Starkes übersprechen beim Multiplexen (4051)

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Autor
Starkes übersprechen beim Multiplexen (4051)

    







BID = 841889

0backbone0

Gerade angekommen


Beiträge: 3
 

  


Hallo,

ich bin gerade dabei einen MIDI-Controller auf basis eines ATMEGA328 zu "basteln".
Leider reichen mir da die 6 Analog i/o's nicht aus. In meiner Bastelkiste hatte ich noch eine Handvoll 4051'er liegen. Also habe ich ein paar davon Kaskadiert.
Also den Ausgang mehrerer 4051(auch wenns nicht ganz korrekt ist, ich nenn sie zur einfacheren Erklärung Slave) jeweil auf einen Eingang eines anderen 4051(und diesen nenne ich Master) gelegt.

Die Datenleitungen S0 - S2 von den Slave-Bausteinen habe ich zusammengeführt und die Datenleitungen vom Master separat gehalten.

Das Ganze benötigt also einen Analog i/o und sechs digital i/o's.

Im Programm wird erst am Master auf einen "Kanal" geschalten, und dann bei den Slave's von Kanal eins bis Acht durchgeschalten.
Dann am Master wieder eins weitergeschalten, dann wieder die Slaves einmal durch,
u.s.w....

Im Grunde funktioniert die Schaltung, aber das Übersprechen ist enorm.
Das Grundrauchschen von 500mV bis 1V finde ich bei maximal 5V Signalstärke auch schon extrem hoch.

Am Ausgang des Masters liegt alle 330ms der selbe Eingang an (ich hoffe Ihr wisst was ich meine).
Wenn ich nur ein Poti voll aufdrehe und alle anderen ab, also 5V an nur einem Eingang liegen, bekommt man auch am Ausgang des Master's bei erwarteter Adresse 5V. An den Pin's daneben liegen aber immehin noch (fluktuierende) 2,3V an.
Für den Controller absolut unakzeptable Werte.

Zuerst habe ich versucht die Zeit in der die Adressen durchgeschalten werden zu erhöhen. Aber auch bei utopischen Zeiten von 1,5sec und mehr, ändert sich am Übersprechen nichts.

Die Versorgungsspannung an den 4051'ern zu erhöhen hat auch nichts gebracht.

Mit einem LowPass-Filter kann man die unerwünschten Signale am Ausgang des Master's schön Rausfiltern, allerding wird dabei auch das gewünschte Signal mit abgeschwächt.
Wenn die Stärke des Übersprechens nur ein paar mV betragen würde, könnte ich mit dem LowPass-Filter leben. Ob sich beim letzen millimeter am Poti noch was ändert oder nicht ist eher unkritisch.

Fällt noch irgendjemandem eine andere Methode ein das Übersprechen zu minimieren?

Kennt jemand einen Analogen Multiplexer ohne starkes Übersprechen den ich anstelle der 4051'er nehmen kann?

Für jeden Tip bin ich dankbar.

BID = 841896

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12742
Wohnort: Cottbus

 

  

Hast du Blockkondensatoren an den ICs?

Und (auch wenn es sich blöd anhört) hast du kontrolliert, ob auch wirklich alle Verbindungen korrekt ausgeführt sind, insbesondere GND?


Offtopic :
Mir ist es nämlich schon mehrfach passiert, dass auf dem Steckbrett die eine oder andere GND-Verbindung für einen IC gefehlt hat. Dementsprechend kann man sich auch keine vernünftigen Resultate von ihnen erhoffen.


P.S: Stelle doch auch mal den Schaltplan und das Programm ein.




_________________
Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

BID = 841903

DonComi

Inventar



Beiträge: 8605
Wohnort: Amerika

Nieeemals der Normalfall, deine Schaltung ist vermutlich Murks oder da liegen noch andere Sachen im Schilf (Grundlagen vielleicht?)

Bitte zeige mal einen detaillierten Schaltplan und ein Foto vom Aufbau.


