Вывод линейных выходов со штатной головы Nissan Qashqai (28185 JD00A, модель PN–2805F, производство Clarion Co. Ltd.).
По просьбе владельца Nissan Qashqai я немного доработал штатную голову под вывод линейных сигналов.
Для ясности изложения разделю тему на несколько частей.
Первая часть – почему не так все хорошо получается.
Вторая часть – доработка головы и вывод линейных выходов.
Третья часть – выравнивание уровней громкости при воспроизведении с СД и Хкарлинка.
Четвертая часть – возможные доработки головы (расширение АЧХ, уменьшение искажений) при работе от встроенного усилителя.
Часть первая.
Почему не так все хорошо получается.
Многие уже поняли, что для того чтобы выпаять линейки (не имея принципиальной схемы головы) надо начинать плясать от выходного усилителя. Во многих штатных головах ставят четырехканальные усилители в одном корпусе микросхемы, куда на ножки 11,12,14,15 (или какие другие – это все смотрится по даташиту) приходят фронтальные и тыловые сигналы… вот к ним обычно пытаются припаяться через разделительные конденсаторы, подключают это все к усилителю, включают и в очередной раз делается вывод, что штатная голова никуда не годится.
Так вот - пляска от входов выходного усилителя, это всего лишь только самое начало (3%) и на примере этой головы я немного поясню, почему все получается плохо и как можно сделать максимально хорошо.
Выходные линейные небалансные сигналы с универсального аудиопроцессора (далее «АП») фирмы Philips SAF7730HV поступают на фильтр НЧ выполненный на операционном усилителе (ОУ) NJM 2060, далее все идет на усилитель мощности. Получается, что именно АП SAF7730 и определяет качество исходного линейного сигнала. Подобный АП встречался мне уже не раз в других штатных автомобильных головах и в принципе он показывает неплохие результаты. SAF7730 представляет собой аудиопроцессор DSP с программным радио (внутри есть два сигма-дельтовских АЦП для цифрового приемника, RDS, по входам четыре сигма-дельтовских АЦП, DSP, на выход - шесть мультибитных сигма-дельтовских ЦАПов со 128 кратной передискретизацией и так далее).
Как показали результаты после того, как были выведены линейки - ничего дополнительно по АЧХ в АП не запрограммировано, она линейна.
То, что удалось раскопать по SAF7730 – это то, что шумы по цифра-аналог в режиме Mute -105 Дб, по аналог-цифра-аналог -76 Дб, по цифра-аналог -80 Дб, максимальный сигнал на выходе – 1 вольт. Особо ничего выдающегося тут нет, но работать на внешний усилитель можно.
Также плохо то, что ОУ NJM 2060 выполнен в корпусе SSOT14, а хороших аудиофильских микросхем в таком корпусе практически нет, поэтому придется оставить ОУ без замены и работать с тем, что есть.
Для усиления сигнала с АП до 4-6 вольт, чтобы нормально раскачать внешний усилитель внешний предварительный усилитель сделать можно, но тогда значительно возрастет стоимость доработки головы, поэтому будем пытаться использовать встроенный предварительный усилитель, как предварительный усилитель для раскачки внешнего усилителя.
Так как у меня не было возможности реально заставить работать голову дома из-за замороченной в ней фигни с имобилайзером (я мог только подавать питание) – это немного усложнило мою задачу….но я поступал как обычно – вырисовал схему предварительного усилителя с платы и проанализировал ее программным способом (WorkBench). Я поступаю таким образом всегда, так как сами платы и SMD элементы совсем не годятся для экспериментов в натуре. Теоретические и практические результаты имеют хорошую идентичность - таким образом, я уменьшаю время экспериментов и сохраняю саму плату от перегрева и дорожки от отваливаний из-за многочисленных перепаиваний (кстати - плата в этой голове трехслойная, поэтому при пайке надо быть втройне осторожным).
