Audio- Mischpult - WebHTB
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Teil 1<br />
Ein solches <strong>Audio</strong>-<br />
<strong>Mischpult</strong> gab es<br />
noch nie in Elektor:<br />
Die Zuordnung der<br />
acht Eingangskanäle<br />
zu zwei<br />
Ausgängen erfolgt<br />
digital, die Einstellung<br />
der Schiebepotis<br />
wird von<br />
einem Mikrocontroller<br />
erfaßt, der<br />
sie in dann Steuersignale<br />
für integrierte<br />
Verstärker<br />
wandelt. Optional<br />
kann ein PC-ProgrammSchiebepotis<br />
und Mikrocontroller<br />
ersetzen und<br />
die gesamte Bedienung<br />
des Mischers<br />
übernehmen.<br />
20<br />
stärkeeinstellung<br />
erfolgt durch integrierte digital<br />
gesteuerte Abschwächer in einem speziellen<br />
Mixer-IC, das von einem Mikrocontroller<br />
angesteuert wird. So ist die<br />
Zahl der Bauteile kaum höher als beim<br />
“Urmischpult”, die Qualität aber<br />
unvergleichlich besser.<br />
A NALOG UND DIGITAL<br />
IN EINEM IC<br />
Herz der Schaltung und eigentlich einzig<br />
wirklich notwendiges Bauteil ist<br />
der integrierte Achtfach-<strong>Audio</strong>mischer<br />
SSM2163 von Analog Devices. Dem IC<br />
können acht analoge Eingangssignale<br />
angeboten werden, die beliebig auf<br />
zwei Ausgänge verteilt werden kön-<br />
<strong>Audio</strong>-<br />
<strong>Mischpult</strong><br />
Mit Mikroprozessor-Steuerung<br />
Drei Transistoren, 18 Widerstände, drei<br />
Potis und sechs Elkos (im Signalweg)<br />
waren die Ingredenzien des ersten<br />
Elektor-<strong>Mischpult</strong>s im Halbleiterheft<br />
1970. Seit diesen Zeiten gehören Bauvorschläge<br />
zu <strong>Audio</strong>-<strong>Mischpult</strong>en zum<br />
festen Repertoire des Elektor-Labors.<br />
Einfache Low-cost-Lösungen mit<br />
wenigen Opamps waren genau so<br />
vertreten wie solch umfangreiche<br />
High-end-Schaltungen wie das portable<br />
Koffermischpult (1986), dessen mit<br />
Elektronik vollgepackten Module über<br />
tausend Mal nachgebaut wurden. Ein<br />
<strong>Mischpult</strong> wie das hier beschriebene<br />
gab es in Elektor jedoch noch nie:<br />
Nicht länger störungsanfällige Schiebepotis<br />
liegen im Signalweg, die Laut-<br />
<strong>Audio</strong>-<strong>Mischpult</strong><br />
� 8 einstellbare <strong>Audio</strong>-Eingänge<br />
� Alle Eingangssignale zum rechten und/oder linken Ausgang durchschaltbar<br />
� Maximale Abschwächung 63 dB in 1-dB-Stufen<br />
� Stummschaltfunktion<br />
� Automatische Stummschaltfunktion beim Einschalten<br />
� Gepufferte Line-Ein- und -Ausgänge ohne externe Verstärkerstufen<br />
� Signal/Rauschabstand 82 dB plus 10 dB Headroom<br />
� Verzerrungen (THD+N) 0,007 %<br />
� Serielles Dreidraht-Interface<br />
� Leichte Erweiterungsmöglichkeit<br />
� Vielfältige Anwendungen in Multimedia-Systemen, PC-Soundkarten, Studio-<br />
<strong>Mischpult</strong>en, Musikelektronik usw.<br />
nen. Bild 1 zeigt ein stark<br />
vereinfachtes Blockschaltbild des ICs.<br />
Eine wesentliche Aufgabe übernehmen<br />
die acht DIGITALLY CONTROLLED<br />
ATTENUATORS (DCA), die die Eingangssignale<br />
in Stufen von 1 dB von<br />
0...-63 dB abschwächen können. Der<br />
Block OUTPUT SWITCHING NET-<br />
WORK schaltet die Signale zu einem<br />
