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  1. #1
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    Standard Analoge Lautstärkeregelung für nach'm DSP oder Universal-Vorverstärker: DSPamPi

    Alles geht

    Bei umfangreichen Projekten wie z.B. Sokrates MK II fallen häufig während den Voruntersuchungen allerhand Ideen ab, die man wieder zu Neuem zusammenfügen kann. Dieses Projekt hier ist ein eben solches, ein neu zusammengefügtes.

    Wie der Name schon verrät ist abermals ein PreamPi der Kern. Jedoch können nun einige Stellen verbessert werden, wodurch sich weitere Einsatzgebiete eröffnen.

    Das mechanische Poti war ja immer so ein Punkt in Bezug auf Betriebssicherheit. Auch die Anzahl der Kanäle, die synchron zu regeln sind, war hierdurch begrenzt.

    PreamPi war nur für balanced Folgestufen gedacht. An diese Version kann man balanced und unbalanced Quellen und Folgestufen anschließen, ohne jeglichen Kompromiss eingehen zu müssen, denn es werden nun auch unbalanced Geräte am Ausgang störfrei "fest an die Hand genommen".

    Was hat sich also konkret verändert:

    1. Das mechanische Poti ist einem elektronischem gewichen, welches sich digital über 3 Steuerleitungen regeln lässt. Das Ding hat schon ein hohes Dienstalter, wird aber nach wie vor gebaut, ist sehr leicht zu bekommen und scheint einzigartige Qualitäten zu besitzen. Es hört auf den Namen X9C103 und kam ursprünglich von Xircor. Jetzt ist es bei Intersil im Programm.

    Es gibt eine Vielzahl von solchen digitalen Potis. Doch viele können keine negativen Signale ab oder die Versorgungsspannung muss wegen der CMOS Bauweise oder Schutzdioden vor dem Signal anliegen, was gar nicht so einfach sicher zu stellen ist.

    Dieses hier besitzt 100 Schaltstellungen und die Verstärkung kann bequem per S/W eingebremst werden. Man kann eine default Lautstärke selber programmieren, die im EPROM hinterlegt wird und bei Start wieder hergestellt wird.

    Hier das Verhalten mit dem Poti als Spannungsteiler in der Gegenkopplung eines OP, welche durch die "S/W Bremse" dem Verhalten einer Baxandall active volume control entspricht (nur mit weniger Bauteilen).
    Wie man im Prinzipschaltbild sieht, schwächt das Teil entweder ab oder es verstärkt. Bei normalen Regelungen findet meistens beides statt, was für die Rauschperformance und headroom nicht zuträglich ist.



    Wer eine max. Verstärkung von 2-fach (6dB) braucht, hat 67 Schritte. Bei 0dB wären es 50 und bei 12dB 80.

    Im linearen Bereich sind die Abstufungen 0,6dB oder weniger. Die Lautstärke lässt sich also mehr als fein genug einstellen.

    Die max. Signalspannung am Poti liegt bei +-5V. Das sind 13dBu. Studiopegel liegt bei 4dBu.

    Von so einem "Modul" kann man jetzt also eine quasi beliebig hohe Anzahl an Kanälen realisieren. Angefangen bei 2 für einen Preamp oder auch 16 für miniDSP 2x8. Sollte kein Problem sein.



    2. Der Eingang des Klapperatismus wandelt wie gehabt von unbalanced auf balanced oder nimmt auch balanced direkt.
    Am Ausgang kommt der Ground-Cancelling Ausgang zum Einsatz, der bei Sokrates MK II optional ist.

    Man kann also auch hier balanced und unbalanced Geräte anschließen. Ground noise wird in beiden Fällen wirksam unterdrückt, womit die Signal- bzw. Klangqualität gegenüber single-ended Schaltungen deutlich steigt (Stichwort Abbildungsqualität).

    Völlige Brumm- und Störfreiheit sind automatisch gegeben. Man muss nur auf beiden Seiten entsprechend verschaltete geschirmte Zweileiterkabel verwenden.

    Hier das Prinzipschaltbild:



    Schutz vor Einschaltplopps und Stummschaltung wird wie immer über ein Relais am Ausgang realisiert.