Смотрим на схему этого предварительного усилителя на ОУ NJM2060, задачей которого является усиление сигнала с АП (максимальный выход с АП 1 вольт среднего, а для раскачки усилителя требуется примерно около 1,8 вольт среднего), также он выполняет функцию ФНЧ, чтобы завалить частоты выше 20 кГц (обычно разработчики никогда на выходах АП и на входах в усилитель не устанавливают максимальные напряжения, так как при этом сильно возрастают нелинейные искажения, поэтому принимаем за выходное 1 вольт в амплитуде, а за входное в усилитель 2 вольта в амплитуде). Не знаю, какой именно в голове стоит усилитель мощности (для того, чтобы увидеть его название надо выпаивать конфигурястую железку, которая заодно выполняет роль притягивалки к радиатору корпуса микросхемы), поэтому входное сопротивление усилителя принимаю за 90 кОм (а если входное у этого усилителя 50 или 30 кОм, тогда завал нижних частот может начинаться вообще со 350 Гц!!!!).
И графики АЧХ и ФЧХ предварительного усилителя в штатном включении:
В целом все "нормально", единственно только фаза сигнала прокручивается в диапазоне 10-20000 Гц практически на 180 градусов. Правда может, как то это учтено в АП……, хотя вряд-ли.
Такое перекручивание фазы не есть что-то особенное – в среднего качества автомобильных ресиверах фаза обычно может иметь нелинейность до 90 градусов (и то только по краям звукового диапазона), разница по каналам может достигать 10-30 градусов…… то есть еще как-то можно построить сцену….. посмотрим, что будет реально на выходе этой реальной головы.
Таким образом, подпаявшись к ножкам выходного усилителя мы имеем максимальный выходной сигнал в 1,2 вольта, нелинейную фазовую характеристику сигнала (вывод пока только на основе теоретических исследований по предварительному усилителю) и обрезанные нижние частоты как минимум со 100 Гц. О качестве питания внутри головы и о цифровых наводках, как правило, лучше молчать (не удержусь - при подаче питания на голову я увидел, что цифровые хвосты по питанию ОУ NJM2060 достигают в размахе до 1,5 вольт, а по всем питаниям АП гуляет веселенькая пучастая модуляция (от единиц килогерц аж до мегагерцового диапазона) амплитудой около 300 мВ), так же как и о влиянии на сигнал входных цепей усилителя мощности…..
Что мы имеем в результате: с толком раскачать усилитель не получается (для нормальной раскачки усилителя нужно не меньше 3 вольт в амплитуде, а то, что пишут в технических характеристиках (мол чувствительность от 0,5 вольта...) - полная фигня, бюджетные усилители как правило с трудом раскачивается только на свою номинальную мощность... нет динамики, нет драйва, да и гейн усилителя приходится выставлять на максимум - есть возможность услышать все наводки по питанию и шумы самого усилителя), нет нормального тонального баланса (завал в области нижних частот) и ни о какой сцене речи не может быть и речи (плохая ФЧХ)..... и т.д и т.п..
Все действительно пока получается не очень хорошо.
Теперь будем пытаться хоть как-то исправить питание и параметры выходных сигналов с головы.
Часть вторая.
Доработка головы и вывод линейных выходов.
Разбирается голова легко, надо только аккуратно отстыковать переднюю панель, которая снимается путем одновременного отгибания пластмассовых защелок по всему периметру передней панели, тогда передняя панель подается вперед и отсоединяется по разъемам:
Шлейф СД привода просто вытаскивается за синюю подложку шлейфа из разъема платы, никаких хитрых защелок там нет. Запихивается в разъем тем-же самым макаром, как и вытаскивается.
Вид главной платы
1.Меняем главный фильтрующий конденсатор по питанию - 3300 мкФ на низкоимпендансный конденсатор 4700,00 мкФ (номера не пишу, так как его не перепутаешь - он самый большой и на фотке уже замененный - красного цвета) и дополнительно блокируем его керамическим 100 нФ с обратной стороны платы.
2. Заменяем конденсаторы по питанию ОУ: 47 мкФ (С552) на 100 мкФ, в фильтре средней точки 330 мкФ (С549) на 470 мкФ, и также блокируем их керамическими конденсаторами номиналом в 100 нФ.
3. Желательно заменить конденсатор номиналом 330 мкФ (С350) на 470 мкФ по главному питанию самого АП. По крайней мере рядом с ним обязательно ставим блокировочный керамический SMD номиналом 22-100 нФ, так как этот конденсатор С349 просто на плате отсутствует.
