Selbstgebauter Audio-Codec: Lautsprecher rauscht

[Manuel N. (manuelambaum)]

Hallo,

Hab mir zwei baugleiche Audio-Codecs gebaut, welche mit 24V gespiesen 
und ich über USB musik drauf laufen lassen kann.

Im Anhang ein grober Aufbau der beiden Codecs: Platine#1 wird mit 24V 
und USB-Daten versorgt und wandelt das USB-Signal mittels PCM2900 audio 
codec in ein Audiosignal um. Dieses Audiosignal wird 1x 
verstärkt(TPA3118) und an den Lautsprecher ausgegeben und 1x unverstärkt 
an Platine#2 weitergegeben. Auf Platine#2 wird das unverstärkte Signal 
direkt auf den Verstärker(TPA3118) gebracht und dort wird am verstärkten 
Audiosignal ebenfalls ein Lautsprecher angeschlossen.

Nun zu meinen Schwierigkeiten:
Beide angeschlossenen Lautsprecher(1x auf Platine#1 und 1x auf 
Platine#2) geben eine gute und identische Soundqualität aus, sofern die 
Lautsprecher laufen. Beide haben jedoch ein gewisses 
grundrauschen/flimmern welches immer vorhanden ist. Der Lautsprecher auf 
Platine#1 hat aber ein deutlich leiseres flimmern als derjenige auf 
Platine#2.

Die Verbindungsleitung zwischen Platine#1 und Platine#2 beträgt ca. 1 
Meter, sprich das unverstärkte Audiosignal wird über diese Distanz von 
Platine#1 an Platine#2 weitergegeben. Interessanterweise ändert sich das 
Rauschen aber nicht, wenn ich diese Leitung von 1meter auf 2meter 
erhöhe.

Folglich nehme ich an, dass das Rauschen am Lautsprecher auf Platine#2 
durch Platine#1 verursacht wird und daher würde ich gerne wissen, ob man 
das rauschen irgendwie vermindern könnte?. Das Rauschen am Lautsprecher 
auf Platine#2 hört sich in etwa wie eine Mücke an, die um einen 
herumschwirrt.

Im Anhang ebenfalls eine Datei meiner Schaltung, welche für beide 
Platinen dieselbe ist. Könnte man je nach dem mit tief/hochpassfiltern 
das Rauschen verbessern?

Danke für eure Hilfe!

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Manuel N. schrieb:
> Hab mir zwei baugleiche Audio-Codecs gebaut, welche mit 24V gespiesen
1. Dieser Satz kein Verb.
2. Nimm "gespeist werden" oder besser "versorgt werden"

> Hab mir zwei baugleiche Audio-Codecs gebaut
Zeig mal das Layout davon.

> Das Rauschen am Lautsprecher auf Platine#2 hört sich in etwa wie eine
> Mücke an, die um einen herumschwirrt.
Zwei Möglichkeiten:
1. Der Aufbau schwingt wie Harry. Das ist ein Funksender. Wie groß ist 
die Stromaufnahme ohne Signal?
2. Probier mal eine Versorgung mit einer linearen Spannungsquelle statt 
deines Schaltreglers.

[Manuel N. (manuelambaum)]

> Zeig mal das Layout davon.
Im Anhang weitere Bilder


> 1. Der Aufbau schwingt wie Harry. Das ist ein Funksender. Wie groß ist
> die Stromaufnahme ohne Signal?
Welche Stromaufnahme? 24V oder 5V?

> 2. Probier mal eine Versorgung mit einer linearen Spannungsquelle statt
> deines Schaltreglers.
Werde ich austesten.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Manuel N. schrieb:
> Welche Stromaufnahme? 24V oder 5V?
Beide. Wenn die Schaltung mehr Strom aufnimmt als geplant, dann geht 
diese "überzählige" Energie als Funkwelle in den freirn Raum oder als 
Wärme auf die Leiterplatte. Ich würde da mal mit der Wärmebildkamera 
draufhalten. Alternativ muss der Finger reichen.

Wenn sich das Fiepen mit Fingerberührung ändert, dann ist das auch ein 
Zeichen für wilde Schwingungen.

> Im Anhang weitere Bilder
Gruseliges Layout beim Schaltregler.
Einfach so "Masse fluten" ist kein guter Ansatz.

Sieh dir mal das an und zeichne diese Stromkreise bei dir ein:
- 
http://www.lothar-miller.de/s9y/archives/46-EMV-Optimiertes-Schaltreglerlayout.html

[Harald K. (kirnbichler)]

Manuel N. schrieb:
> Beide angeschlossenen Lautsprecher(1x auf Platine#1 und 1x auf
> Platine#2) geben eine gute und identische Soundqualität aus, sofern die
> Lautsprecher laufen. Beide haben jedoch ein gewisses
> grundrauschen/flimmern welches immer vorhanden ist.