    Man könnte so ein Modul auch verwenden, um den Pegel vor einem DSP rauscharm und störunterdrückend anzuheben. miniDSP 2x4 war ja immer so ein Kandidat, dem das gut getan hätte.
    Man muss dazu auch nicht auf das Halbleiterpoti setzen, sondern kann für solche Fälle auch Festwiderstände oder Spindeltrimmer verwenden. Ein entsprechender Anschluß ist im Layout vorgesehen.

    Angesteuert wird das ganze von einem noch näher zu spezifizierenden Arduino. Oder zwei. Drehgeber und Fernbedienung sind beides möglich oder auch nur eines von beiden. Display wäre optional.

    Wie auch bei Sokrates MK II würde Richard den S/W Teil kompetent und engagiert übernehmen.

    Weitere Details:

    Es ist angedacht, ein Netzteil für die Pres zu verwenden, dessen Spannungen über ein Flachbandkabel weitergeleitet wird (2 Leitungen pro Spannung). Genauso sollen die 3 Steuersignale vom Arduino für das Poti verkabelt werden, welches direkt am zu regelnden OP sitzt.

    Darüber hinaus wären 2 weitere Steuersignale von Arduino sinnvoll: Mute und ein remote Anschalt-Signal für das Netzteil der Pres, welches per Ökotrafo im Standby warten könnte. Hier muss man noch ein paar Gedanken verschwenden, da die Schaltung sehr flexibel einsetzbar ist. Interessenten können natürlich auch die gewünschte Topologie vorstellen. Vielleicht gibt es ja einen Konsens.

    Jedenfalls kann man jederzeit weiter ausbauen. Es wäre hilfreich, wenn die Platinen aufrecht stünden, damit die Kabel so kurz wie möglich bleiben.

    Arduino bekommt ein eigenes kleines Netzteil, welches ebenfalls im Standby per Ökotrafo weiter laufen könnte. Das versorgt auch das Display, IR Empfänger und Drehimpulsgeber. So könnte man diese auch in einem separaten Gehäuse unterbringen und ein Steuerkabel (CAT5 RJ45 ?) ins "Zielgebiet" verlegen.

    Wer also einen kostengünstigen komplett universellen Pre mit genialem störfreien (nicht-) Klang sucht oder seinen DSP lieber analog regelt, kann hier endlich fündig werden.

    Um einen vollwertigen Pre daraus zu machen und nicht eine Lautstärkeregelung für viele Kanäle, könnte man die Eingangswahl von Sokrates MK II verwenden, falls erforderlich. Auch ein Extra Kopfhörerverstärker wäre denkbar. Aber dann kann man auch gleich Sokrates nehmen


    Letztendlich bestimmt hier die Nachfrage das Angebot, da ich dieses Projekt wie sonst meist üblich nicht für mich selber umsetze, sondern primär für Euch. Von daher bitte Interesse hier anmelden.

    Vor einer Freigabe wird die Funktionsweise wie immer überprüft.

    Grüße

    P.S. Sokrates MK II hat übrigens Prio 1
    Geändert von 2pi (03.01.2017 um 22:05 Uhr)

  2. #2
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    Hallo 2pi,

    da ist ja was schönes und universelles "abgefallen".

    Platinen vertikal für kurze Verbindungswege finde ich gut, je Platine sollten 2 Kanäle drauf sein, weniger wird man kaum benötigen.

    Arduino und Steuerung "auslagern" ist auch geschickt. Verbindung zu den Pegelstellern dann per RJ45 CAT-7 ebenfalls. Für mich persönlich wäre wichtig, dass ich mehrere "Zielgebiete" parallel ansteuern könnte. (Geplant sind 3 getrennte 8 Kanal Verstärker).

    Wie "offen" wird die Software für den Arduino? Ist es hier mögliche dann eigene Remote Protokolle für Fernsteuerung und/oder Hausautomation selber zu implementieren?

    Danke schon mal für die gute Idee.

    Falls Du/Ihr Support in der Umsetzung braucht könnt Ihr Euch gerne melden.

    Viele Grüße aus Franken

    NormalZeit


    P.S.: Der Link zum Datenblatt bei Intersil funktioniert nicht.
    Geändert von NormalZeit (27.12.2016 um 16:17 Uhr) Grund: P.S.: angehängt

  3. #3
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    Zitat Zitat von NormalZeit Beitrag anzeigen
    je Platine sollten 2 Kanäle drauf sein, weniger wird man kaum benötigen.
    Hängt davon ab, wie schön man das Layout hinbekommt. Nehme ich mal auf.

