Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Audio Matrix mit Mixer


von Johannes M. (johannes_m35)


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Hallo Zusammen,

ich habe derzeit mehrere zentral verkabelte Audiozonen mit Verstärkern 
(basierend auf TDA7498)im Haus. Mangels einer leistbaren Audiomatrix die 
ich über den Bus (KNX über Server) steuern kann ist derzeit einfach an 
allen Zonen die selbe Quelle angehängt. Lautstärkensteuerung 
funktioniert so halt leider auch noch nicht.

Jetzt ist meine Idee selber eine solche Matrix zu bauen und wenn ich 
dann schon am basten bin dann soll was "großes" rauskommen:
* >2 (optimal 4) Stereo Eingänge (verschiedene Musikquellen, z.B. Radio, 
PC, ..)
* 1 Mono Eingang für Sprachausgabe vom Server (e.g. Klingel, Wetter, 
...)

* Je Zone dann ein gemischtes Stereosignal aus einem Stereoeingang + 
Monoeingang

* Digitale Lautstärkenverstellung

Mein raum wäre es jetzt pro Zone einfach einen IC + Beschaltung vor den 
Verstärker zu hängen und die Audioquellen parallel an die ICs zu 
schalten.

Nach etwas Recherche bin ich auf mehrere ICs gestoßen die das direkt 
könnten:
* TEA6320
* ICS2110
* LV3327PV

leider wird keiner von denen mehr produziert. Den TEA6320 kann man zwar 
noch über ebay kaufen, aber wer weiß wie das in ein paar Jahren 
aussieht.

Hat hierzu vielleicht jemand einen Tipp für andere ICs?

Natürlich wäre es auch möglich einen Laustärke IC (e.g. PGA4311) mit 
dezidiertem Selector IC (e.g. MAX4910) zu verwenden, aber das ist dann 
gleich wieder etwas mehr Aufwand. Vorallem wenn man sich mit analoger 
Schaltungstechnik nicht so auskennt.

Danke gleichmal für Tipps!

: Verschoben durch User
von Stefan F. (Gast)


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Man kann ganz banal elektronische Potis aus LED + Photowiderstand 
basteln. Steuere die LED mit PWM an, und schon hast du einen 
einstellbaren Widerstand.

Mit ein bisschen Handarbeit und Heißkleber kriegt man auch zwei 
Photowiderstände so an eine gemeinsame LED geklebt, dass beide Kanäle 
gefühlt die gleiche Lautstärke haben.

Ist irgenwie uncool, funktioniert aber prima.

Kann man auch fertig kaufen: 
http://de.farnell.com/optokoppler-mit-fotozelle-ldr-ausgang

von Johannes M. (johannes_m35)


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Hallo Danke für die Idee,
scheint mir aber doch etwas weit hergeholt. Vorallem da es ja jede menge 
"digital volume control" IC's gibt. Aber die können halt nur Lautstärke 
regeln und nicht Mixen und Selecten.

Ich such halt einen IC der alle 3 Sachen kann und der auch noch 
produziert wird.

LG Johannes

von Jobst M. (jobstens-de)


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Johannes M. schrieb:
> mehrere zentral verkabelte Audiozonen

Und wie viele genau?


Ich würde, wenn es gut werden soll, eine Mischung aus Relais und PGA4311 
nehmen.

Wenn es möglichst günstig werden soll, würde ich mir einen Sack 74HC4051 
zulegen. (Zur umschaltung UND zur LS-Regelung)

Ich nehme mal an, dass der Monokanal zum Stereosignal hinzugemischt 
werden soll!? Oder wird umgeschaltet?


Gruß

Jobst

von Mixer (Gast)


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Mir fallen da zwei Kandidaten ein:

PT2258 --> 6 analoge Potis in einem DIP Gehäuse.
Das Ganze als Audio-Mixer verschaltet und du kannst 6 Eingangssignale 
auf einen Ausgang mischen. Für Stereo brauchst du zwei PT2258.
Die Potis werden über I2C gesteuert.

LMH6583 oder ähnliche --> 16x8 analoge Crossbar. 16 Einganssignale 
können beliebig auf 8 Ausgäge geschaltet werden.
Die 16 Eingänge sind dann die einzelnen Kanäle deiner Stereo/Mono 
Quellen. Je nachdem wieviele Quellen du geichzeitig mischen willst, 
brauchst du noch die entsprechende Anzahl digitale 
Potis/Lautstärkesteller dahinter.
Über die Crossbar wählst du aus welche Quellen gemischt werden soll, 
über die Potis bestimmst du das Mischungsverhältnis.
Das geht natürlich auch über die entsprechende Anzahl analog Multiplexer 
(CD4051), braucht dann nur mehr Platz.

