Passender analoge Schalter gesucht

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Marod3ur
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Hallo Zusammen,

nachdem ich die passenden Geber aus meinem letzten Thema gefunden habe, treibt mich ein weiteres Problem um.

Ich habe ein Oszillatormodul mit vier separaten Ausgängen, jeweils +-15V. Ich möchte ein Signal der Vier verwenden und benötige ein Bauteil oder Schaltung um eine Auswahl zu treffen. Ansteuern möchte ich das Ganze mit 3,3V Signalen oder über eine Busverbindung wie SPI oder I2C. Meine Spannungsversorgung liefert bis zu +-15V.

Relais möchte ich nicht verwenden...also habe ich mal im Netz gesucht. Dort kam ich auf CMOS Schalter. Da ich Fachfremd bin, bin ich im Dschungel der verschiedenen Varianten verloren. Mir ist klar, das diese Parameter z.B. auf die Bandbreite und damit auch auf den Sound einen großen Einfluss haben können.

Sind CMOS Schalter überhaupt der richtige Ansatz oder gibt es bessere Lösungen?

Wenn CMOS Schalter richtig sind, welcher wäre geeignet um Audio mit 30Vpp und so verlustfrei wie möglich zu schalten? Die Funktion wäre ja wie ein MUX...also hier 1 aus 4.

Vielen Dank im Voraus!

Maro
 
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Vielen Dank Harry, für deine Antwort!

Am Wochenende werde ich das Datenblatt mal anschauen. Da gibt es sicher noch Fragen auf meiner Seite ;)

Viele Grüße,

Thomas
 
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Hallo Zusammen,

ich konnte mich jetzt erst in den Feiertagen so richtig mit dem Thema beschäftigen und habe zwei interessante Kandidaten gefunden:

ADG201HS und SSM2402

Der DG201 hat einen kleineren ON-Widerstand, der SSM2402 ist aber viel besser in der OFF-Isolation (Ist doch das Übersprechen bei Off-Zustand des Kanals gemeint, oder?)

Zu welchem würdet ihr raten?

Zur Schaltung:
Ich habe leider zu den genannten Typen keine Schaltungen im Netz gefunden. Ich hoffe ihr könnt mir ein paar Tipps geben.
Mein Ansatz wäre, eine Op-amp-Stufe mit 100K vor jeden Eingang zu schalten. Brauche ich am Ausgang auch eine Op-amp-Stufe? Sollte V+/V- mit einen Kondensator versehen werden? Brauche ich noch weitere Bauteile?

Vielen Dank für eure Antworten und guten Rutsch!
 
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Hallo Zusammen,

vielen Dank @akStudio für die Application note!

Kann diese Schaltung prinzipiell für analoge Schalter verwendet werden? Es ist die Rede von T-Switching. Leider kann ich dazu nichts konkretes finden. Muss der Switch das unterstützen und was ist das Besondere an dieser Art Schaltung? Kann diese Schaltung auch für einen CD4051 genutzt werden?

Ich frage um diese Schaltung besser zu verstehen und da der SSM2402 wohl ab gekündigt, aber noch bekommbar ist. Vielleicht muss ich später auf einen anderen Schalter wechseln.

Ich habe versucht die Schaltung zu simulieren. Leider kennt LTSpice die Bauteile nicht. Ich habe ähnliche Teile genutzt und konnte damit die Schaltung erfolgreich testen.

Vielen Dank weiterhin für die wirklich tolle Hilfe!
 
akStudio
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Kann diese Schaltung prinzipiell für analoge Schalter verwendet werden?
Prinzipiell schon. Wobei für den optimalen Einsatz die On- und Off-Widerstände der Analogschalter beachtet werden sollten, um den bestmöglichen Kontakt bzw. die bestmögliche Trennung zu erreichen. D.h., die optimale Bauteildimensionierung unterscheidet sich schon etwas, je nach Schaltertyp.

Diese Analogschalter sind aber generell sehr robust, man kann sie fast wie Relais einsetzen, wenn man die zulässigen Spannungen einhält und keine hohen Signalströme damit schaltet, siehe Datenblatt. Im Applikationsbeispiel liegen die Ein- und Ausgangswiderstände im Signalpfad bei jeweils 10 kOhm, das wäre ein guter Anhaltspunkt für eigene Entwürfe.

