Hallo,
ich habe einen kleinen Audiomixer gebaut, da meine Mitbewohner mich
manchmal mit ihren Proben mit Gitarre und Bass um meine verdiente Ruhe
bringen.
Der Eingang besteht aus einer OPV Addiererschaltung danach noch eine
Klangregelung und Bufferstufe und von da direkt an die
Kopfhörerverstärker an den Ausgang.
Ich habe in der Schaltung noch einen USB DAC / ADC integriert. Der läuft
auch tadellos und ist gedacht um über USB zb. noch ein Metronom oder
sowas einzuspielen und natürlich auch um die gespielte Musik über den
ADC aufzuzeichnen.
Bei dem Chip handelt es sich um den PCM2902. Nun sagt das Datenblatt,
dass der ADC-Eingang nur Spannungen von 0V - 4V verträgt, meine
Bufferstufe aber +/- 3,5V schafft.Die Eingänge vom ADC sind wie im
Datenblatt mit Kondensatoren entkoppelt.
Nun meine Fragen:
Gilt diese Angabe jetzt nur für DC- oder auch für AC-Spannungen
(Audiosignale)?
Bedeutet das also für ein Audiosignal einen maximalen Spannungsbereich
von +/- 2V?
Wie ist das dann mit der negativen Spannung, da im Datenblatt als untere
grenze 0V angegeben sind?
Wie könnte eine entsprechende Schutzschaltung aussehen?
Ich bin etwas verwirrt und würde mich über Ratschläge oder Hinweise über
Literatur zu den Fragen sehr freuen, da ich Fachfremd bin, mich aber
gern mit Elektronik beschäftige.
Vielen Dank erstmal. :)
Vorsicht mit den "maximum Ratings". Bitte den Hinweis auf S2 beachten -
survival only. Vermutlich ist das aber eh klar gewesen :-)
zum Thema:
Dein Audioeingang verkraftet den Wert von 0,5VDDA +-0,43VDDA, mehr
nicht. Also eine Wechselspannung mit einem Gleichspannungsanteil von
0,5VDDA.
Bei VDDA = 5V sind das 2,5V +-2,15V.
Bei VDDA = 3,3V sind es dann 1,65V +-1,42V
Kommst du drunter oder drüber, wird es clippen und gräßlich klingen.
Ein denkbarer Schutz gegen Zerstörung bei Überspannung wäre das klemmen
mittels Schottky-Dioden auf GND und VDDA, dazu ein Serienwiderstand.
Also eine Diode in Flussrichtung auf VDDA, eine von GND auf dein
Audiosignal. Wird dein Signal größer als VDDA + 0,3v, flißest ein Strom
in VDDA, der durch deinen Widerstand begrenzt wird - die "Überschüssige"
Spannung fällt am Widerstand ab.
Wird die Spannung kleiner als -0,3V fließt er gegen GND, wiederrum
begrenzt durch den Widerstand.
Du solltest Maßnahmen treffen, dass durch den Strom durch die Diode VDDA
nicht ansteigt - der Serinwiderstand muss so groß sein, dass der Strom
den Stromverbrauch nie übersteigt.
rudiratlos schrieb:> Gilt diese Angabe jetzt nur für DC- oder auch für AC-Spannungen> (Audiosignale)?
Es ist die Spannung, bei deren Überschreitung die Gefahr der Zerstörung
des ICs droht. Gleichzeitig darf der Strom in einen Eingang +/-10mA
sein. Mit einem kleinen Vorwiderstand von ca. 150 Ohm in Reihe mit C9
und C10 ist das schon garantiert und es sind keine weiteren
Schutzmaßnahmen erforderlich. (Du darfst die maximal zulässige Spannung
ohne Vorwiderstand anlegen, dabei bleibt garantiert, dass das IC heile
bleibt, oder einen Strom einspeisen, egal mit welcher Spannung, dann ist
das IC auch nicht gefährdet.)
Wichtig für dich ist eine andere Angabe: Analog Input -> Input Voltage:
0.6 Vccci P-P, d. h., du hast Vollaussteuerung bei 0,6 * 5V oder 0,6 *
3,3V = 3V oder 2V Spitze-Spitze.
WehOhWeh schrieb:> Dein Audioeingang verkraftet den Wert von 0,5VDDA +-0,43VDDA, mehr> nicht. Also eine Wechselspannung mit einem Gleichspannungsanteil von> 0,5VDDA.
Richtig. Aber es geht nur um Nicht-Beschädigung des ICs.
> Bei VDDA = 5V sind das 2,5V +-2,15V.> Bei VDDA = 3,3V sind es dann 1,65V +-1,42V
Richtig.