Lautsprecher "laufen"? Was mag das bedeuten?

Grundrauschen ist bei dieser Art Verstärker üblich. Du könntest mal die 
Grundverstärkung von 26 dB auf 20 dB reduzieren (R13 entfernen, R26 
durch 5k6 ersetzen).

"Flimmern" ist ein optisches Phänomen, ich vermute, daß Du versuchst, 
Störgeräusche zu beschreiben.

Ein CD4052 ist vielleicht auch nicht die beste Wahl für einen 
Audio-Signalumschalter. Und wenn Du deren Versorgunsspannung aus Vbus 
des USB ableitest, hast Du natürlich auch noch die ganze 
Signalverseuchung der USB-Versorgungsspannung mit drauf.


Dein Schaltplan ist sehr merkwürdig beschriftet; warum um alles in der 
Welt nennst Du die zwei USB-C-Buchsen ausgerechnet "Audio interface"?

Daß solche Wimmelschnipselbildschaltpläne schlecht zu lesen sind, wird 
Dir sicher auch noch jemand anderes verraten.

[Jens G. (jensig)]

Manuel N. schrieb:
> Die Verbindungsleitung zwischen Platine#1 und Platine#2 beträgt ca. 1
> Meter, sprich das unverstärkte Audiosignal wird über diese Distanz von
> Platine#1 an Platine#2 weitergegeben. Interessanterweise ändert sich das
> Rauschen aber nicht, wenn ich diese Leitung von 1meter auf 2meter
> erhöhe.

Naja, beide Platinen sind ja sicherlich masse-technisch miteinander 
verbunden. Also geht dort Versorgungsstrom und Analog-Signal drüber, was 
grundsätzlich schonmal eher schlecht ist.
Da das ja baugleiche Platinen sein sollen - was passiert, wenn Du beide 
miteinander tauschst.
Was passiert mit dem Rauschen der Platine 1, wenn Du Platine 2 wegläßt?

Harald K. schrieb:
> Daß solche Wimmelschnipselbildschaltpläne schlecht zu lesen sind, wird
> Dir sicher auch noch jemand anderes verraten.

Ja, sowas ist schon fast ein Verbrechen an den potentiellen Helfern, wir 
wollen schließlich keine Bildersuche veranstalten ...

[Manuel N. (manuelambaum)]

> Grundrauschen ist bei dieser Art Verstärker üblich. Du könntest mal die
> Grundverstärkung von 26 dB auf 20 dB reduzieren (R13 entfernen, R26
> durch 5k6 ersetzen).
Hat das rauschen merklich verbessert. Ist es auch machbar noch tiefer 
als 20db zu gehen? Hab im Datenblatt nix spezifisch dazu gesehen aber 
der Gain-Input geht ja auf einen ADC.

> Ein CD4052 ist vielleicht auch nicht die beste Wahl für einen
> Audio-Signalumschalter. Und wenn Du deren Versorgunsspannung aus Vbus
> des USB ableitest, hast Du natürlich auch noch die ganze
> Signalverseuchung der USB-Versorgungsspannung mit drauf.
Okay, welche besseren Alternativen gibt es zum CD4052 welche für mich in 
Frage kommt?

> Daß solche Wimmelschnipselbildschaltpläne schlecht zu lesen sind, wird
> Dir sicher auch noch jemand anderes verraten.
Werde mir in Zukunft mehr Mühe geben:)

[Manuel N. (manuelambaum)]

> Da das ja baugleiche Platinen sein sollen - was passiert, wenn Du beide
> miteinander tauschst.
Jeweils die letztere Platine ist diejenige mit dem schlechteren 
Tonsignal.


> Was passiert mit dem Rauschen der Platine 1, wenn Du Platine 2 wegläßt?
Rauschen verbessert sich nicht spürbar

[Manuel N. (manuelambaum)]

Noch ne kleine Ergänzung: Gib es die möglichkeit, das Gain anderweitig 
noch unter 20db zu bringen? Hab mal was von einem Widerstand in Serie 
zum Audiosignal gehört. Hat das einen einfluss?

Mein Lautsprecher wird so oder so genug laut, von dem her ist mir das 
Gain <20db auch noch recht.

[Mark S. (voltwide)]

Manuel N. schrieb:
> Gib es die möglichkeit, das Gain anderweitig
> noch unter 20db zu bringen?

Mit einem zusätzlichen Serienwiderstand vor den Eingängen ließe sich die 
Verstärkung theoretisch beliebig senken - kann aber sein dass dann die 
Endstufe instabil wird. Wenn Du da bei 20dB so ein fettes Rauschproblem 
hast, würde ich mal diesem Fehler auf den Grund gehen.