Ausgangskanal durch. Die Steuerung<br />
des Netzwerks sowie die Einstellung<br />
der Abschwächung erfolgt im Block<br />
SHIFT REGISTER AND ADDRESS<br />
DECODER, der über ein serielles Interface<br />
mit einem Mikrocontroller oder<br />
PC verbunden ist.<br />
In der Basisversion des <strong>Mischpult</strong>es<br />
stellt ein programmierter ST62T25-<br />
Mikrocontroller die Register des<br />
SSM2163 ein. Der Controller tastet im<br />
Elektor 3/97
Eiltempo die Gleichspannungen an<br />
den Schleifern der Schiebepotis ab und<br />
wandelt diese Informationen in entsprechende<br />
Digitalkodes. Gleichzeitig<br />
überwacht der Controller die Stellung<br />
eines Schalters pro Eingangskanal, mit<br />
dem man bestimmen kann, ob das Signal<br />
zu keinem, zum rechten, zum linken<br />
oder beiden Ausgangskanälen<br />
durchgeschleift wird, und übergibt die<br />
Informationen in geeigneter Form an<br />
das Mischer-IC.<br />
Der SSM2163 stellt<br />
eine Verbindung<br />
von analoger Signalverarbeitung<br />
und digitaler<br />
Steuerung dar.<br />
Bild 2 zeigt den<br />
Aufbau des Analogteils,<br />
wobei der<br />
Deutlichkeit<br />
zuliebe nur einer<br />
von acht Kanälen<br />
eingezeichnet ist.<br />
Jeder Eingang<br />
weist eine Widerstandskette<br />
mit 63<br />
Widerständen auf,<br />
die zusammen<br />
eine nominelle<br />
Impedanz von 10<br />
kΩ besitzen. Die<br />
Knotenpunkte<br />
sind an einem 63nach-1-Demultiplexerangeschlossen,<br />
dessen Stellung<br />
binär<br />
programmiert<br />
wird. Die eingestellte<br />
Abschwächung hat keinen Einfluß<br />
auf die Eingangsimpedanz - ein<br />
großer Vorteil des SSM2163 gegenüber<br />
konventionellen Lösungen, denn der<br />
Mischer kann von nahezu jeder Signalquelle<br />
angesteuert werden.<br />
Hinter dem Abschwächer verzweigt<br />
das analoge Signal zu zwei über Analogschalter<br />
angeschlossenen Pufferverstärkern,<br />
die dem linken und rechten<br />
Ausgangskanal zugeordnet sind.<br />
Wenn der linke oder rechte Kanal<br />
(oder beide) mit einem Steuersignal<br />
selektiert ist, schließt der Analogschalter<br />
und legt das Signal auf den Verstärkereingang.<br />
Im nicht aktiven<br />
Zustand wird der Verstärkereingang<br />
auf Masse geschaltet. Die Plazierung<br />
der Puffer hinter den Schaltern verhindert,<br />
daß der Verstärkungsfaktor<br />
vom programmierbaren Abschwächer<br />
Elektor 3/97<br />
oder vom Durchgangswiderstand der<br />
Schalter beeinflußt wird.<br />
Nun findet der eigentlicher Mischvorgang<br />
statt: Die aktiven Mischerkanäle<br />
werden von zwei Summenverstärkern<br />
für den linken und den<br />
rechten Kanal addiert. Sind beide<br />
Analogschalter eines Eingangskanals<br />
aktiv, gelangt das Signal auf beide<br />
Analogausgänge des SSM2163<br />
(Mono), nicht ohne zuvor je einen<br />
weiteren Puffer zu passieren, der<br />
einen Strom von ungefähr 500 µA an<br />
eine externe Last liefern kann.<br />
Die digitale Steuerung in Bild 3<br />
besteht aus zwei Speicherbänken mit<br />
je acht Datenregistern und einem seriellen<br />
Interface. Eine Registerbank<br />
umfaßt zwei Bits für die Schalterstellung<br />
und weitere sechs Bits für den<br />
Abschwächer. Um die Einstellungen<br />
zu ändern, schreibt ein Mikrocontroller<br />
