Bluetooth Modul Diff Audio -> Line Out (SE) umsetzen

[Markus M. (adrock)]

Hi,

ich experimentiere gerade mit diesen günstigen Bluetooth Audio Modulen 
auf Basis des CSR 8635 / 8645 Chips. Es gibt ja diverse Module mit 
unterschiedlichen Pinouts, eines haben sie jedoch gemein:

Die Audio-Ausgänge sind differentiell. Wie müsste man diese auf ein 
single-ended "Line out" umsetzen? Ich möchte den Ausgang des BT-Modus an 
den AUX-Eingang eines (Auto-)Radios oder auch den Line-IN eines 
"normalen" HiFi-Verstärkers anschließen.

Beim Suchen bin ich auf die Schaltung im Anhang gestoßen, diese sieht 
mir allerdings auf den ersten Blick relativ kompliziert aus, dafür dass 
sie eigentlich nur ein Differenzverstärker sein soll?

Insbesondere warum wird eine VREF mit 1/2 VCC erzeugt? Bei einem 
klassischen Differnzverstärker würde man ja nur einen Widerstand nach 
Masse haben am positiven Eingang.

SPK AN/AP und SPK BN/BP sind jeweils die positiven/negativen 
differentiellen Ausgänge. BT L/R soll der "Line out" Ausgang sein.

Taugt die Schaltung so?

Danke & Gruß
Markus

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Markus M. schrieb:
> Insbesondere warum wird eine VREF mit 1/2 VCC erzeugt?

Weil dieser Differenzverstärker mit einer einzigen Versorgungsspannung 
auskommt und eben keine symmetrische Speisung verlangt. Der künstliche 
Mittelpunkt VREF bildet die Masse nach, die bei symmetrischer Speisung 
da wäre.

YMMV, aber ich finde die Schaltung recht einfach.

Markus M. schrieb:
> Taugt die Schaltung so?

Der LM358 ist halt schlechter als ein moderner OpAmp. Funktionieren 
sollte sie aber.

[Markus M. (adrock)]

...wäre die Schaltung so auch mit einem moderneren/besseren OP machbar? 
Bin ja nicht auf den LM358 festgenagelt.

"Kompliziert" bezog sich auf die Diff-Verstärkerschaltungen die ich so 
gesehen habe. Aber es stimmt natürlich, die Versorgungsspannung hatte 
ich ganz vergessen.

Empfehlung für einen anderen OP der ebenfalls mit 3V arbeitet? Mir kam 
der NE5532 in den Sinn (einfach weil ich ihn schon in Audioschaltungen 
gesehen habe) aber der passt wohl nicht.

Habe mal hier in die Liste der Standardbauelemente geschaut. Was wäre 
mit folgenden Typen:

TS912 ?
OPA2340 ?
ICL7621 ?

Danke & Gruß
Markus

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Markus M. schrieb:
> TS912 ?
> OPA2340 ?
> ICL7621 ?

Alle drei schlagen sich in deiner Schaltung gut.

[Markus M. (adrock)]

Danke, dann werde ich das probieren.

[Matthias S. (mat-sche)]

Markus M. schrieb:
> Danke, dann werde ich das probieren.

Hi Markus,

und wie ist Dein Versuch gelaufen?

[Markus M. (adrock)]

Hi,

hatte den TS912 verwendet. Die Schaltung funktioniert wie gewünscht, 
einzig leidet sie in Verbindung mit dem BT-Modul (CSR8635) - wie viele 
andere auch - unter dem "Brizzelgeräusch".

D.h. speziell bei leisen Passagen (oder Stille im Audiosignal) hört man 
bei hoher Lautstärke offenbar digitale Störsignale die vermutlich durch 
die Masse eingeschleift werden solange der Chip (HF-Teil) aktiv ist. 
Wenn der BT Chip in den Sleepmode geht hört auch das Brizzeln auf. Für's 
Auto ausreichend, aber zu Hause sicher nicht das gelbe vom Ei.

Würde man wahrscheinlich nur mit einem Übertrager anstelle des OPs 
komplett wegbekommen.

[Matthias S. (mat-sche)]

Hallo Markus,

ok, Danke für Deine Antwort! Und ja, diese Geräusche habe ich auch schon 
des öffteren vernommen, nur noch keine Lösung dazu gefunden.

@Forum,

wer kann uns dazu einen Tip geben, diese Geräusche zu eleminieren und 
vllt. auch einen Lösungsvorschlag dazu?

Vielen Dank und Grüße!

[Philipp M. (pm_siggi)]

Matthias S. schrieb:
> wer kann uns dazu einen Tip geben, diese Geräusche zu eleminieren und
> vllt. auch einen Lösungsvorschlag dazu?

