Cyfrowy procesor dz
więku
P R O J E K T Y
Cyfrowy procesor dz
więku
AVT-5082
JednÄ… z najwiÍkszych
przyjemnoÅ›ci dla elektronikÛw
jest słuchanie muzyki przez
samodzielnie wykonany
wzmacniacz. Bardziej
zaangałowani budują sobie
takÅ‚e odtwarzacze CD (czÍsto
z mołliwością odtwarzania
plikÛw w formacie MP3),
tunery, a nawet magnetofony.
NajwiÍkszÄ… trudnośĘ sprawiaÅ‚y
dotychczas procesory audio
nych przeznaczonych do stosowa-
umoÅ‚liwiajÄ…ce ksztaÅ‚towanie nia w profesjonalnym sprzÍcie au-
dio. Jednym z tych ukÅ‚adÛw jest
przestrzeni düwiÍkowej oraz
AL3201, ktÛry jest ìmÛzgiemî
prawdziwe dekodery surround.
prezentowanego urzÄ…dzenia.
RozwiÄ…zanie pierwszego
problemu przedstawiamy
Tak proste jak DSP
w artykule. O prawdziwym
W sierpniowym wydaniu EP AL3201 to prawdziwy procesor
dekoderze surround napiszemy
opisaliÅ›my procesor sygnaÅ‚owy DSP, ktÛrego architektura wewnÍt-
juł niedługo!
produkowany przez amerykaÒskÄ… rzna zostaÅ‚a zoptymalizowana pod
Rekomendacje: przede
firmÍ Alesis. Firma ta jest legen- kÄ…tem aplikacji audio. Do popra-
wszystkim dla DJ-Ûw,
darnym producentem studyjnego wnej pracy procesor wymaga za-
muzykÛw, i audiofili nie
sprzÍtu audio, w tym przede stosowania zewnÍtrznych, stereo-
stroniÄ…cych od prowadzenia wszystkim rÛÅ‚nego rodzaju proce- fonicznych przetwornikÛw: A/C
sorÛw wykorzystywanych do mo- i C/A. Specjalnie do tego celu
zaawansowanych
dyfikacji düwiÍku. W bliÅ‚ej nie- firma opracowaÅ‚a wÅ‚asne ukÅ‚ady
eksperymentÛw z düwiÍkiem.
wyjaśnionych okolicznościach po- (AL1201 i AL1101), ale mołna
wstaÅ‚a firma-cÛrka Alesis Semi- w ich miejsce stosowaĘ takÅ‚e prze-
conductors, ktÛra opracowaÅ‚a tworniki innych producentÛw.
i produkuje kilka ukÅ‚adÛw scalo- Schemat blokowy ukÅ‚adu
AL3201 pokazano na rys. 1. Jak
Firma Alesis Semiconductors otworzyła niezwykle wygodną
kałdy procesor jest on programo-
drogę dla projektantów cyfrowych urządzeń audio. Opracowa-
wany. Producent udostÍpniÅ‚ na
li oni bowiem procesor efektów audio (oznaczony jako
swojej stronie internetowej bez-
AL3201), w pamięci którego znajduje się 16 gotowych
płatny kompilator asemblera
programów (opracowanych przez producenta i zapisanych
(opublikowaliśmy go na CD-EP8/
w pamięci typu ROM) realizujących mniej i bardziej
2002B), ktÛry umoÅ‚liwia takÅ‚e
zaawansowane efekty audio. Jakość tych programów jest
Å‚adowanie przygotowanych pro-
bardzo wysoka, ponieważ projektowali je doświadczeni
gramÛw do pamiÍci programu
elektroakustycy mający do dyspozycji doskonale wyposażone
SRAM, w ktÛrÄ… wyposaÅ‚ono
laboratoria. Dzięki wbudowanemu w procesor interfejsowi
AL3201. Jej pojemnośĘ wynosi
szeregowemu, do dodatkowej pamięci programu typu SRAM
130 bajtÛw i jest wystarczajÄ…ca do
można wpisać dowolny własny program, realizujący
uzyskania bardzo zaawansowa-
indywidualnie zaprojektowane efekty audio. Pomimo dużych
nych efektÛw. Lista rozkazÛw za-
możliwości i zaawansowanej budowy wewnętrznej, układ
wiera kilkanaÅ›cie poleceÒ, za po-
AL3201 zamknięto w niepozornej obudowie SOIC16.