- in unserem Fall ein ST62T25 -<br />
diese Daten beständig in ein Schieberegister.<br />
Dabei gibt es zwei Möglichkeiten:<br />
Ist Bit 7 (MSB) eine Eins, interpretiert<br />
der SSM2163 das Byte als<br />
Adresse, bei einer Null sieht das<br />
Mischer-IC das Byte als Datum an.<br />
Normalerweise wird zunächst das<br />
Adreßbyte verschickt, also bestimmt,<br />
bei welchem der acht Eingangskanäle<br />
sich die Abschwächung oder die Schalterstellung<br />
ändert. Darauf folgt das<br />
Datenbyte mit dem Wert der<br />
Abschwächung. Anschließend<br />
erscheint eine neue Adresse und ein<br />
Datenbyte. Es ist aber auch möglich,<br />
mehrere Datenbytes für den gleichen<br />
Kanal hintereinander zu schreiben,<br />
ohne das Adreßbyte beständig zu wiederholen.<br />
Auf diese Weise erreicht<br />
man ein perfektes automatisches<br />
Fading (Auf- oder Abblenden).<br />
In Bild 3 ist auch ein Stummschalt-Eingang<br />
(MUTE INPUT) zu sehen. Der<br />
Eingang ist High aktiv und unterdrückt<br />
beide Ausgangskanäle, ohne<br />
aber die Einstellungen der Register zu<br />
beeinflussen. Beim Einschalten des<br />
<strong>Mischpult</strong>s werden die Ausgänge für<br />
einen Augenblick automatisch stummgeschaltet,<br />
um Einschaltgeräusche zu<br />
verhindern.<br />
DIE SERIELLE STEUERUNG<br />
Die Steuerung des SSM2163 verläuft<br />
über ein serielles Interface mit drei<br />
oder vier Leitungen. Die Daten werden<br />
über DATA IN geliefert, CLK ist<br />
der Takteingang. Die Lesegeschwin-<br />
1<br />
2<br />
Bild 1. Ein stark vereinfachtes<br />
Blockschaltbild<br />
des digitally controlled<br />
audio mixer SSM2163.<br />
Bild 2. Der Analogteil des<br />
SSM2163 mit einem einstellbaren<br />
Abschwächer<br />
(attenuator) und einigen<br />
Mischerschaltern, die<br />
den Ausgang bestimmen,<br />
auf den das Eingangssignal<br />
geleitet wird.<br />
21
3<br />
5<br />
Bild 3. Das Blockschaltbild<br />
des Digitalteils<br />
mit einem seriellen<br />
Dateninterface.<br />
digkeit beträgt maximal 1 MHz. Der<br />
WRITE-Eingang kann als eine Art<br />
Enable oder Chip-select verstanden<br />
werden, denn der Schieberegister-<br />
Takt gelangt nur zu seinem Bestimmungsort,<br />
wenn WRITE Low ist. Die<br />
Speicher übernehmen den Inhalt des<br />
Schieberegisters allerdings erst auf<br />
eine positive Flanke an LOAD. Meistens<br />
(und auch in dieser Schaltung)<br />
sind LOAD und WRITE gekoppelt, so<br />
daß sich ein Standard-Dreidraht-<br />
Interface (Daten, Takt, Enable) ergibt.<br />
Aufschluß über das Datenformat gibt<br />
Bild 4. Zunächst wird der kombinierte<br />
WRITE/LOAD-Eingang Low,<br />
dann die acht Datenbits mit dem MSB<br />
voran in das Schieberegister getaktet.<br />
Nach dem LSB geht WRITE/LOAD<br />
zurück auf High, so daß die Daten<br />
vom Schieberegister in die Speicher<br />
(Abschwächerdaten in ATTENUATOR<br />
LEVEL DATA LATCHES, Schalterstellungen<br />
in LEFT/RIGHT CHANNEL<br />
CONTROL LATCHES) übernommen<br />
werden.<br />
Die Daten werden in Form zweier<br />
Acht-bit-Bytes zum SSM2163 geschrieben.<br />
In Bild 5 ist der Aufbau dieser<br />
Bytes anschaulich dargestellt. Das<br />
ersten Byte beginnt mit einer Eins und<br />
wird deshalb als Adreßbyte interpre-<br />
SELECTION<br />
