Moin,
bin auf der Suche nach Grundlagen, wie man Microcontroller in
komplexeren analogen Audioschaltungen (Synthesizer) unterbringt ohne
Störungen im Audiobereich zu verursachen. Wie man gemeinsame
Spannungsversorgungen sauberhält, Designregeln, wann Optokoppler
angebracht sind, sowas.
Wenn ihr gute Buchempfehlungen oder Links oder einfach Tipps habt, wär
super.
LG Gerd
Gerd B. schrieb:> wie man Microcontroller in> komplexeren analogen Audioschaltungen (Synthesizer) unterbringt ohne> Störungen im Audiobereich zu verursachen. Wie man gemeinsame> Spannungsversorgungen sauberhält
Eigentlich: gar nicht.
Es gibt sicher keine Bücher über so ein Spezialthema, ausser den
allgemeinen mit Analog/Digital, auf die kranke Art wurde höchstens eine
Hand voll Synthesizer gebaut weil viel zu aufwändig.
Man verbindet Analog und Digtal nur an einem Punkt (Sternpunkt der
Masseführung). Als Einflussnahme des digitalen auf das Analoge kommen ja
höchstens Analogschalter und digitale Potis in Frage. Deren Signalweg
ist (wenn man die passenden Modelle wählt, also CD4051 statt CD4066)
unabhängig vom digitalen Ansteuerpotential, also keine Optokoppler
nötig.
Richtig schwierig wird es, wenn mehrere D/A-Wandler wegen ihrem
ungeeigneten Aufbau (AGND+DGND derselbe Pin) die Kopplung von Masse
erzwingen, dann hat man es einfach vergeigt durch die falsche Auswahl
der Bauteile.
Die Leiterbahnführung hält man digital etwas entfernt von hochohmigen
analogen Signalleitungen, z.B. in dem man eine Masseleitung dazwischen
legt.
Man benutzt keine Kommunikation auf den digitalen Leitungen wenn man sie
nicht benötigt (also nur Umschalten, nicht dauernd senden), und man
kommuniziert jenseits der 20kHz, z.B. mit 250kHz.
ABER: man macht so was nicht, der Aufwand ist verboten immens und die
volldigitale Lösung in jeder Beziehung besser, zumal analog bedeutet daß
alles fest verdrahtet ist und ein Fehler in der Leiterplatte zu einem
neuen Aufbau führt. Digital ändert man nur die Software.
Also gerade wenn ein DSP oder uC im Einsatz ist, der Audioverarbeitung
macht, hat man in der Regel eh externe AD / DA Wandler weil die
uC-internen Wandler in der Regel nicht für Audio geeignet sind.
Das Wichtigste für eine gute Signalqualität ist dann erstmal das
Heraussuchen von qualitativ hochwertigen Wandlern. Wenn man das schonmal
hat, hast du in der Regel (unabhängig vom perfekten Layout) zumindest
schonmal so gute Audioqualität, dass es 99.9% der meisten Menschen inkl.
Musiker und auch trainierten Hörern schonmal nicht mehr auffallen würde,
dass da irgendwas dran schlecht ist.
Ansonsten im Layout analoge und digitale Sachen etwas trennen und immer
Überlegen wie die GND Returnströme laufen und sich da nicht (wie oben
schon geschrieben) analoges allzu viel mit digitalem vermischt.
Ich selber bin kein Fan davon GND planes nach digital und analog
aufzusplitten und mache in der Regel vollflächige GND-Planes. Aber achte
dann sehr wohl auf eine korrekte Platzierung der Bauteile.
SPI schrieb:> Ich selber bin kein Fan davon GND planes nach digital und analog> aufzusplitten und mache in der Regel vollflächige GND-Planes.
Ich bin kein Fan der vollflächigen GND-Planes, sondern benutze die
Schlitztechnik (Figure 3 in dem obigen Link). Störströme durch eine
Plane sind evil.
SPI schrieb:> Ich selber bin kein Fan davon GND planes nach digital und analog> aufzusplitten und mache in der Regel vollflächige GND-Planes. Aber achte> dann sehr wohl auf eine korrekte Platzierung der Bauteile.
Das ist auch die richtige Variante. Dieses splitten der Ground Planes
macht in 95% der Fälle eigentlich alles schlimmer. Die digitalen
Rückströme (hochfrequent) suchen sich ja von alleine die richtigen
Rückwege unter der Signalleitung. Es gibt gar keinen Grund die Plane zu
splitten. Wer Ground Planes splitten muss, damit es funktioniert, hat
andere Probleme. Da kann man sich tolle Dipole in die Platine einbauen.
Habe selbst mal ein Board gemacht, auf dem für einen Analogteil eine
separate Masseinsel war. Diese Masseinsel hat sich dann immer irgendwas
eingefangen und mit 130 MHz geschwungen.
Was generell, wenn du Platz hast sehr sehr gut funktioniert:
Halte Abstand zwischen digitalen und analogen Leiterbahnen. Die
Rückströme der Signale bleiben sowieso unter den entsprechenden
Signalen. Ab einem Abstand der Leiterbahnen von ~
20*Leiterbahn-Ground-Abstand (20 H) ist die Kopplung zwischen den
Leiterbahnen sogar so schwache, dass selbst hochempfindliche
Analogsignale problemfrei neben einem Digitalteil leben können.
Ein paar gute Youtube videos zum Thema (von / mit Rick Hartley):
https://www.youtube.com/watch?v=vALt6Sd9vlYhttps://www.youtube.com/watch?v=ySuUZEjARPY
Separate Analog- und Digitalmassen mit Sternpunkt sind eine
idiotensichere Lösung und funktionieren gut im Laborbereich. Wenn Du mit
Deinem Gerät aber durch eine EMV-Prüfung musst, dann liegt die
geschlossene Massefläche ohne Schlitze (die als Antennen wirken) meist
doch wieder vorne. In diesem Fall muss man sich genau überlegen wo die
Rückströme langfließen und darauf achten, dass sich Analog- und
Digitalsignale nicht überlagern.
Auch wenn die Massefläche in der Theorie eine Äquipotentialfläche ist,
so fliesst der Rückstrom eigentlich immer direkt unter dem zugehörigen
Hinleiter entlang. Das System versucht seine Feldenergie zu minimieren,
und damit die Fläche der eingeschlossenen Leiterschleife möglichst klein
zu machen. So kann man über die Verlegung der Hinleiter die Rückströme
in der Massefläche steuern und trotz direkter Verbindung Analog- und
Digitalteil entkoppeln.
Ich hatte mal den Fall, daß nach Überschlägen in der Last der Flash des
MC teilweise geändert war, d.h. er funktionierte erst wieder nach neu
programmieren. Nach Abtrennung des Digitalteils vom Leistungsteil durch
einen Schlitz in der Plane ist der MC nichtmal mehr abgestürzt. Er
konnte nach einem Überschlag die Spannung (15kV/1000W) wieder
hochfahren.
> Wenn ihr gute Buchempfehlungen oder Links oder einfach Tipps habt, wär> super.
Es gibt ein dickes und teures Buch von einem englischen Mischpult-
Guru und Entwickler der auf alles eingeht. Leider faellt mir gerade
der Titel nicht ein. :-(
Der Typ hat aber wohl eine Menge Mischpulte der 80/90er entwickelt.
Olaf
Eine eigene Frage?
Dieser Thread ist über 5 Jahre alt.
Stell sie in einem eigenen Thread – dort lesen mehr Leute mit, und sie wird öfter und schneller beantwortet.