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Andreas72AB

Audio-Mischer mit autom. Lautstärkeeinstellung

Status: Proposal
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February 25, 2016
Mischer-1.JPG

Technische Daten: Mischen (Addieren) von Audio-Signalquellen, optional gemeinsame automatische Lautstärkeeinstellung / Max. 11 Eingänge, max. 11 Ausgänge, Summe Ein-/Ausgänge max. 12 / Standard: Cinch (1 Volt), Stereo / Max. Eingangsspannung Audio-Eingänge: 5 Vss (Spitze-Spitze) / Stromversorgung: Gleichspannung 5 V ± 5 %, 300 mA (geregelt) über ein Steckernetzteil, selbstrückstellende Sicherung ist auf der Leiterplatte vorgesehen

Dieser Mischer ist gedacht zum Einsatz an einer Stereo-Anlage, wenn die Anzahl der am Verstärker verfügbaren Eingänge nicht mehr ausreicht oder wenn man die Eingänge am Verstärker nicht immer manuell umschalten möchte. Er addiert die Signale an allen seinen Eingängen und gibt sie auf seine Ausgänge. Er hat daher keine Bedienelemente. Am Verstärker muss man den Eingang nicht mehr wählen. Der Eingangswähler des Verstärkers bleibt auf einem Eingang, z. B. "CD", und an diesen Eingang des Verstärkers muss man den Ausgang des Mischers anstecken. Man lässt nun einfach die gewünschte Signalquelle laufen und schaltet alle anderen ab. Die endgültige Lautstärke wählt man weiterhin am Verstärker

Geeignet ist dieses Teil für alle üblichen Stereo-Audio-Signalquellen mit Cinch-Ausgängen (1 V). Nicht geeignet ist der Umschalter für Plattenspieler mit Phono-Ausgang (50 mV), hier müsste weiterhin der Phono-Eingang des Verstärkers genutzt werden - oder man baut einen Phono-Vorverstärker ein. Das Foto zeigt eine Möglichkeit (Mitte hinten): Cinch-Buchsen auf dem Kopf mit Lötstiften nach oben und eine (noch virtuelle) kleine Leiterplatte mit einem Phono-Preamp mit Kabeln zur Stromversorgung und zur Leiterplatte. Die Hinterbandkontrolle bzw. Monitorfunktion bei Cassetten- oder Tonbandgeräten muss deaktiviert werden, sonst gibt es Hall. Praktisch ist die Installation an der Rückseite der Stereo-Anlage mit kurzen Kabeln.

Die Anzahl der Ein- und Ausgänge und ob eine automatische Lautstärkeeinstellung erfolgen soll, das muss man entsprechend bestücken: - keine Lautstärkeautomatik: R80 und R81 bestückt, alle Bauteile C1xx, N1xx, P1xx und R1xx unbestückt - mit Lautstärkeautomatik: R80 und R81 nicht bestückt, alle anderen Bauteile bestückt.

Zur Spannungsversorgung wird aus der geregelten 5-V-Eingangsspannung mit einem Spannungsverdoppler 10 V und mit einem Inverter minus 5 V gewonnen. N13 läuft mit einer Taktfrequenz von etwa 25 kHz, also über dem Audio-Frequenzbereich bis 20 kHz und deutlich unter 150 kHz, von wo ab oft Funkstörmessungen beginnen. Anstelle des Steckernetzteils kann jede andere Quelle, die 5 V ± 5 % liefert, verwendet werden, z. B. auch ein Adapterkabel USB - Hohlstecker 2,1 mm, wenn ein Gerät mit USB-Anschluss in der Nähe ist. Um alle Arten von Störungen auszuschließen könnte auch ein konventionelles Netzteil mit Längsreglern zum Einsatz kommen, wie z. B. die "Universelle Netzteil-Platine" aus der Ausgabe März 2016. Die fertig bestückte Baugruppe muss man in ein Metallgehäuse zur Abschirmung gegen Brumm oder Funk einbauen, z. B. ins TEKO 335.

Die Schaltung zur automatischen Lautstärkeeinstellung ist mit dem Kompander-IC NE570/SA571 aufgebaut und weitgehend dem Datenblatt und der Application note AND8159/D entnommen, hier ist die nähere Beschreibung der Funktionsweise. Eine ähnliche Schaltung war bereits in Elektor 2/88 und 2/89. Bis heute gibt es wohl keine neue gut erhältliche Lösung mit wenig Aufwand, nur dass es das IC inzwischen auch als SMD gibt.

