Hüllkurve von Audio

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo Leute,

ich möchte gern einen Audio-Signal-Pegel in einer Reihe LEDs anzeigen. Früher hab ich das mit dem A277 gemacht.

Jetzt möchte ich das etwas moderner mit nem Microcontroller. Ich hab mir gedacht, das Signal A/D zu wandeln und dann entsprechend viele LEDs (maximal 21) anzumachen. Änderungsfrequenz etwa 10 bis 15 Hz.

Nun brauche ich aber nicht das tatsächliche Signal, sondern nur die (positive) Hüllkurve. Oder aber den Maximum-Pegel des Signals innerhalb eines Intervalls.

Könnte ich das so machen, dass ich das Signal über ne Diode schicke, dann auf nen Kondensator lege und erst dann Wandle?

Könnte das funktionieren oder habt ihr bessere Ideen wie ich Hüllkurve oder Maximum finde?

Danke,

Günther

#2

Hi,

Jetzt möchte ich das etwas moderner mit nem Microcontroller.
Ich hab mir gedacht, das Signal A/D zu wandeln und dann
entsprechend viele LEDs (maximal 21) anzumachen.
Änderungsfrequenz etwa 10 bis 15 Hz.

Ähnliches habe ich mir auch überlegt und dann sein lassen.

Nun brauche ich aber nicht das tatsächliche Signal, sondern
nur die (positive) Hüllkurve. Oder aber den Maximum-Pegel des
Signals innerhalb eines Intervalls.

Könnte ich das so machen, dass ich das Signal über ne Diode
schicke, dann auf nen Kondensator lege und erst dann Wandle?

Mehr theoretisch als praktisch, denn allein die Schwellspannung der Diode macht so viel Ärger, dass eine solche Schaltung wenig Sinn ergibt - schon garnicht, wenn man mit vielen LEDs auch kleine Pegel anzeigen will.

Könnte das funktionieren oder habt ihr bessere Ideen wie ich
Hüllkurve oder Maximum finde?

Man braucht einen aktiven Gleichrichter mit Op-Amps. Wenn man es richtig machen will, kann der gleich noch standardisierte (PPM- oder VU-) Zeitkonstanten bekommen. Schaltungen dazu unter http://cache.national.com/ds/LM/LM3916.pdf, ab Seite 11.

Das große Problem bei uCs ist, dass Du jede Menge LED-Treiber samt Vorwiderstände brauchst. Das macht das „moderne Konzept“ zu einem aufwändigen Halbleitergrab - oder hast Du einen uC mit 20 LED-Treibern? (Wenn ja: interessiert mich!)

Deswegen würde ich auf jeden Fall bei den „altmodischen“ Konzepten, LM391x, bleiben - die lassen sich leicht auf 20 LEDs erweitern. Simpler kann es kaum gehen, glaube ich.

Grüße

Uwe

#3

Hallo nochmal,

Danke dir für deine Ausführungen.

Mehr theoretisch als praktisch, denn allein die
Schwellspannung der Diode macht so viel Ärger, dass eine
solche Schaltung wenig Sinn ergibt - schon garnicht, wenn man
mit vielen LEDs auch kleine Pegel anzeigen will.

Da zwängt sich mir die Frage auf, wie groß der pegel am Ausgang z.B. eines CD-Players ist.

Das große Problem bei uCs ist, dass Du jede Menge LED-Treiber
samt Vorwiderstände brauchst. Das macht das „moderne Konzept“
zu einem aufwändigen Halbleitergrab - oder hast Du einen uC
mit 20 LED-Treibern? (Wenn ja: interessiert mich!)

Na z.B. die Pics (hier: 18F442) können 25 mA treiben. Ein kleiner Vorwiderstand macht alles komplett. Ich finde das vertretbar.

der Günther

#4

Da zwängt sich mir die Frage auf, wie groß der pegel am
Ausgang z.B. eines CD-Players ist.