4. Как это обычно принято у производителей радиаппаратуры, когда они хотят получить побольше прибыли- в первую очередь они устанавливают минимум блокировочных конденсаторов по питанию, не впаивают разъемы, вместо дросселей ставят перемычки... и т.д. В этом случае они поступили по первому варианту – в обвязке АП практически не стоит ни одного блокировочного конденсатора по входящим в него питаниям (всего в АП питание 3,3 в и 1,9 в поступает примерно на 20 ножек, по схемам в других аудиоустройствах, где стоит этот АП - нужно блокировать конденсаторами примерно 10 ножек), хотя места для них на этой плате предусмотрены !!!!!!!! Отчасти становится ясно, откуда такие наводки по питанию АП.
Кто занимался цапостроением – знает, что в любом, даже суперпрекрасном ЦАПе звук элементарно можно убить плохим и неправильно сделанным питанием…..
Поэтому устанавливаем керамические SMD (желательно серии NPO) на следующие места:
С342, C337, C322, C305, C304, C331, C329, C332 – номиналом 10-22 нФ, а на место С321 устанавливаем электролитический SMD номиналом 47-100 мкФ (вольтаж любой – там всего 1,9 вольта)
(на фото все эти уже припаянные конденсаторы отмечены красными точками - итого: устанавливаются 9 керамических SMD и один SMD электролит)
После выполненных доработок по питанию – в питании АП практически исчезли все ВЧ наводки, а на ОУ все наводки уменьшились до приемлемых 100 мв. Из опыта – в звуке это проявляется чистыми и незамыленными высокими частотами, лучшим разделением по каналам и в целом более глубокой сценой…..(естественно это все в сравнении с недоработанной головой).
5. Керамические проходные конденсаторы SMD C501, C502, C503, C504 номиналом 1 мкФ заменяем на малогабаритные электролитические конденсаторы 1 мкФ*50в. Думаю не надо объяснять, как на звук влияет керамика – по мне, так лучше самый плохой электролит, чем самая хорошая керамика.
Электролиты ложим набок, иначе по другому их не поставишь и фиксируем их термоклеем.
Двигаемся дальше – ищем вариант усиления сигнала с АП до максимально возможного (чтобы не наступило клиппирование), расширяем рабочий звуковой диапазон на нижних частотах и пытаемся ФЧХ сделать более линейной.
Просто так увеличить резистор в цепи обратной связи и получить усиленный сигнал не получится - сразу появляется большой горб – подъем на десяток децибел с 10 до 22 кГц…..
6. Я предлагаю следующий вариант доработки, смотрим измененную схему:
Видим, что вместо резисторов R502, R503, R504, R505, R524, R507, R508, R535 теперь нужно поставить нулевые перемычки, конденсаторы С517, C505, C506, C516 поменять на 1,5 нФ (разброс 1,2-1,5 нФ), резисторы R521, R509, R510, R522 поменять на 24 кОм (разброс 22-26 кОм) и параллельно им поставить конденсатор номиналом в 180 пФ (разброс 120-180 пФ).
Менять и ставить в обвязку ОУ нужно именно такие номиналы, которые я указал, менять частично или не все – тогда получится ерунда, так как это фильтр и все элементы работают взаимосвязано.......... Например, если не поставить конденсатор 180 пФ, тогда рабочий диапазон расширится до 60 кГц, если не увеличить С517, C505, C506, C516 до 1,5 нФ, тогда частота начнет падать уже с 10 кГц……..
Вот уже все перепаяно:
7. Выпаиваем конденсаторы С545, C543, C544, C542 (в штате стоят номиналом 56 нФ) и на выход будем ставить конденсатор номиналом 4,7 мкФ*16-25в (если входное сопротивление внешнего усилителя в пределах 10-20 кОм или 2,2 мкФ, если входное сопротивление 30-50 кОм).
Электролитические конденсаторы С545, C543, C544, C542 и C501, C502, C503, C504 устанавливаем плюсами к ОУ NJM 2060.
Данный вариант доработки предварительного усилителя не единственный, может кто потом предложит вариант и получше.