mocÄ… ktÛrych moÅ‚na wpÅ‚ywaĘ na
Elektronika Praktyczna 9/2002
21
Cyfrowy procesor dz
więku
offsetu wbudowanych wzmacnia-
czy operacyjnych, ktÛry mÛgÅ‚by
ograniczaĘ rzeczywistą rozdziel-
czośĘ prÛbek.
Przetworzone do postaci cyfro-
wej dane o sygnale audio sÄ… na-
stÍpnie wprowadzane do proceso-
ra sygnaÅ‚owego IC1, ktÛry wyko-
nuje na nich operacje przewidzia-
ne programem. Jak wcześniej
wspomniano, mołna korzystaĘ
z programÛw predefiniowanych
(wtedy ich wybÛr umoÅ‚liwia bi-
Rys. 1. Schemat blokowy układu AL3201 narny nastawnik SW1), mołna
takÅ‚e Å‚adowaĘ do pamiÍci IC1
modyfikacje (wprowadzane caÅ‚ko- ktÛre odpowiadajÄ… za konwersjÍ wÅ‚asne programy. W takiej sytua-
wicie na drodze cyfrowej) kolej- sygnaÅ‚Ûw do/z postaci cyfrowej na cji konieczne jest przeÅ‚Ä…czenie
nych prÛbek düwiÍku, a tym sa- analogowÄ…. wyprowadzenia 2 IC1 do masy
mym na koÒcowe brzmienie od- (trzeba to zrobiĘ przecinajÄ…c Å›cieÅ‚-
twarzanego utworu. NaleÅ‚y pa- Opis ukÅ‚adu kÍ na pÅ‚ytce drukowanej), ko-
miÍtaĘ o tym, Å‚e programy wpro- Schemat elektryczny procesora nieczne jest takÅ‚e wyprowadzenie
wadzone do pamiÍci SRAM pro- pokazano na rys. 2. Jest to redak- zÅ‚Ä…cza do wyprowadzeÒ 5 i 6 IC1,
cesora zanikajÄ… po wyÅ‚Ä…czeniu cyjna adaptacja standardowej apli- ktÛre speÅ‚niajÄ… rolÍ interfejsu wej-
zasilania, tak wiÍc kaÅ‚dorazowo kacji ukÅ‚adu AL3201, w ktÛrej za- Å›ciowego.
po wÅ‚Ä…czeniu zasilania trzeba je stosowano przetworniki A/C i C/A Po poddaniu prÛbek sprzÍto-
ponownie Å‚adowaĘ. Wyboru pa- firmy Alesis. wej obrÛbce sÄ… one przesyÅ‚ane do
miÍci programu dokonuje 24-bitowego przetwornika
siÍ za pomocÄ… wejÅ›cia INT/ C/A IC4 (AL1201), na wyj-
Układy firmy Alesis wykorzystywane
!EXT (widoczne na rys. 1). Å›ciu ktÛrego wystÍpuje ana-
w prezentowanym projekcie można kupić za
ChcÄ…c uÅ‚atwiĘ samodzielne logowy sygnaÅ‚ rÛÅ‚nicowy.
ok. 16,49 EUR w sklepie internetowym
eksperymenty akustyczne, Zastosowanie takiego spo-
brytyjskiej firmy Profusion (www.profu-
firma Alesis przygotowała sobu transmisji sygnału
sionplc.com). Możliwe jest wiele sposobów
kilka przykładowych efek- analogowego minimalizuje
płacenia za zamówione podzespoły, w tym
tÛw (z podanymi ürÛdÅ‚ami moÅ‚liwośĘ powstawania
np. za pomocÄ… kart lub przelewem.
programÛw), ktÛrych dośĘ w nim zakÅ‚ÛceÒ. SygnaÅ‚y te
Warto wiedzieć, że niektóre banki (m.in.
pobiełne opisy wraz z ko- są poddawane filtrowaniu
www.mbank.com.pl) oferujÄ… specjalne karty
dami ürÛdÅ‚owymi zostaÅ‚y dolnoprzepustowemu i kon-
przeznaczone do realizacji płatności drogą
udostÍpnione w Internecie wertowane do postaci asy-
elektronicznÄ….