    Zitat Zitat von NormalZeit Beitrag anzeigen
    Für mich persönlich wäre wichtig, dass ich mehrere "Zielgebiete" parallel ansteuern könnte. (Geplant sind 3 getrennte 8 Kanal Verstärker).
    Ich dachte an einen Strang, den man verlängert. Nicht sternförmig.

    Zitat Zitat von NormalZeit Beitrag anzeigen
    Wie "offen" wird die Software für den Arduino? Ist es hier mögliche dann eigene Remote Protokolle für Fernsteuerung und/oder Hausautomation selber zu implementieren?
    RC-5 können "wir" schon. Ob "wir" auch BT oder wifi können, muss ich checken

    Zitat Zitat von NormalZeit Beitrag anzeigen
    Falls Du/Ihr Support in der Umsetzung braucht könnt Ihr Euch gerne melden.
    Behalte ich im Hinterkopf, danke !

    Grüße
    (Datenblattlink sollte nun gehen)

  4. #4
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    Noch ein paar weitere Details:

    - Angedacht sind OPA1612/11 also OPs. Der ist perfekt für die Anwendung.
    Gute OPs als throughhole Bauteile zu bekommen ist ein Ding der Unmöglichkeit geworden. Es wird also SMD mit ansonsten 1206er Bauteilen, die gut zu löten sind (oder man kann es üben).

    - Das Poti gibt es sowohl als DIL als auch SMD.

    - Die 20% Toleranz vom Poti machen nichts, da es nur auf das Verhältnis des Teilers ankommt und nicht auf absolute Widerstände. PreamPi und HeadamPi Erbauer wissen das schon.

    Grüße

  5. #5
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    Zitat Zitat von 2pi Beitrag anzeigen
    Hängt davon ab, wie schön man das Layout hinbekommt. Nehme ich mal auf.


    Zitat Zitat von 2pi Beitrag anzeigen
    Ich dachte an einen Strang, den man verlängert. Nicht sternförmig.
    Daisy-Chain wäre auch OK. In der Hoffnung, dass das Steuersignal über die Kette stabil genug bleiben.

    Ist prinzipiell vorgesehen die Potis in Gruppen zusammenzufassen und ggf. auch getrennt regeln zu können?

    Zitat Zitat von 2pi Beitrag anzeigen
    RC-5 können "wir" schon. Ob "wir" auch BT oder wifi können, muss ich checken
    Ich dachte weniger an Infrarot Fernbedienung, sondern ein Interface das ich per MQTT Broker beschicken kann.

    Noch ein paar Gedanken:

    Wie wird sicher gestellt, dass alle "Potis" beim Einschalten die gleiche "Position" haben? Der Chip selber ist zwar "non volatile", aber von welcher Position ist auszugehen? - Melde mich dazu nochmal, wenn ich das Datenblatt genauer studiert habe.

    Muss es ein (echter) Arduino sein? Mit z.B. einem nodeMCU (oder vergleichbarem auf ESP8266 Basis) hätte man mehr Speicher, höhere Rechenleistung und Netzwerk ist dabei - zu einem günstigeren Kurs und kleinerer Platine. Nur mal zur Überlegung.

    Zitat Zitat von 2pi Beitrag anzeigen
    Gute OPs als throughhole Bauteile zu bekommen ist ein Ding der Unmöglichkeit geworden. Es wird also SMD ...
    Damit hätte ich absolut kein Problem, auch wenn mein Augenlicht im Nahbereich doch schon nachgelassen hat; aber dafür gibt es ja entsprechende Sichtkraftverstärker.

    Viele Grüße

    NormalZeit

  6. #6
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    Hallo,

    ich melde hiermit prinzipiell Interesse an. Da ich mich aber kaum mit elektronischen Schaltungen auskenne würde es von meiner Seite dann wohl einiges an Fragen bezüglich Aufbau etc geben. Ich hoffe das ist ok!

