Geschichte der Entwicklung eines aktiven drahtlosen HiFi-Lautsprechersystems. Jo Teil 1

Hintergrund


Von Zeit zu Zeit übe ich, in Elektronikgeschäften und Audiogeräten herumzulaufen. Es ist interessant zu sehen, welche Fortschritte gemacht wurden, welche neuen Dinge getan werden. Nun, es wird nicht viel getan. Ich meine einen grundlegend neuen. Elementbasis wird verbessert. Es gibt neue Chips in der digitalen Verarbeitung. Nun, im Allgemeinen ist die Schaltung dieselbe geblieben. Erst jetzt ist unser Audiogerät komplett weg. Japan, USA, Korea, China, Italien ... aber nicht Russland.

Warum?


Er war damit beschäftigt, offene Bereiche von Runet zu überwachen, um zu verstehen, was wir im Allgemeinen mit Audio machen. Wie sich herausstellte, machen wir ein wenig und meistens teuer. Nicht im Sinne von "das Geld nicht wert", sondern nur, dass diese Technik für besondere Kenner konzipiert ist. Es gibt keine hochqualitativen Sprecher für die normale Arbeiterklasse.

Nun, der zweite Punkt. Vor dem Fenster ist das Zeitalter der drahtlosen Technologie. Alles, was drahtlos übertragen werden kann, wird drahtlos übertragen. Ein Audiosignal (analog) ohne Qualitätsverlust zu übertragen, scheint mir nicht zu gefallen. Und der Code ist überhaupt kein Problem. Es ist nur erforderlich, den Code im Lautsprecher selbst zu DAC.

Erklärung des Problems


Sie müssen auf jeden Fall etwas tun.
Zu verstehen, was genau und wie zu tun ist - eine bestimmte Aufgabe ist erforderlich. Wenn Sie wollen - eine technische Aufgabe.

1. Der gesamte analoge Teil erfolgt nach den Klassikern. Nun, es sei denn, die moderne Elementbasis wird verwendet. Nun, ein bisschen Schaltkreis wird angesaugt;
2. Die Bildung des Audiosignals aus dem Code erfolgt direkt durch den Lautsprecher. Das heißt Konzept - Soundkarte im Inneren. Dies gibt volle Unabhängigkeit der Klangqualität am Ausgang des Lautsprechers von dem, was er am Eingang hat. Teurer PC oder halb toter Laptop. Der Ton hängt nur von der Qualität des DAC (und seiner Implementierung) im Lautsprecher ab.
3. Drahtlose Codeübertragung. Mit dem CC8520-Chip können Sie einen Funkkanal mit einer Bandbreite für die Übertragung von Sound Fs = 44,1 kHz und einer Bittiefe von 16 Stereo erstellen. Es bleibt die Antenne bei 2,4 GHz zu berechnen.

Es scheint irgendwie so.
Wir machen es.

Codename


"Io" ist der Satellit von Jupiter. Einer von drei. Nun, eine solche Göttin in der griechischen Mythologie war. Nun, jetzt wird es eine solche Akustik geben.

Im Allgemeinen gibt es natürlich die Idee, etwas superklein und billig zu machen und umgekehrt. Ehrlicher Dreistreifen. Mal sehen, wie es geht.

Nach dem Einstellen des Problems und dem Treffen einer Entscheidung findet ein ziemlich langwieriger und langwieriger Prozess statt, bei dem ein Funktionsdiagramm erstellt wird (obwohl dies nicht der Fall ist, ist die Funktionsweise schnell erledigt) und elektronische Komponenten ausgewählt, nach Schaltkreislösungen gesucht, Schaltkreise, Verdrahtungsplatinen usw. gezeichnet werden. usw. (aber das ist wirklich eine lange Zeit).

Kurz gesagt, das habe ich während dieses Prozesses selbst gemerkt.

1. Wir haben praktisch keine integrierten Schaltkreise. Was DACs, hochwertige Operationsverstärker, Leistungsverstärker und Transceiver betrifft, ist im Allgemeinen alles traurig.
2. Aber es ist so, als ob wir wissen, wie man “locker” macht - Kondensatoren, Spulen, Transformatoren, Transistoren usw.
3. Nun, wir haben auch unsere eigenen Sprecher. Freudig;
4. Durch die Organisation des Entwicklungsprozesses können Sie niemals etwas in dem Zeitrahmen tun, den Sie im Voraus planen. Alle Begriffe müssen verdoppelt werden.

