Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 8-fach DAC + CD4051 + S/H? Multiplexing?


von Peter F. (peter_frend)


Lesenswert?

Hallo,

Da ich mittlerweile bei meinem Eigenbau-Synthesizer (Digital gesteuert 
aber Analoge Klangerzeugung) mit 8 Steuerspannungen vom 8-fach 16-Bit 
DAC (AD5668) nicht mehr auskomme, muss ich mir nun Gedanken machen, wie 
ich mehr Steuerspannungsausgänge erhalte ohne einen zweiten DAC zu 
nutzen.

Kurzinfo: Ich brauche 30 oder mehr (besser 60) Steuerspannungen.

Meine Idee war nun z.B.:

- AD5668 Output 1..8 an jeweils einen CD4051
- A,B,C (Select) von jeden von den 8 CD4051 zusammenschließen
- Sample & Hold Modul an den Ausgängen von den CD4051 nutzen (z.B.
  LF 398
- "Sampling"-Pin vom LF398 auf High ziehen, sobald !LDAC beim AD5668
   auf high geht (oder besser mit Verzögerung an einem eigenen Pin
   wegen der settle time des DACs.

oder:

- AD5668 an eine bestehende Multiplex- und Sample and Hold Schaltung.
  Gibt es einen Multiplexer + S/H als IC?

: Bearbeitet durch User
von asd (Gast)


Lesenswert?

Also wenn du die 16 bit Auflösung des 16 DACs wirklich brauchst dann 
wird das mit einem analogen S/H sicher nichts, denn die Spannung am 
Kondensator läuft dir weg.
Wenn 8 Bit reichen sind die DACs so billig dass du auch einfach x mal 
8-fach DACs verbauen kannst, v.a. wenn es keine Serienproduktion wird.
Wenn die Anwendung ein bisschen Ripple zu lässt kannst du auch ein FPGA 
mit 60 PWM-Ausgängen programmieren.

von Peter F. (peter_frend)


Lesenswert?

asd schrieb:
> Also wenn du die 16 bit Auflösung des 16 DACs wirklich brauchst dann
> wird das mit einem analogen S/H sicher nichts, denn die Spannung am
> Kondensator läuft dir weg.
> Wenn 8 Bit reichen sind die DACs so billig dass du auch einfach x mal
> 8-fach DACs verbauen kannst, v.a. wenn es keine Serienproduktion wird.
> Wenn die Anwendung ein bisschen Ripple zu lässt kannst du auch ein FPGA
> mit 60 PWM-Ausgängen programmieren.

Ich brauche mindestens 12-Bit x 30 Steuerspannungen. Ich weiss,
dass es keine einfache Lösung für das Problem gibt. Zur Not
muss ich wirklich 4 x AD5668 nehmen.

FPGA / CPLD mit PWM + Aktiver Low-Pass filter mit OPA wäre ggf. auch 
eine Idee, auch wenn ich dies gerne vermeiden werde.. PWM in einem 
Analog-System kommt nicht so gut..

PS: Ich habe noch den hier gefunden. Wäre das ggf. brauchbar?
http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX5166-MAX5166N.pdf

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Peter Frend schrieb:
> Ich brauche mindestens 12-Bit x 30 Steuerspannungen. Ich weiss,
> dass es keine einfache Lösung für das Problem gibt. Zur Not
> muss ich wirklich 4 x AD5668 nehmen.

Du brauchst demnach nur 2 AD5628 (spart aber nicht viel).

von Peter F. (peter_frend)


Lesenswert?

MaWin schrieb:
> Du brauchst demnach nur 2 AD5628 (spart aber nicht viel).

2 würden nur 16 outputs ergeben. Spart aber wirklich nur 1-2 Euro
pro IC.

von Oliver F. (ollif)


Lesenswert?

Peter Frend schrieb:
> Ich brauche mindestens 12-Bit x 30 Steuerspannungen. Ich weiss,
> dass es keine einfache Lösung für das Problem gibt. Zur Not
> muss ich wirklich 4 x AD5668 nehmen.

