Всем добрый день, в этом обзоре я расскажу как можно относительно недорого добавить плату аудио процессора цифровой обработки сигналов (DSP) на базе чипа ADAU1701 в УНЧ, на примере своего DIY усилителя / мультимедийного центра (из моего предыдущего обзора), покажу как им можно управлять в on-line режиме, и добавить то, что всегда хочется, но страшно признаться в широком кругу ценителей короткого аудиотракта — ЭКВАЛАЙЗЕР, для корректировки АЧХ акустических систем и комнаты. В обзоре представлены приобретенные платы, схемы подключения, результаты использования и проблемы, с которыми столкнулся в ходе реализации, и которые читатели, возможно, помогут мне решить.
Как вы выравниваете звук?
Метод эквалайзера 2
Выравнивание, чтобы сделать инструмент или микс больше и больше, чем жизнь.
- Установите ручку Boost / Cut на средний уровень BOOST (8 или 10 дБ должны работать).
- Просматривайте частоты в басовой полосе, пока не найдете частоту, на которой звук имеет желаемую полноту.
- Отрегулируйте количество Boost по вкусу.
Интересные материалы:
Что такое отношение 1 N? Что такое отношение «многие ко многим» в базе данных? Что такое отношение ноль к единице? Что такое отношение сигнал / шум в аудио? Что такое относительная частота и как рассчитать? Что такое относительная частота на гистограмме? Что такое относительный и абсолютный путь? Что такое относительный путь в URL-адресе? Что такое отображаемое имя электронной почты? Что такое отображение эскизов?
ГЛАВА 1. Комплектующие для DSP:
Я долго изучал вопрос бюджетных реализаций цифровых сигнальных процессоров для аудио (далее по тексту «DSP»), всё конечно сводилось к MiniDSP 2×4, но с учетом их доставки становилось как-то совсем небюджетно. С другой стороны были различные проекты на чипах от Analog Devices c использованием их софта SigmaStudio, и в итоге я набрел на плату DSP на ADAU1701 от CHIPDIP: RDC2-0027v2, SigmaDSP ADAU1701. Модуль цифровой обработки звука. V2 У них есть две версии данной платы — RDC2-0027v1 и RDC2-0027v2. RDC2-0027v1 отличается размерами, более широкими диапазонами питающего напряжения (5В — 36В), но отсутствием EEPROM на плате, а лишь посадочными местами под память в корпусах DIP или SOIC, которую надо приобрести отдельно (что не проблема). Я выбрал для текущего проекта версию RDC2-0027v2, которая питается от +5В и уже имеет на борту EEPROM. Сама плата выглядит следующим образом:
Схема платы и назначение разъемов:
Для моих нужд эта плата мне оказалась за глаза, два канала на вход (АЦП) и четыре на выход (ЦАП), два на АС левого и правого канала, и один канал на сабвуфер. Производительности данного DSP мне тоже более чем достаточно, так как сложных схем обработки сигнала и алгоритмов не планируется.
Подготовка проекта обработки сигнала для данного DSP осуществляется в прекрасной программе SigmaStudio, которую реально постарались сделать для людей, что даже я, как гуманитарий, без опыта программирования, смог с ней разобраться, и выполнять необходимые манипуляции. Конечно это не то удобство использования плагинов MiniDSP, но всё решаемо и совсем не отпугивает, особенно когда есть желание разобраться. На странице товара представлены также схемы подключения программаторов (которые также продаются магазином) для прошивки EEPROM уже готовым проектом из программы SigmaStudio. Но мне такой вариант не очень понравился, так как мне необходима возможность видеть, а точнее слышать результаты обработки в реальном времени, а не заниматься постоянной прошивкой EEPROM и прослушкой результатов.
Поэтому было решено пойти по пути использования решения на базе микросхемы CY7C68013A от Cypress Semiconductor. Которая умеет «прикидываться» стандартным интерфейсом USBi от AD для подключения к DSP по USB, c возможностью внесение изменений в on-line режиме и записи проекта в EEPROM, для последующей загрузке при запуске DSP.
