Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Analog Multiplizierer AD633 - Wo sind die Limits?


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von Jan K. (keksstein)


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Viele besonders klassische Endstufen haben ja VU Meter verbaut die in 
den meisten Fällen den Ausgangspegel anzeigen, meistens wird einfach die 
Spannung am Ausgang dafür benutzt. Einige sehr hochwertige Geräte 
zeigten aber die die tatsächliche Leistung die am Ausgang bereitgestellt 
wird an, Accuphase M1000 z.B.

Nach kurzer Suche was passendes gefunden:

https://sound-au.com/project189.htm

Und selbst einen Schaltplan erstellt, siehe Anhang.
Ich möchte Zukünftig ein Subwoofer Array (SBA) mit einer Hypex UcD2K 
antreiben, das ist ein Class-D Modul das 2500W an 4Ohm schafft. Mag 
übertrieben erscheinen, geschlossene Subwoofer haben aber einen miesen 
Wirkungsgrad wenn man sie auf Tiefgang entzerrt, für Filme in 
Kinolautstärke sind einige Reserven nötig.

Mein Wunsch wäre eine Leistungsanzeige die im Bestfall 70-75dB umfasst, 
(das man <1W auch sehen kann) angezeigt über ein ~30 LED Bargraph. Die 
Schaltung im Anhang soll "nur" Spannung und Strom addieren, eine zweite 
Platine kümmert sich um Integrationszeit, die LEDs werden mit 
Komparatoren angesteuert. (LM3914 Prinzip)

Ich frage mich wo die Limits des AD633 sind, bei der "üblichen" 10V 
Ausgangsspannung "Full Scale" wären das ~1.7mV am Ausgang des ICs bei 
-75dB Pegel. Packt der das?

Datenblatt:

https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/AD633%23AD.pdf

Danke

von H. H. (Gast)


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Siehe "Output Voltage Swing"

von Andrew T. (marsufant)


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Offensichtlich packt der keine 75dB Umfang.

von Jan K. (keksstein)


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>Siehe "Output Voltage Swing"

Da stehen ja nur die +-11V, mich interessiert ja der 
"kleinstsignalbereich". Übersehe ich da was?

>Offensichtlich packt der keine 75dB Umfang.

Nun, vermutlich. Aber wo sehe ich im Datenblatt was er so kann?

von H. H. (Gast)


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Jan K. schrieb:
>>Siehe "Output Voltage Swing"
>
> Da stehen ja nur die +-11V, mich interessiert ja der
> "kleinstsignalbereich". Übersehe ich da was?

"Output Noise (10Hz-10kHz)"

von Thomas D. (tommi_d)


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Nur mal für DC betrachtet:
Full scale ist beim AD633 immer +- 10 V, an Ein- und Ausgang.
Wenn aber beide Eingänge auf 0,1 v absinken würden, dann wäre der 
Ausgang des Multiplizierers nur noch 1  mV resp. -80 dB bez. auf 10 V.
Wohlgemerkt, das ist dann erst nach hochnotpeinlichem Abgleich aller 
drei Offsetwerte möglich - die vorgeschlagene Schaltung hat das nicht.
Kommt so wohl für diese Audioanwendung kaum in Frage.
Wenn aber die Eingangsgrößen größer gleich als so um 0,2..0,5 V sind, 
dann kann das gut gehen. Offsetabgleich aber empfohlen!
Vielleicht sind die o.g. 75 dB etwas zu ehrgeizig...

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Nimm einen µController fuer dein Vorhaben.

Gruss
WK

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Jan K. schrieb:
> Mein Wunsch wäre eine Leistungsanzeige die im Bestfall 70-75dB umfasst,
> (das man <1W auch sehen kann) angezeigt über ein ~30 LED Bargraph.

Vielleicht macht es Sinn, zwei schaltbare Messbereiche einzuführen.

Ob man eher weniger brüllend laut hört oder mindestens brüllend wird man 
vorher sehen können.


mfg

von Thomas (kosmos)


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Was du brauchst ist mehr Membranfläche nicht mehr Leistung.

von Jan K. (keksstein)


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Danke!