INPUT CHANNEL 1<br />
INPUT CHANNEL 2<br />
INPUT CHANNEL 3<br />
INPUT CHANNEL 4<br />
INPUT CHANNEL 5<br />
INPUT CHANNEL 6<br />
INPUT CHANNEL 7<br />
INPUT CHANNEL 8<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
ADDRESS MODE<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
ADDRESS<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
0<br />
0<br />
0<br />
0<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
0<br />
0<br />
1<br />
1<br />
0<br />
0<br />
1<br />
1<br />
0<br />
1<br />
0<br />
1<br />
0<br />
1<br />
0<br />
1<br />
0<br />
0<br />
0<br />
0<br />
0<br />
0<br />
0<br />
0<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
tiert. Das zweite und das dritte Bit<br />
spielen keine Rolle, das vierte und das<br />
fünfte ordnen den Eingang dem rechter<br />
und/oder dem linken Kanal zu. Die<br />
nächsten drei Bits wählen den Eingang<br />
aus, für den die Einstellungen<br />
gelten. Das zweite Byte beginnt mit<br />
einer Null, es handelt sich also um ein<br />
Datenbyte. Das zweite Bit ist ohne<br />
Bedeutung, die restlichen sechs Bits<br />
geben binär kodiert die<br />
Abschwächung von 0 dB bis 63 dB an.<br />
Wenn ein Kanal einmal selektiert ist,<br />
4<br />
Bild 4. Wenn WRITE<br />
und LD aktiv Low<br />
sind, werden die<br />
Daten bei der positiven<br />
CLK-Flanke in das<br />
Schieberegister<br />
geschrieben.<br />
CLK<br />
kann man auch mehrere Datenbytes<br />
hintereinander verschicken. Genau<br />
umgekehrt verhält es sich, wenn ein<br />
stummgeschalteter Kanal wieder aktiviert<br />
werden soll. Dann reicht das<br />
Adreßbyte aus, um einen Kanal wieder<br />
in den Zustand zu versetzen, den er<br />
vor dem Stummschalten innehatte.<br />
Das zuletzt eingestellte Datum bleibt<br />
nämlich in den ATTENUATOR LEVEL<br />
DATA LATCHES erhalten.<br />
M INI-SCHALTUNG,<br />
M AXI-FEATURES<br />
In Bild 6 ist die - man mag es kaum<br />
glauben - komplette Schaltung des<br />
<strong>Audio</strong>-<strong>Mischpult</strong>s zu sehen. Rechts<br />
oben befindet sich das Mischer-IC<br />
SSM2163 (IC2) mit den acht <strong>Audio</strong>ein-<br />
D7<br />
gängen auf der linken<br />
und den beiden Ausgängen<br />
auf der rechten<br />
Seite. Alle diese<br />
1<br />
0<br />
1<br />
DATA<br />
0<br />
1<br />
WRITE & LOAD<br />
0<br />
MSB LSB MSB LSB<br />
OUTPUT SELECT<br />
1 = SELECTED, 0 = NOT SELECTED<br />
INPUT SELECT<br />
X = "DON'T CARE", SHADED AREA = DATA<br />
L<br />
E<br />
F<br />
T<br />
R<br />
I<br />
G<br />
H<br />
T<br />
DATA MODE<br />
DATA<br />
0<br />
0<br />
0<br />
.<br />
.<br />
.<br />
.<br />
.<br />
1<br />
1<br />
1<br />
0<br />
0<br />
0<br />
.<br />
.<br />
.<br />
.<br />
.<br />
1<br />
1<br />
1<br />
Anschlüsse werden über abgeschirmte<br />
Kabel mit den Buchsen verbunden,<br />
wobei das Abschirmgeflecht immer<br />
mit Masse verbunden werden muß.<br />
S17 ist der SYSTEM-MUTE-Schalter.<br />
Die LED D2 leuchtet immer dann,<br />
wenn der SSM2163 Daten empfängt.<br />
Für die Produktion der Steuersignale<br />
zum SSM2163 ist der ST62T25-Controller<br />
IC1 zuständig. Sie gelangen<br />
über die drei mit DATA, CLK und<br />
WRITE/LOAD bezeichneten Portleitungen<br />
PA0...PA2 zum Mischer-IC.<br />
Die insgesamt 16 Portleitungen zur<br />
