Moin, bin auf der Suche nach Grundlagen, wie man Microcontroller in komplexeren analogen Audioschaltungen (Synthesizer) unterbringt ohne Störungen im Audiobereich zu verursachen. Wie man gemeinsame Spannungsversorgungen sauberhält, Designregeln, wann Optokoppler angebracht sind, sowas. Wenn ihr gute Buchempfehlungen oder Links oder einfach Tipps habt, wär super. LG Gerd
Gerd B. schrieb: > wie man Microcontroller in > komplexeren analogen Audioschaltungen (Synthesizer) unterbringt ohne > Störungen im Audiobereich zu verursachen. Wie man gemeinsame > Spannungsversorgungen sauberhält Eigentlich: gar nicht. Es gibt sicher keine Bücher über so ein Spezialthema, ausser den allgemeinen mit Analog/Digital, auf die kranke Art wurde höchstens eine Hand voll Synthesizer gebaut weil viel zu aufwändig. Man verbindet Analog und Digtal nur an einem Punkt (Sternpunkt der Masseführung). Als Einflussnahme des digitalen auf das Analoge kommen ja höchstens Analogschalter und digitale Potis in Frage. Deren Signalweg ist (wenn man die passenden Modelle wählt, also CD4051 statt CD4066) unabhängig vom digitalen Ansteuerpotential, also keine Optokoppler nötig. Richtig schwierig wird es, wenn mehrere D/A-Wandler wegen ihrem ungeeigneten Aufbau (AGND+DGND derselbe Pin) die Kopplung von Masse erzwingen, dann hat man es einfach vergeigt durch die falsche Auswahl der Bauteile. Die Leiterbahnführung hält man digital etwas entfernt von hochohmigen analogen Signalleitungen, z.B. in dem man eine Masseleitung dazwischen legt. Man benutzt keine Kommunikation auf den digitalen Leitungen wenn man sie nicht benötigt (also nur Umschalten, nicht dauernd senden), und man kommuniziert jenseits der 20kHz, z.B. mit 250kHz. ABER: man macht so was nicht, der Aufwand ist verboten immens und die volldigitale Lösung in jeder Beziehung besser, zumal analog bedeutet daß alles fest verdrahtet ist und ein Fehler in der Leiterplatte zu einem neuen Aufbau führt. Digital ändert man nur die Software.
Hier findest du eine kompakte Zusammenfassung, Auf 9 Seiten ein komplettes Lehrbuch. https://www.analog.com/media/en/analog-dialogue/volume-46/number-2/articles/staying_well_grounded.pdf
Also gerade wenn ein DSP oder uC im Einsatz ist, der Audioverarbeitung macht, hat man in der Regel eh externe AD / DA Wandler weil die uC-internen Wandler in der Regel nicht für Audio geeignet sind. Das Wichtigste für eine gute Signalqualität ist dann erstmal das Heraussuchen von qualitativ hochwertigen Wandlern. Wenn man das schonmal hat, hast du in der Regel (unabhängig vom perfekten Layout) zumindest schonmal so gute Audioqualität, dass es 99.9% der meisten Menschen inkl. Musiker und auch trainierten Hörern schonmal nicht mehr auffallen würde, dass da irgendwas dran schlecht ist. Ansonsten im Layout analoge und digitale Sachen etwas trennen und immer Überlegen wie die GND Returnströme laufen und sich da nicht (wie oben schon geschrieben) analoges allzu viel mit digitalem vermischt. Ich selber bin kein Fan davon GND planes nach digital und analog aufzusplitten und mache in der Regel vollflächige GND-Planes. Aber achte dann sehr wohl auf eine korrekte Platzierung der Bauteile.
SPI schrieb: > Ich selber bin kein Fan davon GND planes nach digital und analog > aufzusplitten und mache in der Regel vollflächige GND-Planes. Ich bin kein Fan der vollflächigen GND-Planes, sondern benutze die Schlitztechnik (Figure 3 in dem obigen Link). Störströme durch eine Plane sind evil.
Gerd B. schrieb: > Suche nach Grundlagen, Electromagnetic Compatibility Engineering Book by Henry W. Ott
SPI schrieb: > Ich selber bin kein Fan davon GND planes nach digital und analog > aufzusplitten und mache in der Regel vollflächige GND-Planes. Aber achte > dann sehr wohl auf eine korrekte Platzierung der Bauteile. Das ist auch die richtige Variante. Dieses splitten der Ground Planes macht in 95% der Fälle eigentlich alles schlimmer. Die digitalen Rückströme (hochfrequent) suchen sich ja von alleine die richtigen Rückwege unter der Signalleitung. Es gibt gar keinen Grund die Plane zu splitten. Wer Ground Planes splitten muss, damit es funktioniert, hat andere Probleme. Da kann man sich tolle Dipole in die Platine einbauen. Habe selbst mal ein Board gemacht, auf dem für einen Analogteil eine separate Masseinsel war. Diese Masseinsel hat sich dann immer irgendwas eingefangen und mit 130 MHz geschwungen. Was generell, wenn du Platz hast sehr sehr gut funktioniert: Halte Abstand zwischen digitalen und analogen Leiterbahnen. Die Rückströme der Signale bleiben sowieso unter den entsprechenden Signalen. Ab einem Abstand der Leiterbahnen von ~ 20*Leiterbahn-Ground-Abstand (20 H) ist die Kopplung zwischen den Leiterbahnen sogar so schwache, dass selbst hochempfindliche Analogsignale problemfrei neben einem Digitalteil leben können. Ein paar gute Youtube videos zum Thema (von / mit Rick Hartley): https://www.youtube.com/watch?v=vALt6Sd9vlY https://www.youtube.com/watch?v=ySuUZEjARPY
Separate Analog- und Digitalmassen mit Sternpunkt sind eine idiotensichere Lösung und funktionieren gut im Laborbereich. Wenn Du mit Deinem Gerät aber durch eine EMV-Prüfung musst, dann liegt die geschlossene Massefläche ohne Schlitze (die als Antennen wirken) meist doch wieder vorne. In diesem Fall muss man sich genau überlegen wo die Rückströme langfließen und darauf achten, dass sich Analog- und Digitalsignale nicht überlagern. Auch wenn die Massefläche in der Theorie eine Äquipotentialfläche ist, so fliesst der Rückstrom eigentlich immer direkt unter dem zugehörigen Hinleiter entlang. Das System versucht seine Feldenergie zu minimieren, und damit die Fläche der eingeschlossenen Leiterschleife möglichst klein zu machen. So kann man über die Verlegung der Hinleiter die Rückströme in der Massefläche steuern und trotz direkter Verbindung Analog- und Digitalteil entkoppeln.
Ich hatte mal den Fall, daß nach Überschlägen in der Last der Flash des MC teilweise geändert war, d.h. er funktionierte erst wieder nach neu programmieren. Nach Abtrennung des Digitalteils vom Leistungsteil durch einen Schlitz in der Plane ist der MC nichtmal mehr abgestürzt. Er konnte nach einem Überschlag die Spannung (15kV/1000W) wieder hochfahren.
> Wenn ihr gute Buchempfehlungen oder Links oder einfach Tipps habt, wär > super. Es gibt ein dickes und teures Buch von einem englischen Mischpult- Guru und Entwickler der auf alles eingeht. Leider faellt mir gerade der Titel nicht ein. :-( Der Typ hat aber wohl eine Menge Mischpulte der 80/90er entwickelt. Olaf
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