{"id":42,"date":"2021-03-06T00:48:26","date_gmt":"2021-03-05T23:48:26","guid":{"rendered":"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/ws20-di-synth-523\/?page_id=42"},"modified":"2021-03-06T01:50:05","modified_gmt":"2021-03-06T00:50:05","slug":"echo","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/ws20-di-synth-523\/echo\/","title":{"rendered":"Echo"},"content":{"rendered":"\n

Die Schaltung basiert auf den mittlerweile sehr erprobten IC PT2399 von Princeton Technology Group, der in CMOS-Technik realisiert und f\u00fcr den Einsatz als Echo\/Delay- Einheit bestimmt ist. Der integrierte Schaltkreis funktioniert folgenderma\u00dfen: Das analoge Eingangssignal wird mithilfe eines Analog-Digital-Umsetzers in ein digitales umgewandelt, in einem internen 44Kbit-Ram Speicher abgelegt und nach der gew\u00e4hlten Zeitverz\u00f6gerung wiederrum in ein analoges Signal umgewandelt. Dieses wird dann \u00fcber einen Feedback-loop mit dem Eingang gekoppelt und beide bilden das Ausgangssignal. Durch den Feedback-loop entstehen theoretisch unendlich viele Echos (Echo vom Echo\u2026). Durch einen D\u00e4mpfungsregler wird die Amplitude der fortschreitenden Echos jedoch so klein, dass man es nicht mehr h\u00f6rt. Folgendes Blockschaltbild illustriert die Funktionsweise:<\/p>\n\n\n\n

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Abb 1: Blockschaltbild des Echos<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Der zeitliche Verlauf des Ausgangssignals sieht demnach folgenderma\u00dfen aus:<\/p>\n\n\n\n

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Abb 2: Zeitlicher Verlauf des Blockschaltbildes<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Zwei Parameter werden mittels Potentiometer geregelt:<\/p>\n\n\n\n

  • Delay Time – Die Verz\u00f6gerungszeit, nach der das Signal aus der Delay Line in den Ausgang gespeist wird.<\/li>
  • Reverberation Time – Die Zeit, nach dem das D\u00e4mpfungsglied das Echo-Signal auf eine nicht h\u00f6rbare Amplitude runtergeregelt hat. Auch als Anzahl an h\u00f6rbaren Echos zu interpretieren.<\/li><\/ul>\n\n\n\n

    Schaltplan<\/h2>\n\n\n\n

    Die Kondensatoren zwischen Pin 1 und 2 und am Pin 3 werden zu Eingangsspannungsgl\u00e4ttung eingesetzt um einen sauberen Power Supply zu gew\u00e4hrleisten. An Pin 6 liegen konstante 2,5V an. \u00dcber diesen Pin wird die Delay-Time \u00fcber ein Potentiometer geregelt, welches linear mit dem Strom zusammenh\u00e4ngt. Es flie\u00dfen, bei einer Delay-Time von 35ms-600ms, ein Strom von 5,4mA bis zu 50uA. Der feste Widerstand (zu sehen in
    Abbildung 3) im Pfad zwischen Pin 4 und 6 betr\u00e4gt 10kOhm und das Potentiometer 20kOhm, sodass Delay-Times zwischen 151ms und 342 ms erreicht werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

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    Abb 3: Schaltplan des Echos<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    Der Low Pass Filter am Eingang der Schaltung (Pin 15 und 16) ist ein anti-aliasing Filter, der alle Frequenzen au\u00dferhalb des gew\u00fcnschten Spektrums filtert. Dieses sogenannte Multiple-Feedback Low-Pass Filter ist ein zweipoliges Filter mit einer Cutoff-Frequency von knapp 10800 Hz. Mithilfe eines Delta-Sigma-Modulators wird das analoge Signal in ein digitales 1-Bit Signal umgewandelt und nach dem gew\u00fcnschten Delay wiederrum in ein analoges umgewandelt und in den Ausgang des Echos gespeist. <\/p>\n\n\n\n