Solange es um normale „netzbetriebene“ Geräte handelt, hat sich da offensichtlich seit vielen Jahren ein Pegel von ca. 2 Veff bzw. 6 Vss für 100% FS (Full Scale) in der Industrie herausgestellt.

Na z.B. die Pics (hier: 18F442) können 25 mA treiben. Ein
kleiner Vorwiderstand macht alles komplett. Ich finde das
vertretbar.

Wenn der 18F442 genug Beinchen hat (ist wahrscheinlich, ich kenne mich bei PICs nicht aus - ich weiß, das ist ein Sakrileg in diesem Forum), und wenn Du mit einer Leuchtpunktanzeige(!) auskommst, dann wäre es ein Ansatz. Leuchtbänder sind aber üblich, 7 mA pro LED angemessen, aber das ergäbe max. 200mA pro Prozessor - mag der das? Auch noch in Stereo? -> Dein Job.

Grüße

Uwe

#5

Solange es um normale „netzbetriebene“ Geräte handelt, hat
sich da offensichtlich seit vielen Jahren ein Pegel von ca. 2
Veff bzw. 6 Vss für 100% FS (Full Scale) in der Industrie
herausgestellt.

Dann hast Du recht laute Exemplare erwischt. Denn der Mittelwert aus den Geräten, die mir in die Hände gekommen sind, liegt bei ca 1 Veff, mit Ausreissern von 0,5 bis ca 3 V.

Wenn die Sache mit einem bestimmten Gerät laufen soll, wäre die Überprüfung des Ausgangspegels mit einer Test-CD (Track mit 0-dB-Signal). Wenn aber mehrere Geräte in Frage kommen, dann müsste man auch den Eingang regelbar gestalten und nach Playerwechsel nachkalibrieren.

MfG

C.

#6

Wenn der 18F442 genug Beinchen hat

34 I/O incl. A/D-Wandler

Ich kann problemlos 20 LEDs stereo im Leuchtband betreiben, mit nem einfachen Multiplex.

7 mA pro LED angemessen, aber das ergäbe max. 200mA
pro Prozessor - mag der das? Auch noch in Stereo?

Ja, der maximal zu treibende Strom des Pics sind zufällig gerade 200mA.

Nur habe ich die Möglichkeit, im Betrieb zwischen Punkt und Band umzuschalten, oder die Richtung zu wechseln oder die LEDs biltzen zu lassen oder oder oder.

Die Vorteile überwiegen.

Warum brauche ich eigentlich eine OPV-Schaltung? Warum könnte ich nicht einfach die einfache Schaltung (Figure 3) benutzen. Das ist doch ein Halbwellen-Peak-sucher. (In dem o.G. Datenblatt)

Danke dir nochmal.

der Günther

#7

Anmerkung 20 LEDs
Hallo Uwe,

Das große Problem bei uCs ist, dass Du jede Menge LED-Treiber
samt Vorwiderstände brauchst. Das macht das „moderne Konzept“
zu einem aufwändigen Halbleitergrab - oder hast Du einen uC
mit 20 LED-Treibern? (Wenn ja: interessiert mich!)

die LEDs kann man mit einem Pic auch multiplexen. Einen von fünf Ports auf high (die anderen 4 low), dann einen von vier weiteren Ports auf low (die übrigen drei high) und schon leuchtet nur genau eine LED. Also 20LED mit 9 Leitungen ansteuern. Und wenn man die Ansteuerung umkehrt, sollten nochmal 20LED anzustuern sein, zusammen also 40.
Natürlich sind auch andere Kombinationen mit mehr oder weniger Leitungen und LEDs möglich.

Reicht das nicht?

Gruß
Axel

#8

Hi,

die LEDs kann man mit einem Pic auch multiplexen. Einen von
fünf Ports auf high (die anderen 4 low), dann einen von vier
weiteren Ports auf low (die übrigen drei high) und schon
leuchtet nur genau eine LED. Also 20LED mit 9 Leitungen
ansteuern. Und wenn man die Ansteuerung umkehrt, sollten
nochmal 20LED anzustuern sein, zusammen also 40.
Natürlich sind auch andere Kombinationen mit mehr oder weniger
Leitungen und LEDs möglich.