Все элементы (за исключением электролитов) лучше использовать SMD 603 типоразмера, правда с небольшим трудом можно вставить и 805.
Менять элементы нужно все сразу во всех каналах, так как иначе не будет идентичности ФЧХ.
Смотрим на графики АЧХ и ФЧХ после сделанных изменений в схеме и видим, что теперь на выходе мы имеем сигнал, усиленный в три раза (на максимуме громкости в амплитуде это составит примерно 4 вольта), АЧХ линейна в диапазоне 10-20000 Гц, ФЧХ также практически линейна в диапазоне 10-10000 кГц и только к 20 кГц подкручивается на 45 градусов.
Графики АЧХ и ФЧХ доработанного предварительного усилителя головы:
8. Выходные разъемы RCA закрепляем на задней стенке головного устройства, так как сзади головы есть достаточно места. Почти посередине за головой есть еще и углубление между воздуховодами, поэтому вполне можно ставить и корпусные RCA мамки, а RCA папки использовать угловые.
Обязательным условием должна быть изоляция корпуса выходных RCA от корпуса головы – аудиоземля на RCA должна идти только с платы.
Сверлим в задней стенке-радиаторе четыре большие и одну маленькую дырочки
(алюминий здесь очень мягкий, сверло по металлу не годится – лучше сверлить сверлом, заточенным для дерева)
В качестве разъемов RCA использую четверную сборку выпаянную с авторесивера Блаупункта. Новые такие сборки обычно найти тяжеловато, но на любом радиобазаре всегда есть продавцы, торгующие подобными запчастями с распаянных автомагнитол.
Чтобы не мучать печатную плату и иметь возможность нормально разбирать голову, выходные проходные конденсаторы устанавливаю на небольшую платку, которая припаяна к сборке RCA
К плате все подсоединяется тонкими экранированными проводками,
аудиоземля берется ближайшая к дорожкам, на фотке это все видно:
Вот как выглядит задняя стенка головы в сборе:
9. Отсоединить усилитель мощности от питания выпаиванием перемычек или перерезанием дорожек не удалось, так как плюсовая шина идет внутри платы третьим слоем, поэтому я просто выпихнул 6 и 20 ногу усилителя из пистонов платы, в случае чего, можно будет опять запаять ножки на место.
10. Насчет вывода ремоута задачи не стояло, но так как голова все таки типа выключается – значит с процессора всегда можно выловить сигнал выключения, хотя бы, например попытаться использовать сигнал стандбая усилителя мощности, который обычно идет на 4 ногу усилителя и в данном случае поступает через резистор R535 (единственно сигнал стадбая работает как-бы наоборот – когда усилитель включен – сигнала стандбая нет, а когда выключен – на 4 ноге должно быть примерно 3 вольта).
Это не единственный сигнал вкл/выкл в голове, который выходит с главного процессора, надо только его найти и пропустить через электронный ключик…
Почему я написал, что «типа выключается» - дело в том, что и в этой голове все как обычно – после снятия сигнала АСС с головы – отключаются только мощные потребители – СД привод, приемник, а все остальное – главный проц, АП, предвар.. и так далее остаются под напряжением, но к всеобщей радости они потребляют единицы миллиампер.
Когда все, что было описано выше, было сделано, голову подключили в автомобиле.
У владельца уже был установлен усилитель для фронта, заменена акустика, установлен саб с усилителем и подведены межблочники к голове…..
Все заработало, фронтальный усилитель раскачивается по полной, саб также заработал по полной, наводок при работающем двигателе нет. На слух - есть и низкие и высокие, провалов нет, искажений на максимальной громкости нет.
Проверил АЧХ на линейных выходах – приводить ее фотку здесь нет смысла, так как АЧХ линейна во всем звуковом диапазоне 10-20000 Гц.. Это есть гуд, значит производители головы ничего в DSP АП не изменяли и это радует.
Измерять АЧХ в салоне с помощью микрофона не имело смысла, так как владельцу еще предстоит сделать виброшумку дверей, заменить грили в дверях, привести в порядок проводку…. и т.д. – инсталляционные работы еще в завершающей стадии.
