Idee/Konzept digital Aktivweiche für aktive Lautsprecher

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WhyLee
Stammgast
#1 erstellt: 18. Nov 2014, 21:25
Hallo liebe Community,

in meinem Kopf - und vielleicht in anderen Köpfen auch - spukt schon lange der Wunsch nach einer digitalen 2 oder 3-Wege Weiche rum, nachdem ich meine alten Partyboxen geschlachtet hab und in Aktiv-form wieder neue aufbauen möchte.

Zu diesem Zwecke habe ich etwas bzgl. digitale Filter recherchiert.
Der TAS3103 schaut ja sehr sympathisch aus, wird aber nicht mehr für neue Designs empfohlen. Ich hab auf der Eletronica sogar die Ehre gehabt mit dem Designer, der diesen Chip gebastelt hat persönlich quatschen zu dürfen um Alternativen zu besprechen, das war natürlich sehr interessant, aber rausgekommen ist, daß die unterschiedlichen Optionen unendlich sind (mit allen möglichen Variationen über DSPs, ARM-Cores und Ethernet etc.)

Dann bin ich auf die folgenden DACs von Texas Instruments gestoßen, die eine 'einfache' Lösung näher bringen könnten:
PCM5121/5122 (32bit mit 106/112dB SNR) und ROM based fixes processing (als über SPI oder I2C Interface die Register der Mixer/Biquad-Filter beschreiben)

PCM5141/5142 (32bit mit 106/112dB SNR) und miniDSP ==> sicherlich viel aufwändiger bzgl. Software und etwas teurer

==> Ein PCM5122 scheint für eine 2-Wege-Weiche schon interessant, weil der mehrere programmierbare digitale Biquad-Filter drin hat die für die Programmierung einer digitalen Frequenzweiche ausreichen dürften.
Jedoch hat der für die zwei Kanäle am Anfang der Signalkette keinen Schalter auf 'Mono', d.h. daß sich beide Kanäle auf Links oder Rechts beziehen können. Das könnte man vermutlich nur mit der DSP-Version machen, die von der Software her natürlich viel aufwändiger und vom Chip her auch etwas teuerer ist.

Dann hab ich einen netten S/P-DIF-Receiver entdeckt: Cirrus Logic CS8427
Diese unterstützt - wenn ich das Datenblatt richtig verstanden habe unterschiedliche Mono-Modis, einige zum Kombinieren der Kanäle um eine höhere Datenrate rauszuholen, aber eben auch einen Modus, wo man nur den linken oder rechten Kanal des digitalen Inputs verwenden könnte. D.h. man hätte einen digitalen Kanal zum PCM5122, wo zwei mal der linke oder der rechte Kanal übertragen wird und somit könnte man beide Kanäle des PCM5122 für die zwei Wege eines Lautsprechers nutzen.

Vielleicht kann sich jemand mal das ansehen, ob ich das so richtig sehe.
Denn in der einfachsten Version für eine 2-Wege-box bräuchte man 'nur' einen CS8427, einen PCM5122 und einen Microcontroller der den Kram ansteuert. Dann müsste man sich noch Gedanken über die Lautstärkeregelung machen.
Die DACs unterstützen ja schon eine Lautstärkeregelung, der Microcontroller muß ihm diese Information über SPI oder I2C oder so mitteilen.

Aber natürlich will man nicht zu den Boxen laufen und dort lauter und leiser drehen. Über S/P-DIF kann man diese Information leider nicht mitliefern (einer der Schwachstellen dieser Schnittstelle) - also wie bekomme ich dann die Lautstärke-Information in die Boxen?

Eine Fernbedienungssystem mit Bluetooth, damit man das mit jedem Handy fernsteuern kann? Oder gibts gute günstige 833MHz-Sender oder ähnliches, die einen seriellen Datenstrom mit absoluten Lautstärkeinformationen übertragen und man eine Fernbedienung auch noch basteln muß?
Oder eine fertige Fernbedienung, die aber absolute Lautstärkeinformationen raushaut und nicht einfach meldet 'Knopf Lautstärke Up/Down gedrückt', weil dann kann es sein, daß die Lautstärken beider Boxen nicht mehr synchron sind.


In meinem konkreten Fall würde ich wohl zwei PCM5122 verwenden, weil ich drei-Wege-Boxen habe. Für den Bass ein LM3886-Amp-Modul und für Mittel/Hochton jeweils ein TDA7293-Modul.

Was sagt ihr zu diesem Konzept? Vor/Nachteile/Schwachstellen?

