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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

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