Audio- Mischpult - WebHTB

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Eiltempo die Gleichspannungen an den Schleifern der Schiebepotis ab und wandelt diese Informationen in entsprechende Digitalkodes. Gleichzeitig überwacht der Controller die Stellung eines Schalters pro Eingangskanal, mit dem man bestimmen kann, ob das Signal zu keinem, zum rechten, zum linken oder beiden Ausgangskanälen durchgeschleift wird, und übergibt die Informationen in geeigneter Form an das Mischer-IC. Der SSM2163 stellt eine Verbindung von analoger Signalverarbeitung und digitaler Steuerung dar. Bild 2 zeigt den Aufbau des Analogteils, wobei der Deutlichkeit zuliebe nur einer von acht Kanälen eingezeichnet ist. Jeder Eingang weist eine Widerstandskette mit 63 Widerständen auf, die zusammen eine nominelle Impedanz von 10 kΩ besitzen. Die Knotenpunkte sind an einem 63nach-1-Demultiplexerangeschlossen, dessen Stellung binär programmiert wird. Die eingestellte Abschwächung hat keinen Einfluß auf die Eingangsimpedanz - ein großer Vorteil des SSM2163 gegenüber konventionellen Lösungen, denn der Mischer kann von nahezu jeder Signalquelle angesteuert werden. Hinter dem Abschwächer verzweigt das analoge Signal zu zwei über Analogschalter angeschlossenen Pufferverstärkern, die dem linken und rechten Ausgangskanal zugeordnet sind. Wenn der linke oder rechte Kanal (oder beide) mit einem Steuersignal selektiert ist, schließt der Analogschalter und legt das Signal auf den Verstärkereingang. Im nicht aktiven Zustand wird der Verstärkereingang auf Masse geschaltet. Die Plazierung der Puffer hinter den Schaltern verhindert, daß der Verstärkungsfaktor vom programmierbaren Abschwächer Elektor 3/97 oder vom Durchgangswiderstand der Schalter beeinflußt wird. Nun findet der eigentlicher Mischvorgang statt: Die aktiven Mischerkanäle werden von zwei Summenverstärkern für den linken und den rechten Kanal addiert. Sind beide Analogschalter eines Eingangskanals aktiv, gelangt das Signal auf beide Analogausgänge des SSM2163 (Mono), nicht ohne zuvor je einen weiteren Puffer zu passieren, der einen Strom von ungefähr 500 µA an eine externe Last liefern kann. Die digitale Steuerung in Bild 3 besteht aus zwei Speicherbänken mit je acht Datenregistern und einem seriellen Interface. Eine Registerbank umfaßt zwei Bits für die Schalterstellung und weitere sechs Bits für den Abschwächer. Um die Einstellungen zu ändern, schreibt ein Mikrocontroller - in unserem Fall ein ST62T25 - diese Daten beständig in ein Schieberegister. Dabei gibt es zwei Möglichkeiten: Ist Bit 7 (MSB) eine Eins, interpretiert der SSM2163 das Byte als Adresse, bei einer Null sieht das Mischer-IC das Byte als Datum an. Normalerweise wird zunächst das Adreßbyte verschickt, also bestimmt, bei welchem der acht Eingangskanäle sich die Abschwächung oder die Schalterstellung ändert. Darauf folgt das Datenbyte mit dem Wert der Abschwächung. Anschließend erscheint eine neue Adresse und ein Datenbyte. Es ist aber auch möglich, mehrere Datenbytes für den gleichen Kanal hintereinander zu schreiben, ohne das Adreßbyte beständig zu wiederholen. Auf diese Weise erreicht man ein perfektes automatisches Fading (Auf- oder Abblenden). In Bild 3 ist auch ein Stummschalt-Eingang (MUTE INPUT) zu sehen. Der Eingang ist High aktiv und unterdrückt beide Ausgangskanäle, ohne aber die Einstellungen der Register zu beeinflussen. Beim Einschalten des Mischpults werden die Ausgänge für einen Augenblick automatisch stummgeschaltet, um Einschaltgeräusche zu verhindern. DIE SERIELLE STEUERUNG Die Steuerung des SSM2163 verläuft über ein serielles Interface mit drei oder vier Leitungen. Die Daten werden über DATA IN geliefert, CLK ist der Takteingang. Die Lesegeschwin- 1 2 Bild 1. Ein stark vereinfachtes Blockschaltbild des digitally controlled audio mixer SSM2163. Bild 2. Der Analogteil des SSM2163 mit einem einstellbaren Abschwächer (attenuator) und einigen Mischerschaltern, die den Ausgang bestimmen, auf den das Eingangssignal geleitet wird. 21
