Mid/Side Decder/Encoder своими руками. Часть 1

Электроника, равно как и музыка — это моё хобби, которым я посвятил всю свою сознательную жизнь. В этих сферах я не претендую на звание знатока вопроса, посему некоторые вещи я делаю так как делаю, в меру своих сил и знаний тематики. В свете вышесказанного, хочу поделиться небольшой своей работой в сфере аудио оборудования, не преследуя никаких целей, без вопросов и советов, рассказать о том, как я это делал и что из этого получилось. Возможно кому то будет интересно, или найдутся ещё такие-же любители «позолоченного» музейного железа, которых сие элементарно порадует с эстетической стороны. И так, коротко о сабже.

Однажды, я решил собрать mid/side decoder/encoder для своего домашнего сетапа, который я использую для мастер обработки своего (и не только) аудио контента. Но не просто собрать, а сделать это по максимуму на «советском» железе, просто потому что питаю я к нему особые, трепетные и тёплые чувства. )) Ну а в случае неудовлетворительного результата, всегда можно будет ткнуть «буржуйские» ОУ )) Естественно, говоря о «советских» элементах, речь идёт только об аналоговой части и электропитании, цифровая часть по понятным причинам выполняется на актуальной элементной базе.
Делая данный девайс, я не преследую «православного» или «канонического» звучания, не собираюсь использовать некие «аудиофильские» или просто «модные» компоненты. Всё чего я хочу добиться, чтобы оно выполняло поставленные задачи и не поганило звук, опять-таки на мой субъективный взгляд и по показаниям моего китайского осцилографа. И да, мне нравится как звучат «наши» старые ОУ.

Проектирование было начато в лучших традициях, с подсмотренной схемотехники у «буржуев» и кучи макетов.

План действий таков:

  • Проектируем и собираем основную схему блока питания, пока на коленке;
  • После изрядного батута на граблях, переносим все изменения в схему, делаем коррективы;
  • Проектируем и собираем основную схему тракта Mid/Side Decder/Encoder, пока на коленке;
  • После изрядного батута на граблях, переносим все изменения в схему, делаем коррективы;
  • Проработка всех блоков, какие и для чего они будут;
  • Финализация схемотехники и печатной платы аналового тракта;
  • Разработка роутера, подбор элементной базы;
  • Разработка контроллера, подбор элементной базы;
  • Разработка AD/DA конвертора, подбор элементной базы;
  • Разработка софта для контроллера;
  • Сборка роутера;
  • Сборка контроллера;
  • Сборка AD/DA конвертора;
  • Финализация схемотехники и печатной платы AD/DA конвертора;
  • Финализация схемотехники и печатной платы роутера;
  • Финализация схемотехники и печатной платы контроллера;
  • Финализация схемотехники и печатной платы блока питания;
  • Заказ всех печатных плат на производстве;
  • Заказ шасси на производстве;
  • Финальная сборка;
  • Подведение итогов.

Дополнительно, помимо суммирования и вычитания, девайс должен выполнять роутинг аудиосигнала трех веток внешней обработки, коммутируя балансные входы/выходы таким образом, чтобы можно было выстраивать цепочки из оборудования в произвольной последовательности. Все эти манипуляции будут производиться исключительно при помощи реле, ибо иного способа, не убивающего по пути звук я не обнаружил. Есть планы дополнительно оснастить сабж АЦП/ЦАП 24/192 на входе и выходе. Регулировку уровней решил осуществлять тоже при помощи реле, на манер Никитиновской схемы. Технически всё будет выполнено на 5 платах в 2U корпусе с 4-х дюймовым цветным сенсорным дисплеем и 4-я валкодерами, имеющими по собственному дюймовому OLED дисплею, отображающему текущие режимы и значения регулировок. Концепция устройства такова — весь аналоговый контур остаётся исключительно аналоговым, но при этом всё управление и измерения выполняются при помощи 4-х валкодеров и сенсорного экрана. В качестве «мозга» конструкции был выбран микроконтроллер ST серии F4. За эту часть конструкции отвечает мой старый друг, который и будет писать софт под поставленные задачи.

Отладочная плата F4
Отладочная плата F4
Один из 4-х OLED дисплеев
Один из 4-х OLED дисплеев

Макеты
Здесь БП и плата процессинга, с отдельными каскадами для последующего вывода на контроллер, который будет заниматься измерениями и управлением роутинга.

Блок питания

Блок питания макет 1
Блок питания макет 1
Блок питания макет 1
Блок питания макет 1
Блок питания макет 2
Блок питания макет 2
Блок питания макет 2
Блок питания макет 2
Блок питания макет 2
Блок питания макет 2

В процессе сборки я обнаружил неприятную особенность трансформаторов. Они весьма сильно гудят, при этом их температура оставляет желать лучшего. В финальной сборке будут использоваться тороидальные трансформаторы выполненные на заказ. В целях исключения наводок, цифровое и аналоговое питание гальванически развязаны и выполнены на разных трансформаторах. Электропитание аналоговой части выполнено на двухполярном стабилизаторе, с фильтром на выходе, благодаря которому уровень шумов на напряжении в 28 вольт составил всего 50-60 микровольт. Цифровая часть питается от двух стабилизаторов на 5 и 3.3 вольта. Стабилизатор на 3.3 вольта имеет дополнительную схему стабилизации, выполненную на прецизионном ОУ, отслеживающим изменения выходного напряжения, что в свою очередь позволяет добиться стабильности ±0.02 вольта, без просадки при изменениях потребляемого тока.

Плата аналогового процессинга

Плата процессинга макет 1
Плата процессинга макет 1
Плата процессинга макет 1
Плата процессинга макет 1
Плата процессинга макет 2
Плата процессинга макет 2
Плата процессинга макет 2
Плата процессинга макет 2
Плата процессинга макет 2
Плата процессинга макет 2
Плата процессинга макет 2
Плата процессинга макет 2
Плата процессинга макет 2
Плата процессинга макет 2
Плата процессинга макет 2
Плата процессинга макет 2

Финализированный проект печатных плат аналогового процессинга

Финализированный проект печатной платы аналогового процессинга
Финализированный проект печатной платы аналогового процессинга
Финализированный проект печатной платы аналогового процессинга
Финализированный проект печатной платы аналогового процессинга

Для процессинга были выбраны ОУ с максимально возможным быстродействием и точностью, при этом минимальным коэффициентом искажений и гармоник. Отладка производилась по принципу «входной сигнал=выходной сигнал». На вход схемы подавался меандр, а цепочки частотной коррекции подбирались таким образом, чтобы выходной сигнал был максимально похож на входной, без искажений, на столько, на сколько это возможно. Для «математики» выбраны прецизионные ОУ с минимальными дрейфами. Полученный результат на данный момент полностью устраивает как по приборам так и на слух, однако в финальном исполнении вероятно что то изменится ))) Вероятно есть некие способы как произвести отладку схемы для достижения лучшего результата, но тут подскажут только знающие люди.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.