Ich werde ein Funktionsdiagramm geben (ich werde alle Hauptdiagramme weglassen, es gibt ziemlich viele davon, sie sind groß und ich denke, sie werden sich auch ändern):

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Abbildung 1. AC-Hauptdiagramm

Eine kleine Erklärung für jeden Knoten


Lineare Spannungsversorgung Ringkerntransformator Typ TTP100. Zwei Sekundärwicklungen. Gretz-Diodenbrücke. Nun, plus einen Kondensator an Masse (gemeinsamer Punkt) für jede Ausgangsspannung. Alles ist klassisch. Dies ist die primäre Quelle, die an 220 V angeschlossen wird. Es speist Leistungsverstärker (für Verstärker etwas niedriger).

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Abbildung 2. Lineare Stromversorgung

Die Quelle enthält außerdem zwei Abwärtsstabilisatoren .

Der erste, der den Vorverstärker mit Strom versorgt, ist ± 13 V. Der Stich erfolgt ebenfalls nach dem klassischen Schema aus dem Lehrbuch über die npn- und pnp-Transistoren K815G, K814G und die Zenerdioden KS213B. Unten ist eine ungefähre Schaltung eines positiven Spannungsstabilisators 30 V - 13 V. Im negativen Zweig ist die Schaltung ähnlich, sie unterscheidet sich nur in der Ausrichtung von Zenerdiode und Diode. Nun, der Transistor mit npn wird durch pnp ersetzt. Die Ausgangsspannung wird durch die Widerstände R1 und R2 geregelt.

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Abbildung 3.

Stabilisator 13 V. Zweiter Stabilisator +3,3 V. Repräsentiert LDO Typ LT3062 oder ähnliches. Die Ausgangsspannung wird durch einen Widerstandsteiler geregelt. Wir versorgen den DAC und den Transceiver mit Strom. Das typische Schema des "Datenblattes" werde ich nicht geben.

Empfänger und Sendermach auf der CC8520. Das Herzstück der drahtlosen Übertragung. Ohne müsste die Nummer per USB angesteuert werden. Hierbei handelt es sich um einen hochwertigen integrierten
Tonsender für das 2,4-GHz-ISM-Band. Die PurePath-Wireless-Plattform von Texas Instruments ist die Lösung für die drahtlose Übertragung von hochwertigem digitalem Audio.
In diesem Fall gibt es aufgrund der internen Signalverarbeitung keine Interferenz zwischen dem Audiostream und dem WiFi-Datenstream (der auf derselben Trägerfrequenz übertragen wird).
Der Sender unterstützt 2 Audiokanäle. Der CC8520 arbeitet autonom und kann ohne oder in Verbindung mit einer externen MCU verwendet werden. Ein externer Prozessor wird über die SPI-Schnittstelle angeschlossen und steuert einige Vorgänge.
Der CC8520 lässt sich nahtlos in andere Audio-Mikrochips und DSPs integrieren (unter Verwendung von I2S und DSP / TDM). Sie können ein Signal mit einer Abtastfrequenz von bis zu 48 kHz und einer Auflösung von bis zu 24 übertragen. Dies reicht völlig aus, um die meisten Flaschen und andere verlustfreie zu übertragen. Nun, Audio-CDs passen auch bequem in diese Rahmen.
Um das Ausmaß der Katastrophen darzustellen, die mit dem cs8520 möglich sind, habe ich das folgende Bild angehängt.

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Abbildung 4. Anwendung des CC8520-Senderschemas

- in Form eines Flash-Laufwerks. In einem USB-Computer oder Laptop installiert.

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Abbildung 5. USB-Sender

Unten sehen Sie ein Diagramm der Empfangsseite. Befindet sich in den Lautsprechern

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Abbildung 6. Empfänger

Eine Anpassschaltung / ein externer HF-Verstärker wird nicht verwendet (im Diagramm rot durchgestrichen). Das heißt Die Anpassungsschaltung mit der Antenne wird sicherlich sein, jedoch nicht in Form eines separaten Leistungschips / -verstärkers.