OK, der AD633 ist nichts. Die uC Idee ist vermutlich wirklich der beste 
Weg. Man könnte einen low Budget Audio ADC benutzen wie den PCM1808, der 
schafft 99dB Dynamik und kostet ~2€. Für den Arduino gibt es Libarys die 
mit dem I2S Protokoll des ADCs umgehen können, ich denke so taste ich 
mich mal ran.

>Was du brauchst ist mehr Membranfläche nicht mehr Leistung.

Die ist ausreichend vorhanden, 8x 30cm Subwooferchassis sind angedacht. 
Wegen dem geschlossenen Gehäuse fällt der Pegel zu tieferen Frequenzen 
ab, man muss bei 20Hz mit dem EQ helfen. In der Simulation schaffen sie 
bei 20Hz 116dB an 2KW (2Ohm Last and er Hypex) was natürlich 
geisteskrank klingt, im Bassbereich ist unser Ohr aber nicht sehr 
empfindlich. Jedes Dorfkino ist so eingepegelt das die LFE Subwoofer 
Spur maximal 115dB erreicht, wer im Kino war hat das also schon so 
erlebt. (wenn auch nicht bei 20Hz)

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Jan K. schrieb:
> Die uC Idee ist vermutlich wirklich der beste
> Weg. Man könnte einen low Budget Audio ADC benutzen wie den PCM1808, der
> schafft 99dB Dynamik und kostet ~2€. Für den Arduino gibt es Libarys die
> mit dem I2S Protokoll des ADCs umgehen können

Jupp, so koennte das was werden. Guck' drauf, dass der Prozessor 
einigermassen hurtig 16x16bit Multiplikation kann, sonst wird's 
unangenehm.
Der attiny13a kann z.b. nicht mal eine 8x8bit Multiplikation (als 
einzelnen Befehl), daher hab' ich die Quadrierung hier dann per Tabelle 
gemacht:
Beitrag "VU-Meter mit Attiny13a statt LM3916"
Aber eben sogar auf so einer popeligen CPU ist's prinzipiell moeglich, 
Effektivspannungen zu messen und anzuzeigen.

Gruss
WK

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> OK, der AD633 ist nichts. Die uC Idee ist vermutlich wirklich der beste
> Weg. Man könnte einen low Budget Audio ADC benutzen wie den PCM1808, der
> schafft 99dB Dynamik und kostet ~2€.

Kommt drauf an wofuer man das will. Ich hab erstmal klassisch analog
so halb logarithmiert dann mit 12bit in der MCU gesamplet und dort
noch eine Kennlinie von 12 auf 6bit hinterlegt. Damit komm ich optisch 
auf einem 64Segment Display zu einer sehr huebsch aussehenden Anzeige.
Fuer coole Optik auf jedenfalls ausreichend. Fuer ernste 
wissenschaftliche
Arbeit vermutlich nicht okay.
Dafuer aber einfach und billig. (ein STM32F030 pro Kanal)
Die Anzeige ist besser und aufloesender als von einem Sony DTC77 und
der wiederum duerfte besser sein als das was heute die meisten in der 
Bude
rumzappeln haben.

Vanye

von Peter D. (peda)


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Jan K. schrieb:
> Die uC Idee ist vermutlich wirklich der beste
> Weg.

Typisch ist die Trennfrequenz für Subs 80Hz. Eine Abtastrate von 2kHz 
sollte dicke reichen, das schafft selbst ein 8Bitter (ATmega).
Für einen LED-Balken kann dann der Logarithmus einfach per Tabelle 
erfolgen.

von Thomas (kosmos)


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dein Raum ist aber schon kleiner als ein Kinosaal? Dann reicht nämlich 
auch weniger. Aber genau deshalb nimmt man doch hart aufgehängte Woofer 
oder geschlossenes Gehäuse um eine höhere Dämpfung zu erreichen, ich 
finde es schrecklich wenn den Lautsprechern die nötige Dämpfung fehlt 
und in diesem Fall lasse ich Sie nicht so weit runterspielen.

