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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Digital gesteuerte analoge Patchbay (Audio)


Autor: Ibanese (Gast)
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Hallo,

ich würde mir gerne eine digital gesteuerte analoge Patchbay für 
Audiosignale bauen. Am besten mit Mikrofonpegel (Phantomspannung muss 
weiterhin funktionieren)

Ich habe im Tonstudio in einem getrennten Raum die Anschlüsse für die 
Mikrophone und würde sie gerne digital gesteuert, entweder auf mehrere 
Ausgänge routen.

Hat da jemand eine Idee wie man das machen könnte? Ich habe an die 
Kombination aus Mux und Demux gedacht. Allerdings finde ich da nichts 
vernünftiges, was zum einen für Audio gut geeignet wäre. Zum anderen 
sind die ICs, die ich gefunden habe eigentlich viel zu klein, haben zu 
wenig Routingmöglichkeiten.

Schön wäre es, wenn ich 32 Eingänge (mit je 3 Adern +, - und Schirm) auf 
32 Ausgänge routen könnte. Und das beliebig. Überschneidungen gibt es 
dabei keine, sprich ein Eingang soll auch nur auf einen Ausgang geroutet 
werden können.

Was sind denn die Kriterien für möglichst guten Klang bei solchen ICs? 
Auf was muss ich achten? Möglichst kleines R_on ist klar. Aber was sonst 
noch? Was macht einen Mux oder Demux für Audio interessant?

Wie verhält es sich dann mit der Phantomspannung? Ist das dennoch 
weiterhin möglich, oder kann das dem IC schaden? Oder mal anders 
gefragt, macht es denn überhaupt Sinn mit Mikrofonpegeln zu arbeiten? 
Übersprechen, Einstreuungen, etc. Mein Audiosignal soll natürlich so 
wenig wie möglich beeinflusst werden (Studio-Anwendung).

Wäre nett, wenn mir jemand ein paar Inputs und Ideen liefern könnte. 
Vorschläge für gut geeignete Bauteile sind natürlich acuh gerne gesehen.

Ist ein solches Vorhaben mit 32x32 Kanälen überhaupt realisierbar?

Gruß,

Ibanese

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Ich habe im Tonstudio in einem getrennten Raum die Anschlüsse für die
>Mikrophone und würde sie gerne digital gesteuert, entweder auf mehrere
>Ausgänge routen.

Hhm, was ist denn das für ein Satz???

Kai Klaas

Autor: Steffen Warzecha (derwarze)
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Möglich ist das schon, nur wenn in Studioqualität symetische 
Mikofonsignale durchgereicht werdn sollen wird es recht aufwendig.
Habe vor etlichen Jahren mal so was ähnliches für 8x8 Line-Signale 
gemacht schon da war es recht schwierig das Übersprechen bei den 
Analogschaltern in den Griff zu bekommen. Heute gibt es zwar besseres, 
aber für Mikrofonsignale wird es schwer was zu finden. Die 
Phantomspeisung müstest Du ohnehin extra an den Buchsen breitstellen, 
durchschleifen geht mit Analogschaltern nicht.

Wenn Du in Audioentwicklung nicht so fit bist nimm Relais (warscheinlich 
sogar billiger als hochwertige Analogschalter). Da funktioniert dann 
auch das Phantomspannungs-Durchschleifen. Da ja, laut Deinen Bedingungen 
immer nur 32 Relais im Betrieb sind hält sich der Stromverbrauch in 
Grenzen zumal es Reed-Relais mit niedriger Ansteuerleistung gibt oder 
man nimmt bistabile Relais.
Relais können in der Matrix eingespart werden wenn zB. klar ist das 
Eingang 1-8 nie auf die Ausgäge 3-6 geschaltet wird.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Möglich ist das schon, nur wenn in Studioqualität symetische
>Mikofonsignale durchgereicht werdn sollen wird es recht aufwendig.

Die müssen vorher natürlich erst mal verstärkt werden. Dann erst gehts 
auf die Umschaltmatrix.

Kai Klaas

Autor: Ibanese (Gast)
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Die Mikrofonsignale sollen nach Möglichkeit natürlich nicht verstärkt 
werden. Dafür gehts ja dann in das Interface mit Preamps und co.