linken fungieren als analoge Eingänge.<br />
Sie werden in schneller Folge<br />
abgetastet und die Informationen zu<br />
einen Steuersignal für den SSM2163<br />
umgewandelt.<br />
Bei den Eingangsinformationen für<br />
den Controller dreht es sich aus-<br />
D5 D4 D3 D2 D1 D0<br />
Bild 5. Die Tabelle<br />
zeigt den Aufbau<br />
eines Adreß- und<br />
eines Datenbytes.<br />
970037 - 15<br />
schließlich um Gleichspannungen. In<br />
acht identischen Teilschaltungen werden<br />
sowohl Abschwächung als auch<br />
Kanaldaten mit Hilfe von Spannungsteilern<br />
festgelegt. Die Schleifer der acht<br />
Schiebepotis sind an P1...P8 angeschlossen,<br />
die Enden der Widerstandsbahnen<br />
an +5 V beziehungsweise<br />
mit Masse. Schleiferspannung<br />
und Abschwächung sind umgekehrt<br />
proportional. Die acht aus jeweils drei<br />
Widerständen bestehenden Teiler sind<br />
für die Kanalwahl vorgesehen. Sind<br />
beide an den Knoten angeschlossenen<br />
Schalter offen, beträgt die Spannung<br />
an der Portleitung etwa 1,3 V. Diese<br />
Spannung bewirkt, daß das Eingangssignal<br />
nicht zu einem Ausgang weitergeleitet<br />
wird. Ist der Schalter am oberen<br />
Knoten geschlossen und der am<br />
unteren offen, so liegt<br />
am Port eine Spannung<br />
von ungefähr 1,8 V, so<br />
daß das Eingangssignal<br />
DATA ATTENUATION<br />
22 Elektor 3/97<br />
0<br />
0<br />
0<br />
.<br />
.<br />
.<br />
.<br />
.<br />
1<br />
1<br />
1<br />
0<br />
0<br />
0<br />
.<br />
.<br />
.<br />
.<br />
.<br />
1<br />
1<br />
1<br />
0<br />
0<br />
1<br />
.<br />
.<br />
.<br />
.<br />
.<br />
0<br />
1<br />
1<br />
0<br />
1<br />
0<br />
.<br />
.<br />
.<br />
.<br />
.<br />
1<br />
0<br />
1<br />
0dB<br />
-1dB<br />
-2dB<br />
.<br />
.<br />
.<br />
.<br />
.<br />
-61dB<br />
-62dB<br />
-63dB<br />
970037 - 16
6<br />
L<br />
R<br />
LEVEL<br />
P2<br />
S3<br />
S4<br />
P4<br />
S7<br />
S8<br />
zum linken Kanal<br />
durchgegeben wird.<br />
Verhält es sich genau<br />
umgekehrt, so liegen<br />
am unteren Knoten<br />
2,5 V und das Eingangssignal<br />
erscheint<br />
am rechten Ausgangskanal.<br />
Sind schließlich<br />
R5<br />
10k<br />
5V<br />
Elektor 3/97<br />
47k<br />
82k<br />
47k<br />
R13<br />
10k<br />
5V<br />
47k<br />
82k<br />
47k<br />
5V +5V 5V<br />
P5<br />
S9<br />
S10<br />
R17<br />
10k<br />
5V<br />
47k<br />
82k<br />
47k<br />
R6<br />
R7<br />
R8<br />
C2<br />
330n<br />
C4<br />
R14 330n<br />
R15<br />
R16<br />
C5<br />
R18 330n<br />
R19<br />
R20<br />
C7<br />
R26 330n<br />
P1<br />
S1<br />
S2<br />
P7<br />
R25<br />
10k<br />
P8<br />
S13<br />
S14<br />
5V<br />
47k<br />
82k<br />
47k<br />
R27<br />
R28<br />
P3<br />
S5<br />
S6<br />
P6<br />
S11<br />
S12<br />
S15<br />
S16<br />
R1<br />
10k<br />
5V<br />
47k<br />
82k<br />
47k<br />
R9<br />
10k<br />
5V<br />
47k<br />
82k<br />
47k<br />
R21<br />
10k<br />
5V<br />
47k<br />
82k<br />
47k<br />
R29<br />
10k<br />
5V<br />
47k<br />
82k<br />
47k<br />
R2<br />
R3<br />
R4<br />
C1<br />
330n<br />
C3<br />
R10 330n<br />
R11<br />
R12<br />
C6<br />
R22 330n<br />
R23<br />
R24<br />
C8<br />
R30 330n<br />
R31<br />
R32<br />
Bild 6. Die Schaltung<br />
besteht aus zwei ICs und<br />
einer Anzahl von Eingangsspannungsteilern.<br />
