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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Symmetrische Lautstärkeregelung


Autor: Arne (Gast)
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Hallo,

habe eine Frage zur symmetrischen Lautstärkeregelung. Es soll hierfür 
ein spannungsgesteuerter Widerstand zwischen Signal- und Signal+ werden, 
welcher mit den Serienwiderständen einen Spannungsteiler bildet. Der 
spannungsgesteuerter Widerstand hat einen nicht gerade kleinen THD. Wohl 
durch leicht schwankende Widerstandswerte je nach Signalpegel 
verursacht.

Würde sich der THD bei der Wandlung balanced --> unbalanced zum Teil 
wieder aufheben, oder ist das zu einfach gedacht?

Arne

Autor: Dieter Stotz (bulova)
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Arne,

was verwendest Du als spannungsgesteuerten Widerstand? Welcher Wert für 
THD ist Dir hinreichend klein? Wie groß ist der Signalpegel an den 
Eingängen?

Dieter

Autor: Skua (Gast)
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>Würde sich der THD bei der Wandlung balanced --> unbalanced zum Teil
>wieder aufheben, oder ist das zu einfach gedacht?

Das ist ja der Witz an der ganzen Sache.

Autor: Skua (Gast)
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Das von eben war unsinn wenn widerstandsschwankungen sich aufheben 
würden könnte man auch keinen Pegel ändern.

Merke mir erst Denken dann schreiben.

Autor: Arne (Gast)
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@Dieter,
ich möchte LDRs (spannungs- oder stromgeregelt) als regelbaren 
Widerstände hierfür benutzen.

http://www1.silonex.com/audiohm/constants.html

Die hohe Spannung der Quelle mit 24 dBu würde den THD der LDRs 
zusätzlich erhöhen. Ich würde daher am Eingang noch einen weiteren 
Spannungsteiler anbringen damit nur soviel Spannung wie nötig über die 
LDRs fliessen lassen. THD wäre mir hinreichend klein mit 2 Nullen hinter 
dem Komma.

  Arne

Autor: Magnus Müller (Gast)
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Wie wäre es mit einem Motorpoti?

Autor: Arne (Gast)
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Bin kein Freund von Potis. Die LDR Lösung gefällt mir besser, da keine 
Schleifer oder zig. Relaiskontakte im Signalweg liegen.

Autor: Dieter Stotz (bulova)
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Arne,

dachte immer, LDRs seien nicht kritisch bzgl. THD. Bei diesen Werten 
könnte man ja beinahe FETs verwenden. Allerdings gehen da keine 
Spannungen wesentlich größer als 100 mVeff.

THD mit zwei Nullen hinter dem Komma? Meinst Du damit Prozent, also 
0,00x %?

Dieter

Autor: Dieter Stotz (bulova)
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Arne,

was noch unklar ist: Willst Du kontinuierlich regeln bzw. steuern, oder 
wäre auch eine stufige Beeinflussung denkbar, z. B. 16 oder 32 Stufen? 
Man bedenke, der LDR wird nur sehr ungenaue Widerstände reproduzieren 
können, die wiederum sogar stark temperaturabhängig sind.

Dieter

Autor: Arne (Gast)
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Hallo Dieter,

ja, ich meine 0,00x % THD. Und das über einen weiten 
Signaldämpfungsbereich (was halt so ein ShuntLDR -kleinster RWert ca. 60 
Ohm- so hergibt).

Die Regelung ist nicht das Problem, wird mit einem DAC gemacht und die 
Spannung bzw. Ströme für die ausgemessenen LDR-Widerstände (1 db 
Schritte) in einer LookUp Tabelle gespeichert. Die Temperaturabweichung 
ist m.E erst einmal vernachlässigbar, solange es keine 
Kanalungleichheiten gibt.

Arne

Autor: Dieter Stotz (bulova)
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Arne,

wenn ich das digitale Steuersignal schon habe, würde ich es anders 
machen: Einzelschalter für Analogsignale. Für diese gibt es 
unterschiedliche Möglichkeiten, im einfachsten Falle geht es sogar mit 
invers betriebenen Bipolartransistoren (als einfacher Mute-Schalter wird 
dies in vielen CD-Playern so gemacht). Falls eine Schrittweite von 1 dB 
erforderlich ist, sollten 7 Bit pro Kanal ausreichen. Ein letztes Bit 
könnte dann die totale Abschaltung bedeuten.