Auf jeden Fall brauchst du noch einen Mikrocontroller zum Steuern der 
genannten ICs.

P.S. Es gibt auch digitale Mischpulte für den Musiker-/Studiobereich. 
Meistens für 19" Racks konzipiert. Z.B. das hier:
https://www.jrrshop.com/motu-ultralite-mk4
Das wird dann aber gleich richtig teuer ...

von Johannes M. (johannes_m35)


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Es handelt sich um 8 Audiozonen.
Mixen will ich eigentlich nur 1 Stereo Signal mit dem Mono.

Der Vorschlag mit dem der analog Crossbar gefällt mir so ganz gut. Ich 
würde also von den 8 Stereoeingängen auf 2 Stereoausgänge routen (1x das 
orignal Stereo mit L/R und 1x das Mono auf beide Kanäle. Dahinter dann 4 
Lautstärke Potis als Mixer verschaltet.

Ich mach mich mal auf die suche nach einer etwas "kleineren" Crossbar da 
mir 4 Stereoeingänge genügen. Also 8x4 genügt mir.

Muss man bei den Crossbars wie bei den Digipots auf Audiofähigkeit 
achten damit es dann nicht beim Umschalten knackt?

Als Mixer verschalten darf ich mir so vorstellen oder? 
http://www.next.gr/uploads/135-11364.png
Den OPV kann ich mir sparen da das Signal ja sowieso in einen Verstärker 
geht oder?

von Jobst M. (jobstens-de)


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Johannes M. schrieb:
> Ich würde also von den 8 Stereoeingängen

Oben waren es noch 4 ...

Johannes M. schrieb:
> Dahinter dann 4
> Lautstärke Potis als Mixer verschaltet.

?
Möchtest Du schalten (Crossbar) oder Mischen?


Momentan verstehe ich das so:
1
1in ---o---o
2
       |   |
3
2in ---o---o
4
       |   |
5
3in ---o---o
6
       |   |
7
4in ---o---o
8
       |   |  2x 1 aus 8 (Stereo)
9
5in ---o---o
10
       |   |
11
6in ---o---o
12
       |   |
13
7in ---o---o
14
       |   |
15
8in ---o---o
16
       |   |
17
       |   '----Stereolautstärke--->
18
       |
19
      (+)-------Stereolautstärke--->
20
       |
21
Mono---'
Alle Leitungen Stereo, Mono wird jeweils auf links und rechts addiert.


Gruß

Jobst

von Mixer (Gast)


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> Ich würde also von den 8 Stereoeingängen auf 2 Stereoausgänge routen.
Das sind aber schon 16x4 Kanäle.
1
      +-------+  
2
L1 -->|       |
3
R1 -->|       |
4
      |       |
5
L2 -->|       |
6
R2 -->|       |
7
      |       |
8
L3 -->|       |
9
R3 -->|       |
10
      |       | L      
11
L4 -->|       |>-------|\
12
R4 -->|       |        | *--- Lout
13
      |       |    +---|/
14
L5 -->|       | R  |  
15
R5 -->| 16x3  |>---n---|\ 
16
      |       |    |   | *--- Rout
17
L6 -->|       |    +---|/
18
R6 -->|       | M  |
19
      |       |>---+
20
L7 -->|       |
21
R7 -->|       |
22
      |       |
23
M1 -->|       |
24
M2 -->|       |
25
      +-------+

Du verbindest
einen L[0..7] Kanal mit L,
einen R[0..7] Kanal mit R und
einen M[0..2] Kanal mit M.
'0' wäre quasi ein Mute.

Da es 16x3 nicht als IC gibt, bleiben die 5 übrigen Ausgänge 
unbeschaltet.

>Muss man bei den Crossbars wie bei den Digipots auf Audiofähigkeit
>achten damit es dann nicht beim Umschalten knackt?
Nicht unbedingt:
Du kannst auch erst die Potis auf "0" stellen, umschalten (break before 
make) und danach den alten Potiwert wieder einstellen. Das geht alles in 
ein paar Millisekunden.

>Als Mixer verschalten darf ich mir so vorstellen oder?
Ja, wenn du die Widerstände an den Eingangssignalen als Potis auslegst.
So wie im Bild gezeigt, haben alle Eingänge die gleiche Gewichtung = 
Lautsärke.
(Beispiel siehe hier: 
http://www.next.gr/circuits/LM381-4-channel-audio-mixer-circuit-design-l22612.html)

>Den OPV kann ich mir sparen da das Signal ja sowieso
>in einen Verstärker geht oder?
OPVs sind besser um die Summensignale niederohmig auszukoppeln.

von Jobst M. (jobstens-de)


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Johannes M. schrieb:
> Muss man bei den Crossbars wie bei den Digipots auf Audiofähigkeit
> achten damit es dann nicht beim Umschalten knackt?