(opublikowaliśmy je takłe metrycznej. Obydwa zada-
na CD-EP8/2002B). nia sÄ… realizowane przez
Problem z ładowaniem progra- Stereofoniczny sygnał audio wzmacniacz IC8. Na jego wyj-
mÛw moÅ‚e byĘ o tyle nieistotny, jest podawany na wejÅ›cia JP1 Å›ciach wystÍpujÄ… sygnaÅ‚y obydwu
Å‚e w wiÍkszoÅ›ci przypadkÛw pro- i JP2. WtÛrniki napiÍciowe wyko-
gramy przygotowane przez produ- nane na wzmacniaczach IC7A
Tab. 1. Predefiniowane programy
centa sÄ… wystarczajÄ…ce do wiÍk- i IC7B zapewniajÄ… dopasowanie
procesora AL3201
szoÅ›ci typowych aplikacji. Szcze- impedancji ürÛdÅ‚a sygnaÅ‚u do im-
Numer Nazwa
rze mÛwiÄ…c, podjÍte przeze mnie pedancji wejÅ›ciowej kolejnego
programu programu
prÛby przygotowania wÅ‚asnych stopnia - wzmacniacza konwertu-
0 Delay 1
efektÛw nie daÅ‚y zbyt dobrych jÄ…cego sygnaÅ‚ asymetryczny na
1 Chorus/Room 2
rezultatÛw. Wynika to przede sygnaÅ‚ rÛÅ‚nicowy. RolÍ wzmacnia-
2 Hall 2
wszystkim z faktu, Å‚e do ich czy-konwerterÛw speÅ‚niajÄ… ukÅ‚ady
3 Vocal Cancel
projektowania niezbÍdna jest wie- IC5 i IC6. SygnaÅ‚ z ich wyjśĘ (o
4 Delay 2
dza akustyka, a nie elektronika... amplitudzie ok. 4V ) jest podda-
pp
5 Chorus/Room 1
W pamiÍci programu ROM wany konwersji A/C przez ukÅ‚ad
6 Hall 1
ukÅ‚adu AL3201 przechowywane IC3 (AL1101), na wyjÅ›ciu ktÛrego
7 Rotary speaker
sÄ… programy realizujÄ…ce efekty pojawia siÍ sprÛbkowany sygnaÅ‚
8 Flange
audio przygotowane przez firmÍ stereofoniczny. PrÛbki majÄ… roz-
9 Plate 2
Alesis. Lista tych programÛw znaj- dzielczośĘ 24 bitÛw, a dynamika
10 Room 1
duje siÍ w tab. 1. Cyfrowe dane zapewniana przez przetwornik jest
11 Plate 1
o sygnale audio do i z procesora nie mniejsza nił 107dB. Przetwor-
są przesyłane szeregowo, w związ- nik wyposałono w cyfrowy filtr 12 Chorus
ku z czym aplikacjÍ ukÅ‚adu gÛrnoprzepustowy o czÍstotliwoÅ›- 13 Plate 3
AL3201 trzeba wzbogaciĘ o stereo- ci granicznej 2,5 Hz, ktÛrego
14 Room 2
foniczne przetworniki A/C i C/A, zadaniem jest likwidacja napiÍcia
15 Room 3
Elektronika Praktyczna 9/2002
22
Cyfrowy procesor dz
więku
przetworzonych kanaÅ‚Ûw, ktÛre sÄ…
poddawane mieszaniu z sygnałem
oryginalnym. Do tego celu słułą
liniowe potencjometry P1 i P2 -
w zalełności od połołenia suwaka
zmieniają udziały w sygnale wyj-
Å›ciowym sygnaÅ‚Ûw: oryginalnego
i przetworzonego. Suwaki poten-
cjometrÛw doÅ‚Ä…czono do wejśĘ
nieodwracajÄ…cych wtÛrnikÛw IC9A
i IC9B, ktÛrych zadaniem jest od-
separowanie potencjometrÛw od
obwodÛw wejÅ›ciowych wzmacnia-
cza dołączonego do wyjśĘ proce-
sora düwiÍku. UkÅ‚ad IC2 odpo-
wiada za prawidłowe wyzerowa-
nie procesora IC1 po włączeniu
zasilania.
