Audio-Umschalter bauen? Mosfet / Relais / mechan. Schalter?

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datenhamster
Neuling

#1 erstellt: 12. Dez 2006, 20:36

Hallo,

ich suche eine elegante, effiziente und nicht knacksende Variante einen Umschalter für Audio-signale zu bauen.

Problem: Wenn ich an meinem PC ein Headset benutzen will, dann muss ich unter den Tisch kriechen um mindestens ein Kabel des 5.1-Verstärkers abzuziehen und das Headset einzustöpseln.

Wie würdet ihr einen Umschalter bauen, der zwischen Headset-Betrieb und 5.1-System umschaltet? (Headset-betrieb: Kanal1 auf Headset, rest stumm; 5.1-System: Kanal 1-6 zum Verstärker weiterleiten)

Ich habe drüber nachgedacht und bin auf 3 Lösungen gekommen:

1) mechanischer Schalter (knackst sicher, beste Audio-qualität erwartbar) der ist sicher auch recht teuer weil er ja viele Kontakte (6 Kanäle mit 2 Leitungen * 2 Schalterstellungen = 24 Kontakte?) haben muss.

2. Variante: Relais: elektronisch schaltbar, knackst auch, mehrere Relais nötig, teuer sicher

3. Variante: MOSFET zum schalten nehmen: knackst wohl nicht unbedingt, billig, elektronisch schaltbar; aber welche Tonqualität kommt am anderen Ende an? (hab keine Erfahrung damit)

Die MosFet-Variante würde ich ja vorziehen. Meine Schaltungsidee würde so aussehen:

Ein einfacher Kippschalter wird zwischen den Mosfets und Versorgungsspannung gehängt (meinetwegen 5V) ein Kondi entprällt den Schalter, ein Widerstand gegen Masse saugt die parasitäre Kapazität leer bei ausgeschaltetem Schalter.

Am Schalter gibts ja 2 Anschlüsse, die wechselseitig zur Versorgungsspannung verbunden werden. Also habe ich zwei Steuersignale, die beim Umschalten des Kippschalters geändert werden, so dass ich beim Umlegen bestimmte Mosfets aus- und die anderen an-schalten kann. Werden 2 Mosfets auf einen Ausgang und 2 verschiedene Eingänge geschalten, so kann ich zwischen den 2 Eingängen hin- und herschalten.

Was haltet ihr davon? Wie gehts vielleicht besser? Welche Mosfet-Typen sind geeignet?

martin.

chefchenko
Stammgast

#2 erstellt: 13. Dez 2006, 01:27

Abend!

Also ich würde das Headset einfach an der Anlage einstöpseln.

MFG chefchenko

richi44
Hat sich gelöscht

#3 erstellt: 13. Dez 2006, 16:13

Jede Umschaltung knackt, wenn sie nicht irgendwie elektronisch verzögert wird.
Reedrelais sind kontaktsicher und durch die gekapselte Bauweise auf Jahrzehnte problemlos, also letztlich die billigste Wahl, wenn Du den Umschalter für die nächsten x Jahre nutzen möchtest.

Ein normaler Schalter macht selbst bei Goldkontakten irgendwann Probleme. Er hat eine übliche Lebensdauer von etwa 10 Jahren, nachher sind mit Kontaktschwierigkeiten zu rechnen.
Bei beiden Varianten sind Ströme schaltbar, sodass das Headset problemlos betrieben werden kann. Andererseits sind die Kapazitäten gering genug, dass im ausgeschalteten Zustand kein Übersprechen vorhanden ist.

FET-Schalter (J-FET) sind dann einsetzbar, wenn ein FET unterbricht und anschliessend ein weiterer FET den Signalrest gegen Masse leitet. Diese Schalter sind knackfrei, wenn sie mit einer Rampenfunktion der Steuerspannung betätigt werden, die eine On-Off-Zeit von etwa 0,1S hat.
Allerdings sind normale Kleinsignal-FET (brauchen keine Gleichspannung) nur für hochohmige Anwendung einzusetzen, also nicht für das Headset.
Demgegenüber sind MOSFET Klein-Leistungsdinger niederohmig genug, um ein Headset zu betreiben, dafür ist aber die Restkapazität unerträglich hoch. Selbst mit nachgeschaltetem FET-Kurzschluss, ist ein Übersprechen möglich (ohne solchen Kurzschluss geht gar nichts!) und die Lastkapazität für fast alle Quellgeräte zu hoch.

siambluepoint
Ist häufiger hier

#4 erstellt: 13. Dez 2006, 19:06

Um hier einfach nur eine Antwort zu liefern:

Nimm Kammrelais (reichelt Art.Nr.FIN 55.34.9 12V, Preis 3,90/stck.). Freilaufdiode nicht vergessen! Bei 6 Kanälen reichen 7 Kontakte, also 2 Relais. Die Masse muss NORMALERWEISE nicht für jeden Kanal separat geführt werden (unbedingt mit Multimeter prüfen, da dies bei Brückenausgang nicht zutrifft!).