Mir geht es um das reine Mikrofonsignal, kein Line-Signal.

Wie kann man sich das mit den Relais vorstellen? Ich versteh nicht so 
ganz, wie man damit z.b. 16 Eingänge auf 16 beliebige Ausgänge routen 
kann. Wird das nicht ein extrem komplexes Netzwerk?

Ich hatte mir Relais noch nicht viel um Hut, aber ich gehe davon aus, 
dass man so ein Relais auch als umschalter benutzen kann, oder? also 
zwischen Eingang 1 oder 2 wählen kann... Will ich das bei 16 oder sogar 
32 Kanälen wir das doch richtig viel, oder seh ich das jetzt falsch?

Der Stromverbrauch spielt im übrigen keine große Rolle, viel wichtiger 
ist ordentliche Audioqualität... Ist die Qualität bei einem Relais 
besser als bei einem Analogschalter?

Gruß,

Ibanese

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Die Mikrofonsignale sollen nach Möglichkeit natürlich nicht verstärkt
>werden. Dafür gehts ja dann in das Interface mit Preamps und co.

Ähm, du weißt aber, daß Mikrofonsignale im 100µV-Bereich liegen können? 
Dafür brauchst du höchstwertige Relais, mit massiven Goldkontakten und 
Schutzgasatmosphäre.

Deswegen werden die Mikrofonsignale ja üblicherweise erst einmal 
vorverstärkt, bevor es in die Umschaltbox geht.

Kai Klaas

Autor: Ibanese (Gast)
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Ich wollte auf OPs verzichten, da gute Audio OPs ja nicht unbedingt 
billig sind und hochwertige Schaltungen ja auch nicht unbedingt einfach 
zu relalisieren sind. Nicht umsonst kostet ein guter Preamp 1000 Euro... 
Und genau die möchte ich natürlich auch nutzen.

Gibt es denn noch andere Möglichkeiten?

Autor: Ibanese (Gast)
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Ich hab nochmal über die Relais nachgedacht:
Irgendwie bin ich mit meiner Matrix glaube ich auf dem Holzweg. Bei 32 
Eingängen und 32 Ausgängen, die beliebig miteinander verschaltet werden 
sollen komme auf 31 Relais pro Kanal (macht bei 32 Kanälen 992 Relais). 
Das wird erstens ein riesen Klotz und zweites sehr teuer...

Gibt es noch andere Möglichkeiten für eine solche Matrix? Denn in meinem 
Fall hätte immer 4 Relais in Reihe. Das dürfte aus akustischer Sicht 
nicht sonderlich von Vorteil sein.

Möglich wäre theoretisch auch jedem Eingang 3 oder 4 Ausgänge zu 
spendieren, dann erfolgt die Umschaltung nur zwischen den Kanälen. Also 
jeweils zu Mischpult, Audio Interface, Mischpult 2, etc). Dann hätte ich 
nur 3 Relais pro Eingang (also 96 in Summe) und somit nur 2 in Reihe...

Ich gehe davon aus, dass keine Relais mit 3 Schaltzuständen gibt, oder?

Autor: Jume (Gast)
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Ohne alles gelesen zu haben... mach Dir erst mal klar, was genau 
gebraucht wird. Dann könntest z.B. 4 Busse anlegen (die dann direkt auf 
die Ausgänge gehen) und die einzelnen Kanäle zuschalten. Würde aber auch 
OPs und Analogschalter verwenden. Ein 30€ OP ist ja nicht nötig, der 
Standard für 50ct reicht hier aus. Hier verwenden namhafte Hersteller 
auch nix anderes.

Autor: Jume (Gast)
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Btw, du bist nicht der Kerl mit den Gigawatt-Rören-Amps, die man hin und 
herschalten kann?^^

Autor: Ibanese (Gast)
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Nein, ich bin nicht der Kerl mit den Gigawatt-Röhren-Amps. Ist einer 
meiner ersten Beitrage hier im Forum.

