Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik CD4051 - Pot.-Board Routing korrekt?


von Peter F. (peter_frend)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo,

Ich habe nun mein Frontboard für den Synthesizer geroutet, welches
aus 32 Potentiometern und 4 x CD4051 für das Multiplexen besteht.
Die A,B,C Eingänge der CD4051 sind alle zusammengeschaltet und gehen
auf die Flachbandkabelbuchse. Die 4 Ausgänge gehen auch an die Buchse.
Die 4 Ausgänge gehen dann an einen ADC und die 3 select pins an den uC.

Die Belegung ist:

VCC VCC
OUTA GND
OUTB GND
OUTC GND
OUTD GND
A B
C GND
GND GND

Bottom ist eine große Massefläche. VCC ist i.d.F. 3.3V.

Ich habe 100nF an jedem CD4051 (huckepack). Die Potis sind 50K Linear.
Das sollte so funktionieren? Ich wollte mich vergewissern, bevor
ich die Platine nun herstellen lasse. Oder sollen zwischen 
Poti-Mittelpin und GND noch mal 100nF?

: Bearbeitet durch User
von Oliver F. (ollif)


Lesenswert?

Hallo,

ich würde am Stromversorgungeingang noch einen 100µF Elko setzen.
Sind VDD an den Potis und VDD an den Multiplexern identisch?

Ich weiß nicht ob das kritisch ist aber ich habe verschiedene 
Stromversorgungen.
Einmal +- 15V für analoge Schaltungen und +15 -5 und +5 für alles 
digitale.
GND geht in einem Punkt zusammen.

Gruß

Oliver

von Peter F. (peter_frend)


Lesenswert?

Oliver F. schrieb:
> ich würde am Stromversorgungeingang noch einen 100µF Elko setzen.
> Sind VDD an den Potis und VDD an den Multiplexern identisch?

Ja, sind sie, da der ADC von 0..3.3V arbeitet.
Ich war mir unsicher, ob die CD4051 nicht ggf. einen 5V-Pegel haben
oder einfach den 3.3V durchreichen.

von Logger (Gast)


Lesenswert?

Peter Frend schrieb:
> Das sollte so funktionieren?

Theoretisch ja, aber in der Praxis kann es immer Probleme geben
die erst in der Hardware auftreten. Daher macht man auch lieber mal
einen Aufbau auf einem Steckbrett. Es könnte ein Rückwirkung geben.

> Ich wollte mich vergewissern, bevor
> ich die Platine nun herstellen lasse.

Eine Garantie gibt dir hier keiner.

> Oder sollen zwischen
> Poti-Mittelpin und GND noch mal 100nF?

Wenn dich das glücklich macht? Wenn genug Platz da ist, werden ein paar
Pads, die man ja auch erst mal unbestückt lassen kann, nicht schaden.

von Oliver F. (ollif)


Lesenswert?

Hallo,

aus dem Datenblatt:

The CD4051B, CD4052B, and CD4053B analog multiplexers
are digitally-controlled analog switches having low ON
impedance and very low OFF leakage current. Control of
analog signals up to 20VP-P can be achieved by digital
signal amplitudes of 4.5V to 20V (if VDD-VSS = 3V, a
VDD-VEE of up to 13V can be controlled; for VDD-VEE level
differences above 13V, a VDD-VSS of at least 4.5V is
required). For example, if VDD = +4.5V, VSS = 0V, and
VEE = -13.5V, analog signals from -13.5V to +4.5V can be
controlled by digital inputs of 0V to 5V.

wenn du jetzt VEE = VSS = GND und VDD = 3,3V hast solltest du mit 0 und 
5Volt schalten können. Der analog Spannungsbereich kann dann von 0 bis 
3.3 Volt gehen.

Ich hatte halt nur bedenken wegen unsauberer Spannungsversorgung. Wird 
hier aber nicht so kritisch sein da die eigentliche Steuerspannung fa 
aus einem DAC kommt der hoffentlich eine saubere Referenzspannung hat.

Gruß

Oliver

von Peter F. (peter_frend)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hier noch mal erneut geroutet..

von Nur So (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

ohne das jetzt simuliert oder berechnet zu haben:

Was mir nicht behagt sind die langen Antennen die du dort aufspannst.