Hallo,

also ich würde das mit der S/H Stufe erstmal ausprobieren.
Im Oberheim Xpander kommt ein 14Bit DAC zum Einsatz dem zwei S/H Stufen, 
die aus einem TL084 aufgebaut sind, nachgeschaltet sind! Danach kommt 
ein 4051 Multiplexer.
Ich nutze einen diskret Augebauten DAC mit s/h stufen (lf356) und 4051 
Multiplexer. Funktioniert problemlos. Es wird ja laufend refreshed. Mit 
guten Folien Kondensatoren sollte das gehen.
Die Steuerspannungen für die Parameter müssen aber nicht so fein 
aufgelöst da reichen 8 - 10 bit locker.

Anders sieht es bei im µC erzeugten Hüllkurven aus.


Gruß

Oliver

: Bearbeitet durch User
von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Peter Frend schrieb:

> Meine Idee war nun z.B.:
>
> - AD5668 Output 1..8 an jeweils einen CD4051
> - A,B,C (Select) von jeden von den 8 CD4051 zusammenschließen
> - Sample & Hold Modul an den Ausgängen von den CD4051 nutzen (z.B.
>   LF 398
> - "Sampling"-Pin vom LF398 auf High ziehen, sobald !LDAC beim AD5668
>    auf high geht (oder besser mit Verzögerung an einem eigenen Pin
>    wegen der settle time des DACs.
>
> oder:
>
> - AD5668 an eine bestehende Multiplex- und Sample and Hold Schaltung.

Wozu willst du noch extra S&H Stufen einsetzen? Einfach den 4051 als 
Multiplexer/Schalter. Dahinter 8 Hold-Kondensatoren und 8 OPV mit 
MOSFET-Eingängen als Impedanzwandler. Fertig. Dran denken, den 4051 über 
den INH Eingang abzuschalten, während du den DAC neu beschreibst.

asd schrieb:
> Also wenn du die 16 bit Auflösung des 16 DACs wirklich brauchst dann
> wird das mit einem analogen S/H sicher nichts, denn die Spannung am
> Kondensator läuft dir weg.

Blödsinn.

In einem Synthesizer sind die Steuerspannungen nicht statisch, sondern 
dynamisch (LFO-Modulation, Hüllkurven). Man muß die Steuerspannungen 
also ohnehin regelmäßig auffrischen. Ich würde sagen mindestens 1x pro 
Millisekunde, eher öfter. So lange halten die Kondensatoren.


XL

von Oliver F. (ollif)


Lesenswert?

Hallo,

hier ein link zum Service Manual des Oberheim xpanders.
Hüllkurven und LFOs werden hier in Software erzeugt und über einen 14 
Bit DAC ausgegeben.

http://www.synthfool.com/docs/Oberheim/Oberheim_Xpander/



RIP Kevin Lightner.


Gruß

Oliver

: Bearbeitet durch User
von Thomas R. (analogfreak)


Lesenswert?

Axel Schwenke schrieb:
> Peter Frend schrieb:
>
>> - AD5668 Output 1..8 an jeweils einen CD4051
>> - A,B,C (Select) von jeden von den 8 CD4051 zusammenschließen
>> - Sample & Hold Modul an den Ausgängen von den CD4051 nutzen (z.B.
>>   LF 398
>> - "Sampling"-Pin vom LF398 auf High ziehen, sobald !LDAC beim AD5668
>>    auf high geht (oder besser mit Verzögerung an einem eigenen Pin
>>    wegen der settle time des DACs.
>>
>
> Wozu willst du noch extra S&H Stufen einsetzen? Einfach den 4051 als
> Multiplexer/Schalter. Dahinter 8 Hold-Kondensatoren und 8 OPV mit
> MOSFET-Eingängen als Impedanzwandler. Fertig. Dran denken, den 4051 über
> den INH Eingang abzuschalten, während du den DAC neu beschreibst.
>

Ich habe das so ähnlich bei meinem Analogsynth gemacht, um 32 
Analog-Spannungen zu bekommen:
AD7541 (1x12Bit, uralt) -> 2 OpAmps (1xAD822) -> 4xCD4051 -> 32xC 47n -> 
8xTL074
- Nur die Top-7 Bit verwendet (w. MIDI)
- -5V - +5V
- Cs werden mit 32KHz Takt zyklisch aufgefrischt d.h. alle 1ms
Nachteile:
- 1KHz nebst Oberwellen finden sich doch im Analogteil. Abhilfe ist 
schwierig
- relativ komplexe Ansteuerung

von Oliver F. (ollif)


Lesenswert?