Knacken lässt sich nur(!) durch ausfaden verhindern. Aber die 
Möglichkeit hast Du durch die Lautstärkeeinstellung ja.


Gruß

Jobst

von Johannes M. (johannes_m35)


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Es sollen aus 4 Stereo Eingänge (8 Kanäle) einer Ausgewählt werden (2 
Kanäle) und auf diesen dann ein Monosignal addiert werden:

1R ----o---o
       |   |
1L ----o---o
       |   |
2R ----o---o
       |   |
2L ----o---o
       |   |
3R ----o---o
       |   |
3L ----o---o
       |   |
4R ----o---o
       |   |
4L ----o---o
       |   |
       |   |
       |   '----Stereolautstärke--->----(+)------ L
       |                                 |
       '-------Stereolautstärke---->(+)---------- R
                                     |   |
Mono ----------Monolautstärke -------'---'


Also eine 8x2 Crossbar + 3 DigiPots + 2 Mixer.

Ich würde jetzt Bauteile mit folgenden Eigenschaften Auswählen
- Digipots (e.g. DS1882)
    * Zero Crossing Detection damit es nicht kracht
    * Channel-to-channel matching damit die Lautstärke zusammenpasst 
(nur für das Stero Signal relevant)
    * optional EEPROM damit die Lautstärke gespeichter wird (ansonst 
über µC)
- Crossbar
    * braucht die irgendwelche Audio spezifischen Eigenschaften?

- Mixer
    * Kann ich den so aufbauen wie in meinem vorherigen Post?

Stellt das Parallelschalten von 8 dieser "Funktionsblöcke" auf einen 
Line Level Ausgang ein Problem dar?
Für eine der Verwendeten Quellen weiß ich das die Ausgangsimpedanz 
200Ohm beträgt. Ich hab gelesen das beim Parallelschalten von 2 Senken 
mit je 10kOhm Impedanz es zu einer Abschwächung von -3dB Lautstärke 
kommt. Wie schaut das dann bei 8 aus? Wie kann ich die Eingangsimpedanz 
meines "Funktionsblockes" abschätzen? Ich möchte nicht das wenn ich auf 
>2 Zonen höre ich die Lautstärke nachregeln muss. Obwohl man das wenn 
man es weiß auch über den µC machen könnte.

von Mixer (Gast)


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>Also eine 8x2 Crossbar + 3 DigiPots + 2 Mixer.
1
1/2 4052   1/2 4052
2
1R ----o   o--- 1L
3
       |   |
4
2R ----o   o--- 2L
5
       |   |
6
3R ----o   o--- 3L
7
       |   |
8
4R ----o   o--- 4L
9
       |   |
10
       |   |
11
       |   '----Stereolautstärke--->----(+)------ L
12
       |                                 |
13
       '-------Stereolautstärke---->(+)---------- R
14
                                     |   |
15
Mono ----------Monolautstärke -------'---'

Dann reicht sogar ein zweifach 4x1 Multiplexer z.B. CD4052 anstelle 
einer echten 'Crossbar'.
Also für jede Seite (L/R) einen 4x1 Multiplexer. Praktischerweise sin im 
CD4052 gleich zwei drin, die auch noch synchron schalten.
Das macht die Sache wesendlich einfacher und günstiger.

In deinem Schaltbild sind die Mixer einfache Summenverstärker mit zwei 
Eingängen und das Bild (http://www.next.gr/uploads/135-11364.png) passt 
dann doch (fast, da die Schaltung im Bild 4 Eingänge hat).

von Jobst M. (jobstens-de)


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Johannes M. schrieb:
> Also eine 8x2 Crossbar

Möchtest Du gleichzeitig z.B. links 3 auf links und links 1 auf rechts 
legen können?

Ansonsten reicht ein 4052.


Johannes M. schrieb:
> Zero Crossing Detection damit es nicht kracht

Kracht ja, knackt nein.

Wenn Du langsam ein/ausblendest, ist aber alles kein Problem. Das kann 
der µC erledigen.


Johannes M. schrieb:
> 2 Mixer.

Hier reicht es, die beiden Ausgänge über 2 Widerstände miteinander zu 
verbinden und in der Mitte Dein Ausgangssignal abzugreifen.


