders siehst ist das zwar dein gutes Recht, mir persönlich aber egal.
Ansonsten hat ein Bekannter 2009 sich einen 8 Kanal LDR Volume Controller gebaut - basierend auf dem bekannten Lightspeed LDR Volume Controller.
http://diyaudioprojects.com/Solid/DIY-Lightspeed-Passive-Attenuator/
Die Idee finde ich ziemlich gut. Der Optokoppler ist aber auch nicht unbedingt günstig und in Deutschland nur über einen Farnell Zwischenhändler zu bekommen.
Viele Grüße
waterburn
Verstehe mich nicht falsch - wollte nur einen spezifischen Titel vorschlagen, da der aktuelle Titel eigentlich eine breite Basis an Lösung suggeriert.
Denkst du nicht, dass eine OP Amp Schaltung sehr gute (geregelte ultra low noise) Stromversorgung braucht um gut zu klingen?
Ist man dann vom Budget nicht wieder höher?
Meine Erfahrung zeigt mir, dass zuviel sparen oft zu doppelten Kosten führt. Ich bin nicht für Luxusteile oder Geldausgeben, aber ein Kompromiss zwischen Kosten/leistung ist immer irgendwie im Mittelfeld und nie im Billigstbereich.
Gerade der Mehrkanal-Aspekt macht das ganze schwierig. Ich schau mal in meine DIY Archiv, ob ich noch was im Bereich DIY Mehrkanal finde :-)
@ LDR
Wir haben damals eine Sammelbestellung gemacht und kamen am Ende auf 1-2 Euro pro LDR. Klanglich fand ich die LDR sehr interessant...sehr transparent. Ehrlich gesagt besser als jedes Poti (incl. Leitplastik).
waterburn
28.05.2014, 20:22
Wie gesagt die Lösung mit dem LDR gefällt mir richtig gut, ob das mehr an Klang aber eine Sammelbestellung rechtfertigt muss jeder selber entscheiden.
Was die Spannungsversorgung bei Operationsverstärkern angeht mache ich mir eigentlich keine Sorgen. Eine ordentliche Siebung und ein guter Linearregler reichen für Projekte mit Operationsverstärkern wie dem NE5532 oder TL074 absolut aus. In den Meisten Gerätschaften bis in den gehobenen Preisbereich sind auch keine besseren Komponenten verbaut. Wenn man das Design richtig wählt sollten sowohl alle Klirr als auch Rauschkomponenten deutlich unterhalb der Höhrschwelle liegen. Um das zu überprüfen hilft natürlich nur ein Prototypenaufbau.
Wie in einem der früheren Beiträge bereits erwähnt, hat die Elektor Ende 89 einen Vorverstärker mit CMOS Analogschaltern und NE5532 als Pufferverstärkern aufgebaut.
Der hatte ein SNR von 110dB und ein THD von unter 0,005%. Im Netzteil wurden LM317 und LM337 verbaut. Qualitativ sollte es also nicht an den gewählten Komponenten scheitern, sondern höchstens an meinem Layout, oder an dem zu treibenden Aufwand.
Ich werde mal versuchen im Laufe der nächsten Woche einen Schaltplan und ein Layout zu entwerfen. Danach kann ich dann die Kosten abschätzen und mir überlegen, ob es den Aufwand wert ist.
Gruß
waterburn
So, ein anderer Bekannter hat sich jetzt eine Mehrkanal-DSP-Frequenzweiche gebaut und regelt 6 Kanäle mit diesem Modul:
http://www.audiophonics.fr/audiophonics-cs3318-module-controleur-volume-canaux-p-7943.html
Im Forum des Shops (franz.) ein kleines Tutorial:
http://forum.audiophonics.fr/viewtopic.php?f=4&t=878
Nur als Hinweis für DIY die was fertiges suchen!
waterburn
12.06.2014, 20:43
Jop, das Ding ist sicher gut und auch fair bepreist.
Ich bin in letzter Zeit ein bisschen eingespannt mit Bewerbungen schreiben und Vorstellungsgesprächen und bin deshalb noch nicht dazu gekommen mine Gedanken in nen Plan zu gießen.
Momentan verfolge ich zwei Varianten. Einmal eine 64 stufige Lautsärkeregelung mit zwei cd4051 oder eine 256 stufige variante mit zwei cd4052. Dazu jeweils mit symmetrischer Spannungsversorgung und einmal mit virtueller Masse. Als Operationsverstärker habe ich mir NJM2068 und NJM4556 rausgesucht. Letztere sollen immer dann eingesetzt werden wenn eine hohe Stromlieferfähigkeit gewünscht ist, also als Ausgangstreiber, oder für die virtuelle Masse.
Hier gibt es nen super Artikel über Audio Op-Amps: NwAVGuy Blog (http://nwavguy.blogspot.de/2011/08/op-amp-measurements.html)
Vielleicht hab ich nächste Woche ein bisschen mehr Luft um ein bisschen was zu zeichnen.
Gruß
waterburn
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