DIRECTOR9001 część 3 - modyfikacja odtwarzacza CD (przetwornik DAC)

Modyfikacja odtwarzacza CD

Modyfikację przedstawię na przykładzie odtwarzacza Marantz CD 1020. Oczywiście dla każdego modelu będzie ona przebiegać trochę inaczej, ale procedura będzie zbliżona. Uszkodzony odtwarzacz kupiłem na aukcji specjalnie na potrzeby tego artykułu. Jest to model ze średniej półki, produkowany w połowie lat dziewięćdziesiątych. Konstrukcyjnie bardzo zbliżony do innych modeli Marantza z tego okresu: CD43/53/63.

Jego wyróżnikiem jest elektrycznie podnoszona i opuszczana klapka zasłaniająca cały panel czołowy. Gdy jest ona podniesiona, widoczny jest wyłącznie wyświetlacz, włącznik zasilania oraz pole dotykowe do sterowania mechanizmem podnoszenia klapki. Marantz produkował również wzmacniacz i magnetofon z tej serii z identycznym rozwiązaniem.

Pamiętam, że jako dziecko widziałem te urządzenia w jednym z pierwszych sklepów popularnej sieci elektromarketów i wtedy uważałem je za coś z bardzo wysokiej półki. Dzisiaj wylicytowałem taki odtwarzacz za kilkadziesiąt złotych i przedstawię, jak przerobić go na przetwornik DAC. Front odtwarzacza widać na fotografii 3 z numerem 4.

W modyfikacji bardzo pomocna będzie instrukcja serwisowa odtwarzacza lub sam schemat. Dla CD 1020 nie znalazłem instrukcji w Internecie. Jednakże jest dostępna instrukcja bliźniaczych modeli CD43/53/63. Wiele odtwarzaczy produkcji Philipsa, Marantza czy Grundiga bazowało na układach Philipsa i jego projekcie referencyjnym, dlatego ich budowa była zbliżona.

Z tego powodu można skorzystać ze schematu podobnego urządzenia bazującego na tych samych układach. Jeżeli nie możemy znaleźć żadnego zbliżonego schematu, wystarczająca będzie nota katalogowa zastosowanego układu DAC. Pierwszym krokiem do modyfikacji jest identyfikacja jego typu. W CD 1020 jest to SM5872BS produkcji Nippon Precision Circuits Inc. (NPC). W modelach wartych modyfikacji może to być np. TDA1541 lub TDA1543 produkcji Philipsa.

Mogą to być też układy z serii PCM produkcji Burr Brown (obecnie Texas Instruments). Układ przetwornika łatwo rozpoznać, podążając od wyjść RCA odtwarzacza. Pierwsze układy to wzmacniacze operacyjne pracujące w filtrach wyjściowych i/ lub zamieniające sygnał prądowy na napięciowy i/lub desymetryzujące wyjście, a następny układ to już zazwyczaj przetwornik.

W większości przypadków będzie trzeba zmienić konfigurację układu DAC. W tym odtwarzaczu należało wykonać kilka czynności. Po pierwsze układ SM5872BS był skonfigurowany tak, aby główny mikrokontroler odtwarzacza (MN187164) ustawiał parametry jego pracy. Ponieważ nie wiemy, co mikrokontroler tak naprawdę ustawia, trzeba zmienić tryb pracy przetwornika na konfigurowany poprzez podanie stanów logicznych na jego wejścia.

Wiele układów DAC ma takie opcje, zwykle są one opisane jako konfiguracja programowa albo sprzętowa. Należy wybrać sprzętową. W tym przypadku za ten wybór odpowiada pin numer 7. Ma on stan wysoki, co oznacza tryb programowy. Na szczęście większość sygnałów, które należy zmienić, jest doprowadzana przez rezystory dołączane albo do procesora sterującego pracą odtwarzacza, albo do zasilania. Dzięki temu nie trzeba nawet przecinać ścieżek, wystarczy wylutować rezystory i dołączyć pin do wymaganego poziomu logicznego. W tym wypadku do masy.

Modyfikacja układu resetu przetwornika

Kolejna zmiana to układ resetu przetwornika. Jest to pin 14 i jest on połączony z mikrokontrolerem. Podczas pracy odtwarzacza zmierzyłem na nim stan niski. Oznacza to, że mikrokontroler utrzymuje przetwornik w stanie resetu, najprawdopodobniej do czasu pomyślnego rozpoczęcia odtwarzania płyty CD. Odłączyłem połączenie z mikrokontrolerem. Pin ma już stan wysoki – czyli normalna praca przetwornika.