Gruß

Jobst

von Mixer (Gast)


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@ Jobst:
Ich sehe wir sind uns einig ;-)

von Johannes Mayr (Gast)


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Das gefällt mir wen die Experten sich einige sind ;)

Wie seht ihr das mit dem Parallelschalten der Eingangsimpedanz und dem 
Lautstärkeverlust je mehr Zonen ich auf die selbe Quelle schalte? Brauch 
ich hier noch vor jedem 4052 für jede Zone einen OPV als 
Impedanzwandler?

von Johannes M. (johannes_m35)


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Leider Vergessen mich einzuloggen jetzt kann ich oben nicht mehr 
bearbeiten ;)

Der 4052 stellt wird ja da er nur ein "Schalter" ist eine sehr kleine 
Eingangsimpedanz aufweisen. Die kommt ja quasi nur vom Spannungsteiler 
der Potis und dem OPV vom Mixer. Aber der OPV muss ja auch schon nicht 
sein.
Also vermute ich ja eher eine kleine Eingangsimpedanz? Oder lieg ich 
hier komplett falsch.

von Jobst M. (jobstens-de)


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Johannes M. schrieb:
> Es sollen aus 4 Stereo Eingänge (8 Kanäle) einer Ausgewählt werden (2
> Kanäle) und auf diesen dann ein Monosignal addiert werden

Johannes Mayr schrieb:
> Wie seht ihr das mit dem Parallelschalten der Eingangsimpedanz und dem
> Lautstärkeverlust je mehr Zonen ich auf die selbe Quelle schalte?

Dein ständiges hin und her macht mich langsam echt sauer!


Gruß

Jobst

von Johannes M. (johannes_m35)


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Ich glaube es gibt hier ein kleines Kommunikationsproblem.

Laut den Vorschlägen im Forum soll ich ja pro Zone das hier umsetzen:

1/2 4052   1/2 4052
1R ----o   o--- 1L
       |   |
2R ----o   o--- 2L
       |   |
3R ----o   o--- 3L
       |   |
4R ----o   o--- 4L
       |   |
       |   |
       |   '----Stereolautstärke--->----(+)------ L
       |                                 |
       '-------Stereolautstärke---->(+)---------- R
                                     |   |
Mono ----------Monolautstärke -------'---'

Da ich aber ja 8 Zonen habe, muss ich ja 8 von den obigen 
Funktionsblöcken parallel schalten. Also die Quelle 1 speist 8 
Funktionsblöcke. Meine Quelle 1 mit einer Ausgangsimpedanz von 200Ohm 
sieht also 8 parallel geschaltete "Funktionsblöcke" mit einem 
Eingangswiderstand von XX Ohm. Die Frage ist jetzt ob diese 8x XX Ohm 
die Quelle zu sehr belasten können so das dan je nach anzahl der Zonen 
die die selbe Quelle wählen die Lautstärke immer leiser wird.

Meiner Meinung nach kein Hin und Her!

von mayrjohannes (Gast)


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Hat noch jemand im Forum ein Gefühl dafür wie tragisch das mit dem 
Parallelschalten werden wird. Muss ich hier noch Inputbuffer vorsehen 
oder geht das auch ohne?

von Audiomann (Gast)


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Eher nicht! Zumindest an die treibende Einheit müssen Verstärker.

von mayrjohannes (Gast)


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Hallo Audiomann,
ganz versteh ich das jetzt nicht. Mit treibender Einheit meinst du 
vermutlich den Verstärker der nach der Matrix kommt und für die 
Lautsprecher verstärkt oder?
Oder meinst du einen Verstärker für jede Audioquelle zusätzlich zu den 
Verstärkern für die Lautsprecher?

von Andi B. (andi_b2)


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Johannes M. schrieb:
> Meine Quelle 1 mit einer Ausgangsimpedanz von 200Ohm
> sieht also 8 parallel geschaltete "Funktionsblöcke" mit einem
> Eingangswiderstand von XX Ohm. Die Frage ist jetzt ob diese 8x XX Ohm
> die Quelle zu sehr belasten können so das dan je nach anzahl der Zonen
> die die selbe Quelle wählen die Lautstärke immer leiser wird.

Ja die wird immer leiser. Aber ob der Effekt so gering ist, dass du es 
überhaupt nicht bemerkst, oder so groß, dass du sagst "grauslich, geht 
nicht", hängt von deinen XX Ohm und deinen Ansprüchen ab. Die 200 Ohm 
Ausgangsimpedanz weißt du sicher? Oder ist das jetzt ein Schätzwert? 
Audionormen sagen bis zu max. 2k2. Dies wird hoffentlich niemand bis ans 
Limit ausschöpfen, aber wir kennen deine Quelle ja nicht.

Und die XX vor dem Ohm werden ja durch deine noch zu entwickelnde 
Lautstärkeeinstellschaltung definiert. Wie hoch wird die sein? 220k? Die 
0,06dB könntest kaum messen geschweige den hören. Aber kommt wie gesagt 
auf deine Schaltung dahinter an.

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