Wenn du aber weiter runter willst wäre eine andere Gehäuseform besser 
damit du eher bei tiefen Frequenzen eine Resonanz erreichst und es dort 
also wieder etwas lauter wird. Dann würde ich auch recht dünne 
Lautsprecherwände nehmen damit dieser Effekt verstärkt auftritt.

von Peter D. (peda)


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Jan K. schrieb:
> Jedes Dorfkino ist so eingepegelt das die LFE Subwoofer
> Spur maximal 115dB erreicht, wer im Kino war hat das also schon so
> erlebt. (wenn auch nicht bei 20Hz)

Ist schon ewig her, daß ich in einem Dorfkino war. Aber extremste Bässe 
habe ich nicht in Erinnerung.
Ich war aber mal zu Madonna in der O2-World. Das war eindeutig mehr als 
zuviel. Es fehlte nicht viel und man hätte den Mund offen halten müssen, 
damit das Trommelfell nicht platzt.
Es gibt auch ein Video von Madonna mit einer Stehlampe auf der Bühne. 
Die Lampe sieht man im Baßrythmus deutlich wackeln.
Heutzutage muß alles immer völlig übertrieben werden oder hören die 
jungen Leute wirklich so schlecht?

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Heutzutage muß alles immer völlig übertrieben werden oder hören die
> jungen Leute wirklich so schlecht?

Es ist umgekehrt. Die alten Leute hoeren schlecht. Die haben dann
ein Problem mit dem Dynamikumfang klar zu kommen und verstehen
nichts mehr.

Vanye

von Dergute W. (derguteweka)


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Was?? Sie muessen schon deutlicher reden, junger Mann. Warum nuscheln 
sie denn so?

scnr,
WK

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Peter D. schrieb:
> Es gibt auch ein Video von Madonna mit einer Stehlampe auf der Bühne.
> Die Lampe sieht man im Baßrythmus deutlich wackeln.

Und so einer Madonna macht das nichts aus? Ist sie gegen sowas immun?

mfg

von H. H. (Gast)


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Christian S. schrieb:
> Peter D. schrieb:
>> Es gibt auch ein Video von Madonna mit einer Stehlampe auf der Bühne.
>> Die Lampe sieht man im Baßrythmus deutlich wackeln.
>
> Und so einer Madonna macht das nichts aus? Ist sie gegen sowas immun?

Ohropax!

von Peter D. (peda)


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Christian S. schrieb:
> Und so einer Madonna macht das nichts aus? Ist sie gegen sowas immun?

Die Musiker hören schon lange nicht mehr ungeschützt.
Man kann sich einen Ohrabdruck nehmen lassen und damit passende 
Funkohrhörer fertigen lassen.

von Peter D. (peda)


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Ich hatte mal 2 Klangfilm GmbH Kinolautsprecher auf dem Dachboden 
gefunden, die dürften so ausgesehen haben:
https://www.klangfilm.org/index.php?lng=0&music=&type=3&frame=&item=&title=&dir=data/pictures/loudspeakers/drivers/kl-44006/&num=0

Die waren mit 25W angegeben, an einer 6W Endstufe (EL84) machten sie 
schon ordentlich Bums. Sie paßten aber schlecht ins Kinderzimmer, daher 
mußte ich sie entsorgen.

Ein Kino mit nur 50W zu beschallen, wäre heute undenkbar.

von Ralph B. (rberres)


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Jan K. schrieb:
> Die ist ausreichend vorhanden, 8x 30cm Subwooferchassis sind angedacht.
> Wegen dem geschlossenen Gehäuse fällt der Pegel zu tieferen Frequenzen
> ab, man muss bei 20Hz mit dem EQ helfen.

was hast du vor?

Ralph Berres

von Jan K. (keksstein)


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>Jupp, so koennte das was werden. Guck' drauf, dass der Prozessor
>einigermassen hurtig 16x16bit Multiplikation kann, sonst wird's
>unangenehm.

Ich dachte an einen Arduino Due. Mal sehen ob ich das hinbekomme.

>Kommt drauf an wofuer man das will. Ich hab erstmal klassisch analog
>so halb logarithmiert dann mit 12bit in der MCU gesamplet und dort
>noch eine Kennlinie von 12 auf 6bit hinterlegt.

Es ist besser wenn man sowieso einen uC benutzt am Analogsignal 
möglichst wenig Vorverarbeitung umzusetzen. Der Ti ADC kostet 2,xx€, das 
ist sogar die günstigere Lösung. ;-)

>Typisch ist die Trennfrequenz für Subs 80Hz. Eine Abtastrate von 2kHz
>sollte dicke reichen, das schafft selbst ein 8Bitter (ATmega).