> Kommst du drunter oder drüber, wird es clippen und gräßlich klingen.
Nicht richtig: Clippen tut das Audiosignal schon bei 2,5V +-1,5V bzw.
1,65V +-1V .
> Ein denkbarer Schutz gegen Zerstörung bei Überspannung wäre das klemmen> mittels Schottky-Dioden auf GND und VDDA, dazu ein Serienwiderstand.
Mit einem Vorwiderstand nicht nötig, siehe oben.
Danke erstmal für die Antworten!
Wäre auch folgende Kette möglich?
OPV---(R10k)---(zwei LEDs mit Flussspannung 1,8V entgegengesetzt
gerichtet gegen GND)---(Entkoppel-C)---ADC
Die 10k um den Ausgang des OPV nicht so stark zu belasten, die LEDs die
beim Erreichen der Flussspannung gegen GND das Signal nach oben und
unten abschneiden. Der C zum Entkoppeln is ja prinzipiell überflüssig,
da der OPV-Ausgang ja keinen DC-Offset durch die symmetrische
Spannungsversorgung hat (oder haben sollte). Dann müsste doch am ADC
max. +/- LED-Flussspannug ankommen oder irre ich da?
Bitte korrigiert mich wenn ich hier voll auf dem Holzweg bin!
Der Vorwiderstand reicht. Du möchtest auf dem Signalweg so wenig
nichtlineare Bauteile wie möglich haben, denn gerade LED sind nicht
wirklich gute Dioden und schön unlinear. Den 10k Widerstand kannst du
kleiner machen, wie Uwe schon gesagt hat. Mit etwa 1k-470R sollte das
klappen.
Der Sinn eines möglichst kleinen Begrenzungswiderstands liegt darin, das
er mit den unvermeidlichen Kapazitäten im Eingang einen Tiefpass bildet
und das Signal beeinflusst.
Ich gehe noch ein oder zwei Schritte weiter: Der Widerstand, den wir
hier vorschlagen, soll garantieren, dass niemals mehr als 10mA in die
Eingänge fließen.
1. Da die Spannung, die aus deiner Quelle kommt, aber nur wenig über der
maximal (bzw. unter der minimal) zulässigen Eingangsspannung liegt, ist
das schon ganz schön ungefährlich, zumal:
2. Da der OPV kaum mehr als 20mA liefern wird und das IC garantiert
nicht ab 10,00mA sofort seinen Geist aufgibt, wird es ungefährlicher.
Der Strom muss schon höher sein und über längere Zeit anstehen.
3. Der Koppelkondensator ist klein und lädt sich bei hohen Strömen
schnell um (viel schneller, als im normalen Arbeitsbereich des
Wandlers), sodass ein Strom von einigen mA sehr schnell nachlässt. Die
Eingangsfrequenz, die für einen dauerhaften, höheren Eingangsstrom
anstehen muss, muss schon sehr hoch sein.
Wenn du gar keinen Schutz vorsiehst, wirst du, da bin ich mir sicher,
das IC auch unter keinen Umständen gefährden können. Beachte dazu auch
das Blockschaltbild auf Seite 11, nach dem im Eingang bereits ein
30kOhm(!) Widerstand liegt. Aber es ist kein sauberes Design, deswegen
würde ich auch einen Serienwiderstand, aber so klein wie möglich,
vorsehen. Und weil bei dir die Überspannung theoretisch niemals größer
als 1,5V sein kann (totale hochfrequente Übersteuerung), sind das 150
Ohm, mit denen auf 10mA begrenzt werden.
Schutzdioden halte ich in deiner Anwendung für völlig übertrieben und
unsinnig. Und wenn du das Ausgangssignal deines OP-Amps noch so weit
teilst, dass die max. Eingangsspannung gar nicht erst überschritten
werden kann, bist du sowas von auf der sicheren Seite...
Matthias Sch. schrieb:> Der Sinn eines möglichst kleinen Begrenzungswiderstands liegt darin, das> er mit den unvermeidlichen Kapazitäten im Eingang einen Tiefpass bildet> und das Signal beeinflusst.
Nicht immer, weil - zumindest meines Wissens nach - bei manchen ADCs die
SC-Filter direkt am Eingang liegen und dort Ströme "rauskommen, die
nicht zu Spannungsänderungen führen sollen. Ist hier aber nicht der
Fall.
Uwe Beis schrieb:> Und wenn du das Ausgangssignal deines OP-Amps noch so weit> teilst, dass die max. Eingangsspannung gar nicht erst überschritten> werden kann, bist du sowas von auf der sicheren Seite...
...und da sich geclippte Audiosignale scheusslich anhören, sollte
man allein deshalb das Signal verringern.