Thomas R. schrieb:
> Nachteile:
> - 1KHz nebst Oberwellen finden sich doch im Analogteil. Abhilfe ist
> schwierig

Hallo,

hier wäre die Frage wie die 1Khz in den Analogteil kommen.
Ich würde tippen dass sie über die Stromversorgung kommen. Hier hilft 
nur entkoppeln. In alten Synthesizer Schaltungen geht man da sehr 
sparsam um.
Die Taktfrequenzen waren ja auch niedriger.


Gruß

Oliver

von Alex (Gast)


Lesenswert?

noch einige Ideen zur Produktauswahl, wenn es kompakter sein soll oder 
ohne S/H. Mit 32 Kanälen gibt es einige Auswahl an DACs, einfach mal 
ausprobieren.

z.B.
12-bit, 32 Channel: 2xADI, 1x Maxim
14-bit, 32 Channel: 8xADI, 4x Maxim
16-bit, 32 Channel: 1xADI, 6x Maxim

http://k-urz.de/f591

Es gibt sogar einige DACs in dem Bereich mit 40 Kanälen wenn es etwas 
mehr sein soll.

Gruß,
Alex.

von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


Lesenswert?

Warum DACs, wenn da sowieso S&H dran sollen?

PWM direkt aus dem Mikrocontroller, über einen Widerstand (als Teil 
eines TP), an den Analog-Mux, der das PWM-Signal reihum auf 
Kondensatoren (der zweite Teil des TP) gibt. Immer schön im Kreis, um 
die S&Hs reihum aufzufrischen. Von jedem Kondensator geht es zu jeweils 
einem Operationsverstärker als hochohmigen Ausgangspuffer.

: Bearbeitet durch User
von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Hannes Jaeger schrieb:
> Warum DACs, wenn da sowieso S&H dran sollen?
>
> PWM direkt aus dem Mikrocontroller, über einen Widerstand (als Teil
> eines TP), an den Analog-Mux, der das PWM-Signal reihum auf
> Kondensatoren (der zweite Teil des TP) gibt. Immer schön im Kreis, um
> die S&Hs reihum aufzufrischen.

Dann rechne uns doch bitte mal aus mit welcher Frequenz der PWM- 
Generator laufen müßte um 12 Bit x 32 Kanäle bei 1ms Auffrischintervall 
zu schaffen. Fang damit an auszurechnen, wieviele Impulse du mit dem 
vorgeschlagenen Tiefpaß zweiter Ordnung filtern mußt, damit die 
Ausgangsspannung den Mittelwert mit der notwendigen Genauigkeit von 
2^(-12) ~= 0.025% wiedergibt.


XL

von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


Lesenswert?

Axel Schwenke schrieb:
> Dann rechne uns doch bitte mal aus mit welcher Frequenz der PWM-
> Generator laufen müßte um 12 Bit x 32 Kanäle bei 1ms Auffrischintervall
> zu schaffen.

Nein, dass darfst du machen. Und wenn du zu der wenn erstaunlichen 
Erkenntnis kommst, dass es mit einem PWM-Generator nicht geht, dann 
nimmst du halt 2, 3, ..., n.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Hannes Jaeger schrieb:
> Axel Schwenke schrieb:
>> Dann rechne uns doch bitte mal aus mit welcher Frequenz der PWM-
>> Generator laufen müßte um 12 Bit x 32 Kanäle bei 1ms Auffrischintervall
>> zu schaffen.
>
> Nein, dass darfst du machen. Und wenn du zu der wenn erstaunlichen
> Erkenntnis kommst, dass es mit einem PWM-Generator nicht geht, dann

... frage ich mich als erstes, warum du überhaupt diesen Vorschlag 
gemacht hast, wenn es dir doch offensichtlich erscheint, daß er 
unsinnig ist. Nuhr

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.