Проект Sony XES-X1+nanoDIGI

Проект Sony XES-X1+nanoDIGI

Задача: 

- Встроить цифровой аудиопроцессор nanoDIGI 2x8 K в цифровой кроссовер Sony XES-X1 (далее по тексту  аудиопроцессор).

- Всё лишнее в Sony XES-X1 удалить, обнаруженные дефекты устранить и немного доработать (без замены ОУ и обвязки PCM63).

- Основное управление громкостью осуществлять с помощью стоковых E-Vol M5283P, которые стоят в XES-X1. Управление громкостью должно быть дистанционным.

- Сделать (купить, придумать, допилить покупной) проводной пульт дистанционного управления с дисплеем, с помощью которого можно будет переключать 2-4 входа (коаксиал+оптика), регулировать общую громкость и отдельно регулировать громкость сабового канала (в пределах ± 6 дБ от уровня общей громкости). На дисплее должен отображаться уровень громкости (в любых значениях - в дБ или относительных единицах), номер входа, по возможности иметь возможность управления IF пультом (далее по тексту это будет RUX).

- Дисплей должен иметь режим Dimmer.

- По возможности иметь возможность установки нарульного пульта управления.

- Аудиопроцессор должен иметь возможность работать автономно (без RUX).

- Управление miniDSP nanoDIGI IF пультом должно осуществляться как с RUX, так и непосредственно напрямую на аудиопроцессоре.

- Сам аудиопроцессор будет размещаться в багажнике большого автомобиля, поэтому RUX и аудиопроцессор должны соединяться кабелем длиной 5-8 метров.

- Rem IN и Rem OUT  должны быть как на RUX, так и на аудиопроцессоре.

Функциональная схема Проекта Sony XES-X1+nanoDIGI.

Вот крайний вариант общей функциональной (и немного принципиальной) схемы проекта Sony XES-X1+nanoDIGI. Пришлось нарисовать такую схему, так как удержать это всё в голове было трудновато:

Кратко как работает RUX: после появления сигнала ACC (Rem In) запускается аудиопроцессор, Mosfet key 2 подаёт питание +12vOUT на RUX, одновибратор запускает RUX. Переключение входов 1-4 осуществляется с помощью IF пульта. Регулировка громкости и режим Mute с помощью энкодера.

И как работает аудиопроцессор: выбранный с помощью RUX цифровой источник по коаксиальному кабелю поступает на вход nanoDIGI, с nanoDIGI четыре канала цифрового сигнала в формате I2s 24 бит/96 кГц поступают на четыре ASRC CS8421 (где выполняется асинхронный даунсемплинг в формат RJ 16 бит/48 кГц), а далее всё идет по стоку - цифровой поток поступает на ЦФ SM5813 и оттуда в разрешении 20 бит/384 кГц поступает на ЦАПы PCM63.

Далее небольшие описания конструкции и пояснения работы с фотографиями по RUX и аудиопроцессору.

RUX.

Выбор варианта основы для RUX пал на Assembled CS3310 Remote Preamplifier Board With VFD Display - 4-way Input HiFi Preamp Remote Control Digital Volume Control Board (далее это и будет в тексте RUX).

Выбор на этот предусилитель с цифровой регулировкой громкости пал еще потому, что VFD  дисплей дает«теплый ламповый» люминесцентный свет приятного аудиофильского зеленого цвета. :)

Плата предусилителя с VFD дисплеем рассчитана только на питание от переменного напряжения (AC) 12 вольт, так как отрицательные напряжения для питания индикатора и микросхемы CS3310  сделаны методом умножения переменного напряжения.

Повезло, что драйвер накала дисплея (со всеми нужными цепями смещения), сделан на чипе (к сожалению, название чипа старательно затерто), который питается от постоянного напряжения, поэтому было принято решение, что  отрицательные напряжение - высокое для VFD дисплея и двухполярное питание для CS3310, будет сделано на небольших преобразователях DC/DC.

Для регулировки громкости с помощью E-Vol M5283P в пределах от 0 дБ до -96 дБ нам нужно чтобы напряжение управления изменялось от 5,0 до 0,2±0,1 вольта. В связи с тем, что микросхема CS3310 максимально может выдать только 3,75 вольт, я поступил следующим образом - на входе  CS3310 поставил синий светодиод с напряжением стабилизации 3,3 вольта и далее напряжение с её выхода усилил до 5 вольт логарифмическим усилителем (чтобы управляющее напряжение изменялось так-же, как на графике управляющего напряжения регулировки громкости из даташита M5283P). Логарифмический усилитель имеет потенциометры для регулировки усиления и выставления нуля. Температурная стабилизация управляющего напряжения достигнута  за счет использования светодиода с положительным TKC и в логарифмическом усилителе диодов с отрицательным ТКС.
Получилась вот такая характеристика регулировки громкости (желтая линия - это если на M5283P подавать чисто линейное напряжение с выхода CS3310 (просто усиленное до 5 вольт), зеленые точки - это реально измеренные значения напряжения после логарифмического усилителя):

Для прокрутки всего диапазона от 0 до 127,5 дБ требовалось сделать 13 оборотов энкодера (шаг регулировки 0,5 дБ).  С одной стороны это хорошо, что тут такая плавная регулировка, но крутить в автомобиле 13 полных оборотов - это нервирующее неудобство.
Для уменьшения количества оборотов, 20 импульсный энкодер был заменен  на 24 импульсный и уменьшен диапазон регулировки от 0 до 96 дБ (выбирается перемычкой на плате Remote Board 4-way Input) - в результате получилось около 7 оборотов.