[Andreas H. (ahz)]

Manuel N. schrieb:
> Die Verbindungsleitung zwischen Platine#1 und Platine#2 beträgt ca. 1
> Meter

Was ist das denn für eine Leitung? Singlewire?

Kannst Du mal ein Foto vom gesamten Aufbau posten?

/regards

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Andreas H. schrieb:
> Singlewire?
Ein richtiger realistischer Schaltplan mit allen Verbindungen (also 
auch Masse und Versorgung) wäre da schon hilfreich. Mir scheint, das ist 
derzeit Mode, alles vermeintlich Unwichtige einfach wegzulassen...

[Andreas H. (ahz)]

Lothar M. schrieb:
> Andreas H. schrieb:
>> Singlewire?
> Ein richtiger realistischer Schaltplan mit allen Verbindungen (also
> auch Masse und Versorgung) wäre da schon hilfreich. Mir scheint, das ist
> derzeit Mode, alles vermeintlich Unwichtige einfach wegzulassen...

Lothar ...

Manuel N. schrieb:
> welche mit 24V gespiesen und ich über USB musik drauf laufen lassen kann.

Da wird man bescheiden.


/regards

P.S: Seine Fehlerbeschreibung klingt so, als ob er sich was vom 
Schaltregler einfängt.
Aber ich traue mich ja nicht nach einem Oszillogram zu fragen^^

[Manuel N. (manuelambaum)]

Servus,

Danke für eure Hilfe bis jetzt. Im Anhang habt ihr bilder zu den 
Messungen am Audiosignal, 1x am Ausgang am Lautsprecher/Verstärker und 
1x direkt nach dem Audio Codec.

Wie jetzt schon öfters gesagt wurde, war von euch der StepDown ein 
Kritikpunkt. Habe das Spannungssignal ebenfalls mit dem Oszi gemessen 
aber nicht auffälliges an der Ausgangsspannung gesehen. Also 
gleichmässigkeit und Rippelspannung sah i.O. aus. Nichtsdestotrotz 
möchte ich das ganze mit einem Linearregler lösen.

Da meine Versorgungsspannung 24V ist, muss ich das irgendwie sinnvoll 
auf den Linearregler bringen. Hab mir was mit Vorwiderständen und 
Zenerdioden überlegt, Bild dazu auch im Anhang. Kann mir jemand sagen, 
ob das so klappen würde. Ansonsten würde ich mich über andere 
Vorschläge/Anregungen freuen.

[Harald K. (kirnbichler)]

Manuel N. schrieb:
> Da meine Versorgungsspannung 24V ist, muss ich das irgendwie sinnvoll
> auf den Linearregler bringen.

Kombination Stepdown und Linearregler? Letzterer nur für die letzten 
ein, zwei Volt.

[Manuel N. (manuelambaum)]

> Kombination Stepdown und Linearregler? Letzterer nur für die letzten
> ein, zwei Volt.
Hab ich mir auch überlegt, möchte aber die Bauteilmenge möglichst auf 
ein minimum reduzieren. Kannst du mir sagen, ob meine Schaltung 
funktionieren könnte? Bin relativ neu in diesem Gebiet, steinige mich 
bitte nicht grad. thx

[Harald K. (kirnbichler)]

Manuel N. schrieb:
> möchte aber die Bauteilmenge möglichst auf
> ein minimum reduzieren.

Ich versteh' ja noch nicht mal, was der ganze Spaß überhaupt werden 
soll. Wozu brauchst Du 60-Watt-Endstufen? Da kommt absolut 
infernalischer Lärm raus; zur Wohnraumbeschallung ist das komplett 
überdimensioniert.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Harald K. schrieb:
> Kombination Stepdown und Linearregler? Letzterer nur für die letzten
> ein, zwei Volt.
Der Linearregler ist mit hoher Wahrscheinlichkeit zu langsam, um den 
hochfrequenten Müll eines schlechten Schaltreglers wegzuregeln. Und eun 
guter Schaltregler braucht keine weitere Filterung.

Manuel N. schrieb:
> Hab ich mir auch überlegt
Hast du (vor du da jetzt großartig was umbaust) das mit der Versorgung 
der Schaltung aus einem linearen Trafonetzteil (Labornetzteil) schon 
ausprobiert?

Waren damit die Störungen weg?

Manuel N. schrieb:
> Im Anhang habt ihr bilder zu den Messungen am Audiosignal
Was sehen wir denn da (irgendwelche Lang- oder Mittelwellen mit 50 oder 
400kHz oder wie?) und was sollte stattdessen zu sehen sein?

Wenn du schon ein vierkanaliges Oszi hast, dann kannst du die anderen 3 
Kanäle doch auch verwenden...