Als T-switch verstehe ich die Art und Weise, wie die Analogschalter intern aufgebaut sind sind, nach meiner Einschätzung aus mehreren Schaltelementen in einer T-Konfiguration, wodurch im ausgeschalteten Zustand ein Übersprechen vom Ein- zum Ausgang vermieden wird.

Der CD4051 ist schon sehr lange auf dem Markt, aber auch er ist für viele Anwendungen nach wie vor gut einsetzbar.
 
HarrySH
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Die Schaltung von @akStudio ist halt aufwendiger. Hiermit geht´s auch.

CMOS-Schalter.jpg
 
Marod3ur
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Vielen Dank @akStudio und @HarrySH für die Erklärungen und die neuen Schaltpläne!

Ist die Schaltung in Version 1 so gemeint, dass Kanal 1 und 2 immer gegensätzlich zueinander geschallten sind? Das würde bedeuten, dass effektiv zwei Kanäle des Chips nutzbar wären...Das ist wohl nötig um den Ausgang wirklich zu muten. Was würde passieren, wenn Pin 3 am OpAmp offen wäre?

Ich bin gerade dabei mir Teile zu besorgen um die Schaltung mal ausprobieren zu können.

Vielen Dank weiterhin für eure Hilfe!

Maro
 
akStudio
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Was würde passieren, wenn Pin 3 am OpAmp offen wäre?
Ein offener Eingang an einem OpAmp ist ein No-go. Dann müsste Pin3 zumindest mit einem Widerstand fest mit der Masse verbunden sein. Wie Du richtig schreibst, sorgt der 2. Schalter gegen Masse für eine ordentliche Stummschaltung.
 
HarrySH
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@akStudio hats gut beschrieben. Version 1 wirkt wie ein Spannungsteiler mit einer sehr hohen Dämpfung des Signals wenn der Längsschalter offen und der Schalter gegen Masse geschlossen ist. Den Vorwiderstand kannst du evtl. weg lassen (bei Version 1).

Den DG413 gibt´s bei Reichelt im DIL-Gehäuse. Mouser hat oft nur noch SO-Gehäuse, teilweie mit 0,65 mm Pinabstand. Macht Spass beim Löten. :LOL:

Du brauchst nur 2 IC´s für 4 Kanäle.
 
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Hier mal ein Schaltungsvorschlag für Deine eingangs beschriebene Anwendung.
An die gestrichelt dargestellten Leitungen legst Du die Steuerspannung an.
Die Schalter, die die jeweils nicht aktiven Eingänge gegen Masse schalten, sorgen für eine hohe Dämpfung.
Die Widerstandskombi 2x 10kOhm am Ausgang gleicht den Pegelverlust aus, der durch die Spannungsteiler am Eingang entsteht.
1641120297700.png
 
akStudio
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Noch ein paar Hinweise:
1. Anstatt der 10 kOhm-Widerstände kannst Du natürlich auch andere Werte nehmen, z.B. 100 kOhm, wie in der Applikation von @HarryJS . Es kommt einerseits auf die Ausgangs-Impedanz an, die Dein Oszillatormodul hat. Andererseits bringen höhere Widerstände einen Abfall bei den hohen Frequenzen mit sich (durch sog. parasitäre Kapazitäten), bei 100 kOhm sollte sich das aber noch nicht bemerkbar machen.

2. Die Spannungsversorgung der ICs ist im Bild nicht dargestellt. Wichtig ist, dass die Max- und Min-Spannungen der Analogsignale nie so hoch sein dürfen wie die Versorgungsspannungen +/- VCC, sondern mindestens 2 V geringer. Im Zweifelsfall müsstest Du vor die Signaleingänge Spannungsteiler vorschalten

3. Die Signaleingänge der Analogschaltkreise sollten nicht offen bleiben, sondern immer ein definiertes Potenzial führen, also entweder 0V oder ca. 3V

Hier findets Du das Datenblatt mit allen benötigten Werten:
 
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Marod3ur
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Vielen Dank @akStudio und @HarrySH!

Der Widerstand direkt an den Ausgängen des Oszillatormoduls beträgt 1kOhm. Fahre ich dann mit 10kOhm immer noch gut?

Maro
 
akStudio
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Der Widerstand direkt an den Ausgängen des Oszillatormoduls beträgt 1kOhm
Die Frage dazu wäre, in welcher Form der 1kOhm-Ausgangswiderstand des Oszillatormoduls wirkt - Fall a) oder b)?