Ich bin mir im Klaren darüber was gebraucht wird. 32 Eingänge und 32 
Ausgänge beliebig miteinander verschaltbar. Durchschleifen zum 
jeweiligen Gerät. Kein OP. Phantomspannung muss weiterhin möglich sein 
und wird vom Mischpult oder Interface bereitgestellt.
Sollte dies zu teuer oder zu aufwendig werden, bleibt noch die 
Alternative pro Eingang auf 3 oder 4 Ausgänge umzuschalten (dann aber 
nicht mehr untereinander). Jeder Kanal bekommt dann seine 3-4 Ausgänge.

Was genau meinst du denn mit 4 Bussen?

Und sind in einem 1000 Euro Studio-Preamp (1 Kanal!) wirklich 50 Cent 
OPs? Dass da keine 30 Euro Dinger drin sind, ist mir klar. Aber 50 Cent 
kommt mir dann doch etwas übertrieben vor...

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Und sind in einem 1000 Euro Studio-Preamp (1 Kanal!) wirklich 50 Cent
>OPs? Dass da keine 30 Euro Dinger drin sind, ist mir klar. Aber 50 Cent
>kommt mir dann doch etwas übertrieben vor...

Die sind oft sogar noch billiger!

Kai Klaas

Autor: Ibanese (Gast)
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Tut ja auch nichts zur Sache, wie teuer die sind.

Ist die Möglichkeit mit Reed-Relais ohne OP eher nicht zu gebrauchen?

Welche Probleme wird es dabei geben?

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Ist die Möglichkeit mit Reed-Relais ohne OP eher nicht zu gebrauchen?

Wie ich schon sagte, brauchst du massive Goldkontakte in einer 
Schutzgasatmosphäre, weil du die winzigen Mikrofonsignale praktisch 
leistungslos, also "trocken" schaltest.

Kai Klaas

Autor: Merlin (Gast)
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Also ich würde das Ganze entweder mit OPs und Analogschaltern machen, 
vor allem da das Signal ungeschirmt (mit kleinem Pegel) sicher 
anfälliger ist, als in der Leitung ;)

Oder, ein 4HE Rackpanel nehmen, oben 32 XLR-Buchsen verbauen, daran die 
Eingänge anschließen, unten 32 XLR-Buchsen mit den Ausgängen. Dazu 32 
30cm Patchkabel -> fertig. Entsprechende Leerblenden gibts bei Thomann, 
etc schon fertig zu kaufen.

Ansonsten, schau doch mal nach, was für OPs verbaut sind und google die 
Preise bei entsprechenden Mengen ;) wie gesagt, vermute etwas in der 
50ct, maximal 2€ Klasse. Wenn du die gleichen OPs nimmst, sollte es doch 
passen.

Autor: Steffen Warzecha (derwarze)
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> Ein 30€ OP ist ja nicht nötig, der Standard für 50ct reicht hier aus.

Es geht hier um Studiotechnik mit symetrischen Signalen und nicht um 
Home-HIFI. Wenn Du mal ein Tonstudio von innen gesehen hättest wüsstest 
Du was der OP braucht.

Eine Matrix mit Analogschaltern + notwendige Peripherie (die 
zuusätzliche Phantomspeisung ist da das kleinste Problem) in 
ausreichender Qualität zu realisieren braucht nicht nur ein gerüttelt 
Maß an Erfahrung im Design von Analogschaltungen, sondern es wird 
sicherlich teuerer als eine Relaismatrix.

Hochwertige Reed-Relais mit geringen Übergangswiderständen sind nicht 
schwer zu bekommen (natürlich nicht bei Conrad und Reichelt), 
möglichwerweise ist ja was aus der HF-Technik gut geeignet. Die 
Übergangswiderstände der Reed-Relais sind warscheinlich geringer als die 
der Stecker der Patch-Panele.
Du musst die Relais 32x32 =  1024 Relais mit 2 Einschaltkontakten in 
einer Matrix verschalten. So hast Du immer nur ein Relais im Signalweg.
Weniger werden es wenn wie schon angedeutet wenn Einänge nicht aof alle 
ausgänge geschaltet werden müssen dann können die Relais in der MAtrix 
weggelassen werden. Das kommt ja durchaus häufig vor zB. das Piano oder 
Drumset werden ja oft in gleicher oder ähnlicher Konfiguration gefahren.