Meine Frage war eher so gemeint, ob ein uC bekannt ist, der gleichzitig auf vielen Pins LED-Ströme, möglichst als Konstantstromquelle, liefern kann. uCs mit vielen Ports ist ein kleineres Problem.

Multiplexen dagegen eher: Beim Multiplexen brauchst man entsprechend der Multiplexrate mehr Strom. Das schaffen die Ports erst recht nicht, spätestens dann kommen extra Treiber ins Spiel. Dazu kommt, dass LEDs nicht mit mit beliebig hohen Spitzenströmen betrieben werden sollen.

Als Kompromiss zwischen Helligkeit und Stromaufnaheme nehme ich immer 7mA pro LED. Bei einer Mux-Rate non 3:1 müssen die Treiber schon 30mA liefern, 40 LEDs in einer pinsparenden 7x8-Matrix brauchen 50mA Spaltenstrom und 8x50mA= 400mA Zeilenstrom (oder umgekehrt). Macht mindestens zwei Treiber-ICs und 7 Widerstände.

Wer von vornherein auf eine normale Helligkeit verzichtet, kommt natürlich mit weniger Strom aus, aber wenn z. B. die Spaltenströme über den PIC gehen sollen, dann wird es schon deutlich schlechter als nur „schummerig“.

Grüße

Uwe

#9

Wenn der 18F442 genug Beinchen hat

34 I/O incl. A/D-Wandler

Ich kann problemlos 20 LEDs stereo im Leuchtband betreiben,
mit nem einfachen Multiplex.

7 mA pro LED angemessen, aber das ergäbe max. 200mA
pro Prozessor - mag der das? Auch noch in Stereo?

Ja, der maximal zu treibende Strom des Pics sind zufällig
gerade 200mA.

Nur habe ich die Möglichkeit, im Betrieb zwischen Punkt und
Band umzuschalten, oder die Richtung zu wechseln oder die LEDs
biltzen zu lassen oder oder oder.

Die Vorteile überwiegen.

Das Konzept scheint schlüssig.

Warum brauche ich eigentlich eine OPV-Schaltung? Warum könnte
ich nicht einfach die einfache Schaltung (Figure 3) benutzen.
Das ist doch ein Halbwellen-Peak-sucher. (In dem o.G.
Datenblatt)

Wie ich schon schrieb: „Man braucht einen aktiven Gleichrichter mit Op-Amps. Wenn man es richtig machen will, kann der gleich noch standardisierte (PPM- oder VU-) Zeitkonstanten bekommen. Wenn man es richtig machen will, kann der gleich noch standardisierte (PPM- oder VU-) Zeitkonstanten bekommen.“ Man hat halt oft die Alternative zwischen „besser“ und „einfacher“. Das ist Deine Entscheidung. Die „nur-Diode“ ergibt überhaupt keine vernünftige Kennlinie, bei der einfachen Transistor-Diode-Schaltung musst Du mit einer Offsetapannung rechnen, die einem 20-LED-Messumfand nicht mehr gerecht ist. Ok, meine Aussage „Man braucht einen aktiven Gleichrichter mit Op-Amps“ ist nur bedingt gültig.

Uwe

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#10

Hi,

Dann hast Du recht laute Exemplare erwischt. Denn der
Mittelwert aus den Geräten, die mir in die Hände gekommen
sind, liegt bei ca 1 Veff, mit Ausreissern von 0,5 bis ca 3 V.

Wenn die Sache mit einem bestimmten Gerät laufen soll, wäre
die Überprüfung des Ausgangspegels mit einer Test-CD (Track
mit 0-dB-Signal). Wenn aber mehrere Geräte in Frage kommen,
dann müsste man auch den Eingang regelbar gestalten und nach
Playerwechsel nachkalibrieren.