Ich möchte zumindest die Bandbreite die der Stromwandler mitbringt 
nutzen, hoffe mal das der recht linear von 20Hz bis einige kHz arbeitet. 
Der Arduino Due hat einen 10 Bit DAC, damit ist auch ein analoges Meter 
(wie in der im ersten Beitrag verlinkten Endstufe) möglich. Über 4x 
7-Segment anzeigen wird dann noch die Spitzenleistung angezeigt.

>dein Raum ist aber schon kleiner als ein Kinosaal? Dann reicht nämlich
>auch weniger. Aber genau deshalb nimmt man doch hart aufgehängte Woofer
>oder geschlossenes Gehäuse um eine höhere Dämpfung zu erreichen, ich
>finde es schrecklich wenn den Lautsprechern die nötige Dämpfung fehlt
>und in diesem Fall lasse ich Sie nicht so weit runterspielen.

Das hat nicht nur etwas mit Pegel zu tun. Es soll ein Single Bass Array 
(SBA) gebaut werden, ein Gitter aus Subwoofern an der Frontwand die eine 
Ebene Wellenfront erzeugen, an der Rückwand wird mit Absorbern möglichst 
der ganze Schall absorbiert. Durch diesen Aufbau hat man im Bestfall 
keine Probleme mit Raummoden die einem sonst den Ton versauen. Nachteil 
neben den Kosten: Um so feiner das Gitter um so höher die Frequenz bei 
der das Prinzip funktioniert. Wer sich dafür interessiert, hier hat das 
jemand auf die Spitze getrieben und vermessen:

http://hannover-hardcore.de/infinity_classics/!!!/Dokumentation%20SBA-01.pdf

Wiki:

https://de.wikipedia.org/wiki/Double_Bass_Array

Das sind später geschlossene Gehäuse mit Scan Speak 30W4558, da es 8 
Stück sind kann man die so entzerren das sie linear (im Raum) bis 20Hz 
kommen. (ich habe das schon mit 4 davon gemacht, klang mit DSP behandelt 
irre gut)
Die sind extra so gebaut das sie Hub könnten, in einem geschlossenen 
Gehäuse sind sie aber zuerst elektrisch überlastet bevor der Hub ein 
Problem wird.
Alternativ könnte man Größere Chassis benutzen, z.B. 18 Zöller, das 
Prinzip vom SBA erfordert aber ein möglichst feines Gitter. BR wäre eine 
Option, die Tieftöner müssen da aber viel mehr Hub machen, die 
Gruppenlaufzeit steigt und die Abstimmung ist schwieriger.

>Ist schon ewig her, daß ich in einem Dorfkino war. Aber extremste Bässe
>habe ich nicht in Erinnerung.
>Ich war aber mal zu Madonna in der O2-World. Das war eindeutig mehr als
>zuviel. Es fehlte nicht viel und man hätte den Mund offen halten müssen,
>damit das Trommelfell nicht platzt.

Zumindest in IMAX Sälen ist das genormt, Dolby (ich meine es war Dolby?) 
meint zum Thema Atmos Dialoge werden am Referenzplatz (auch in Atmos 
Kinosälen) mit 75dBA wiedergegeben werden sollen. Alle anderen Kanäle 
dürfen bis 105dB Ausgesteuert werden, (kurzzeitig) die Subwoofer Spur 
geht bis 115dB. Kleinere Kinos sind oft anders ausgestattet, Subwoofer 
die in einem solchen Saal auf 20Hz kommen gibt es vermutlich nicht.

>Heutzutage muß alles immer völlig übertrieben werden oder hören die
>jungen Leute wirklich so schlecht?

Sicher nicht, die 115dB werde ich im leben nicht erreichen. Das wird 
auch kein Vergleich zu dem erwähnten Konzert sein. (Konzerte sind mir 
auch zu laut) Die Membranfläche ist da wegen dem Konzept für die 
Raumakustik.

>Die waren mit 25W angegeben, an einer 6W Endstufe (EL84) machten sie
>schon ordentlich Bums. Sie paßten aber schlecht ins Kinderzimmer, daher
>mußte ich sie entsorgen.