В заключение второй части:
Как звучит штатная голова - мне понравилось, так что АП SAF7730HV, как и голова в целом для среднебюджетного варианта инсталляций после таких твиков, вполне подходит.
Часть третья.
Выравнивание уровней громкости при воспроизведении с СД и Хкарлинка.
Удивила действительно большая разница в громкостях при работе СД и Хкарлинка.
Решается эта проблема совсем несложно, но для начала я немного поясню суть происходящего.
Вход на разъеме СД-чейнджера рассчитан на стерео балансный вход (L+, L-, R+, R-). Думаю тут ясно, почему для чейнджера применяется балансный вход – не надо заморачиваться с тщательным экранированием проводов, можно аудиосигнал с внешнего чейнджера подавать посредством обыкновенных неэкранированных проводков. Но вот производители Хкарлинков совсем не напрягают себя созданием балансного выхода - используют обыкновенный небалансный выход, сигнал подают только на пины L+, R+, а минусовые входы в голове просто не используют. В принципе при работе Хкарлинка от штатной головы ничего страшного не происходит и никаких особых наводок в сигнале не слышно. Уровень сигнала с линка подгоняется под уровень СД и все становится нормально, но почему здесь этого не сделано, немного непонятно.
Суть доработки такова – на каждом балансном сигнале, перед входом в АП, стоит делитель из двух прецизионных сопротивлений (они даже не промаркированы) – в данном случае номиналы 18 кОм (R304, R305, R307, R308) и 10 кОм (R332, R334, R336, R337).
После некоторых расчетов и прикидок в уме – я поменял сопротивления R304, R305, R307, R308 (18 кОм) на сопротивления 10 кОм (в нашем случае точность сопротивлений роли не играет, так как сигнал небалансный….. и вообще можно поменять только два сопротивления по L+ и R+).
Уровень громкости с СД и Хкарлинка стал примерно одинаковый.
Но выскочила другая бяка – при воспроизведении треков с линка вдруг стали слышны непонятные помехи в СЧ-ВЧ диапазоне в виде эхо-булькающих-загрязняющих призвуках. Более конкретно этот эффект описать не берусь, так как подобное слышу впервые, а времени для его выслушивания было не так много.
Обычно в Хкарлинках минусовые аудиовхода L- и R- просто не используются, здесь-же они соединены перемычкой и отдельным проводом идут на массу самого линка.
Очевидно, здесь и кроется проблема такого заданного низкого уровня громкости, так как, скорее всего, образуется паразитная земляная петля, которая и приводит к появлению помех, загрязняющих звук.
Чтобы уйти от этой проблемы я припаял две нулевые перемычки, которые замыкают минусовые входа на корпус прямо около разъема СД чейнджера в голове (можно просто повесить соплю из припоя).
Все помехи пропали, звук стал максимально чистый.
И еще несколько наблюдений за работой Хкарлинка.
Когда голова и соответственно Хкарлинк начинает работать через внешний усилитель, как правило, отмечается повышенные ВЧ шумы и наводки в виде слышимой работы цифровой части самого линка в паузах между треками. По ВЧ шумам – тут накладываются два аспекта – во первых, шум самого линка около 80 Дб, а во вторых, в этой голове сигнал с линка сначала проходит оцифровку в АЦП АП, а затем обратное преобразование в выходных ЦАПах АП, а такое двойное цифровое преобразование звуку и шумам, естественно, качества не прибавляют. Гораздо лучше поступают в головах мазд – там отсутствует двойное цифровое преобразование, и аналоговый сигнал с линка через аналоговый АП (там только управление цифровое) поступает на усилитель.
В свое время я пробовал я отбирать из десятка разных линков наименее шумящие, но они все работают примерно одинаково, удалось найти только один, который вроде шумел и давал свои цифровые наводки потише, чем все остальные. Попытка посмотреть что можно сделать с самими линками закончилась ничем – там стоит конкретный проц, с конкретной разводкой платы, которые и определяют выходные параметры, единственно, что только можно поменять переходные конденсаторы по звуку (танталовые на электролитические) - немного приятнее начинают звучать высокие частоты.
Вывод по третьей части.
Уровень сигнала с СД и Хкарлинка теперь одинаковый и для штатного режима работы головы все становится нормально. При работе на внешний усилитель придется мириться с небольшими наводками, которые могут прослушиваться в твитерах в паузах между треками.