Wie hast du denn die 500mV(eff, pp?) denn bestimmt?
Doch nicht mit einem Multimeter, hoffe ich mal.


Das Ding heißt im Deutschen übrigens Tiefpass(-filter), lowpass im Englischen.

Edit:

Zitat :

An den Pin's daneben liegen aber immehin noch (fluktuierende) 2,3V an.

WIE gemessen?
Der ADC-Eingang ist sehr hochohmig (typ. 10k). Ich vermute, dass entweder deine Versorgung im Eimer ist oder aber IO-mäßig irgend etwas floated, wenn wir schon dabei sind .
Daher bitte einen dem Aufbau entsprechenden Plan erstellen, und zwar so, wie es ist, nicht, wie es sein sollte.

_________________


[ Diese Nachricht wurde geändert von: DonComi am  7 Aug 2012 22:05 ]

BID = 841911

wulf

Schreibmaschine



Beiträge: 2246
Wohnort: Bozen

Wie wird am µC denn die analoge Ausgangsspannung denn überhaupt generiert?
Doch nicht etwa über eine PWM? Dann könnten sich beide Frequenzen überlagern.

_________________
Simon
IW3BWH

BID = 841916

DonComi

Inventar



Beiträge: 8605
Wohnort: Amerika

Der µC digitalisiert über die CD4051-Analogmultiplexer eine gewisse Anzahl an Signalen, und meine Kristallkugel verrät mir, dass am Eingang Potistellungen erfasst werden.

Der µC generiert nichts, der misst nur.


_________________

BID = 841932

0backbone0

Gerade angekommen


Beiträge: 3

Danke für die schnellen Antworten!


@Offroad GTI:
Blockkondensatoren habe ich nirgens, und auch sonst nichts gepuffert.
Auf den Bildern sieht man das es noch eher wildes experimentieren anstatt sauberes entwickeln ist.
Versorgungsspannung und Masse habe ich zuerst verbunden, und auch noch einmal nachkontrolliert.

@DonComi:
Das die Schaltung vielleicht Murks ist könnte schon sein. Wie gesagt , wildes experimentieren.
Ein Multimeter würde ich für so eine Schaltung nicht benutzen.
Habe die Werte mit einem Oscilloskop ermittelt.
Auch die 330ms habe ich mit dem Osci gemessen.

@Wulf:
Wie DonComi schon erkannt hat misst der µC nur die Potistellungen. Die Ausgabe läuft dann Seriell als MIDI-Daten.


Der ATMEGA ist bisher noch auf einem Arduino Board, zum schnellen experimentieren.
Falls die Schaltung so funktionieren sollte das brauchbare Ergebnisse rauskommen kommt auch der µC auf die Platine.

Schaltplan und Programm gibts dan morgen.
bis dahin....


BID = 841934

DonComi

Inventar



Beiträge: 8605
Wohnort: Amerika

Oha.

Sieht ja beeindruckend aus, das erstmal zu Beginn.


Aber: Das sind CMOS-Schaltkreise, die sind enorm empfindlich!
Alle Digitaleingänge brauchen in dieser Steckkonfiguration zwingend einen Pullup- bzw. -down-Widerstand.
Im Betrieb solltest du sie nicht "patchen" und du solltest dich auch kurz vor dem Arbeiten erden.

Weiterhin gilt, dass jedes IC einen Blockkondensator von ca. 100nF KerKo über die Versorgungsanschlüsse bekommt, es gibt ja zwei (VEE gegen GND und VDD gegen GND).

Außerdem solltest du alle Leitungen auf sauberen Kontakt überprüfen.
Wenn eine Versorgungsleitung in der Luft hängt, dann kann es passieren, dass die ICs über Ein- oder Ausgänge "gespeist" werden. Das ist ein zu vermeidender Zustand!