Hi, meine Erfahrung hat gezeigt, dass eine getrennte Stromversorgung 
mittels DCDC hier Abhilfe schaffen kann. Mein CSR8635 konnte ich damit 
auch in den Griff bekommen, auch mit SE Beschaltung.

Lg,
Philipp

[Markus M. (adrock)]

Philipp M. schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> wer kann uns dazu einen Tip geben, diese Geräusche zu eleminieren und
>> vllt. auch einen Lösungsvorschlag dazu?
>
> Hi, meine Erfahrung hat gezeigt, dass eine getrennte Stromversorgung
> mittels DCDC hier Abhilfe schaffen kann. Mein CSR8635 konnte ich damit
> auch in den Griff bekommen, auch mit SE Beschaltung.

An welcher Stelle hast Du den DC/DC-Wandler denn genau eingesetzt? In 
die Versorgung des OPs für Differential -> Single-Ended? War es ein 
isolierter (sprich galvanisch trennender) DC/DC-Wandler?

Grüße
Markus

[Matthias S. (mat-sche)]

Markus M. schrieb:
> An welcher Stelle hast Du den DC/DC-Wandler denn genau eingesetzt? In
> die Versorgung des OPs für Differential -> Single-Ended? War es ein
> isolierter (sprich galvanisch trennender) DC/DC-Wandler?

Hi,

auch mich würde es brennend interessieren in welcher Konstellation 
tut....

[Matthias S. (mat-sche)]

Markus M. schrieb:
> An welcher Stelle hast Du den DC/DC-Wandler denn genau eingesetzt? In
> die Versorgung des OPs für Differential -> Single-Ended? War es ein
> isolierter (sprich galvanisch trennender) DC/DC-Wandler?

Nun habe ich mein erstes Audio Bluetoothprojekt umgesetzt.
Mit der normalen Spannungsversorgung der Folgeschaltung habe ich auch 
hier Störgeräusche von der Bluetoothübertragung hören können. Hier habe 
ich die Idee vom Philipp übernommen und habe die Versorgungsspannung 
mittels einem isoliertem DC/DC Spannungswandler auf das Modul gelegt. 
Und sie da, keine Geräusche mehr zu hören.

Meine Frage nun, wer kann von Gleichem berichten und wie könnte man die 
Stromversorgung so aufbauen, dass kein extra Wandler mehr benötigt wird?

Grüße

[Mark S. (voltwide)]

Das Problem mit diesen BT-Modulen ist eine stark pulsende Stromaufnahme 
die häufig in Form von Pfeifen hörbar wird. Da Stromrückleitung und 
AudioGND hier ein und derselbe Anschluß sind, kommt schon über kurze 
gemeinsame Erdleitungen ein störendes Geräusch zustande - hier reichen 
schon wenige mV.
Man kann es also als Erdschleifenproblem betrachten.

Als Abhilfe kommen in Frage
1.Fetter Stützelko 1000uF/LoESR unmittelbar an den 
Stromversorgungsanschlüssen des BT-Modules
2.Otimiertes GND-Layout
3.Separate Stromversorung des BT-Modules, wobei die Einspeisung 
unmittelbar an den Anschlüssen des BT-Modules erfolgt
4.Symm Ausgang benutzen und durch einen Differenzverstärke in 
SingleEnded Signal umwandeln.

[Philipp M. (pm_siggi)]

Matthias S. schrieb:
> An welcher Stelle hast Du den DC/DC-Wandler denn genau eingesetzt? In
> die Versorgung des OPs für Differential -> Single-Ended? War es ein
> isolierter (sprich galvanisch trennender) DC/DC-Wandler?

Ich habe dem Bluetooth Modul selbst eine eigene Versorgungsspannung 
mittels isoliertem DCDC bereitgestellt. Da ich als primäre 
Betriebsspannung 12V zur Verfügung hatte, habe ich einen 12V zu 12V 
Wandler verwendet. Die überschüssige Spannung habe ich dann mittels 
78L05 o.ä. herabgeregelt.

Mark S. schrieb:
> Man kann es also als Erdschleifenproblem betrachten.

Korrekt, im Grunde nichts anderes.
Meine Erfahrungen haben gezeigt, dass vor allem

Mark S. schrieb:
> Otimiertes GND-Layout

Und

Mark S. schrieb:
> Fetter Stützelko 1000uF/LoESR unmittelbar an den
> Stromversorgungsanschlüssen des BT-Modules

nur bedingt Abhilfe schaffen. Ich vermute hier teilweise die Problematik 
im Layout der BT Module selbst.
IdR hat man damit aber kein Problem, wenn man in der nachfolgenden Stufe 
direkt mit dem differenziellen Signal arbeitet. Class-D Amps wie der 
Tpa3116 und Familie können das. Erfahrungsgemäß ist der Ausgang dann 
mucks Mäuschen still.