Bei den LDRs fürchte ich, dass die Kanalgleichheit schlechter ist als 1 
dB. Und wenn die THD-Werte tatsächlich zu schlecht sind, würde ich es 
nicht so machen. Eine andere (Halb-)Analoglösung wäre noch mit digitalen 
Potentiometern. Es gibt da verschiedene Hersteller. Allerdings muss auch 
auf die THD-Werte geachtet werden.

Die LDRs hätten ihre Berechtigung, wenn es sich um Regelungsaufgaben 
ginge, bei denen der Absolutwert als reproduzierbare Größe nicht 
entscheidend wichtig ist.

Dieter

Autor: Arne (Gast)
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Hallo Dieter,

Danke für die Infos. Die Transistoren zur Mute-Schaltung habe ich in 
meinem CD-Player auch verbaut. Kann nicht sagen ob das zur 
Lautstärkeregelung qualitativ gut genug wäre, bei einem Mute Schalter 
ist das ja vernächlässigbar. Kannst Du da was zu sagen?

Eine Lösung mit Analogschaltern hat ein namhafter Audio-Hersteller vor 
Jahren mal realisiert. Seit PGA2311&Co. macht niemand mehr solch einen 
Aufwand. Hatte mir auch das Datenblatt zu den Schaltern im IC Gehäuse 
gezogen, die technischen Daten waren nicht unbedingt audiotauglich. 
Kannst spezielle analoge Audioschalter empfehlen oder meintest Du in 
jedem Fall eine Lösung mit Einzeltransistoren.

Bzgl. Kanalgleichheit bei LDR's gebe ich Dir recht, das es schwierig ist 
unter kleiner 1 dB Abweichung zu bleiben. Mit gematchten Exemplaren hat 
das aber bisher gut funktioniert.

Gruß
 Arne

Autor: Dieter Stotz (bulova)
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Arne,

also bei den MCP401x von Microchip habe ich gar keine Angaben gefunden 
über Nichtlinearität. Ich würde es mit integrierten Transistor-Arrays 
versuchen und halt gestufte Widerstände damit schalten. Man kann auch 
Foto-MOS- Schalter verwenden, die benötigen aber einen nicht zu 
vernachlässigenden Steuerstrom (also z. B. AQY-xxx). Diese sind relativ 
teuer. Mehrkanalige gibt es auch, z. B. AQS221N2S. Diese haben mit ca. 
10 Ohm einen rel. hohen ON-Widerstand, so dass der Längswiderstand mind. 
10k...100k haben sollte, sonst sind wieder Verzerrungen zu erwarten.

Mit statischen Halbleiterwiderständen wie FET usw. wird man wohl keine 
Klirrfaktoren <0,01 % schaffen. Möglicherweise wird das auch für LDRs 
schwierig. Ich habe daheim auch solche Module, wenn ich Zeit habe, werde 
ich damit mal Klirrgrade messen.

Also die von Dir genannten PGA2311 sind aber nicht schlecht bezügl. 
Audioqualität.

Dieter

Autor: Arne (Gast)
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Die Datenblätter zu den Typen schaue ich mir an. Danke dafür. Habe schon 
befürchtet, dass eine diskrete störungsarme Lautstärkereglung nicht 
(oder nur schwer) machbar ist. Dann wird es wohl doch ein PGA.

Autor: Dieter Stotz (bulova)
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Arne,

gestern habe ich mal an einem meiner älteren LED/LDR-Module 
Klirrfaktoren gemessen und bin bei einem Spannungsteiler aus 
Festwiderstand und LDR (1:1) bei den drei Größenordnungen 1k, 10k und 
100k auf Werte gekommen, die besser als 70 dB Klirrdämpfung bedeuten. 
Genauer konnte ich (noch) nicht messen, weil der "Störteppich" bei -70 
dB lag. Ich nehme an, die Klirrdämpfungen sind de facto noch größer.
Wie sich Deine LDR-Module verhalten, das kann ich nicht sagen. War Deine 
Aussage der hohen THDs basierend auf Messwerte oder eine Annahme im 
Zusammenhang mit Produktdaten?