На Youtube канале CHIPDIP есть видео по использованию данной микросхемы в работе (ссылка на видео), но плата, которую можно у них приобрести стоит около 1000 р., еще и подключается как-то странно. На просторах Aliexpress я нашел вот такую плату на микроcхеме CY7C68013A (EZ-USB FX2LP CY7C68013A USB logic analyzer core board+Source Code):
В отзывах есть информация по удачному подключению к ADAU1701, поэтому я решил её взять. Вот так плата выглядит в живую:
Подключение к ПК через кабель MiniUSB, при подключении загорается красный светодиод:
У платы несколько режимов работы, которые меняются путем снятия установленных на выводах джамперов, и я думал что мне придется искать необходимую комбинацию, чтобы подобрать нужный режим, но всё заработало, как говорится, «из коробки». Не снимая никакие джамперы всё определилось как надо с первого раза.
Что такое предусилитель?
Предусилитель принимает слабый сигнал с высоким импедансом и преобразует его в устойчивый к шуму сигнал с низким импедансом, достаточный для дальнейшей обработки. Предварительный усилитель обеспечивает некоторое усиление напряжения, что делает его устойчивым к помехам.
Предварительные усилители формируют электрические звуковые сигналы, чтобы их можно было дополнительно обработать и усилить усилителем мощности, который добавляет усиление по току, позволяя ему управлять громкоговорителями.
Большинство аудиоустройств оснащены предусилителями от AV-ресивера до гитарных усилителей и телевизоров. Если бы вы подключили внешний предусилитель напрямую к любому из них, вам, вероятно, пришлось бы уменьшить громкость на устройстве, чтобы компенсировать это, и вы могли бы получить некоторое искажение звука из-за дополнительного усиления.
По этой причине, если вы хотите подключить внешний предусилитель к одному из этих устройств, вам нужно будет найти способ обойти внутренний предусилитель. На самом деле, предусилители предназначены для работы в паре с усилителями мощности, а не с другими звуковыми устройствами.
Однако в некоторых редких случаях внешний предусилитель может быть не лучшим вариантом, а единственным вариантом.
ГЛАВА 3: Внедрение платы DSP в УНЧ, запуск и проблемы:
Если вы читали мой предыдущий обзор, то у меня многоуровневая схема размещения компонентов в корпусе усилителя, соответственно и новую плату DSP необходимо было размещать в новом уровне. Для платы подготовил новую площадку из тонкого оргстекла и разместил плату на ней:
Новую площадку уже третьего уровня разместил уже на имеющейся площадке второго уровня платы Android TVBox:
На первом уровне под ними находится основная плата предварительного регулировки громкости и селектора входов на PGA2311, с неё же я и взял питание +5V для платы DSP, нашел выводы до точки питания PGA2311.
Установил всё на площадках, сигнал на вход DSP идет с платы регулировки громкости и селектора входов PGA2311, с выхода DSP сигнал идет непосредственно на УНЧ левого и правого каналов и УНЧ сабвуфера.
Из изначальной схемы своего усилителя я убрал китайскую плату ФНЧ сабвуфера, и у меня пропал тот слабый фон 50/100 Гц, который меня немного напрягал, и который мы обсуждали в комментариях. Земляная петля образовалась через него. Скорее всего мне действительно нужно было развязать резисторами БП усилителей ЛК и ПК и маломощный стабилизированный двух-полярных источник питания ±12 В, от которого питался ФВЧ сабвуфера.
Для подключения платы CY7C68013A к DSP надо было сделать отключаемое решение, чтобы я мог в любой момент взять плату CY7C68013A, подключиться к усилителю, сделать необходимые изменения, залить в EEPROM и отключиться. Конечно можно разместить саму плату CY7C68013A в корпусе, и вывести только разъем USB для подключения к ноутбуку, но мне захотелось сделать отдельный мобильный модуль, который я также смогу аналогично подключить к DSP, который собираюсь установить в авто. Для подключения нужно три контакта, я долго думал, что же заказать, чтобы был и штекер, и гнездо, и небольшого размера, так как задняя панель моего усилителя уже забита, пока не увидел у себя в запасах стерео гнездо 3.5 мм.