Lg,
Philipp

[mat-sche (Gast)]

Und Ich noch einmal,

habe nun das Modul auch über einen DC/DC Wandler betrieben und nun ist 
der Sound in der Folgeschaltung sauber
=> also eine eigene isolierte Spannungsversorgung ist zu nutzen :)

Grüße MAT

[Klaus R. (klaus2)]

...ich habe auch immer wieder diese Probleme, egal mit welchem Modul - 
und alle haben die Eigenart, dass wenn sie 3,5mm Klinke "out" anbieten, 
Line-Out GND nicht gleich GND der Versogrung ist - wieso?

Die DC/DC Lsg ist die einzige, die die Störgeräusche minimiert, aber 
nicht komplett verschwinden lässt, wenn man den Line-Out 
weiterverwendet. CSRxxx Module mit aktiven D-Amp haben das Problem 
nicht.

Irgendwie "will" ich nicht hinnehmen müssen, da jedes Mal einen DC/DC zu 
spendieren? Btw - ein Audio-Trenntrafo geht auch :)

Klaus.

[Markus M. (adrock)]

Klaus R. schrieb:
> ...ich habe auch immer wieder diese Probleme, egal mit welchem Modul -
> und alle haben die Eigenart, dass wenn sie 3,5mm Klinke "out" anbieten,
> Line-Out GND nicht gleich GND der Versogrung ist - wieso?

Wie hast Du das denn festgestellt? Aber genau das ist ja das Problem: 
Dadurch dass die Masse verbunden ist entstehen ja erst die Störungen. 
Durch die Stromspitzen in den GND-Pfaden und die Leitungswiderstände 
entsteht ein Spannungsabfall welcher als Störspannung im Audio 
Ausgangssignal auftaucht.

Wenn die nachfolgende Stufe differentiell ohne Masseverbindung arbeitet 
wird die Störspannung natürlich unterdrückt. Aber das ist nicht der Fall 
wenn man den Differenzverstärker mit dem gleichen Vcc/GND versorgt wie 
das BT-Modul. Da hat man die Störungen dann natürlich doch wieder am 
Ausgang.

Durch den DC/DC-Wandler wird ja auch die Masse isoliert und die 
Schaltung hat nur Masse durch den Audioausgang. Die Rückströme in der 
Versorgung gehen nur in den DC/DC-Wandler, somit gibt es dann keine 
Probleme.

Nehmen wir mal an, man hätte gerne wenigstens 60 dB Störspannungsabstand 
(was schon recht mies ist). Das würde bedeuten bei einem Ausgangssignal 
von 1V dürfte die Störspannung max. 1mV (60dB = Faktor 1000) betragen. 
Sagen wir mal der Widerstand der Masseverbindung beträgt 0,02 Ohm. Dann 
wäre der entsprechende Strom I=U/R , d.h. 0,001V / 0,02Ohm = 50mA.

Und Stromspitzen in diesem Bereich traue ich dem Modul durchaus zu. Ich 
hatte auf meinem "Breakout Board" einen Layer fast komplett mit Masse 
gefüllt und trotzdem das Problem. Das Modul selbst kann es auch nicht 
sein, dann würde der nachfolgende Differenzverstärker (in meiner 
Schaltung) die Störung ja filtern.

Und auch bei mir war es so, wenn ich die Masse vom Labornetzteil von der 
gemeinsamen Masse mit dem Audioeingang (in meinem Fall Schutzderde) 
getrennt habe, waren die Störungen weg.

Habe noch ein Modul da, muss direkt mal messen wieviel Strom es 
aufnimmt...

[Markus M. (adrock)]

Also das Modul scheint ca. 20mA aufzunehmen, wobei es eindeutig nach 
Schaltwandler bzw. periodischen Belastungen aussieht (steht ja auch so 
in der Doku), massenhaft Peaks bzw. Saegezaehne in verschiedenen 
Frequenzen.

Im Leerlauf des Moduls sieht man am Ausgang zunächst mal viel Rauschen, 
aber zusätzlich noch unregelmäßige Peaks um die 3ms Länge (vermutlich 
irgendwie durch interne Vorgänge im Modul getriggert). Das dürften die 
Störungen sein die man dann auch hören kann.

Sie sind auch nur sichtbar, wenn die Versorgungsmasse des Moduls mit der 
Masse vom Oszi verbunden ist (über Schutzerde).

Also wenn man das Modul direkt in einem Gerät mit einem Verstärker 
verbaut sollte man es mit guter Masseführung eigentlich eleminiern 
können. Wenn das Modul allerdings "extern" d.h. mit Kabel und Stecker 
angebunden wird, führt wohl kein Weg an einer Entkopplung vorbei.