Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Audio-Umschalter mit JFET-Paar


von Martin H. (elektrofritz)


Lesenswert?

Hallo,
ich möchte in einem Amateurfunk-Selbstbauprojekt Audio-Signale auf 
Kopfhörer- bzw. Mikrofon-Level durch einen Mikrokontroller, in diesem 
Fall einen PICAXE 08M2, umschalten.

Mit Kopfhörer-Level meine ich ca. 1,5 Vpp (knapp 500 mVrms) bei 8 - 32 
Ohm. Das Microfon-Signal soll zu/von einem Standard-Headset (iPod, 
PC-Headset, ...) führen; hier ist es wichtig, dass die DC-Speisespannung 
von ein paar Volt mit durchgeleitet wird.

Weitere Beschränkung: Ich habe nur noch einen Digitalpin frei, um alle 
Signale umzuschalten.

Nun habe ich ein paar Designalternativen:

a) Fertiges IC für Analog-MUX. Da es hier fertige Umschalter gibt 
(SPDT), komme ich mit einem Digitalpin aus. Ein Beispiel wären zwei 
Stück SN74LVC1G3157 von TI, Datenblatt hier 
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74lvc1g3157.pdf.

Kosten: 0,12 EUR bei RS, 0,56 beim großen C.

b) Diskrete Schalter aus JFETs

Lösung a) würde man wohl bei einem kommerziellen Projekt wählen. Nun 
soll meine Schaltung aber nachbausicher, ggfls. auch für Kinder sein. 
Die meisten Analogschalter-ICs sind nur in SMD-Bauformen erhältlich und 
auch das nicht gerade bei jedem Händler um die Ecke.

Daher tendiere ich zu einer Lösung mit JFETs.

Dafür benötige ich aber entweder ein NOT-Gate, um einen Umschalter zu 
realisieren, oder zwei Digitalpins. Meine Kenntnisse über JFETs sind 
sehr gering, aber ich vermute, dass man einen Audio UMschalter mit einem 
N-/P-JFET-Paar realisieren kann.

Stimmt das? Hat jemand einen Typempfehlung in TO-92? Oder gar einen 
Schaltplan?

Die Anforderungen an Schaltgeschwindigkeit, Frequenzgang sind gering - 
es werden nur Morse- und Sprechfunksignale mit 700 bzw. 2700 Hz 
Bandbreite übertragen.

Vielen Dank im voraus!

Martin

Nachtrag: Man könnte zu Gunsten des fertigen MUX-ICs auch argumentieren, 
dass die entsprechenden JFETs sicher auch nicht als Paar in der 
Transistoren-Bastelkiste herumliegen und man sie ohnehin bestellen 
müsste. Dann bliebe nur noch das SMD-Argument, aber SOT-23 ist ja 
eigenlich auch kein Hexenwerk.

: Bearbeitet durch User
von Curby23523 N. (Gast)


Lesenswert?

Vielleicht ist das hier hilfreich: 
http://www.geofex.com/article_folders/cd4053/cd4053.htm

Der CD4053 ist nun wirklich überall in DIP verfügbar.

von Martin H. (elektrofritz)


Lesenswert?

Nils H. schrieb:
> Vielleicht ist das hier hilfreich:
> http://www.geofex.com/article_folders/cd4053/cd4053.htm

Danke! Leider kann ich das Mikrofon nicht mit Kondensatoren DC-mäßig 
auskoppeln, weil ich die Speisespannung weiterleiten muss. Aber trotzdem 
ein guter Ansatz in einem TTL-Gehäuse.

von HildeK (Gast)


Lesenswert?

Martin H. schrieb:
> Leider kann ich das Mikrofon nicht mit Kondensatoren DC-mäßig
> auskoppeln, weil ich die Speisespannung weiterleiten muss.

Das musst du auch nicht. Solange sich die Mic-Versorgung innerhalb der 
Versorgungsspannung des CD4053 befindet, wird das ohne Cs gehen.
Ich hätte eher Bedenken bei den niedrohmigen KH-Signalen.

von Joachim B. (jar)


Lesenswert?

Martin H. schrieb:
> Danke! Leider kann ich das Mikrofon nicht mit Kondensatoren DC-mäßig
> auskoppeln, weil ich die Speisespannung weiterleiten muss. Aber trotzdem
> ein guter Ansatz in einem TTL-Gehäuse.

???
du kannst doch die Speisung vor den Kondensatoren legen, ich verstehe 
deine Worte nicht, denn du brauchst eh Versorgung am Umschalter

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Martin H. schrieb:
> Daher tendiere ich zu einer Lösung mit JFETs.

Vergiss das. Du hast nicht mal einen Bruchteil dessen verstanden, was 
für den eigene  Aufbau eines Analogschalter nötig ist.

Nimm den fertigen Analogschalter. In DIP wenn du nicht löten kannst.

Martin H. schrieb:
> Nun soll meine Schaltung aber nachbausicher, ggfls. auch für Kinder sein.

CD4053. Überall erhältlich, leicht einzulösten,. Rest bleibt frei (oder 
wird für andere Schaltungefunktionen verwendet).

von Arno H. (arno_h)


Lesenswert?