DAC WM8940 - Sigma Delta Audio DAC von Wolfson. Eine ziemlich verbreitete Sache, die in tragbaren Geräten und externen Soundkarten wie Fiio x3, ibasso dx50, irirver astell kern usw. weit verbreitet ist. Wenn Sie die Audio-Foren glauben - DAC ist sehr gut. Der Klang ist transparent, analytisch, gleichmäßig, klar, "erwachsen". Zu einer Zeit habe ich dichte große Audioplayer verwendet, die darauf basierten. Fiio und iHiFi. Das klingt natürlich sehr cool. Nicht seifig. Rein. Klar. Jedoch in letzter Zeit müde, Steine ​​zu tragen. Er ging auf das tragbare Gerät zu.
Der DAC-Schaltkreis entspricht nahezu dem Standard.

Vorverstärker , auch Tiefpassfilter genannt. Auf einem Zweikanal-Operationsverstärker Texas Burn Brown opa2134 durchgeführt.

Leistungsverstärker TDA7293. Auch ein durchaus interessanter Chip. Es kann bis zu 40 Watt bei einer Last von 8 Ohm nahezu verzerrungsfrei liefern (THD <1%). Und das theoretische Maximum ist 100W.

Die Lautsprecher sind bidirektional. Das Volumen beträgt etwas weniger als 40 Liter. Der Fall ist Holz.

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Abbildung 7. Erscheinungsbild des Lautsprechers

Ein kurzer Abschluss zum ersten Teil


In dieser Phase werden fast alle elektronischen Komponenten zusammengebaut (wer nicht zusammengebaut ist, wird bestellt). Fast alle Leiterplatten sind geschieden. Und einige von ihnen wurden bereits zusammengebaut und getestet. Jetzt bestellen wir den Rest.
Der nächste Schritt ist das Stimmen, Testen und Erinnern.

Im Allgemeinen denke ich, dass die Idee eines kabellosen Lautsprechers mit integrierter Soundkarte früher oder später in der Audio-Multimedia-Branche und bei relativ kostengünstigen High-Tech-Lösungen zum Tragen kommt (obwohl dies nicht nur möglich ist). IMHO. Alles auf dieser Welt ist auf die eine oder andere Weise der Innovation verpflichtet. Derzeit fehlt es an drahtloser Technologie.

Derzeit gibt es viele ungelöste Audioprobleme:

1. Schaffung kleiner Lautsprecher, die den gesamten hörbaren Frequenzbereich wiedergeben. Meiner Meinung nach ist die Zukunft in dieser Hinsicht die Preemphasis-Technik und die Technik zum Ausgleich der elastischen Schwingungen, die im Inneren der Box auftreten (wenn es sich um Lautsprecher handelt). Pre-Emphase ist ein rein digitales Thema. Entschädigung - eine Überprüfung des Kastendesigns. Nun, im Allgemeinen scheint es mir, dass die Evolution in Zukunft nicht den Diffusorweg beschreiten sollte, sondern eine Mischung aus Elektrostatik und Iso (oder Ortho) Lautsprechern. Aus den Lautsprechern wurde jedoch fast alles herausgezogen, was in Bezug auf die Qualität herausgezogen werden konnte. Und der Film hat noch Potenzial. Ionophone sind natürlich auch eine Richtung, in die wenig getan wurde.
2. Nun, wenn jetzt der Sprecher die Welt regiert, dann müssen Sie sich mit ihren fundamentalen "Wunden" auseinandersetzen. Die Trägheit von Diffusor und Spule. Schmalband auch da.
3. Alle Signaldrähte entfernen, weil Tatsächlich haben sie keine andere Funktion als den Transport. Dazu können Sie beispielsweise in jeder Spalte einen Empfänger und einen DAC erstellen.
4. Drahtlose Stromversorgung - Ich weiß es noch nicht einmal.
5. Umwandlung der Spannung von 220 V in eine niedrigere Spannung. Hier liegt meiner Meinung nach die Zukunft in der Halbleiterschaltung.

Wir haben gerade beschlossen, die drei Systeme zu einem zu kombinieren, und versuchen gleichzeitig, eines der oben genannten Probleme zu lösen.

Aber alles fängt klein an.

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