Übrigens haben die (Kondensator)Mikrofone eingebaute Verstärker so das 
die Pegel im mV Bereich liegen. 100µV findet man eher bei 
MC-Tonabnehmern beim Plattenspieler.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Übrigens haben die (Kondensator)Mikrofone eingebaute Verstärker so das
>die Pegel im mV Bereich liegen. 100µV findet man eher bei
>MC-Tonabnehmern beim Plattenspieler.

Auch im Studio kommen dynamische Mikrofone zum Einsatz. Ein gutes 200R 
Mikrofon hat eine Empfindlichkeit von unter 2,5mV/Pa. Normales Sprechen 
erzeugt einen Schaldruck von rund 70dBSPL, also rund 0,063Pa, was eine 
Mikrofonspannung von rund 160µV zur Folge hat.

>Es geht hier um Studiotechnik mit symetrischen Signalen und nicht um
>Home-HIFI. Wenn Du mal ein Tonstudio von innen gesehen hättest wüsstest
>Du was der OP braucht.

Da in einem Mischpult viele viele Hundert OPamps zum Einsatz kommen, 
findet man auch in Mischpulten der höchsten Preiskategorie Opamps wie 
den 4560. Nur, weil der billig ist, heißt das ja noch lange nicht, daß 
er auch schlecht ist. Der 4560, beispielsweise, bietet hervorragende 
Klirrwerte, bei hoher Ausgangsbelastbarkeit und niedriger Stromaufnahme. 
Lediglich im Mikrofonverstärker selbst, dort wo sehr hoch verstärkt 
wird, kommt gelegentlich ein noch rauschärmerer OPamp zum Einsatz. Aber 
30€ kostet der auch nicht.

Natürlich wird es den einen oder anderen Hersteller von Studiogeräten 
geben, der Exoten verbaut und sich das dann auch bezahlen läßt. Aber der 
Mainstream verwendet durchweg preisgünstige OPamps.

Kai Klaas

Autor: Interessierter (Gast)
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Steffen Warzecha schrieb:
> Es geht hier um Studiotechnik mit symetrischen Signalen und nicht um
> Home-HIFI. Wenn Du mal ein Tonstudio von innen gesehen hättest wüsstest
> Du was der OP braucht.

Ach nee.. Du scheinst jedenfalls noch in kein Gerät geblickt zu haben. 
Außer an den Stellen bei denen es notwendig ist, werden Standardops 
verwendet. Auch bei den Kisten im sechsstelligen €-Bereich. Aber ist 
dann bestimmt auch für Home-Hifi gedacht und werden nur falsch 
eingesetzt..

Autor: Steffen Warzecha (derwarze)
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>Ach nee.. Du scheinst jedenfalls noch in kein Gerät geblickt zu haben

Nicht nur geblickt, sondern auch genutzt, gebaut und repariert. Das ein 
sauteurer OPV für Präzisionsmessungen ist nicht unbedingt auch für 
Audioanwendungen sinnvoll ist auch klar. Lesen ist von Nutzen wenn man 
verstehen will was der TO braucht.
Er will eben gerade nicht Verstärken und dann das verstärktre Signal 
schalten sondern die (symetrischen)Eingänge müglichst verlustfrei 
umschalten können.
Der grössere Kostenpunkt in diesem Fall ja nicht die OPVs sondern die 
Analogschalter. Da kommt man eben nicht mit einem 4066 oder 4051 aus. 
Und ja ich weiss das man das auch mit OTAs machen kann. Die Frage ist 
nur ob dem TO das so nützt und er das auch in der gewünschten Qualität 
bauen kann.
Ein Reed-Relais mit 2 Schließern kostet keine 2€ das Stück, und die 
Sache lässt sich damit mit relativ einfachen Aufwand realisieren.

Autor: Merlin (Gast)
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Du hattest dich doch wegen den 50ct-OPs rumgestänkert. Jetzt auf einmal 
gehts dir um was anderes... Was die Analogschalter angeht; ja die sind 
nicht billig. Aber für 1€ pro Kanal realisierbar.. Aber wer Bock auf 
Relaiswechseln in 10 Jahren hat, gerne.. Sollen ja nur 1024 Relais 
werden :D

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