Часть четвертая.
Возможные доработки головы (расширение АЧХ, уменьшение искажений) при работе от встроенного усилителя.
1 Вариант.
1. Несколько раз анализировал возможные варианты по изменению параметров предварительного усилителя, и все-таки самый простой вариант для того, чтобы появились низкие частоты (при этом голова будет играть даже чуть громче на одно деление) – это поменять конденсаторы С545, C543, C544, C542 на номинал 0,22- 1 мкФ. При первом испытании я ставил 1 мкФ – все работало нормально, никаких уходов усилителя или АП в защиту нет, все работает устойчиво, Герцы вполне справились с низкой частотой, для нормального прослушивания пришлось даже прибрать тембр НЧ на несколько единиц.
Если остаются штатные динамики, то лучше ставить 0,22 мкФ, если динамики установлены другие, то в зависимости от их возможностей отыгрывания нижнего диапазона – можно ставить 0,33-0,47 мкФ, если тыловые каналы будут работать еще и на саб (по высокоуровневому включению), тогда на тыл ставим 1 мкФ.
Менять ли проходные конденсаторы C501, C502, C503, C504, С545, C543, C544, C542 на электролиты, каждый принимает решение сам (но я бы поменял).
2. Меняем главный конденсатор по питанию на максимально возможный по емкости, который влезет туда по габаритам – 6800, 10000 мкФ. Это поможет встроенному усилителю отыграть низкие частоты без заметных искажений.
3. Устанавливаем отсутствующие блокировочные конденсаторы по питанию АП - С342, C337, C322, C305, C304, C331, C329, C332, С349 – номиналом 10-22 нФ, а на место С321 устанавливаем электролитический SMD номиналом 47-100 мкФ.
4. Если не лень, то заменяем конденсаторы по питанию ОУ: 47 мкФ (С552) на 100 мкФ, в фильтре средней точки 330 мкФ (С549) на 470 мкФ, и также блокируем их керамическими конденсаторами номиналом в 100 нФ.
2. Вариант.
Можно выполнить все доработки, указанные в первом варианте, но дополнительно запитать выходной усилитель напряжением 16-18 вольт от автомобильного ноутбучного (или иными, вплоть до самодельных) ДС/ДС мощностью 120-150 Вт. Желательно выбирать ДС/ДС с частотой преобразования выше 100 кГц и встроенной защитой от короткого замыкания. Напряжение подавать на вытащенные из пистонов платы 6 и 20 ножки усилителя. Преобразователь можно разместить и закрепить в любом свободном месте автомобиля, но как можно ближе к голове.
Повторно описывать данный вариант не буду, о принципах реализации данного варианта и полученных результатах можно прочитать здесь во Второй теме:
http://lst-group.ru/forums/viewtopic.php?f=29&t=36
С данной головой можно подавать на встроенный усилитель практически полные 18 вольт, для уменьшения на 15% сигнала (как-бы типа заменитель делителя) необходимо вместо резисторов R514, R515, R517, R518 номиналом 1 мОм, поставить резисторы номиналом 100 кОм.
В тех вариантах использование максимальных 18 вольт упиралось в довольно маленький радиатор на голове.
А здесь сзади штатной головы есть достаточно свободного пространства, поэтому на заднюю стенку элементарно устанавливается дополнительный радиатор с какого-нибудь компьютерного старого процессора. Радиатор ставим через любую термопасту и прикручиваем винтами. Внешне это будет выглядеть примерно так:
И в заключение:
Все работы по доработкам должен выполнять опытный радиомастер, имеющий навыки работы с SMD элементами и имеющий необходимое для этого оборудование.
Материал данной темы, как и всех других моих статей, можно использовать по своему усмотрению, никаких ограничений нет.
Если будут замечены какие-либо неточности в изложенном материале - прошу сообщать, я внесу изменения.
Все фотографии в своем максимальном разрешении находятся по адресу: http://photofile.name/users/halin/3739309/
Обсуждение и вопросы по доработке головы здесь: http://qashqai-city.ru/forum/viewtopic.php?f=18&t=7714