Jak Å‚atwo zauwaÅ‚yĘ, caÅ‚a czÍśĘ
analogowa procesora düwiÍku jest
zasilana napiÍciem symetrycznym
Ä…12V. Standardowo do wytworze-
nia takiego napiÍcia sÄ… stosowane
transformatory z symetrycznym
uzwojeniem. Poniewał znacznie
łatwiej jest zdobyĘ transformatory
z pojedynczym uzwojeniem, zasi-
lacz został zaprojektowany w taki
sposÛb, aby moÅ‚liwe byÅ‚o uzys-
kanie napiÍcia symetrycznego
Ä…12V oraz +5V do zasilania czÍÅ›ci
cyfrowej. W tym celu zastosowano
diodowy podwajacz napiÍcia skÅ‚a-
dajÄ…cy siÍ z elementÛw: D2...D5
oraz C5...C8, z wyjÅ›cia ktÛrego sÄ…
zasilane klasyczne stabilizatory li-
niowe IC11 i IC12. NapiÍcie +5V
jest uzyskiwane z wyjścia stabili-
zatora IC10, na wejÅ›ciu ktÛrego
napiÍcie zmienne jest prostowane
jednopoÅ‚Ûwkowo (stÄ…d koniecz-
nośĘ zastosowania kondensatora
filtrującego C1 o relatywnie dułej
pojemności).
Montał i uruchomienie
Pomimo znacznego stopnia
skomplikowania, uruchomienie
procesora jest dośĘ proste, w wiÍk-
szoÅ›ci przypadkÛw polega na wÅ‚Ä…-
czeniu zasilania. Nieco gorzej, lecz
wcale nieüle, wyglÄ…da montaÅ‚ ukÅ‚a-
dÛw IC1, IC3 i IC4. Alesis produ-
kuje te układy wyłącznie w obu-
dowach SMD, ale szczÍÅ›liwie od-
stÍpy pomiÍdzy ich wyprowadze-
niami są dośĘ dułe. Montał urzą-
dzenia warto rozpocząĘ od tych
wÅ‚aÅ›nie ukÅ‚adÛw. Najprostszym
sposobem ich przylutowania jest
pozycjonowanie układu za pomocą
pensety i, po ułołeniu układu
w odpowiednim miejscu płytki
drukowanej, przygrzanie jego skraj-
Rys. 2. Schemat elektryczny cyfrowego procesora dz
więku
Elektronika Praktyczna 9/2002
23
Cyfrowy procesor dz
więku
nych wyprowadzeÒ do cyny znaj-
dujÄ…cej siÍ na polu lutowniczym.
Dopiero teraz mołna rozpocząĘ
lutowanie wszystkich wyprowa-
dzeÒ. Konieczne jest delikatne po-
stÍpowanie z ukÅ‚adem tak, aby go
zbyt mocno nie poruszyĘ, naleły
takÅ‚e zwrÛciĘ uwagÍ na moÅ‚liwośĘ
przegrzania struktury pÛÅ‚przewod-
nikowej, w zwiÄ…zku z czym czas
lutowania naleły ograniczyĘ do
minimum.
Inną mołliwością jest przykle-
jenie obudowy układu do płytki
za pomocÄ… niewielkiej kropli kle-
ju (jak np. butapren) i lutowanie
wyprowadzeÒ po jego zaschniÍ-
ciu. Utrudnia to jednak ewentu-
alny demontał układu.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1, R2, R3: zwory
R4: 10&!
R5: 1k&!
R6...R8, R14, R15: 220&!
R9...R12, R16...R19: 2,2k&!
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej
R13, R20...R22, R25, R26, R33, R34:
4,7k&!