Ich weiß nicht, inwiefern andere typische Fehler in Frage kommen - offensichtlich machst du sowas ja nicht zum ersten Mal. Aber das wird so nichts, nicht mit CMOS.

Edit:
Eines aber noch: es wäre klug gewesen, gerade die ICs zu sockeln. Normalerweise sind sie nicht soo hochempfindlich, aber wenn sie bereits durch elektrostatische Entladungen vorgeschädigt sind, dann können sie sehr merkwürdiges Verhalten zeigen.
Wenn es kostentechnisch machbar ist und alle anderen Problemquellen ausgeschlossen werden können, würde ich sie rausschmeißen, Sockel reinlöten und komplett neue ICs verbauen. So teuer sind die ja nicht.

_________________


[ Diese Nachricht wurde geändert von: DonComi am  8 Aug 2012  1:25 ]

BID = 841936

unlock

Schriftsteller

Beiträge: 901
Wohnort: Mosbach

Wie schon geschrieben Blockkondensatoren einbauen,und die Versorgungsspannung (auch Gnd)nicht über kleine Querschnitte in "reihe"schalten,sondern mind.über einen grossen Querschnitt paralell zu den ICs,von da einzeln anfahren.Alternativ Sternförmig versorgen.
Wie wird der Inhibit vom Master angesteuert?

_________________
One Flash and you're Ash !

BID = 842012

0backbone0

Gerade angekommen


Beiträge: 3

Hallo zusammen...

Heute morgen in der S-Bahn habe ich mal den Unterschied zwischen TTL und CMOS in einem der Bücher die ich habe gelesen. Jetzt wird mir schon einiges klar.
Kann das jetzt nicht mehr so genau wiedergeben, aber es wurde genau mein Fall beschrieben.

Hab das Ganze in klein mal auf einem Breadboard aufgebaut (mit drei 4051ern) und Pullup & Pulldown Widerstände (220hm) verwendet.
Keramikkondensatoren habe ich leider nur 10nF, ansonsten nur Elkos & Wima.
Hab deshalb die Blockkondensatoren erstmal weggelassen.

Das Grundrauschen liegt jetzt bei ca 15mV. Das Übersprechen ist an den Meisten Eingängen vernachlässigbar (kleiner als 10mV), der extremste Wert lag bei 200mV.

@Unlock:
der Inhibit wird garnicht angesteuert, und liegt auf Masse.


Werd wohl morgen mal ein paar 100nF KerKo's kaufen.
Halte euch auf dem Laufenden.


[ Diese Nachricht wurde geändert von: 0backbone0 am  8 Aug 2012 20:30 ]

BID = 842016

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
und Pullup & Pulldown Widerstände (220hm) verwendet
Donnerwetter!
Ich glaube nicht, dass dann noch viel vom Signal übrigbleibt.
Bist du in der Starkstrombranche tätig?

BID = 842017

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12742
Wohnort: Cottbus


Zitat :
und Pullup & Pulldown Widerstände (220hm) verwendet.
Wieso beides?
Davon abgesehen ist 220Ω viel zu wenig. Durch diese Widerstände soll ja nicht ein Haufen Strom fließen, sondern nur sichergestellt werden, dass am CMOS-Eingang ein definiertes Potential anliegt.
Irgendwas zwischen 10k...100k wäre wesentlich besser geeignet.


Zitat :
Keramikkondensatoren habe ich leider nur 10nF, ansonsten nur Elkos & Wima.
Hab deshalb die Blockkondensatoren erstmal weggelassen.
Dann noch lieber die 10nF, als gar keine.


Zitat :
Werd wohl morgen mal ein paar 100nF KerKo's kaufen.
Dann besorg dir gleich mal ne Hand voll 100k Widerstände.



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BID = 842018

Tom-Driver

Inventar



Beiträge: 8792
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Offtopic :
@perl: Das kann einen ja ziemlich "kO" machen. >> Und genau das fehlte vermutlich zum korrekten "Pullen"...


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