Центральный контакт — GND Левый канал — SDA, Правый канал — SCL
Гнездо разместил на задней панели, провода от гнезда завел непосредственно на разъемы платы:
Первый запуск и проблемы:
Первый запуск меня встретил жутким фоном. Это уже не тот небольшой фон, это прямо серьезный фонище! На столе всё было замечательно, в корпусе опять проблемы. Отвлекся на другие дела, в голове перебирал возможные причины, что я добавил, что повлекло за собой земляную петлю. В итоге додумался — пришел, проверил, убедился. В гнезде 3,5 мм для подключения платы CY7C68013A я использовал центральный контакт для GND. Центральный контакт гнезда соединяется с металлических входным отверстием, которое также служит для крепления посредством круглой гайки по резьбе гнезда к панели, к металлической задней панели… Откинул GND с платы — фон пропал, причем вообще пропал, и не поймешь, работает усилитель или нет. Позже я нашел такое же гнездо, только с полностью пластиковым корпусом, поставил его в то же место, но уже аккуратно на термоклей. Проблема с петлей решена.
А вот со второй проблемой еще веду ожесточенную борьбу, и буду рад советам. После включения усилителя и подачи питания на DSP, у меня не появился звук, проверил питание на плате DSP, +3,3 В после преобразователя на плате есть, но ADAU1701 не запустился. Я передернул разъем питания на плате, и DSP успешно запустился. Выключаю усилитель, снова включаю — ADAU1701 опять спит, снимаю и ставлю обратно фишку питание на плате — запускается, снимаю и ставлю обратно 10 раз, запускается в 10 случаях из 10. Выключая питание усилителя и моментально включаю — ADAU1701 запускается. Отключил питание от платы DSP, отрезал старый провод USB, +5В и GND завел на плату, штекер USB вставлял во все источники, ноутбук, блок питания 5V для Raspberry Pi, различные зарядные устройства 5В, со всех источников ADAU1701 запускается без проблем, правда с маленьких блоков питания и USB портов TvBox приходят такие страшные помехи и пульсации, при подключении к USB порту ноутбука всё отлично. Сел мультиметром на питание с платы регулировки громкости и селектора входов PGA2311, при включении усилителя напряжение на плате появляется с нарастанием, думаю пока заряжаются емкости после выпрямителя. Возможно при подаче вначале пониженного напряжения ADAU1701 уходит в какой-то свой особый режим и ждет, правда не знаю чего. Сообщения о таком поведении я также встречал на форуме на сайте Analog Devices.
Для себя выделил два решения: — подача питания на ADAU1701 c задержкой, когда питание стабилизируется; — поставить отдельный малошумящий импульсный источник питания с гальванической развязкой для отдельного питания ADAU1701;
По первому варианту решил попробовать следующее: у меня установлены после УНЧ платы защиты АС. На плате защиты сабвуфера у меня установлено реле FINDER 40.52S, имеющее две группы контактов, но для вывода на сабвуфер у меня использована только одна группа. Включение АС происходит с задержкой через это реле, поэтому я решил использовать свободную группу контактов для подачи напряжения через неё на ADAU1701. Почти получилось, но задержки не всегда достаточно для беспроблемного включения ADAU1701, я пытался ее увеличить путем увеличения емкости С2 по схеме, но изменения по времени задержки почему-то незначительные.
Я бы и дальше пошел по пути поиска возможности увеличить задержку включения, если бы не другая проблема. При включении и выключении ADAU1701 издаются очень неприятные звуки и хлопки, которые не очень полезны и динамикам, и ушам. Поэтому я рассматриваю второй вариант — малошумящий импульсный источник питания с гальванической развязкой. Новый БП может вообще быть включен на постоянной основе, как сейчас, у меня работает и Raspberry Pi и TVBox, потребление там мизерное. Я заказал несколько типов мелких ИБП, посмотрим, что получится с ними, надеюсь не услышать что-то страшное в «эфире», как это было от различных USB зарядок. Я буду рад если в комментариях опытные товарищи мне посоветуют альтернативные решения, возможно более простые и очевидные, о которых я пока не догадываюсь.