Falls eine Begründung erwünscht ist:

Massig Kontakte und billig! Hält länger als jede so aufgebaute Schaltung je benutzt werden wird (wenn bei so etwas 10 Jahre eine Lebensdauerbeschränkung sein soll, dann weiss ich auch nicht mehr...). Zum Thema "knacken":
Wenn ich zwei Signale umschalte, egal womit, gibt es kein Knacken. Woher? Was soll knacken? Man hört nur den harten übergang zwischen den beiden Signalen mit der kurzen zeit "nichts" dazwischen, wenn die kontakt zwischen beiden Stellungen sind. Dies wird vielleicht als knacken wahrgenommen. Jedoch nur so laut wie die Signale sind.
Also, keine bange, die mechanischen Kontakte tun es. Vergiss die Halbleiterlösung ganz schnel...

Gruß

Thomas

tiki
Inventar

#5 erstellt: 14. Dez 2006, 02:09

Es knackt z.B. dann, wenn auf den Signalen zusätzliche Gleichspannungen liegen, weil nicht komsequent entkoppelt wurde.
Halbleiterlösungen: es gab vor Jahrzehnten schon den TDA1029 und auch heute gibt es Myriaden von Analogschaltern (vorrangig für Kleinsignal). Sind die wirklich alle Käse? Kann ich gar nicht glauben.

datenhamster
Neuling

#6 erstellt: 14. Dez 2006, 03:13

Vielen Dank richi, siambluepoint und tiki, ihr habt mir ein Licht angemacht

Die Relaislösung mit den Kammrelais finde ich jetzt am vernünftigsten. Die Reed-Relais sind mir etwas teuer im Vergleich wenn man die Variante mit Wechsler nimmt. Ausserdem kann ich da gegenüber den MosFets nichts falsch machen

siambluepoint schrieb:

Die Masse muss NORMALERWEISE nicht für jeden Kanal separat geführt werden (unbedingt mit Multimeter prüfen, da dies bei Brückenausgang nicht zutrifft!).

Gut, ich soll also vorher prüfen ob zwischen den Massen der einzelnen Soundkartenausgängen eine Spannung herrscht? Klar, macht Sinn. Aber was ist ein Brückenausgang und warum können da Potenzialunterschiede entstehen? Leider gibt das Netz zu dem Thema nicht viel her. (oder ich bin zu blöd zum suchen, soll auch schon vorgekommen sein

)

tiki schrieb:

Es knackt z.B. dann, wenn auf den Signalen zusätzliche Gleichspannungen liegen, weil nicht komsequent entkoppelt wurde.

Sehe ich das richtig, dass ich in meiner Konstellation (also PC-Soundkarte mit angeschlossenem 5.1 Verstärker) nichtmal die Massen trennen müsste um das Headset anzuschliessen? Wenn ich nur die Signalleitung trenne, die Masse angeschlossen bleibt, dann unterbreche ich den Stromkreis aber es können keine Knackser durch Potenzialunterschiede auf der Masse zustandekommen? Klar, wenn ich gerade im falschen Moment trenne, wenn das Signal eine hohe Amplitude hat, dann sorgt die Trennung ja für einen aprupten Spannungsabfall und damit für einen Knackser, aber nicht für ein sattes "Plopp" oder?

Das Headset ist ja vollkommen passiv und dürfte sich nicht an der Masse vom Verstärker stören ....