Для того, чтобы RUX автоматически включался после подачи питающего напряжения, необходимо было применить одновибратор с развязкой на оптопаре, также нужно питание 5 вольт, питание индикатора -28 вольт и диммирование, двухполярное питание 9 вольт для питания CS3310,  логарифмический усилитель для управления громкостью,  цепи управления Mute -  для всего этого пришлось сделать отдельную плату питания и коммутации, на которой это всё и  разместилось (далее PCB коммутации MP2019/08).

PCB коммутации  MP2019/08  разместил в одном алюминиевом корпусе сверху PCB Remote Preamplifier Board.

Блок управления и коммутации RUX собранном виде:

Так, как теперь при нажатии энкодера нам не нужно включать/выключать сам RUX (который далее включает аудиопроцессор), изменил схему подключения копки энкодера (подключив его к пину Mute) и теперь при нажатии энкодера у нас включается/выключается режим Mute.

Жгуты изготовлены из стандартных шлейфов (шаг 1,27 мм), которые после разъемов разделены и сгруппированы по 4-5 жил, обвернуты киперной лентой, затянуты в медный экран
(оплетка медная луженая PLc 6x10), сверху одета "змеиная кожа" и уже на змеиную кожу защелкнуты ферритовые фильтра.
Жгут от блока управления и коммутации RUX до VFD дисплея - длиной 2,5 метра, от блока управления и коммутации RUX до аудиопроцессора - длиной 5,2 метра.

Для того, чтобы можно было управлять miniDSP nanoDIGI  IF пультом с RUX,  был использован IR Infrared Remote Extender (удлинитель ИК пульта). Приемник был закреплен на VFD дисплее, а IF светодиод закреплен около IF приемника miniDSP nanoDIGI с таким расчетом, чтобы IF приемник miniDSP через отверстие в корпусе аудиопроцессора мог также принимать прямые сигналы от IF пульта. Таким образом nanoDIGI можно управлять IF пультом как с RUX, так и непосредственно рядом с  аудиопроцессором.
Если понадобится удаленное управление аудиопроцесором без RUX (например для оценки его качества звучания дома или в другой машине), то можно отдельно купить и установить любой подобный удлинитель ИК пульта.

Для подрегулировки уровня саба применен телескопический одинарный потенциометр с фиксацией центрального положения EWVAC0001B24. 

Корпус для VFD дисплея владелец аудиопроцессора будет делать сам (под дизайн автомобиля на 3D принтере).

Аудиопроцессор.

Плата фильтров и питания (для питания nanoDIGI, мастерклока, фильтр питания для XES, ключей Rem и т.д.) была изготовлена на базе PCB MP2015/12.8 для внешних блоков питания Clarion, McIntosh.

В общей сумме в фильтре питания платы XES набирается конденсаторов на 10 тысяч мкФ и вместе с индуктивностью, частота среза ФНЧ составляет примерно 250 Гц.

Все попытки запитывать miniDSP nanoDIGI через пассивные фильтра закончились неудачей (DSP слишком много выбрасывает цифровых наводок в питание), поэтому пришлось nanoDIGI запитать через преобразователь DC/DC с добавлением синфазного дросселя и линейного стабилизатора напряжения.

Общий вид расположения платы фильтров и питания в корпусе XES-X1:

.

С платы nanoDIGI удаляем выходные трансформаторы SPDIF и разъемы RCA. Платку конвертера уровней на TXS0108E разместил непосредственно на плате nanoDIGI.

Плату мастерклока TXCO 18,432 MHz, 4 платы ASRC разместил на вспомогательной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита (которая выполняет несущую и частично экранирующую роль). 

Этап макетирования:

Асинхронные преобразователи частоты дискретизации сделаны на PCB MP2019/01 ASRC-Transmitter и более подробно описаны  в блоге про вывод цифры из штатных голов на УМ с цифровым входом.

Всё собрано, закреплено  и соединено:

Все соединения между платами сделаны на разъемах NX2500, чтобы можно было без всяких проблем  вынимать плату nanoDIGI, платы ASRC, плату XES (например, для дальнейшей доработки или ремонта).

Вот полностью отсоединенная плата с ЦАПами XES.

На плате XES некоторые транзисторы и конденсаторы пришлось положить лежа, чтобы они не соприкасались с  деталями платы фильтров и питания.

После запуска аудиопроцессора выяснилось, что очень сильно шумит вентилятор (смазывание подшипников не помогло) и залипло реле на ВЧ канале. Реле и вентилятор заменил на новые.

Заменены все разделительные конденсаторы и некоторые конденсаторы в общем питании цифровой части, питания ЦАПов и обвязке M5283P.  Остальные конденсаторы на плате XES  в исправном состоянии. К двум транзисторам-ключам прикрепил дополнительные радиаторы.

Подобрал задержки по выключению  питания RUX и аудиопроцессора так, чтобы при выключении аудиопроцессора не было пуков.

При установке специальной заглушки в разъем на аудиопроцессоре, он может работать самостоятельно (автономно). Регулировка громкости, переключение входов и т.п. - с IF пульта nanoDIGI.

Аудиопроцессор в сборе на  испытаниях (автономная работа с заглушкой):

Ток потребления при 12,4 вольтах - 1.61 ампера. Поближе:

Аудиопроцессор в сборе с RUX:

Ток потребления при 12,4 вольтах - 1,93 ампера.

Примечания:

1. Шлейфы KLS17-127-FC, цветные шлейфы KLS17-127-RFC
2. ALPS RK09712ITZOP ?
3. AM10CW-2409S-NZ
4. L17DAFRA15P, L17DAFRA15S, L17DBFRA25S, L17DBFRA25P

5. AM3G-1209D-NZ, AM1G-1215D-NZ

6. 

Продолжение следует