Po przylutowaniu ukÅ‚adÛw IC1, pokusiĘ o zastosowanie elektro-
R23, R24, R27, R28: 11k&! IC3 i IC4 mołna rozpocząĘ mon- nicznego lub mechanicznego na-
R29...R32: 10k&! taÅ‚ pozostaÅ‚ych elementÛw, zgod- stawnika binarnego. Konfiguracja
nie ze schematem montaÅ‚owym stanÛw logicznych na wejÅ›ciach
P1, P2: 1k&!/A
pokazanym na rys. 3. wyboru programu układu IC1
Kondensatory
Do zasilania procesora düwiÍ- jest taka, Å‚e zwarcie stykÛw
C1: 2200µF/16V
ku konieczny bÍdzie transforma- nastawnika powoduje podanie na
C2, C4, C9...C12, C15...C18, C22,
tor o napiÍciu wyjÅ›ciowym 8...9 jego odpowiednie wejÅ›cie logicz-
C26...C28, C39...C48: 100nF
VAC i mocy co najmniej 5 W. nej ì1î.
C3, C19, C20, C23, C24, C30,
Przy wyÅ‚szych napiÍciach na RolÍ stykÛw wejÅ›ciowych
C31, C34, C35: 10µF/10V
wtÛrnym uzwojeniu transformato- i wyjÅ›ciowych speÅ‚niajÄ… bardzo
C5...C8: 1000µF/25V
ra moÅ‚e okazaĘ siÍ konieczne wygodne w praktyce, klasyczne
C13, C14: 10µF/16V
przykrÍcenie do obudÛw stabili- Cinche montowane bezpoÅ›rednio
C21, C25: 4,7nF
zatorÛw IC10...IC12 radiatora (lub na pÅ‚ytce drukowanej. Na pÅ‚ytÍ
C29, C32, C33, C38: 220pF
radiatorÛw). W przypadku zamon- czoÅ‚owÄ… obudowy naleÅ‚y wypro-
C36, C37: 470pF
towania pojedynczego radiatora wadziĘ takłe obydwa potencjo-
Półprzewodniki
trzeba odizolowaĘ elektrycznie od metry.
IC1: AL3201
niego IC12! Andrzej Gawryluk, AVT
IC2: DS1813
Potencjometry P1 i P2 sÄ… mon-
IC3: AL1101
towane poza płytką. Połączenia Dodatkowe informacje o ukła-
IC4: AL1201
moÅ‚na dokonaĘ za pomocÄ… zwyk- dzie AL3201 moÅ‚na znaleüĘ na
IC5...IC9: NE5532
łego przewodu nieekranowanego płycie CD-EP8/2002B oraz w In-
IC10: 7805
pod warunkiem zminimalizowa- ternecie pod adresami:
IC11: 7812 nia długości połączenia i zmaksy- http://www.alesis-semi.com/da-
IC12: 7912 malizowania odlegÅ‚oÅ›ci pomiÍdzy tasheets/3201Dev.zip - kompilator
przewodami i transformatorem za- asmeblera,
Różne
silajÄ…cym. http://www.alesis-semi.com/Ap-
X1: 12,28MHz
pnote3201.htm - link do doku-
JP1, JP2, JP3, JP5: pojedyncze
Obsługa procesora... mentacji i not aplikacyjnych
gniazda Cinch do druku
...sprowadza siÍ do wyboru ukÅ‚adu AL3201.
SW1: DIP-switch 4
rodzaju efektu za pomocÄ… na-
Opcjonalnie: radiator(y) do
stawnika SW1. W egzemplarzu Wzory płytek drukowanych w for-
stabilizatorów IC10...IC12,
modelowym zastosowano niewy- macie PDF sÄ… dostÍpne w Internecie
podstawki DIP8 do układów
IC5...IC9, transformator 220/9VAC godny DIP-Switch, ale w docelo- pod adresem: http://www.ep.com.pl/
o mocy ok. 5W wych rozwiÄ…zaniach warto siÍ ?pdf/wrzesien02.htm.
Elektronika Praktyczna 9/2002
24