Ich hatte angenommen, dass dieser Widerspruch kommt. Nein, es ist schon wahr, und nicht nur ich mache diese Messungen, auch Andere. Selbst in Halbleiterdatenblättern (Audio-Codecs) habe ich Hinweise auf die „übliche Ausgangsspannung von 2Veff“ gefunden.

Eine Test-CD habe ich wohl, aber bislang hat mir noch _jede_ Audio-CD auf dem Speicher-Scope in der Envelope-Betriebsart ein 6V breites Band erzeugt. Übrigens auch bei einem DAT-Recorder. Die Ausgangspegel sind bei allen Geräten, von denen ich diese Messungen kenne, nicht einstellbar. Für portable Geräte gilt das alles wohl wenn überhaupt, dann seltener. Denen fehlt die Betriebsspannung.

Ehrlich gesagt, wenn ich das vor ein paar Monaten gelesen hätte, hätte ich es auch nicht geglaubt.

Grüße

Uwe

#11

Hallo Uwe,

Das Konzept scheint schlüssig.

Vielen Dank.

Das ist Deine Entscheidung. Die „nur-Diode“
ergibt überhaupt keine vernünftige Kennlinie,

Okay, soweit sind wir einig.

bei der einfachen Transistor-Diode-Schaltung musst Du mit einer
Offsetapannung rechnen, die einem 20-LED-Messumfand nicht mehr
gerecht ist.

Öhm, Wie? Nicht mehr gerecht? Also vernachlässigbar? In dem Datenblatt stehen 100mV, die dem Signal verloren gehen. Das ist bei 2 Veff verkraftbar. Oder was meinst du mit „nicht mehr gerecht“?

Danke trotzdem vielmals für deine Hilfe. Ich werde das Ding einfach mal fliegend verdrahtet aufbauen und mal schauen ob es so geht wie ich das will.

Der Günther.

#12

Hi,

Öhm, Wie? Nicht mehr gerecht? Also vernachlässigbar? In dem
Datenblatt stehen 100mV, die dem Signal verloren gehen. Das
ist bei 2 Veff verkraftbar. Oder was meinst du mit „nicht mehr
gerecht“?

Kommt etwas darauf an: Bei einer 20-LED-Anzeige würde ich eine logarithmische Anzeige mit einem Anzeigeumfang von ca. 40dB anstreben. Die erste LED soll also bei ca. 1/100 der 200%-Spannung angehen, das sind dann ca. 60mV. Ich zweifele sehr, dass die Offsetspannung der einfachen Schaltung so klein ist.

Bei einer linearen Anzeige wären es nur ca. 300mV, das wird wohl mit ausreichender Sicherheit gehen.

einfach mal fliegend verdrahtet aufbauen und mal schauen ob es
so geht wie ich das will.

Das ist sicherlich die beste Herangehensweise.

Grüße

Uwe

#13

Hallo nochmal,

Ich habe mal noch ne andere Frage. Ich möchte noch etwas mehr machen. Und dafür brauche ich beide Kanäle des Stereo zusammen als ein Monokanal.

Wenn ich die nur zusammelötete würde doch auch mein Verstärker am Ende nur ein Monosignal bekommen.

Wie könnte ich sie also geeignet entkoppeln und trotzdem ein Monosignal gewinnen?

Danke euch,

der Günther

#14

Wenn ich die nur zusammelötete würde doch auch mein Verstärker
am Ende nur ein Monosignal bekommen.

Also willst Du nicht am Ausgang des Verstärkers, sondern vor dessen Eingang das Monosignal erzeugen. Für die Aussteuerungsanzeige z. B…

Wenn Du nur einen unabhängigen(!) Ausgang vom Vorverstärker hast, dann ja.

Wie könnte ich sie also geeignet entkoppeln und trotzdem ein
Monosignal gewinnen?

Nicht direkt zusammen löten, sondern über zwei in Reihe geschaltet Widerstände. Am Mittelpunkt kanns Du das Monosignal abnehmen.