  7. #7
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    Hallo Olliver,

    Ich bin auf jeden Fall mit der 2 x 5 Kanal balanced Variante dabei.
    Was hälst Du von dem OPA2134, ist ein Doppel-Amp mit sehr guten Daten. Davon habe ich noch eine ganze Stange im Bestand. Als Dip einfach zu verarbeiten und bei Reichelt erhältlich.

    Viele Grüsse

    Thomas

  8. #8
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    Hallo Oliver,
    wie ja auch schon im anderen fred geschrieben, wäre auch ich sehr gern dabei. Ich benötige die Lautstärkeregelung "standalone" und mit 2x5 balanced (also in Summe 10 Kanäle).

    Alles reingepackt in ein eigenes Gehäuse mit rückwärtigen XLR INs and OUTs.

    Wie sieht es im "standalone" Betrieb mit Fernbienbarkeit aus - gibt es da auch eine Motorpoti Variante ?



    LG Thorsten
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  9. #9
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    Zitat Zitat von NormalZeit Beitrag anzeigen
    Ist prinzipiell vorgesehen die Potis in Gruppen zusammenzufassen und ggf. auch getrennt regeln zu können?
    Dazu müsste man den Potis Adressen geben können und die Busmäßig ansprechen. Der nackte X9C103 ist dumm. Der versteht nur hoch, runter, speichern, auslesen. Dazu müsste man also jedem einen Controller geben, der das übernimmt. Kann man theoretisch machen, geht aber deutlich über das hinaus, was hier geplant ist.

    Zitat Zitat von NormalZeit Beitrag anzeigen
    MQTT Broker
    Wir machen hier nix mit Wertpapieren

    Zitat Zitat von NormalZeit Beitrag anzeigen
    Wie wird sicher gestellt, dass alle "Potis" beim Einschalten die gleiche "Position" haben?
    Dazu braucht man eine Initialisierungsroutine, die man einmalig ausführt oder nach Erweiterung.
    Die kann ja so simpel sein wie: Zähle 101 mal runter und dann wieder 10 mal hoch, um eine niedrige Anfangslautstärke zu bekommen.

    Zitat Zitat von NormalZeit Beitrag anzeigen
    Muss es ein (echter) Arduino sein? Mit z.B. einem nodeMCU (oder vergleichbarem auf ESP8266 Basis) hätte man mehr Speicher, höhere Rechenleistung und Netzwerk ist dabei - zu einem günstigeren Kurs und kleinerer Platine.
    Wäre wenigstens für mich schon ein wenig bekanntes Terrain (auch elektrisch). Die Ausgänge können bis zu 5V und 20mA. Damit kommt man recht weit ohne Extra-Peripherie.
    Speicher und Rechenleistung sind sekundär.
    Ein Mega 2560 versorgt bei Sokrates ja alles. Selbst das Display, das bis zu 50mA zieht.

    Grüße

  10. #10
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    Zitat Zitat von quecksel Beitrag anzeigen
    Da ich mich aber kaum mit elektronischen Schaltungen auskenne würde es von meiner Seite dann wohl einiges an Fragen bezüglich Aufbau etc geben. Ich hoffe das ist ok!
    Aufbau wird wie immer in einer Anleitung dokumentiert.
    Wichtiger ist, bis zum Start mit dem Lötkolben umgehen zu können.
    Fragen kann man hier immer stellen. Auch in der Hoffnung, daß mich die Profis und "early adopter" beim Antworten unterstützen.

    Grüße

  11. #11
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    Zitat Zitat von Yogibär Beitrag anzeigen
    Was hälst Du von dem OPA2134, ist ein Doppel-Amp mit sehr guten Daten.
    Hi Thomas,

    die OPAx134 Serie ist mit FET Eingängen. Die haben ein niedriges Stromrauschen und sind somit primär für höhere Quellimpedanzen (>>1KOhm) gedacht.
    Hier haben wir sehr niedrige Impedanzen. Also braucht man einen OP mit niedrigem Spannungsrauschen. Das sind in aller Regel bipolare.
    Der 2134 würde in der Anwendung grob 7mal soviel rauschen wie der 1612.
    LM4562 und LMP8672 wären auch noch brauchbare Kandidaten. Kosten aber nur unwesentlich weniger, wenn überhaupt.
    Der 1611/12 ist tatsächlich momentan state of the art.