Ich wrde versuche die Multiplexer mit dem Stecker in die Mitte zu legen.

von Peter F. (peter_frend)


Lesenswert?

Nur So schrieb:
> Was mir nicht behagt sind die langen Antennen die du dort aufspannst.

Und was ist, wenn ich 100nF zwischen mittleren Pin und GND hänge?
Ausserdem wird das ganze in einem Metall-Gehäuse aufgebaut, welches
eigentlich externe "Einstrahlung" vermeiden sollte..

von Amateur (Gast)


Lesenswert?

Sparsamkeit ist eine Zier, doch weiter kommt man ohne ihr.

Auf der Platine ist noch Platz für eine Tanzveranstaltung (mit 
Orchester), warum spendierst Du nicht den Schaltern den einen oder 
anderen (oder beide) Blockkondensator?

Bei einer gemischten Schaltung kann das meist nicht schaden.

von Nur So (Gast)


Lesenswert?

Hallo Peter,

Peter Frend schrieb:
> Und was ist, wenn ich 100nF zwischen mittleren Pin und GND hänge?
> Ausserdem wird das ganze in einem Metall-Gehäuse aufgebaut, welches
> eigentlich externe "Einstrahlung" vermeiden sollte..

Wie auch "Amateur (Gast)" schrieb, sollten ein paar nF hier und da nicht 
schaden.

Dein Gehäuse mag ja nach außen ja was abschirmen.
Was IN deinem Gehäuse passiert wissen wir nicht.
In einem Synthesizer würde ich ein wildes Gewirr an unterschiedlichsten 
Frequenzen erwarten. Vor allem wenn sich da noch ein paar µC tummeln.

Man kann auch einen unheimlichen Aufwand treiben um Schirmung usw. zu 
verbessen oder vermeidet von vorn herein Angriffspunkte.

Brummen, Rauschen und Knattern auf deinen Analogleitungen kannst du auch 
versuchen per Software rauszurechnen.
Ist akademisch sicherlich interessant .... aber .... ;-)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Nur So schrieb:
> Peter Frend schrieb:
>> Und was ist, wenn ich 100nF zwischen mittleren Pin und GND hänge?
> Wie auch "Amateur (Gast)" schrieb, sollten ein paar nF hier und da nicht
> schaden.
Sie schaden nicht nur nicht, sie sind sogar nötig, wenn die Potis 
nacheinander halbwegs zügig gewandelt werden sollen. Denn der ADC hinter 
dem MUX ist vermutlich ein uC, der einen kapazitiven "Spannungsteiler" 
zur sukzessiven Approximation verwendet. Und für diesen Spannungsteiler 
und den vorgeschalteten S&H Kondensator muss eine hinreichend 
niederimpedante Quelle bereitgestellt werden. Ein Kondensator ist hier 
die ideale Quelle. Fazit: an jeden Schleifer die 100nF. Sonst wirst du 
mehr oder weniger starke Abhängigkeiten zwischen den Potis bemerken: das 
"vorher" gewandelte Poti beeinflusst je nach Potistellung das 
"nachfolgende".

von Peter F. (peter_frend)


Lesenswert?

Lothar Miller schrieb:
> Fazit: an jeden Schleifer die 100nF.

Ok, also so, wie ich es ursprünglich geplant hab.

Ich fasse zusammen:
- 10/100nF an alle 5 CD4051
- 100nF zwischen Schleifer und (GND? oder VCC?)
- 100µF nah an die Stiftleiste
- Digitale Verbindungen kurz halten
- Lange Leiterbahnen sind Antennen, daher möglichst
  kurz halten (i.d.F. nicht direkt umsetzbar)

Zum ADC: Ja, der ADC ist vorerst der Cortex-M4 ARM.
Auf das finale Wandler/Digitalboard kommt ein MCP3208 von
Microchip (8-Fach 12-bit)

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Peter Frend schrieb:
> - 100nF zwischen Schleifer und (GND? oder VCC?)
Mach die Dinger nach GND...

von Peter F. (peter_frend)


Lesenswert?

Lothar Miller schrieb:
> Peter Frend schrieb:
>> - 100nF zwischen Schleifer und (GND? oder VCC?)
> Mach die Dinger nach GND...