Poza tym do pinu resetu dołączony jest kondensator, który zapewnia zerowanie układu po włączeniu zasilania. Dokumentacja informuje, że zegary interfejsu I2S muszą być już stabilne, gdy przetwornik wychodzi z resetu po włączeniu zasilania. Gdyby tak nie było, należy zwiększyć wartość kondensatora, aby wydłużyć czas resetu. W moim przypadku nie było to konieczne.

W odtwarzaczu kwarc o wartości 16,934MHz (wielokrotność 384 razy częstotliwość próbkowania płyty CD) jest podłączony do układu przetwornika (piny 1 i 28), a wyjście zegara z przetwornika (pin 4) taktuje układ dekodera (SAA7345). Ponieważ po modyfikacji to DIRECTOR9001 ma taktować przetwornik zegarem MCLK, kwarc XD01 oraz sąsiadujące elementy (kondensatory CD03 i CD04 oraz rezystor RD02) należy usunąć i sygnał MCLK podać na pin XTI (28).

Kolejny krok to odłączenie sygnałów interfejsu audio, tzn: LRCLK (pin 8), BLCK (pin 9) oraz DATA (pin 10) od dekodera SAA7345 i podłączenie do DIRECTOR9001. Zmodyfikowaną okolicę przetwornika DAC od spodu płytki drukowanej odtwarzacza widać na fotografii 9.

Fot.9 Zmodyfikowana okolica przetwornika DAC od spodu płytki odtwarzacza

Nasz dekoder należy prawidłowo skonfigurować, tzn. wybrać (zgodnie z tabelami 1 oraz 2) mnożnik zegara Fs * 384 oraz interfejs 16 bit dosunięte do prawej. Zasilanie DIRECTOR9001 najlepiej pobrać z kondensatora filtrującego dla stabilizatora 5V w odtwarzaczu. W tym przypadku jest to C813, na którym występuje napięcie 11,9V.

W tym momencie po podłączeniu zasilana i podaniu na odbiornik sygnału S/PDIF powinniśmy usłyszeć muzykę ze wzmacniacza podłączonego do wyjść odtwarza. I tak zapewne będzie, ale poziom sygnału będzie bardzo niski. Winę ponoszą tranzystory wyciszające, montowane tuż przy wyjściach RCA odtwarzacza.

W tym modelu jest ich aż po trzy sztuki na kanał. Odpowiadają one za wyciszanie wyjścia podczas włączania i wyłączania urządzenia, a także pomiędzy utworami. Zazwyczaj są one sterowane przez mikrokontroler odtwarzacza lub układ dekodera oraz dodatkowe układy odpowiadające za wyciszenie podczas włączania i wyłączania.

W moim przypadku gdy wyłączyłem odtwarzacz na chwilę i potem szybko włączyłem, tranzystory przestawały przewodzić i zwierać sygnał wyjściowy do masy, więc dźwięk miał normalny poziom. Żeby był on taki za każdym razem, tranzystory po prostu usunąłem. Oczywiście można je pozostawić i zmodyfikować układ sterujący ich bazami tak, aby działały tylko podczas włączania i wyłączania.

Ja wybrałem jednak prostsze rozwiązanie. Nie ma ono negatywnych skutków poza tym, że podczas włączania i wyłączania odtwarzacza/ przetwornika lepiej wzmacniacz przełączyć na inne wejście, aby uniknąć nieprzyjemnych efektów dźwiękowych. Marantz CD 1020 ma także klucz analogowy typu LC4966 zamontowany tuż przy wyjściu audio.

Wygląda na to, że procesor sterujący może odłączyć wyjścia przetwornika od wyjścia RCA. Klucze były tak wysterowane, że wyjścia były dołączone, jednakże uznałem, że jest on zbędny i go usunąłem, a odpowiednie piny połączyłem za pomocą kawałków srebrzanki. Dzięki temu mam gwarancję, że procesor sterujący odtwarzacza nie odłączy wyjść, a sygnał audio przechodzi przez jeden układ scalony mniej.

Związane z układem kluczy były też dodatkowe kondensatory elektrolityczne odcinające składowa stałą sygnału (kolejne w szeregu w ścieżce sygnału). Ponieważ były niepotrzebne, również zostały usunięte, a ich wyprowadzania zwarte. Po tych modyfikacjach przetwornik odtwarza podłączony sygnał. Ma bardzo przyjemne, dość basowe brzmienie.