    Aus diesem Grunde liegen auch in meinem Keller noch ein paar 2134 Allerdings kann man damit gute DC Servos bauen, da er ein gutes aber quasi undokumentiertes DC Verhalten hat.

    Grüße

  12. #12
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    Zitat Zitat von TH_F73 Beitrag anzeigen
    Ich benötige die Lautstärkeregelung "standalone" und mit 2x5 balanced (also in Summe 10 Kanäle).
    Was heißt jetzt bei dir Standalone ?
    Motorpoti war PreamPi eben aus genau den Gründen wie in Punkt 1 beschrieben. Hier gibt es X9C103 plus Controller.

    Standalone würde bei mir heißen, daß man eine Karte nur als fixes Interface zwischen Komponenten mit Cinch verwendet, um ground noise loszuwerden (den Klang zu pimpen) und Pegel anzugleichen (so wie einen Übertrager der auch step up oder down sein kann).
    Das bedarf nicht zwangsweise einer Regelung. Dafür kann man Festwiderstände oder einen kleinen Spindeltrimmer einsetzen.

    Grüße

  13. #13
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    Was heißt jetzt bei dir Standalone ?
    Ich bräuchte wirklich nur die Möglichkeit zur Lautstärkeregelung hinter meinem DSP. Dort liegt das Signal bereits analog vor und sollte auch analog bleiben und nicht erst wieder in ein digitales gewandelt werden müssen. Eine meiner Vorgbaben lautet, dass ich nur eine einzige Digital/Analog Wandlung in meiner gesamten Kette haben möchte.

    Daher - ich brauche kein Preamp vor dem DSP. Wo ich mir auch nicht sicher bin, ob es hinter dem DSP klug ist, dass analoge Signal nochmal "vorzuverstärken" bevor man es an die Amps weiterreicht. Aber das kann ich nur unzureichend beurteilen, ob man damit nicht wieder die Tür für klangliche Nachteile aufmacht.


    LG Thorsten
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  14. #14
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    Hallo 2pi,

    verstehe ich das richtig?
    Es handelt sich wirklich nur um eine Lautstärkeregelung/-steller? Also müssen Pegeldifferenzen von Chassis weiterhin durch unterschiedlichen Gain der Endstufen, digital im DSP oder DAC oder alternativ per Vorwiderstand, respektive Spannungsteiler, ausgeglichen werden?
    Das fände ich persönlich ziemlich schade ...

    Zitat Zitat von TH_F73 Beitrag anzeigen
    Wo ich mir auch nicht sicher bin, ob es hinter dem DSP klug ist, dass analoge Signal nochmal "vorzuverstärken" bevor man es an die Amps weiterreicht.
    Falls du die Endstufe ansonsten nicht voll aussteuern kannst ...
    Gruß
    Patrick

  15. #15
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    Hallo Oliver,

    ich finde Dein Vorhaben SUPER

    Ich bin gerne dabei.

    leider verstehe ich technisch nicht so viel das ich hier unterstützen könnte.

    Einheitliche Lautstärke für alle Ausgänge ist aus meiner Sicht völlig ausreichend - mit einer DSP kann ja alles geregelt werden.

    2 x 5 Kanal ist schon klasse - reicht eigentlich auch - ABER- 2 x 7 Kanal wäre noch besser (Da könnte ich jedes Chassis einzeln in meiner DSP einstellen) Das ist die Sache mit dem kleinen Finger ......

    Oder ich verwende bei Bedarf gleich 2 x die Vorstufe - ist wahrscheinlich besser als ein Extrawürstchen - vor allem wenn beide Vorstufen mit einer Fernbedienung in der Lautstärke gesteuert werden könnten.

    Danke das Du die Arbeit auf Dich nimmst.

    Viele Grüße
    Jens
    Geändert von Lauscher (28.12.2016 um 13:13 Uhr)

  16. #16
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    Falls du die Endstufe ansonsten nicht voll aussteuern kannst ...
    Diese Arbeit lass ich trotzdem lieber vom DSP verrichten. Da kann ich problemlos pro Kanal bis +12dB.

    LG Thorsten
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  17. #17
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    @2Pi,
    hast du die Schaltung mit dem X9C103 schon einmal aufgebaut?