Wie so oft gibt es auch perfektere Lösungen. Diese hier z. B. wird ein geringes Übersprechen der Kanäle verursachen, hat einen rel. hohen Ausgangswiderstand und belastet die Ausgänge leicht. Je nach dem, wie Deine Umgebung ist, spielt das keine Rolle oder ist vertretbar.

Je höher die Widerstände, desto geringer die Belastung und das Übersprechen, aber desto höher der Ausgangswiderstand. 2 x 10kOhm würde ich voläufig vorschlagen.

Wenn Du aber die einfache Schaltung für die Signalgleichrichtung dahinter schalten willst, kann das wieder ungenügend sein.

In der Praxis gibt es meistens viel mehr Möglichkeiten als die, die Du z. B. als Fragesteller mir beim Beantworten lässt, wenn ich nicht _alles_ über die tatsächlichen Bedingungen bei Dir weiß.

Grüße

Uwe

#15

Hallo Uwe,

Danke nochmal für deine Ausführungen.

Also es ist folgendes: Ich möchte neben der Stereo-Pegelanzeige noch einen Bassindikator bauen. Sozusagen, wenn irgendwo ein Wumms kommt, soll ne LED leuchten. Dazu will ich beide Kanäle zusammenfassen, Tiefpassfiltern (etwa 500Hz), über die einfache Schaltung jagen und dann A/D-Wandeln.

Ich habe nur einen unabhängigen Vorverstärkerausgang und möchte natürlich ein Übersprechen vermeiden, zumindest für das was man auch hört.

Was hieltest du davon: Ich baue mir einen Vorverstärker nach (etwa den:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1750… oder den: http://guenther.no-ip.info/FTP/Datenblatt%20Vorverst…).
Danach könnte ich doch ohne weiteres die beiden Ausgänge zusammenlöten und somit das Summensignal erhalten ohne den Sound zu beeinflussen. (Mal abgesehen davon, dass dann meine Anzeige auch nicht mehr Stereo wäre, aber generell doch möglich.)

Wo liegt eigentlich der Unterschied zwischen den beiden Schaltungen? Diesen zweiten Vorverstärkerbausatz habe ich vor ein paar Jahren mal bei Conrad gekauft, den gibt es jetzt nicht mehr. Muss ja einen Grund haben.

der Günther, (dem bald die Fragen ausgehen sollten, bevor er Schläge bekommt).

#16

Hallo,

LED-Ströme, möglichst als Konstantstromquelle

da kenne ich keinen einzigen.

Multiplexen dagegen eher: Beim Multiplexen brauchst man
entsprechend der Multiplexrate mehr Strom.

Stimmt.

Dazu kommt, dass LEDs nicht mit mit beliebig hohen
Spitzenströmen betrieben werden sollen.

Stimmt auch. Normalerweise ist Multiplexen mit einer Rate von 1:4 bis 1:5 Ende Gelände.

Als Kompromiss zwischen Helligkeit und Stromaufnaheme nehme
ich immer 7mA pro LED.

Nimm halt LED mit 2mA Nennstrom. Die sind sogar genauso hell, wenn Du nicht grad Scheinwerfer benötigst. Und im Notfall kann man sie sogar mit 1mA zum Leuchten bringen.

Bei einer Mux-Rate non 3:1 müssen die
Treiber schon 30mA liefern,

3*7 = 21 != 30

Gruß
Axel

#17

Da sind wir uns ja ganz schön einig…

Als Kompromiss zwischen Helligkeit und Stromaufnaheme nehme
ich immer 7mA pro LED.

Nimm halt LED mit 2mA Nennstrom. Die sind sogar genauso hell,
wenn Du nicht grad Scheinwerfer benötigst.

Die nehme ich ausschließlich. Mit 2mA sind sie aber zu schummerig.

Und im Notfall kann
man sie sogar mit 1mA zum Leuchten bringen.

…und bei 10uA auch noch einen Leuchteffekt nachweisen :wink:

Bei einer Mux-Rate non 3:1 müssen die
Treiber schon 30mA liefern,

3*7 = 21 != 30

Ich meinte 3 Zeiten an, eine Zeit aus. Würdest Du / würde man das als 4:1 bezeichnen?