Gruß

Dieter

Autor: Arne (Gast)
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Gemessen habe ich noch nicht, hätte als Mess-Equipment auch nur eine 
Soundkarte. Daher bezogen sich meine Angaben auf:

Serienwiderstand 5 kOhm, -3dB Shunt
THD+Noise vs. Signal Level:
http://www1.silonex.com/audiohm/con_figures/audio_...

Serienwiderstand 2 kOhm, -3dB Shunt (höherer LED Strom)
THD+Noise vs. Signal Level:
http://www1.silonex.com/audiohm/con_figures/audio_...

Sieht bei kleinen Signalpegeln gar nicht mal so schlecht aus.

und Figure7 :
http://www1.silonex.com/audiohm/levelcontrol.html
Hier wiederspricht sich eigentlich die Messung mit dem o.g. Abbildungen 
(Peak bei -2db/-3dB) oder ich deute da was falsch. Die horizontale Skala 
ist mir auch nicht ganz klar. Soll das der LED Strom sein? Weiter oben 
im Text steht die Einheit der Skala wäre mA.

Gruß
 Arne

Autor: Dieter Stotz (bulova)
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Arne,

ja anfangs sollten das wohl mA LED-Strom sein, bei 300m bedeutet dies 
300uA. Aber in Fig. 7 ist das anscheinend entweder eine Messspannung 
über einen Vorwiderstand der LED oder es sind direkt mA. Das ist nicht 
so genau klar beschrieben.
Kurz nach dem Einsatzpunkt macht der LDR anscheinend seine größten 
Verzerrungen. Das versuche auch mal nachzustellen mit meinen Modulen. 
Wenn dem so ist, könnte man diesen Bereich einfach ausblenden.

Sie haben auch keine reinen THD sondern immer nur die Summe aus THD und 
Rauschen. Könnte mir gut vorstellen, dass das Rauschen dort auch größer 
ist.

Ich würde auch die max. Nutzspannung nicht zu groß wählen. Meine 
unbelastete Signalspannung war übrigens immer 1 Veff und Frequenz 1 kHz.


Gruß


Dieter

Autor: Arne (Gast)
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Dieter,

nur 1 Volt Nutzspannung schränken die Verwendbarkeit bei bei 
symmetrischen Quellen mit hohen Pegeln ein. Ist unschön später wieder 
verstärken zu müssen, weil vorher der Pegel zu stark abgesenkt wurde. 
Würde dann wieder für einen PG2311 sprechen. Die Messwerte sind bei 
diesem zwar auch schlechter als bei der 5 Volt Version PGA2310, 
insbesondere bei tiefen und hohen Frequenzen, wohl aber noch besser als 
ein LDR. Ich mache mich auch mal ans Messen, evtl. finde ich doch noch 
eine Lösung mit den LDRs.

Gruß
Arne

Autor: Dieter Stotz (bulova)
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Arne,

habe bei meinem LDR-Modul von der Fa. Tesla nochmals Messungen gemacht. 
Bei jeweils ca. 3 dB Absenkung und den Vorwiderständen 100k, 10k und 1k 
konnte ich keine Verzerrungen über -75 dB feststellen. Bei mir 
verschwindet darunter alles im Rauschen. Die Gesamtspannung war wieder 1 
Veff. Mehr macht mein Sinusgenerator nicht. Dieser hat übrigens einen 
Klirrgrad <0,003%, die Messbrücke kann das nicht mehr auflösen.

An Deine Stelle würde ich für diesen Zweck und vor allem auch bei den 
Gegebenheiten der digitalen Ansteuerung auch eher zum dig. Poti greifen. 
Man könnte sich überlegen, ob es sinnvoll wäre, durch einen Schalter 
eine Bereichsaufteilung vorzunehmen -- möglich, dass man dadurch noch 
Klirrdämpfung gewinnt.

Dieter

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