Vielleicht noch einen ADC an den CS8427 dran schweißen, dann hätte man auch noch einen analogen Eingang?

Grüße aus Österreich und schönen Dank für Euer Feedback,
WhyLee.
DieterK1
Stammgast
#2 erstellt: 19. Nov 2014, 07:18
Ambitioniert, als Amateur heute noch eine entsprechende Schaltung selbst zu entwerfen. Ansonsten würde ich Dir die Najda empfehlen.
Kay*
Inventar
#3 erstellt: 19. Nov 2014, 20:37

S/P-DIF ... (einer der Schwachstellen dieser Schnittstelle

bei 24bit (wenn ich recht erinnere) nicht mehr, darunter schon
zur Spezifikation eines S/P-DIF-Stromes
mal in ein Datenblatt sehen


Oder eine fertige Fernbedienung, die aber absolute Lautstärkeinformationen raushaut und nicht einfach meldet 'Knopf Lautstärke Up/Down gedrückt', weil dann kann es sein, daß die Lautstärken beider Boxen nicht mehr synchron sind

ein pga2310, o.ä. bekommt ganz einfach bits für jeden Lautstärke wert
...
wenn du ernsthaft selbst entwickeln wolltest,
so müsstest du sowas schon wissen,
oder zumindest per Finden lernen:
mal in ein Datenblatt sehen

p.s.
der Haken der Lautstärkeeinstellung ist die IR- (Funk-)strecke,
bzw. man müsste bidirektional arbeiten und die übertragenen Bits prüfen


[Beitrag von Kay* am 19. Nov 2014, 20:39 bearbeitet]
WhyLee
Stammgast
#4 erstellt: 19. Nov 2014, 22:25

Kay* (Beitrag #3) schrieb:

S/P-DIF ... (einer der Schwachstellen dieser Schnittstelle

bei 24bit (wenn ich recht erinnere) nicht mehr, darunter schon
zur Spezifikation eines S/P-DIF-Stromes
mal in ein Datenblatt sehen

ja, da muß ich wohl etwas genauer recherchieren, auch beim s/p-dif-receiver-chip wie man den übermittelten volume-wert auslesen kann. da ist mir nichts im datenblatt auf die schnelle aufgefallen, oder gibts da einen seriellen 'low-speed' metadatenstream, den man sich selbst definieren kann?


Kay* (Beitrag #3) schrieb:

Oder eine fertige Fernbedienung, die aber absolute Lautstärkeinformationen raushaut und nicht einfach meldet 'Knopf Lautstärke Up/Down gedrückt', weil dann kann es sein, daß die Lautstärken beider Boxen nicht mehr synchron sind

ein pga2310, o.ä. bekommt ganz einfach bits für jeden Lautstärke wert
...
wenn du ernsthaft selbst entwickeln wolltest,
so müsstest du sowas schon wissen,
oder zumindest per Finden lernen:
mal in ein Datenblatt sehen

p.s.
der Haken der Lautstärkeeinstellung ist die IR- (Funk-)strecke,
bzw. man müsste bidirektional arbeiten und die übertragenen Bits prüfen


Ich denke, da haben wir etwas aneinander vorbei geredet. die DAC-Chips selbst haben ja schon eine digitale lautstärkeregelung drin. das geht sich bei einem 32bit-dac ja auch schön aus. die gewünschte lautstärkeinformation muß ich nur vom microcontroller aus über die I2C oder SPI-Schnittstelle an die DACs weiterleiten, so wie alle anderen register auch.

die frage bezog sich mehr auf das fernbedienungssystem, das wie von dir schon bemerkt, am besten bidirektional ausgelegt werden sollte, weil die fernbedienung nicht mehr mit einem gerät sondern mit zwei lautsprecherboxen kommunizieren muß. somit funktioniert das mit den üblichen einfachen 'plus' und 'minus'-informationen über ir oder so nicht mehr.

das schöne an dem konzept ist ja - finde ich - daß filtermöglichkeit und lautstärkeregelung schon im dac inkludiert ist, meinst du nicht auch?
trotzdem danke für dein feedback!
Kay*
Inventar
#5 erstellt: 19. Nov 2014, 22:53

lautstärkeregelung schon im dac inkludiert ist, meinst du nicht auch?


nein!