Grüße

Uwe

#18

Hi,

Also es ist folgendes: Ich möchte neben der
Stereo-Pegelanzeige noch einen Bassindikator bauen. Sozusagen,
wenn irgendwo ein Wumms kommt, soll ne LED leuchten. Dazu will

Eine einzelne LED?

ich beide Kanäle zusammenfassen, Tiefpassfiltern (etwa 500Hz),
über die einfache Schaltung jagen und dann A/D-Wandeln.

Dafür würde man keinen ADC brauchen!?!

Ich habe nur einen unabhängigen Vorverstärkerausgang und
möchte natürlich ein Übersprechen vermeiden, zumindest für das
was man auch hört.

Unter unabhängig verstehe ich: wenn Du in den einen Ausgang was 'reinschickst, ist davon nichts am anderen Ausgang zu sehen bzw. hören. Das dürfte z. B. der Fall sein, wenn Du 2 Paar Cinch-Buchsen als Ausgänge hast.

Was hieltest du davon: Ich baue mir einen Vorverstärker nach
(etwa den:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1750…
oder den:
http://guenther.no-ip.info/FTP/Datenblatt%20Vorverst…).

Du meinst zwei Vorverstärker?

Danach könnte ich doch ohne weiteres die beiden Ausgänge
zusammenlöten und somit das Summensignal erhalten ohne den
Sound zu beeinflussen.

Ja. Abgesehen davon, dass Du die Ausgänge über Widerstände verbingen musst - die sind nämlich niederohmig. Das bewirkt auch, dass wenn es praktisch kein Übersprechen gibt, wenn Du sie mit Widerständen verbindest(!)

(Mal abgesehen davon, dass dann meine
Anzeige auch nicht mehr Stereo wäre, aber generell doch
möglich.)

Du wolltest sie doch sowieso nur für die Bassanzeige verwenden?!? Zumindest könntest Du das.

Wo liegt eigentlich der Unterschied zwischen den beiden
Schaltungen?

Nein, ich werde keine lange Abhandlungen über Feinheiten schreiben :smile:

Diesen zweiten Vorverstärkerbausatz habe ich vor
ein paar Jahren mal bei Conrad gekauft, den gibt es jetzt
nicht mehr. Muss ja einen Grund haben.

Jau. Wahrscheinlich hat er sich schlecht verkauft.

der Günther, (dem bald die Fragen ausgehen sollten, bevor er
Schläge bekommt).

Sicher???

Grüße

Uwe

#19

Hallo Uwe,

Da sind wir uns ja ganz schön einig…

Offensichtlich kommt man oft, wenn auch manchmal auf verschiedenen Wegen, an das gleiche Ziel…

Die nehme ich ausschließlich. Mit 2mA sind sie aber zu
schummerig.

Okay. Das kommt halt immer drauf an, was man braucht.

…und bei 10uA auch noch einen Leuchteffekt nachweisen :wink:

:wink:

Ich meinte 3 Zeiten an, eine Zeit aus. Würdest Du / würde man
das als 4:1 bezeichnen?

Würde ich. Allerdings bin ich auch nicht der große Norminator, deshalb darfst Du gern bei Deiner Rechenweise bleiben :wink:

Gruß
Axel

#20

OT: 2mA LEDs
Hallo Axel,

Nimm halt LED mit 2mA Nennstrom. Die sind sogar genauso hell,
wenn Du nicht grad Scheinwerfer benötigst. Und im Notfall kann
man sie sogar mit 1mA zum Leuchten bringen.

Das mit den 2mA LEDs ist m.E. ein weit verbreiteter Irrtum. Der einzige Grund für diese Gattung dürfte m.E. der geringerer Herstellungspreis und Baugröße sein. Ein besserer Wirkungsgrad aber würde mich (angenehm) überraschen.

Gruß
achim

P.S.: mit anderen Worten: Bei etwa gleichem Preis und 1mA Strom leuchten 2mA Dioden nicht heller als 20mA Typen.