Bei Kanal<br />
2 ist gestrichelt eingezeichnet,<br />
wie Poti und Schalter<br />
für den linken und den<br />
rechten Kanal angeschlossen<br />
werden müssen.<br />
C16<br />
100n<br />
C9<br />
22p<br />
C17<br />
10µ<br />
63V<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
3 X1<br />
8MHz<br />
C10<br />
22p<br />
S17<br />
MUTE<br />
beide Schalter<br />
geschlossen, liegen<br />
5 V am Port,<br />
das Eingangssignal<br />
wird zu beiden<br />
Ausgängen<br />
geleitet. Das Programm<br />
des<br />
ST62T25 ist in der<br />
10k<br />
R36<br />
23<br />
PA4<br />
TIMER<br />
2<br />
6<br />
22<br />
PC7<br />
PA5<br />
NMI<br />
5<br />
7<br />
PC6<br />
21<br />
PA6<br />
PA0<br />
27<br />
8<br />
PC5 IC1 PA1<br />
26<br />
20<br />
PA7<br />
PA2<br />
25<br />
9<br />
PC4<br />
PA3<br />
24<br />
19<br />
PB0 ST62T25<br />
12<br />
PB7<br />
18<br />
PB1<br />
13<br />
PB6<br />
17<br />
PB2<br />
RESET<br />
11<br />
14<br />
PB5<br />
16<br />
PB3<br />
15<br />
PB4<br />
OSC<br />
IN OUT<br />
VPP 10<br />
DGND 1<br />
VSS<br />
2<br />
1<br />
4<br />
5V<br />
28<br />
D2<br />
DATA<br />
5V<br />
10k<br />
680Ω<br />
R33<br />
C11<br />
22µ<br />
40V<br />
R34<br />
100n<br />
28 SYSTEM MUTE<br />
27 DATA IN<br />
DATA OUT 3<br />
26 CLK<br />
VDD<br />
4<br />
25 WRITE<br />
VIN1<br />
5<br />
NC (SHIELD) 6<br />
SSM2163<br />
24 LD<br />
23 NC (SHIELD)<br />
VIN3<br />
7<br />
NC (SHIELD) 8<br />
TOP VIEW<br />
22 VIN2<br />
21 NC (SHIELD)<br />
VIN5<br />
9<br />
20 VIN4<br />
VCC<br />
10<br />
19 NC (SHIELD)<br />
VIN7<br />
11<br />
18 VIN6<br />
VEE<br />
12<br />
17 AGND<br />
ACOM 13<br />
16 VIN8<br />
VOUTL<br />
14 15 VOUTR<br />
C14<br />
Lage, die analogen Spannungen an<br />
den Portleitungen zu unterscheiden.<br />
Wie dies genau funktioniert und der<br />
Controller die Eingangsinformationen<br />
in ein digitales Steuersignal für den<br />
SSM2163 umwandelt, wird im Kasten<br />
erläutert.<br />
Damit ist schon die Beschreibung der<br />
Schaltung erledigt. Die Hardware ist<br />
23<br />
100n<br />
C15<br />
C12<br />
10µ<br />
63V<br />
28 VDD VCC<br />
SYSTEM MUTE<br />
5<br />
VIN1<br />
ACOM<br />
13<br />
22<br />
VIN2 IC2<br />
7<br />
VIN3 VOUTL<br />
14<br />
20<br />
9<br />
VIN4<br />
VIN5<br />
DATA OUT<br />
3<br />
18<br />
11<br />
16<br />
VIN6 VOUTR<br />
VIN7<br />
SSM2163<br />
VIN8<br />
SHIELD<br />
15<br />
6<br />
27<br />
26<br />
25<br />
24<br />
DATA IN<br />
CLK<br />
WRITE<br />
LD<br />
SHIELD<br />
SHIELD<br />
SHIELD<br />
SHIELD<br />
8<br />
19<br />
21<br />
23<br />
C13<br />
10µ 63V<br />
4<br />
10<br />
1<br />
DGND AGND<br />
17<br />
VSS VEE<br />
5V<br />
5V<br />
JP1<br />
2<br />
D<br />
C<br />
W<br />
820Ω<br />
12<br />
R35<br />
D1<br />
5V<br />
5V<br />
+5V<br />
POWER<br />
0<br />
– 5V<br />
970037 - 11<br />
5V<br />
5V<br />
L<br />
R
Mikrocontroller-Steuerung<br />
Der im <strong>Audio</strong>-<strong>Mischpult</strong> eingesetzte Mikrocontroller ist ein ST62T25 von SGS<br />
Thomson. Er besitzt 20 I/O-Leitungen, die während der Programmausführung<br />
beliebig als Ein- oder Ausgänge in diversen Konfigurationen umgeschaltet<br />
werden können. Von 16 Portleitungen kann man je eine an einen internen A/D-<br />