    Mir erscheint die maximale Abschwächung von -40dB zu gering (siehe dein Post 1).

    Ich würde eher mit einem Abschwächer von mindestens -60dB arbeiten, insbesondere wenn die Eingangspegel nicht normiert sind. -40db ist da zu gering (meine Erfahrung).
    Auch dann bei gröberer Stufung.

    Gruß
    Thomas

  18. #18
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    Hi Thomas,

    Schau Dir mal die Kennlinie genau an. Mit 100 Schritten erreicht Du 60 dB Pegelunterschied. Ca. -40 dB bei 1 und ca. 20 dB bei 100.
    (12 dB bei 80 sind dargestellt)

    Gruss

    Thomas

  19. #19
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    Zitat Zitat von Yogibär Beitrag anzeigen
    Mit 100 Schritten erreicht Du 60 dB Pegelunterschied. Ca. -40 dB bei 1 und ca. 20 dB bei 100.
    (12 dB bei 80 sind dargestellt)
    Thomas,
    die Kennlinie sieht eher so aus wie im Anhang; d.h. Verstärkung 40dB bei Stellung 100 (und nicht 20dB).

    Das das Ding auch verstärkt hatte ich überlesen.
    Um mehr als 40dB Lautstärkeregelung zu haben (was ich empfehlen würde), muß ich also das Eingangsignal abschwächen.
    Also für ein Lautstärkeregelumfang von 60dB heißt das, dass ich das Eingangsignal um 20dB (Faktor10) abschwächen muss um es anschließend um -40 ...+20dB zu verstärken. (Wenn man keine Verstärkung braucht)

    Gruß
    Thomas
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  20. #20
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    Zitat Zitat von TH_F73 Beitrag anzeigen
    Dort liegt das Signal bereits analog vor und sollte auch analog bleiben und nicht erst wieder in ein digitales gewandelt werden müssen.
    Thorsten, hier wird nichts gewandelt. Das sind 99 Widerstände, die mit digitalen Steuersignalen eingestellt werden. Das Nutzsignal ist und bleibt analog.


    Zitat Zitat von soth Beitrag anzeigen
    Es handelt sich wirklich nur um eine Lautstärkeregelung/-steller? Also müssen Pegeldifferenzen von Chassis weiterhin durch unterschiedlichen Gain der Endstufen, digital im DSP oder DAC oder alternativ per Vorwiderstand, respektive Spannungsteiler, ausgeglichen werden?
    Das fände ich persönlich ziemlich schade ...
    Differenzen von Chassis können völlig problemlos im DSP ausgeglichen werden. Das ist Teil der Weiche und da soll die Aufgabe auch bleiben. Außerdem bräuchte man dazu eine feste Schrittweite in 0,5dB Schritten.

    Unterschiedlichen Gain von Endstufen könnte man durchaus ausgleichen. Dazu könnte man die ein oder andere Stelle in der Schaltung verwenden, ohne in die eigentliche Regelung einzugreifen.
    Da schau ich mal, ob man das elegant machen kann


    Zitat Zitat von TH_F73 Beitrag anzeigen
    Diese Arbeit lass ich trotzdem lieber vom DSP verrichten. Da kann ich problemlos pro Kanal bis +12dB.
    Wenn es analog geschieht. Wenn digital, dann würde ich auf 0dB gehen.

    Zitat Zitat von ThomasF Beitrag anzeigen
    Mir erscheint die maximale Abschwächung von -40dB zu gering (siehe dein Post 1).

    Ich würde eher mit einem Abschwächer von mindestens -60dB arbeiten, insbesondere wenn die Eingangspegel nicht normiert sind. -40db ist da zu gering (meine Erfahrung).
    Ich vergesse immer die Leute, deren Endstufen eigentlich zu viel verstärken
    Das sind aber dann auch diejenigen, die in dieser Schaltung gar keine Verstärkung haben wollen. Also dürfte man durchaus zweimal abschwächen um auf eine Spannbreite von -60 bis 0dB zu kommen. Die Kurve wird dann nach unten verschoben.

    Wie oben gesagt, vielleicht findet sich ja eine geschickte Stelle oder es läßt sich eine schaffen, um noch eine Festverstärkung (positiv wie negativ) einstellen zu können.

    Grüße

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