Tja, Analogtechnik ist eben nicht meine Stärke...

martin.

siambluepoint
Ist häufiger hier

#7 erstellt: 14. Dez 2006, 10:03

Zu den Analogschaltern: die sind für viele Einsatzbereiche völlig o.k., jedoch nicht für Ströme (die zum Kopfhörer fließen) und nicht für sehr gehobene Anwendungen (das trifft hier nicht zu). Der Hauptgrund, warum ich den Datenhamster abrate ist jedoch die komplexere Ansteuerung.
Zu den Massen: Um eine höhere Ausgangsspannung zu erhalten, werden teilweise auch bei Vorverstärkern Brückenverstärker eingesetzt. In diesen Moment gibt es keine gemeinsame Bezugsmasse der unterschiedlichen Ausgänge. Dies ist hier jedoch fast gänzlich ausgeschlossen. Aber Du kannst im ausgeschalteten Zustand (das ist bei der Messung wichtig!) mit dem Durchgangsprüfer testen, ob die Massen untereinander verbunden sind. Wenn ja, dann kannst Du alle Massen zusammenlegen und nur die Signale umschalten. Ein DC-offset, welcher knacken verursacht, würde ich ausschliessen. Jedoch würde ich die Eingänge der Aktivboxen dauerhaft mit 1 kOhm gegen Masse ziehen, um im freiliegenden Fall (Headset zugeschaltet) Störungen zu unterbinden. Das Wirkt sich bei anliegenden Signal nicht aus.

Gruß

Thomas

richi44
Hat sich gelöscht

#8 erstellt: 14. Dez 2006, 10:11

Es knackt immer, wenn man nicht im Nulldurchgang schaltet. Es entsteht in jedem Fall ein Spannungssprung, der hörbar ist. Ob er mit seiner steilen Flanke, die eine hohe Frequenz darstellt störend wirkt, hängt vom Signal ab, das geschaltet wird. Wenn dieses ohnehin viele hohe Frequenzen enthält, fällt der Schaltknacks nicht auf. Ist aber beispielsweise nur ein tiefer Bass vorhanden, so wird das Knacken deutlich wahrgenommen.

@ Timo
Analogschalter haben oft einen R On von 100 Ohm und das noch nichtlinear. Das Headset kann aber durchaus eine Hörerimpedanz von 32 Ohm haben. Damit ist klar, dass sowas mit einem Analogschalter nicht machbar ist. Diese werden normalerweise für Lasten von grösser 5k eingesetzt, was hier nicht der Fall wäre.

@ Martin
Hast Du auch schon mal an die Möglichkeit eines zusätzlichen Kopfhörerverstärkers gedacht? Da könnte man das Signal splitten, also sowohl auf den KHV als auch an den 5.1 Verstärker liefern. Dann muss gar nichts umgeschaltet werden und für den Preis, den die Relais kosten (Netzteil brauchst Du ja sowieso), wäre der KHV auch zu machen.

siambluepoint
Ist häufiger hier

#9 erstellt: 14. Dez 2006, 11:32

"Netzteil brauchst Du ja sowieso"

Ich würde in eine Frontblende des PC´s ein Schalter einbauen der einfach die Internen 12V schaltet. einfacher geht es nicht.

richi44
Hat sich gelöscht

#10 erstellt: 14. Dez 2006, 12:09

siambluepoint schrieb:

Ich würde in eine Frontblende des PC´s ein Schalter einbauen der einfach die Internen 12V schaltet. einfacher geht es nicht.

Da kann man auch den KHV einbauen und bei zusätzlicher Siebung auch an diesen 12V betreiben.

datenhamster
Neuling

#11 erstellt: 14. Dez 2006, 14:14

richi44 schrieb:

Hast Du auch schon mal an die Möglichkeit eines zusätzlichen Kopfhörerverstärkers gedacht? Da könnte man das Signal splitten, also sowohl auf den KHV als auch an den 5.1 Verstärker liefern. Dann muss gar nichts umgeschaltet werden und für den Preis, den die Relais kosten (Netzteil brauchst Du ja sowieso), wäre der KHV auch zu machen.

Ich hatte schon an eine USB-Soundkarte gedacht, jedoch müsste ich immer an der Software rumstellen, welche die benutzten soll, das wäre unpraktisch.

Der KHV wär schon eher was, da müsste ich nur im Treiber von 5.1 auf Stereo schalten um die restlichen Kanäle zu trennen. Ein besserer Klang der KH wär auch toll (soll ja ein Vorzug der KHV sein?)

Könnt Ihr mir einen KHV empfehlen? Ich bin nicht so audiophil, dass ich den besten bräuchte, ein einfaches Gerät das möglichst billig ist wär ok. Wenn das dann noch einen Vorverstärker fürs Mikro hätte wär das die perfekte Lösung (Das Mikro des Headsets ist nicht besonders laut). Ein Bausatz wär auch OK.

Hab mal bei thomann.de geguggt. da gäbs ein BEHRINGER MA 400 für knappe 20 Euronen. (http://www.thomann.de/de/behringer_ma_400.htm). Das Gerät sieht zwar auf den ersten Blick passend aus, aber macht wohl nicht was ich haben will?

martin.