Wandler anschließen. Die 16 Leitungen werden auch genau zu diesem Zweck<br />
eingesetzt, über sie werden die Schiebepotis und die Schalterstellungen abgetastet.<br />
Die Software beobachtet kontinuierlich Poti- und Schalterstellungen, verarbeitet<br />
die Resultate der A/D-Wandlungen und speichert sie in einem internen<br />
RAM. Jede neue Einstellung wird mit der vorherigen verglichen. Ist mindestens<br />
ein abgetasteter Wert verändert, steuert der Mikrokontroller alle Informationen<br />
(einen kompletten Satz von 2·8 Bytes) zum Mischer-IC. Im Schaltbild<br />
scheint die Zuordnung von Portleitungen, Potis und Schalter ein wenig<br />
chaotisch (zum Beispiel PA4 für P1 und <strong>Audio</strong>kanal 7, ist aber notwendig, um<br />
ein einfaches Platinenlayout zu erhalten. Die Software beziehungsweise ihr<br />
Entwickler kann unterschiedslos jeden physikalischer Port (mit Ausnahme von<br />
PA0...PA3, die nicht auf den A/D-Wandler geschaltet werden können) einem<br />
beliebigen Kanal zuordnen.<br />
n<br />
Initialisierung<br />
Poti-<br />
Abtastung<br />
Einstellungen<br />
verändert<br />
?<br />
j<br />
zum Mischer<br />
schicken<br />
970037 - 17<br />
wirklich nicht so beeindruckend,<br />
schließlich handelt es sich nur um<br />
zwei ICs und einige Spannungsteiler.<br />
Der Vollständigkeit halber sei noch<br />
erwähnt, daß IC1 eine asymmetrischen,<br />
IC2 eine symmetrischen Spannung<br />
benötigt. Aus diesem Grund<br />
kann das <strong>Audio</strong>-<strong>Mischpult</strong> nicht mit<br />
Elektor 3/97<br />
Analog-nach-digital<br />
Der Gebrauch des A/D-Wandlers des ST62-<br />
Controllers ist eine Wissenschaft für sich.<br />
Die einfachste Art der Bedienung ist es, eine<br />
Wandlung zu starten und in einer Schleife<br />
solange zu warten, bis das End-of-conversion-Bit<br />
(EON) High wird, und erst danach<br />
den Programmablauf fortzusetzen. Eigentlich<br />
ist an diesem Verfahren nichts auszusetzen,<br />
allerdings scheint durch interne und externe<br />
Störungen selbst eine Auflösung von sechs<br />
Bit nicht erreichbar. Der SSM2163 benötigt<br />
zur Einstellung der Abschwächer nur sechs<br />
Bit, so daß man die beiden restlichen Bits<br />
eigentlich vernachläßigen könnte. Leider ist<br />
dies nicht ausreichend, um über den<br />
gesamten Einstellbereich der Potis einen<br />
stabilen Wert zu erhalten, denn eine Änderung<br />
auch des LSB kann die relevanten Bits<br />
beeinflussen. In der Tat war bei ersten Softwaretests<br />
in bestimmten Potistellungen am<br />
Flackern der LED zu sehen, daß neue Daten<br />
zum SSM2163 geschrieben wurden, obwohl sich Poti- und Schalterstellungen<br />
nicht geändert hatten.<br />
Der WAIT-Befehl, der den Prozessor intern zum größten Teil abschaltet, bringt<br />
schon eine Verbesserung. Der A/D-Wandler generiert nach Abschluß der<br />
Wandlung einen Interrupt, wenn EOC High wird, und kann den Controller wieder<br />
aus seinem Wartestatus wecken. Als weitere Variante, stabile Daten zu<br />
erhalten, kann man auch eine Potistellung mehrmals lesen und anschließend<br />
den Mittelwert bilden. Hier wird ein anderes und viel einfacheres Verfahren<br />
angewandt: Alle acht Bits des A/D-Wandler-Werts werden gespeichert und<br />
beim folgenden Lese-Durchgang mit dem neuen Wert verglichen. Ein neuer<br />
