E-MU 0404USB 計測用途に改造

オーディオ用途の高音質録音用ではありません。
そこん所よろしく!





お間違いありません様に。


時代遅れの機器ですが、改造を施す事で物理性能をアップ致しまして、
計測機用途として復活させてみよう、という訳で御座います。









【改造の計画】
グサッと大改造するのは録音側、ADCの前段のアナログアンプ部分ですな。
歪率計なので入力部アナログアンプは超低歪率じゃないと使い物になりません。
いわゆる差動の「計装アンプ」ICで超低歪という物もあるんだか無いんだか?
よく判りませんし入手も面倒なので普通のOP-AMPを使いました。

しかしOP-AMPを何個も経由すると歪率も悪化しますな。
よって極力シンプルな回路で構成しまして、余計なものは排除します。

*VR最大で1Vrms入力にて0dBFSに調整可能。
 2Vrms(CDDAの0dBFS)入力でもVRを絞って0dBFSに調整可能。
*バランス入力はXLRコネクタじゃないので入力インピーダンスは600Ωに非ず。
 アンバラ入力が主なので入力インピーダンスは10kΩ程度と致します。
*1kHz以下の雑音も低くあってほしいですな。
*電源の雑音なども測定しますから中耐圧のカップリングコンデンサが必要です。
*ADC-IC(AK5385)用にバイアス電圧をレベルシフトする必要があります。
 まあ2.5Vですな。

バランス入力モードでは下図の様なレベル遷移ですな。
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入力の2Vrmsを2.9Vp-pに絞るためには入力ボリューム(可変抵抗)が必要です。

そしてアンバラ(セミバランス)でも全く同じような動作をさせたいと思います。
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しかも、
コモンモード雑音をある程度除去可能な様に、
アンバラ(セミバランス)入力端子のマイナス側をGNDにするのではなく、
「マイナス入力」として扱います。その結果、
下図の様にアンバラモードでもある程度の同相信号除去が可能になるでしょう。
たぶん・・・(爆)
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【ADC前段の回路構成】
まあ色々ありまして、詳細は省きます。(爆)
下図の様な構成です。図をクリックで拡大可能。
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*ADC-ICの中身でプラマイを合成して同相信号を相殺する訳です。
 だからADCの前段では完全なバランス信号じゃなくてもOKなのよね。
*アンバラモードでも、マイナス入力側がちゃんと作用する回路になってます。
 同相信号は算数みたいに引き算されて除去されます。
 この辺がうまく出来てないと歪率0.001%未満は難しいと思います。
*ファンタム電源ON/OFFのスイッチがパネルにありますが、
 これを別用途に変更します。まあバランス/アンバラ切り替えにする訳です。
 ファンタム電源ON/OFFのフラグをもらってリレーを切り替えようと思います。










【ファンタム電源部をよく見る】
まずは簡単なファンタム電源部の改造を手掛けようと思いました。
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ですが普通と違う回路構成の様です。
MOSFET(Q15)のソース端子がGNDじゃありません。なんだんべ?
配線から回路を読んでみたら下図の様な構成でした。
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あーなるほどね。TPS61040は耐圧が低いからQ15をカスコード接続してるんね。
Q15のゲートが電源の5Vに直に繋がってるのでQ15の銅箔パターンは使えねぇ?
どうすんべ?
横っちょに移動すりゃ何とかなりそうですな?
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ゲート抵抗が2.0kΩですが、これは某機の改造時に削除した部品なのです。(爆)
まあ只の直流ON/OFFですし、100Ω〜5kΩ程度であれば何でもOKでしょう。
MOSFETのドレインがリレーの端子に接続されている事をテスター確認!











【入力アンプ基板】
まあ詳細は省きます。(爆)
とりあえずのOP-AMPはNJM2114です。5532と似たような奴ですな。
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メイン基板とのジョイントですが、
下図の様な場所にピンソケットを設けまして位置を合わせました。
このピンソケットからはGNDをもらいました。
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下図は入力端子のコネクタですな。RCAに変更しました。
そして樹脂ケースの内側ですが灰色のスプレーが施されておりますが、
これは導電塗料の様です。テスターで確認するとゼロΩでした。
なるほど筐体が板金じゃなくて樹脂なのにシールドできている訳ですな。
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【OP-AMPの電源電圧が足りない!!】
改造途中で動作確認しましたら、歪率が悪かったです。(爆)
その原因は電源電圧でした。 ヤラレタ!
ADC-ICのバイアスのため+2.5Vを中心に動作させましたが、
そうするとプラス側の電源電圧が足りないみたいです。
クリップする程の信号振幅では無いんですけどね?
NJM2114の癖、NJM2114の限界の性能と思います。イタタタ。
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あーもう!
倍電圧整流じゃ!
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こんな回路しか無いんかい!
なるべく手間を掛けずにやる方法はこんな方法。
8.5Vに定電圧化してますが必要みたいです。
雑音が多過ぎて、計測機用途としては定電圧回路が無いとダメな様です。
当たり前か?(爆)
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基板は両面テープ(ナイスタック)で固定。
ちょっと見た目がナニですが、こんなのは序の口なのです。

入力アンプのマイナス電源は下図の箇所からもらいました。
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【ADCまわりの削除】
ぜんぶ削除しました。(爆)
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下図はメモとして記録しておきます。
リレーの端子引き出し箇所ですな。
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【入力ATTの加工と取り付け】
元の可変抵抗は利得を可変するためCカーブだった様です。
しかしアッテネータとして単純に使うにはCカーブでは使い難過ぎます。
そして元の可変抵抗はどうやら綺麗な曲線のCカーブじゃない様です。
微妙な調整を行おうとしてもレベルが急に変化する角度があったり・・・
困った。

という事で元の可変抵抗は足を全部ニッパでちょん切って捨てまして、(爆)
下図の様にアルプスのAカーブ10kΩを使いました。
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横っちょにφ1mm程度の銅線を出してナットで固定しました。
これを基板に取り付けしました。VRの尻には両面テープを施しました。
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10kΩAカーブ2連の可変抵抗を取り付けしまして、
ちょっと周りも配線。
(リレーのサージ吸収用ダイオードは残しました。)
そして可変抵抗の足に配線。
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【組み付きました】
配線完了。組み付け完了。
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おっと操作パネル側基板のコネクタが接触してたよ。
不要な様なので下図の如く削除しました。
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他には、
入力ATTの可変抵抗を変更しましたが、シャフト長が異なるんですよ。
よって下図の様に延長シャフトも長さ調整しました。現物あわせ。
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ついでにツマミも変更しました。
これで下図の様にノブが浮く事もありません。
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以上の加工によりまして、
接触などは無さそうです。
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組み付けも順を追って作業が可能です。
何度もバラして検討できます。メンテナンス性は必須ですな。
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やっと出来ました。
とりあえずは改造の完了。

一応は問題無さそうに動作している様です。







そして性能は改善したのか?
まあ次あたりで詳しく。







以上です。
真似して改造してはいけません!
自己責任にてお願いします。

記事の内容は鵜呑みにせずご自身で実験評価して下さい。
そして当方はめんどくさいので一切サポート致しません。(爆)




















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by ca3080 | 2017-11-13 21:01 | 電子工作(一般)
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