ich werde eine Einstellung per Quelle oder PGA zur Fein-/Vorjustierung verwenden.
zusätzlich direkt vor der/den Endstufe(n) eine Grob-Einstellung per Relais+Spannungsteiler.
Es ist letzlich - nach meiner Einschätzung - die Lösung mit dem grösstmöglichen Störabstand.
Daneben ist die Überwachung/Anzeige des Schaltzustandes der Relais
direkt an der Box ein mir wichtiges Detail!

p.s.
die Entwicklung einer passenden FB ist in dem Projekt wahrscheinlich das kleinste Problem
WhyLee
Stammgast
#6 erstellt: 20. Nov 2014, 00:00

Kay* (Beitrag #5) schrieb:

lautstärkeregelung schon im dac inkludiert ist, meinst du nicht auch?


nein!

ich werde eine Einstellung per Quelle oder PGA zur Fein-/Vorjustierung verwenden.
zusätzlich direkt vor der/den Endstufe(n) eine Grob-Einstellung per Relais+Spannungsteiler.
Es ist letzlich - nach meiner Einschätzung - die Lösung mit dem grösstmöglichen Störabstand.
Daneben ist die Überwachung/Anzeige des Schaltzustandes der Relais
direkt an der Box ein mir wichtiges Detail!

p.s.
die Entwicklung einer passenden FB ist in dem Projekt wahrscheinlich das kleinste Problem ;)


haha - diese antwort war ja sehr betimmend :-)
ja, wenn man bzgl störabstand nach den sternen greifen will wird das wohl die beste option sein, den dac so gut wie möglich auszusteuern und so einen pga-heini hinten dran zu knallen. da würde ich aber gleich den pga4311 verwenden, der kostet auf der straße ungefähr so viel wie der pga2310 und kann vier kanäle bedienen. oder würdest du für einen größeren voltage-swing von 27 volt (+/-13,5V) plädieren und zwei pga 2310 einsetzen, wenn man mindestens eine 3-wege box damit ansteuern will?

für das fernbedienungssystem ist mir gerade das low-energy-bluetoothmodul rn4020 von microchip untergekommen, das lässt sich einfach an einen uart der mcu dran schweissen. irgendeinen passenden pic18f oder sowas mit eeprom drin wird man schon finden der dann mit spdif-receiver, die dacs und die pgas kommuniziert. im integrierten eeprom ist dann hoffentlich genug platz für die filterparameter für die dacs
das bluetoothsystem hätte auch den vorteil, daß man auch die filterparameter über ein androidprogrämmchen austauschen könnte und damit quasi zur laufzeit auf die filterparameter einluß nehmen könnte.

ja, da kommt jetzt schon einiges zusammen. was genau meintest du mit dem relais - wo genau hin, welche funktion?
ein relais für die analoge verstärkerstromversorgung muß ja auch noch dran, ein eigener trafo für die digitalsektion würde sinn machen, damit aufgrund des spdif-eingangssignals ein automatisches ein/ausschalten möglich ist (das man vielleicht softwaremässig über bluetooth zwischen on/off/auto umschalten könnte)

ok, ich muß mir wohl bald das ki-cad ansehen. ich hoffe, mit dem kriegt man sowas irgendwie hin. arbeitskollegen von mir arbeiten mit eagle aber die sind nur am fluchen - das kann mit ki-cad wohl nicht schlimmer sein, oder?


[Beitrag von WhyLee am 20. Nov 2014, 00:01 bearbeitet]
Kay*
Inventar
#7 erstellt: 20. Nov 2014, 15:08

wenn man bzgl störabstand nach den sternen greifen will

de(i)n(en) ganzen Kram muss man erstmal störungsarm auf die Platine bekommen

Mit was machste denn die SampleRateConvertierung?


oder würdest du für einen größeren voltage-swing von 27 volt (+/-13,5V) plädieren

direkt vor der Endstufe nicht, da unnötig
(bei mir möchte ich aber, als maximal-Forderung,
die Option haben, irgendwann einmal hinter der
Grob-Einstellung nur noch Stromverstärker zuhaben,
oder im einfachsten Fall die Verstärkung umzuschalten )

Ich mache nur AVR, keine PIC.
I2C-EEPROM extern zur Ablage von Daten kein Problem,
man muss es aber programmieren.

Woher nimst du die Filterparameter?


eagle aber die sind nur am fluchen - das kann mit ki-cad wohl nicht schlimmer sein, oder?

kann ich nicht beurteilen,
ich arbeite seit etwa 1990 mit Protel.

Schaue dir doch mal Designspark an (RS-Components!

p.s.
die treads zur quellen-offenen dig. FW auf www.diyaudio.com kennste?
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