1641155898397.png


Bei Fall a) liegt der 1kOhm-Widerstand parallel zum meist niederohmigen Verstärkerausgang, so dass der effektive Gesamtausgangswiderstand deutlich kleiner als 1 kOhm ist und praktisch keinen Einfluss hat.

Zum Fall b):
Der Ausgangswiderstand des Oszillatormoduls von 1kOhm wirkt als in Reihe geschalteter Widerstand zu dem 10kOhm-Widerstand am Eingang des Analogschalters und reduziert den Pegel in der Schaltung oben (#12) um ca. 0,8 dB. Wenn Du den Widerstand direkt am OpAmp auf 11kOhm erhöhst, wird das wieder komplett ausgeglichen.
1641156235436.png


Bezüglich der Widerstandsdimensionierung bist Du ansonsten sehr frei. Eine Möglichkeit wäre auch, nur die beiden mit Masse verbundenen Widerstände von 10 kOhm auf z.B. 100kOhm zu erhöhen. Auch dann spielt ein Ausgangswiderstand von 1kOhm des Oszillatormoduls praktisch keine Rolle mehr.
 
Marod3ur
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Vielen Dank @akStudio!

Es ist wie in Fall B realisiert.

Die Teile sind noch nicht da...wenn ich das mal ausprobieren konnte gebe ich Bescheid.

Habe wirklich viel gelernt...vielen Dank!
 
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Hallo Zusammen,

ich habe eine Platine mit dem vorgeschlagenen Design realisiert. Alles hat wunderbar funktioniert!

Beim Umschalten der Signale ist gelegentlich ein Knacken zu hören. Das kommt aber nicht durch das Umschalten selbst zustande, sondern durch die Differenz des Nullpegel zu dem eingeschalteten Signalpegel. Während des Umschaltens, schalte ich immer erst das aktuelle Signal ab bevor ich das nächste aktiviere.

Ist es möglich ein Fade In zu kreieren, sodass das Signal beim Einschalten langsam auf Endpegel kommt? Könnte hier ein Kondensator im Signalweg helfen? Wenige Millisekunden sollten schon helfen.

Vielen Dank noch einmal an euch und besonders an: @akStudio und @HarrySH!
 
HarrySH
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Du könntest einen Elko, z.B. 10 uF direkt vor den LF356-Eingang in Reihe einbauen. Vermutlich haben einige Quellen kleine DC-Anteile.
Sowas verursacht dann ein Schaltgeräusch.
 
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Du könntest einen Elko, z.B. 10 uF direkt vor den LF356-Eingang in Reihe einbauen. Vermutlich haben einige Quellen kleine DC-Anteile.
Sowas verursacht dann ein Schaltgeräusch.
So sehe ich das auch: Das Knacken wird wohl von einem DC-Anteil auf einem bzw. mehreren Eingangssignalen kommen.
Die Entkopplung mittels Elko würde ich allerdings nicht am Eingang des OpAmps vornehmen, sondern für jede Signalquelle getrennt vor dem Analogschalter. Und zusätzlich einen Widerstand >= 100kOhm gegen Masse direkt am Analogschaltereingang, damit der Elko immer ein definiertes Potenzial hat (auch wenn beide Analogschalter eines Kanals mal hochohmig sein sollten).
 
Marod3ur
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Vielen Dank an Harry und akStudio!

Ich möchte das im nächsten Design mal ausprobieren und schauen wie es sich verhält.

Eine Frage aber noch zum ursprünglichen Design:

Ich habe einmal ausprobiert was passiert wenn ich zwei Signale gleichzeitig anschalte. In meiner naiven Erwartung dachte ich, die beiden Signale, die ja in Phase sind, müssten sich am Summierungspunkt des Op-Amps verdoppeln. Eine Sinus- und eine Dreieckswelle müssten demnach eine Mischform ergeben und die doppelte Amplitude haben. Dem ist aber nicht so! Da ich recht hohe Amplituden habe, und den Op-Amp nicht zum clippen bringen wollte, habe ich die Signale vorher mit einen Spannungsteiler auf 4Vpp gebracht. Bei zwei Signalen ergibt sich aber eine Amplitude von vielleicht 5Vpp. Auch wenn ich alle Signale anschalte komme ich nicht viel höher. Die Signalform sieht aber korrekt aus, hier wird schon addiert, nur nicht wie erwartet.

Könnt ihr vielleicht Licht ins Dunkle bringen? Liegt es daran, das die Signale aus der selben Quelle stammen (VCO Modul)?
 

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