Das Verhalten ist etwa, als würde man am Verstärker langsam den Lautstärkeknopf auf- oder zudrehen, damit man immer etwa die gleiche Lautstärke hat. Wie langsam, wird durch C119 (Schaltplan) festgelegt, falls zu langsam, lässt man einen der parallelen Kondensatoren weg. Die Balance zwischen links und rechts wird nicht verstellt. An C119 liegt eine Spannung, die ein Maß für die Eingangs-Lautstärke auf beiden Kanälen ist bzw. bei hoher Spannung ist die Verstärkung des N101 klein. Bei Signalen mit geringem Dynamikumfang, die lauter erscheinen, ergibt sich durch die Mittelwertbildung eine höhere Spannung als bei Signalen mit geringem Dynamikumfang und es wird hier leiser gestellt. Werbeplärrer im Fernsehen sind für das Ohr manchmal so störend laut, haben messtechnisch meist normal hohe Pegel aber eine kleine Dynamik, sie werden also entnervt. Bei langen leisen Passagen stellt das Kompander-IC laut und bei plötzlichem lautem Ereignis würde dieses dann noch lauter wiedergegeben und erst mit der durch C119 eingestellten Verzögerung wieder leiser gestellt. Um sofort leiser zu stellen, dafür sorgt N103, indem er C119 bei einem IC-Ausgangssignal über der doppelten Dioden-Schwellenspannung von D101/D102 bzw. D103/D104 lädt.

Es sind keine Vorkehrungen gegen Ein-/Ausschaltgeräusche getroffen. Wenn der Mischer mit dem Verstärker zusammen ein- und ausgeschaltet wird, hört man in aller Regel keinen Plopp.

Das ist zu beachten: - Das Kompander-IC macht kontinuierlich seine Arbeit. Bei Musikstücken in denen leise und laut oft und kurz hintereinander abwechseln hört man dies ein wenig, wenn Instrumente im Hintergrund im Original immer gleich laut spielen, hier aber dann in der Lautstärke wechseln. - Große Lautstärkeunterschiede in recht kurzer Zeit bleiben bestehen, in längerer Zeit gehen sie dann natürlich verloren und manche Musikstücke mögen etwas mumpfig klingen. - Das Kompander-IC stellt die Lautstärke entsprechend dem was man misst und nicht was man hört. Offenbar wird bei einigen Klängen etwas leiser gestellt, die man aber gar nicht so laut wahrnimmt. - UKW-Empfang, es kommen Nachrichten: In den Sprechpausen stellt das IC lauter, so dass man hier Empfangsrauschen hören kann, das sonst unter der Hörschwelle liegt. Oder der Sprecher holt nach einer Sprechpause Luft, daraus kann ein unnatürlich lauter Schnaufer werden, weil das IC inzwischen nachgestellt hat. - N103 greift auch ein wenn nur an einem Kanal ein Signal anliegt, sonst würde hier auf die doppelte Spannung gestellt weil das Signal von links oder rechts fehlt. Alle Kondensatoren sind auf eine untere Grenzfrequenz von etwa 20 Hz ausgelegt und hier kommt es durch den Eingriff von N103 schon zu Verzerrungen. - Solche Unzulänglichkeiten sind zu bedenken bei der Entscheidung ob es für die eigene Anwendung das richtige ist - oder einfach mit Humor hinzunehmen.

Mit P101 und P102 kann der Klirrfaktor minimiert werden. Mit meinen Exemplaren des SA571 hatte ich möglicherweise Glück, denn sie waren ohne Abgleich bei einer Differenzmessung von Ein- und Ausgang mit dem Oszilloskop praktisch genauso gut wie mit Abgleich. Die beiden Potis könnten nun vielleicht auch entfallen.

Bei meinem Prototyp wird die Kanaltrennung ohne die automatische Lautstärkeeinstellung ab ca. 10 kHz kleiner als 60 dB von links nach rechts, von rechts nach links ist sie besser. Es wird an der langen Leiterbahn auf der Bestückungsseite entlang der Cinch-Buchsen liegen. Im Layout im Anhang sind bereits weitere Masseleiterbahnen zur Abschirmung, ich habe es aber noch nicht ausprobiert. Beim Layout wurde versucht, es von den Signalen links/rechts einerseits kapazitätsarm zu Masse und andererseits mit genügend Schirmwirkung durch die Masseleiterbahnen auszulegen, ganz gelungen ist es noch nicht. Besonders kapazitätsarm braucht es im Audiofrequenzbereich offenbar nicht zu sein. Mit Kompander-IC ist die Kanaltrennung ca. 34 dB, bei 1 kHz beträgt sie etwa 46 dB.

Wie es mit Rauschen und Klirrfaktor aussieht - ich kann es nicht vernünftig messen. Vielleicht hat mal jemand Gelegenheit dazu?

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