Für diskrete JFET werden die 5V knapp und der RDSon ist auch nicht 
berauschend.
In dieser Kategorie wirst du eher fündig werden:
http://www.analog.com/en/parametricsearch/10624#/p546=0.25|5.2&p4811=3|12&p4814=1.65|3.3&p2606=12000000|40000000&ps3=0.63|1.48&p4683=%282%3A1%29%20x%201|%282%3A1%29%20x%202
Der ADG819 z.B. sieht gut aus. Andere Hersteller bieten äquivalente BE.
Bei etwas schlechteren RDSon kannst du ja auch 4 Stück (in einem 
Gehäuse) parallelschalten.
Zu den tollen Tips mit dem CD4053: 470 Ohm typ. bei 5V, also vergiss 
ihn.

Arno

von Martin H. (elektrofritz)


Lesenswert?

Joachim B. schrieb:
> Martin H. schrieb:
>> Danke! Leider kann ich das Mikrofon nicht mit Kondensatoren DC-mäßig
>> auskoppeln, weil ich die Speisespannung weiterleiten muss. Aber trotzdem
>> ein guter Ansatz in einem TTL-Gehäuse.
>
> ???
> du kannst doch die Speisung vor den Kondensatoren legen, ich verstehe
> deine Worte nicht, denn du brauchst eh Versorgung am Umschalter

Ich habe mich unklar ausgedrückt: Die Speisespannung kommt bei 
durchgeschleifter Mikrofonleitung aus dem vorgeschalteten Endgerät, 
nicht meiner Schaltung. Damit mein Projekt mit vielen Endgeräten und 
vielen Mikrophonen zurecht kommt, würde ich die Speisespannung gerne 
durchreichen und nicht neu dazumischen.

Ferner werden bei einigen Konfigurationen Funktionen am Endgerät über 
schaltbare Widerstände in Serie oder parallel zum Mic-Eingang gesteuert. 
So erkennt z.B. ein Macbook an einer Impedanz von 2k am Mic-Eingang, 
dass ein externes Mikrofon vorhanden ist, oder manche Funkgeräte fangen 
an zu senden, wenn die Impedanz in den Bereich 2k kommt.

Ich brauche also eine Lösung, die wie ein Relais funktioniert und auch 
mit dem großen Impedanzbereich von 2k bis ein paar Ohm zurechtkommt.

Ein weiteres Problem mit dem CD405x ist, dass er bei kleinen Signalen 
und Vcc = 5 V einen recht hohen Widerstand (ca. 400 Ohm) hat. Der 
SN74LVC1G3157 hat bei 5 V nur 10 und bei 3 V nur 18 Ohm.

Ferner habe ich auf die schnelle nicht herausgefunden, ob der Trick aus 
der Beispielschaltung auch mit einer einzelnen Betriebsspannung von 5 V 
funktioniert. Idealerweise würde meine Schaltung auch mit 3 V arbeiten, 
dann wird die Versorgung des CD405x noch kritischer.

Ich denke, ich werde doch den SN74LVC1G3157 nehmen.

Vielen Dank für Eure Tipps!

Martin

von Martin H. (elektrofritz)


Lesenswert?

HildeK schrieb:
> Martin H. schrieb:
>> Leider kann ich das Mikrofon nicht mit Kondensatoren DC-mäßig
>> auskoppeln, weil ich die Speisespannung weiterleiten muss.
>
> Das musst du auch nicht. Solange sich die Mic-Versorgung innerhalb der
> Versorgungsspannung des CD4053 befindet, wird das ohne Cs gehen.
> Ich hätte eher Bedenken bei den niedrohmigen KH-Signalen.

Das tut sie aber nicht unbedingt: Hier liegen of 2 - 3 V an. Bei 5 V Vcc 
muss das Signal für den CD4053 zwischen +/- 2.5V zzgl. 0,5 V liegen 
("absolute maximum ratings"). Das finde ich zu knapp bemessen. Bei 3V 
Vcc geht es eh nicht mehr.

von Martin H. (elektrofritz)


Lesenswert?

MaWin schrieb:
> Martin H. schrieb:
>> Daher tendiere ich zu einer Lösung mit JFETs.
>
> Vergiss das. Du hast nicht mal einen Bruchteil dessen verstanden, was
> für den eigene  Aufbau eines Analogschalter nötig ist.

Habe ich das Gegenteil behauptet? Ein wenig freundlicher ginge es 
natürlich auch.

>
> Nimm den fertigen Analogschalter.

Mache ich.

> In DIP wenn du nicht löten kannst.

Kann ich, aber die Zehnjährigen eventuell nicht, und bei vielen 
Amateurfunkbausätzen ist SMD leider immer noch ein Grund für viele, vor 
einem Projekt zurückzuschrecken.

>
> Martin H. schrieb:
>> Nun soll meine Schaltung aber nachbausicher, ggfls. auch für Kinder sein.
>
> CD4053. Überall erhältlich, leicht einzulösten,. Rest bleibt frei (oder
> wird für andere Schaltungefunktionen verwendet).

Siehe Bedenken oben ;-)

: 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.