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    Abb 4: Blockschaltbild des ICs<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    Dabei wird der Output des Multiple-Feedback Low Pass Filters an den invertierenden Eingang des Komparators geschaltet, und der Output des Modulators an den invertierenden Eingang. Data Out 1 (DO1) ist ein 1-Bit Signal, indem das Audiosignal bis zum nachsten clock pulse gespeichert ist. D01 gibt das digitale Echosignal aus, welches vom Demodulator in ein analoges gewandelt wird. Pin 11, Pin 12 und der OPV bilden ein Low Pass Filter, das das Ausgangssignal des Demodulators gl\u00e4ttet, um den analogen Sound wiederherzustellen. Beim Umwandeln entstehen haupts\u00e4chlich hochfrequente St\u00f6rger\u00e4usche, die so rausgefiltert werden. Will man diesen metallischen Sound beibehalten, k\u00f6nnte man diesen LPF auch weglassen.
    Das LPF2 ist erneut in der Multiple-Feedback Low Pass Filter Anordnung mit sehr \u00e4hnlichem Verhalten wie das LPF1. Der 10uF-Kondensator filtert den DC-Anteil des Signales heraus. Dieses wird dann \u00fcber den delayed-signal-Pfad in den Ausgang des Echos gespeist.<\/p>\n\n\n\n

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    Abb 5: Digitalisierung eines Signals<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    Platinendesign<\/h2>\n\n\n\n

    Die Schaltung des Echos, sowie der Verst\u00e4rker fanden auf einer einzigen Platine Platz. An PIN 1 des PT2399 habe ich den Linear-Spannungswandler LM7805CV von STMicroelectronics verbaut, der die eingangsseitige 9V-Spannung auf 5V konstant runterregelt. Die Diode verhindert Stromr\u00fcckfl\u00fcsse. Die beiden Kapazitaten dienen der Spannungsgl\u00e4ttung. Vom Busstecker verwendete Pins sind folgende: Pin1 (+9V), Pin2 (Ground), Pin3 (-9V), sowie Pin 7 (Ausgang des Multiplizierers). Den OPV TL072 und die Abblockkondensatoren habe ich m\u00f6glichst nah an den Busstecker gelegt. Ansonsten liegt der IC PT2399 mittig auf der Platine, und die Bauteile , die an die entsprechenden Pins f\u00fchren, sind um diesen herum platziert. Die 3 Trimpotis sind oben an der Platine angebracht, sodass man sie sp\u00e4ter aus dem Geh\u00e4use auch gut benutzen kann.<\/p>\n\n\n\n

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    Abb 6: Boarddesign des Echos in Eagle<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    Endprodukt<\/h2>\n\n\n\n
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    Abb 7: fertige Platine<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

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    Die Schaltung basiert auf den mittlerweile sehr erprobten IC PT2399 von Princeton Technology Group, der in CMOS-Technik realisiert und f\u00fcr den Einsatz als Echo\/Delay- Einheit bestimmt ist. Der integrierte Schaltkreis funktioniert folgenderma\u00dfen: Das analoge Eingangssignal wird mithilfe eines Analog-Digital-Umsetzers in ein digitales umgewandelt, in einem internen 44Kbit-Ram Speicher abgelegt und nach der gew\u00e4hlten Zeitverz\u00f6gerung wiederrum […]<\/p>\n","protected":false},"author":121,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/ws20-di-synth-523\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/42"}],"collection":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/ws20-di-synth-523\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/ws20-di-synth-523\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/ws20-di-synth-523\/wp-json\/wp\/v2\/users\/121"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/ws20-di-synth-523\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=42"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/ws20-di-synth-523\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/42\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":55,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/ws20-di-synth-523\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/42\/revisions\/55"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/ws20-di-synth-523\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=42"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}