Ich hoffe in Ebay, in Asien zahlt man für sowas den Preis eines 
Kleinwagens.
Die Lautsprecher von damals sind doch komplett anders aufgebaut und auf 
Wirkungsgrad ausgelegt. Ich mag Röhrenradios aber der Vergleich zu 
modernen Lautsprechern oder Sogar Studiomonitoren hinkt, da sind Welten 
dazwischen. (Wäre ja auch schlimm, 80 Jahre Stillstand)

>was hast du vor?

Siehe oben Single Bass Array

von Peter D. (peda)


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Jan K. schrieb:
> Ich hoffe in Ebay, in Asien zahlt man für sowas den Preis eines
> Kleinwagens.

Ja ist schon krass, was da für altes Gerümpel aufgerufen wird.
Die Dinger wogen etwa 80kg, d.h. ich konnte sie keinen mm bewegen. Ich 
hab daher nur die 40cm Chassis ausgebaut und angeschlossen. Später habe 
ich sie für je 100,-M verkaufen können. Die Gestelle mit den Hörnern 
stehen vielleicht heute noch da. Nach der Wende hat sogar das Kino 
gegenüber wieder aufgemacht, ist aber schnell pleite gegangen.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Peter D. schrieb:
> Die Gestelle mit den Hörnern
> stehen vielleicht heute noch da.

Hmmm, das war also damals ein Dachboden, den man eben mal so betreten 
konnte und wo man ganz nebenbei etwas interessantes gefunden hat, was 
man dann einfach mitnehmen konnte. Aber viel Fluktuation war nicht zu 
erwarten...


mfg

von Jörg B. (joergb2)


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Jan K. schrieb:
>>Siehe "Output Voltage Swing"
>
> Da stehen ja nur die +-11V, mich interessiert ja der
> "kleinstsignalbereich". Übersehe ich da was?
>
>>Offensichtlich packt der keine 75dB Umfang.
>
> Nun, vermutlich. Aber wo sehe ich im Datenblatt was er so kann?

Die Tauglichkeit für kleinste Signale sieht man wie bei OPVs auch einmal 
beim Offset (hier wohl 5 mV) und beim Rauschen (hier breitbandig wohl 1 
mVrms). Ich hatte mit dem AD633 auch schon mal was gebaut. In Erinnerung 
habe ich, das man gut den Ausgangsspannungsbereich von +/-12V bis 
hinunter zu 10 mV bedienen kann. Ich kann mir vorstellen, dass man auch 
bis 1 mV herunterkommt (:=0.1V*0.1V), dann sollte man sich mit 
Ausgangsoffset und Bandbreitenbegrenzung etwas Mühe geben.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Es ist besser wenn man sowieso einen uC benutzt am Analogsignal
> möglichst wenig Vorverarbeitung umzusetzen. Der Ti ADC kostet 2,xx€, das
> ist sogar die günstigere Lösung. ;-)

So allgemein teile ich diese Einstellung nicht. .-)

Ich bin halt davon ausgegangen das der eingebaute AD einer MCU nicht
die dynamik hat. Also braucht man einen externen ADC. Der wiederum 
braucht
ja ein Antialiasingfilter. Je nach Filter musst du dann noch 
entsprechend schnell abtasten und dann die Daten brauchbar schnell 
verarbeiten.

Das hab ich extern gleich miterledigt und konnte so mit dem internen ADC 
auskommen. Bei mir sieht es jetzt so aus da mein unterstes LCD-Pixel 
beim rauschen in Liedpausen schonmal leicht flackert und wenn das 
oberste Pixel kurz leuchtet muss man sich Gedanken um sein Gehoer 
machen. :)

Vielleicht noch ein Tip. Ich hatte das bei mir erst auf eine 
Ausgabefrequenz von 50Hz fuer das LCD ausgelegt, aber weil genug 
Rechenleistung uebrig war hab ich da einfach mal hoehergeschraubt. So 
bei 200Hz sieht es dann sehr elegant und fluessig aus. Sollte man 
eigentlich nicht meinen weil unsere Monitore ja auch nur 60-70Hz haben, 
aber bei den einzelnen LCD-Strichen macht das eine Menge aus. Das 
bekommt dann so eine analoge Wirkung wie bei einem magischen Auge oder 
so einer Plasmaanzeige wie sie frueher in teuren Mischpulten verwendet 
wurden.

Vanye

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