3 5 Bild 3. Das Blockschaltbild des Digitalteils mit einem seriellen Dateninterface. digkeit beträgt maximal 1 MHz. Der WRITE-Eingang kann als eine Art Enable oder Chip-select verstanden werden, denn der Schieberegister- Takt gelangt nur zu seinem Bestimmungsort, wenn WRITE Low ist. Die Speicher übernehmen den Inhalt des Schieberegisters allerdings erst auf eine positive Flanke an LOAD. Meistens (und auch in dieser Schaltung) sind LOAD und WRITE gekoppelt, so daß sich ein Standard-Dreidraht- Interface (Daten, Takt, Enable) ergibt. Aufschluß über das Datenformat gibt Bild 4. Zunächst wird der kombinierte WRITE/LOAD-Eingang Low, dann die acht Datenbits mit dem MSB voran in das Schieberegister getaktet. Nach dem LSB geht WRITE/LOAD zurück auf High, so daß die Daten vom Schieberegister in die Speicher (Abschwächerdaten in ATTENUATOR LEVEL DATA LATCHES, Schalterstellungen in LEFT/RIGHT CHANNEL CONTROL LATCHES) übernommen werden. Die Daten werden in Form zweier Acht-bit-Bytes zum SSM2163 geschrieben. In Bild 5 ist der Aufbau dieser Bytes anschaulich dargestellt. Das ersten Byte beginnt mit einer Eins und wird deshalb als Adreßbyte interpre- SELECTION INPUT CHANNEL 1 INPUT CHANNEL 2 INPUT CHANNEL 3 INPUT CHANNEL 4 INPUT CHANNEL 5 INPUT CHANNEL 6 INPUT CHANNEL 7 INPUT CHANNEL 8 1 1 1 1 1 1 1 1 ADDRESS MODE X X X X X X X X ADDRESS X X X X X X X X 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 X X X X X X X X tiert. Das zweite und das dritte Bit spielen keine Rolle, das vierte und das fünfte ordnen den Eingang dem rechter und/oder dem linken Kanal zu. Die nächsten drei Bits wählen den Eingang aus, für den die Einstellungen gelten. Das zweite Byte beginnt mit einer Null, es handelt sich also um ein Datenbyte. Das zweite Bit ist ohne Bedeutung, die restlichen sechs Bits geben binär kodiert die Abschwächung von 0 dB bis 63 dB an. Wenn ein Kanal einmal selektiert ist, 4 Bild 4. Wenn WRITE und LD aktiv Low sind, werden die Daten bei der positiven CLK-Flanke in das Schieberegister geschrieben. CLK kann man auch mehrere Datenbytes hintereinander verschicken. Genau umgekehrt verhält es sich, wenn ein stummgeschalteter Kanal wieder aktiviert werden soll. Dann reicht das Adreßbyte aus, um einen Kanal wieder in den Zustand zu versetzen, den er vor dem Stummschalten innehatte. Das zuletzt eingestellte Datum bleibt nämlich in den ATTENUATOR LEVEL DATA LATCHES erhalten. M INI-SCHALTUNG, M AXI-FEATURES In Bild 6 ist die - man mag es kaum glauben - komplette Schaltung des Audio-Mischpults zu sehen. Rechts oben befindet sich das Mischer-IC SSM2163 (IC2) mit den acht Audioein- D7 gängen auf der linken und den beiden Ausgängen auf der rechten Seite. Alle diese 1 0 1 DATA 0 1 WRITE & LOAD 0 MSB LSB MSB LSB OUTPUT SELECT 1 = SELECTED, 0 = NOT SELECTED INPUT SELECT X = "DON'T CARE", SHADED AREA = DATA L E F T R I G H T DATA MODE DATA 0 0 0 . . . . . 1 1 1 0 0 0 . . . . . 1 1 1 Anschlüsse werden über abgeschirmte Kabel mit den Buchsen verbunden, wobei das Abschirmgeflecht immer mit Masse verbunden werden muß. S17 ist der SYSTEM-MUTE-Schalter. Die LED D2 leuchtet immer dann, wenn der SSM2163 Daten empfängt. Für die Produktion der Steuersignale zum SSM2163 ist der ST62T25-Controller IC1 zuständig. Sie gelangen über die drei mit DATA, CLK und WRITE/LOAD bezeichneten Portleitungen PA0...PA2 zum Mischer-IC. Die insgesamt 16 Portleitungen zur linken fungieren als analoge Eingänge. Sie werden in schneller Folge abgetastet und die Informationen zu einen Steuersignal für den SSM2163 umgewandelt. Bei den Eingangsinformationen für den Controller dreht es sich aus- D5 D4 D3 D2 D1 D0 Bild 5. Die Tabelle zeigt den Aufbau eines Adreß- und eines Datenbytes. 970037 - 15 schließlich um Gleichspannungen. In acht identischen Teilschaltungen werden sowohl Abschwächung als auch Kanaldaten mit Hilfe von Spannungsteilern festgelegt. Die Schleifer der acht Schiebepotis sind an P1...P8 angeschlossen, die Enden der Widerstandsbahnen an +5 V beziehungsweise mit Masse. Schleiferspannung und Abschwächung sind umgekehrt proportional. Die acht aus jeweils drei Widerständen bestehenden Teiler sind für die Kanalwahl vorgesehen. Sind beide an den Knoten angeschlossenen Schalter offen, beträgt die Spannung an der Portleitung etwa 1,3 V. Diese Spannung bewirkt, daß das Eingangssignal nicht zu einem Ausgang weitergeleitet wird. Ist der Schalter am oberen Knoten geschlossen und der am unteren offen, so liegt am Port eine Spannung von ungefähr 1,8 V, so daß das Eingangssignal DATA ATTENUATION 22 Elektor 3/97 0 0 0 . . . . . 1 1 1 0 0 0 . . . . . 1 1 1 0 0 1 . . . . . 0 1 1 0 1 0 . . . . . 1 0 1 0dB -1dB -2dB . . . . . -61dB -62dB -63dB 970037 - 16
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