Ok, wird gemacht! Danke..

von Peter F. (peter_frend)


Lesenswert?

Ok,

Hab 100uF am Steckverbinder platziert
und jew. 100nF zwischen Massefläche und VCC des CD4051.
Desweiteren 100nF zwischen Schleifer (Mittelabgriff) und GND.

von Mikki M. (mmerten)


Lesenswert?

Auch sollte man sich die Funktion des INH Eingangs beim Muxer mal genau 
anschauen. Stichwort "BREAK before MAKE". Wirklich störungsfreie 
Umschaltung ist nur mit der Sequenz INH = H neue Adresse INH = L 
möglich. Bei Potiabfragen, wenn genügend Zeit nach dem Anlegen einer 
neuen Adresse gelassen wird, kann diese allerdings entfallen.

von Peter F. (peter_frend)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Im Anhang die aktuelle Version.
Die 100nF für die Mittelabgriffe sind auf der Rückseite
der Potis (also möglichst nah am Poti-Pin und GND).

von Oliver F. (ollif)


Lesenswert?

Nur So schrieb:
> Was mir nicht behagt sind die langen Antennen die du dort aufspannst.

Hallo,

wie würde man die langen Antennen in einem heutigen Analogsynthesizer 
design umgehen? Evt. Frontpanel als geschlossenen Wanne ausführen?

Die Potis sind ja über ein ca 1200mm x 400mm Frontpanel verteilt.

Früher hat man das bei den programmierbaren polyphonen (Prophet, Korg 
etc) einfach so gemacht. Die würden eine heutige EMV Verasnstaltung wohl 
eher nicht bestehen.

Gruß

Oliver

von Peter F. (peter_frend)


Lesenswert?

Oliver F. schrieb:

> Hallo,
>
> wie würde man die langen Antennen in einem heutigen Analogsynthesizer
> design umgehen? Evt. Frontpanel als geschlossenen Wanne ausführen?
>
> Die Potis sind ja über ein ca 1200mm x 400mm Frontpanel verteilt.
>
> Früher hat man das bei den programmierbaren polyphonen (Prophet, Korg
> etc) einfach so gemacht. Die würden eine heutige EMV Verasnstaltung wohl
> eher nicht bestehen.
>
> Gruß
>
> Oliver

Also ich kenne von Systemen wie dem Clavia Nord, JP-8000, JX-3P, etc. 
nur dieses Routing. Bei modernen Systemen sind die Multiplexer/ICs aber 
möglichst nah an den Potis dran. Aber viel kürzer sind auch dort die 
Leiterbahnen nicht.

von Logger (Gast)


Lesenswert?

Peter Frend schrieb:
> Im Anhang die aktuelle Version.

Wenn eine Massefläche, dann würde ich die Clearence oder Isolate
mal etwas größer wählen. Da ist ja kaum Luft zwischen.

von Peter F. (peter_frend)


Lesenswert?

Logger schrieb:
> Wenn eine Massefläche, dann würde ich die Clearence oder Isolate
> mal etwas größer wählen. Da ist ja kaum Luft zwischen.

Ok, Isolate ist jetzt bei 24mil.

von Peter F. (peter_frend)


Lesenswert?

Noch eine letzte Frage:

Die Massefläche ist auf der Unterseite. Auf der Oberseite
verlaufen die Leiterbahnen ohne.
Wäre dort ggf. auch eine Massefläche sinnvoll?

von Route_66 H. (route_66)


Lesenswert?

Hallo!
Ich verwende schon immer bei Potis, die DC-Funktionen haben 
Kondensatoren am Schleifer. Gegen das so genannte "Poti-Krachen".
Aber: einmal hatte ich nicht darauf geachtet, mikrofonie-arme 
Kondensatoren zu wählen. Jedes Klopfen auf das Gehäuse war zu hören...

Nur als Hinweis, das kann bei Dir auch wichtig sein.

von Peter F. (peter_frend)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Im Anhang das aktuelle Routing (jetzt etwas enger)
und mit 100nF Kerko zw. jedem Schleifer und GND (PCB2 ist noch
ein weiteres mal korrigiert worden).

: Bearbeitet durch User
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.