Wert wird nur akzeptiert, wenn er sich mindestens um zwei LSBs vom alten<br />
unterscheidet.<br />
Beim Lesen der Schalterstellungen geht es nicht so kritisch zu, da es nur vier<br />
Möglichkeiten gibt. Setzt man die Spannungschwellen im ausreichenden<br />
Abstand fest, so können selbst gravierende Störungen das Ergebnis nicht<br />
beeinflussen. Die Daten werden auf recht simple Weise zum SSM2163 geleitet.<br />
Drei Leitungen von Port A des Mikrocontrollers zum Mischer führen Takt,<br />
Schreib- und Datensignale. Leider ist in dieser Konfiguration des Ports ein<br />
direktes Setzen und Zurücksetzen der Portbits nicht möglich.<br />
einem Steckernetzteil versorgt werden,<br />
es ist eine Spannungsversorgung wie<br />
das Flexible Netzteil in der nächsten<br />
Elektor-Ausgabe notwendig. LED D1<br />
fungiert als Einschaltkontrolle, Jumper<br />
JP1 verbindet oder trennt (wenn<br />
Brummprobleme auftreten) digitale<br />
und analoge Masse. (970037)<br />
Elektorisches …<br />
In einem kleinen Restaurant hörte ich<br />
vor kurzem ein Gespräch am Nebentisch,<br />
in dem es ziemlich lautstark um<br />
die Vor- und Nachteile einer digitalen<br />
Kamera ging. Offenbar hatte einer der<br />
beiden Tischnachbarn zu Weihnachten<br />
eine solche geschenkt bekommen.<br />
In der Diskussion ging es natürlich<br />
um die zentrale Frage, ob man die<br />
Bildqualität akzeptabel findet oder<br />
(noch) nicht.<br />
Darüber kann man auch durchaus<br />
geteilter Meinung sein, schließlich hat<br />
ein ordentliches Farbdia eine Auflösung<br />
von etwa 80 Millionen Pixel,<br />
während es ein digitales Amateurgerät<br />
noch nicht einmal auf eine halbe Million<br />
Pixel bringt. Digitale Profikameras<br />
liegen momentan bei 1,2 bis 1,5<br />
Millionen Pixel - bei einem Preis in<br />
der Größenordnung von 20.000 bis<br />
50.000 DM!<br />
Bei 8 bit pro Pixel sind es 256 Graustufen<br />
oder Farben. Standard der meisten<br />
Grafikprogramme sind 24 bit<br />
Farbtiefe, womit sich über 16 Millionen<br />
Farbtöne kodieren lassen. Damit<br />
wird aber die Datenmenge selbst bei<br />
einer geringen Auflösung von nur<br />
200.000 Pixel schon so groß, daß für<br />
einen Wochenend"film" mit nur 12<br />
Aufnahmen 7,2 MByte gespeichert<br />
werden müssen. Nach einer Datenreduktion<br />
mit JPEG sind das immer<br />
noch etwa 2 MByte. Ein Foto in Titelbildqualität<br />
ist da leicht mit 60 bis 80<br />
MByte zu veranschlagen. Dennoch<br />
gehört die Dunkelkammer im Zeitschriftengewerbe<br />
schon der Vergangenheit<br />
an. Wenn keine elektronischen<br />
Vorlagen zur Verfügung stehen,<br />
steht am Beginn der Scanner, und der<br />
Rest - von der Bildbearbeitung über<br />
den Seitenumbruch bis zum Belichten<br />
der Filme oder auch schon direkt der<br />
Druckplatten ist digital. Kein Wunder,<br />
daß immer mehr Fotostudios von<br />
vornherein mit digitalen Kameras<br />
arbeiten. Es ist nur noch eine Frage<br />
der Zeit, bis die digitale Kamera die<br />
Regel und die Fotokamera die Ausnahme<br />
sein wird. Das könnte auch bei<br />
den Hobbyknipsern schneller gehen,<br />
als man denkt. Als die Camcorder<br />
erschwinglich wurden, war das Ende<br />
der Schmalfilmkamera besiegelt.<br />
25<br />
LS/975024