DIRECTOR9001 - modyfikacje mechaniczne

Kolejne modyfikacje są już bardziej mechaniczne. Płytkę DIRECTOR9001 należy jakoś zamocować w odtwarzaczu, a jej złącza wejściowe wyprowadzić na zewnątrz obudowy. Posłużyły do tego złącza przewodowego zdalnego sterowania (dwa gniazda RCA wejściowe i wyjściowe). Są one zbędne, a ich rozstaw pasował prawie idealnie. Złącza RCA zostały wylutowane z płytki odtwarzacza, a jeden z otworów powiększony pilnikiem tak, aby miał kształt prostokąta pasującego do złącza toslink.

Fot.10 Mocowanie płytki odbiornika

Fot.11 Wnętrze zmodyfikowanego odtwarzacza

Otwór na wkręt mocujący złącza również pasuje i to właśnie w ten sposób płytka odbiornika jest zamocowana, trzyma się na złączu, co prezentuje fotografia 10, natomiast fotografia 11 pokazuje całe wnętrze zmodyfikowanego odtwarzacza. Na panel przedni wyprowadziłem przełącznik wejść dekodera, tzn. sygnał z JP1 oraz diody LED sygnalizujące odbiór sygnału S/PDIF oraz czy zawiera on dane niekompresowane.

Aby nie zaburzać wyglądu panelu, umieściłem je na tacce napędu, jak widać na fotografii 12. Wyświetlacz fluorescencyjny można by wyłączyć poprzez odpięcie taśmy łączącej go z płytą główną odtwarzacza, jednak pozostawiłem go jako kontrolkę zasilania. W wielu odtwarzaczach można całkowicie odciąć zasilanie procesora sterującego i wielu innych układów.

W tym przypadku pozostawiłem zasilanie, ponieważ procesor kontroluje elektrycznie opuszczaną klapkę na froncie, która jest jego głównym wyróżnikiem i atrakcyjnym elementem tego odtwarzacza.

Fot.12 Diody umieszczone na tacce napędu

Poza uszkodzonymi odtwarzaczami CD, w podobny sposób można uratować inne urządzenia z przetwornikiem DAC lepszej klasy. Jeszcze zanim powstał DIRECTOR, zainstalowałem inny odbiornik S/PDIF w Philipsie FT990. Jest to odbiornik cyfrowego radia satelitarnego DSR. System ten nie zyskał popularności i upadł.

Dlatego nie powstały popularne odbiorniki niskiej klasy, a urządzenia, które wyprodukowano, pochodzą w początków systemu i miały pokazać jego zalety, dlatego bazowały na solidnych komponentach. FT990 wykorzystuje przetwornik TDA1541. Jestem bardzo zadowolony z jego brzmienia. Poza tym Philipsem, był też np. odbiornik Sony DAR-1000ES linii ES, czyli wysokiej klasy, Denon i Grundig też mieli swoje urządzenia.

Ponieważ są to odbiorniki nieistniejącego systemu, można je zakupić w bardzo atrakcyjnych cenach – o ile jeszcze je znajdziemy, bo jest ich coraz mniej na rynku. Np. piękny REVOX H7 był niedawno dostępny na portalu aukcyjnym za 79zł. Poza tym można wykorzystać np. odtwarzacze MiniDisc z uszkodzoną mechaniką bądź laserem.

Oczywiście w przypadku rzadkich urządzeń trzeba się zastanowić, czy jednak lepiej ich nie odratować. Zachęcam do poszukiwania urządzeń, którym można dać drugie życie jako przetwornik DAC lepszej klasy.

Chętnych do budowy własnego przetwornika DAC muszę ostrzec, że może ona mieć też negatywne skutki. Niektóre źródła muzyki cyfrowej mogą okazać się niewystarczające do ujawnienia się zalet. Mówię tu o kompresji stratnej dźwięku. Sygnał zbyt silnie skompresowany nie będzie raził, gdy posłuchamy go z głośników laptopa, bo to one głównie rujnują jakość dźwięku.

Jednak po użyciu dobrego przetwornika, wzmacniacza i głośników taka jakość materiału źródłowego może już nie być akceptowalna. Jeżeli ktoś jeszcze posiada kolekcję MP3 z bitrate 128kbps, to po przesłuchaniu jej na lepszym sprzęcie najprawdopodobniej będzie szukał tych samych utworów w lepszej jakości.

Na szczęście w popularnych serwisach streamingowych chociaż kompresja jest stratna, to jest na tyle dobrej jakości, że nawet na lepszym sprzęcie muzyka brzmi dobrze. Można odróżnić ją od kompresji bezstratnej, jednak dla większości słuchaczy będą to różnice subtelne, a dla wielu wręcz niewyczuwalne.

Na koniec zachęcam Czytelników do opracowania i opisania na łamach EdW innych modułów przetwornika audio, np. lampowego stopnia wyjściowego.