Доработка звуковой системы компьютера под управлением Windows 7

На этот раз расскажем об операционных усилителях. В частности, зачем они нужны, чем плохи дефолтные микросхемы и на что и главное — как их поменять.

Пусть на модернизацию затрачено много времени, но теперь с цифровой частью покончено. Передискретизация (ресэмплинг по-другому) побеждена, искажения изжиты. Казалось бы, ЦАП получил неизуродованный РСМ-поток из первых рук и готов отправить его на выход. Но не все так просто. После преобразования из цифры в аналоговую форму сигнал насыщен разными «осколками», отзвуками, лежащими за пределами слышимого диапазона, и их достаточно много, чтобы повлиять на характер воспроизведения мелодии, сделать ее не по делу «жесткой», исказить тембр инструментов или голоса. Даже перегрузить динамики! Аналогично в природе встречается такое неприятное явление, как самовозбуждение. Ничего полезного, казалось бы, усилитель не делает, но греется как утюг и колонки норовит спалить. На слух в динамиках тишина, а вот осциллограф рисует мохнатую кривую с размахом почти до максимальных мощностей. Можно позвать экспертом кошку —у нее уши чувствительнее наших и слышимый диапазон значительно шире, но это негуманно.

Так что необходимо еще как минимум одно аналоговое устройство —это фильтр низких частот, ФНЧ, который срезает все «верхушки» ультразвукового диапазона. Чтобы не загромождать плату, этот узел конструируют на микросхеме —операционном усилителе, число которых в звуковухе равно числу входов и выходов. Операционный усилитель, ОУ, —это универсальный компактный модуль усилителя постоянного тока, который, будучи по-разному включен, может играть роль и токового усилителя, и буфера, и ФНЧ. Благодаря своей универсальности эти микросхемы очень часто встречаются в измерительной и аналоговой технике, в частности в усилителях. А конкретно в звуковой карте задача ОУ сводится не только к очистке сигнала от мусора, но и к одновременному повышению уровня сигнала до стандартных значений. Причем, будучи поставлен на линейный, (основной) выход, ОУ просто обязан уметь работать на низкоомную нагрузку с импедансом 16-400 Ом, такую как наушники. Причем работать долговременно. Ответственный пост.

Давайте же посмотрим, какие ОУ выбраны производителями аудиокарт. Вот маленькая выборка из бюджетников: Creative Sound Blaster Live! 24 Bit-JRC4556 (очень часто встречается у Creative), ASUS Xonar DG-NJM4580. Профессиональные и близкие им по классу карты: M-Audio 2496-NE5532, ESI Juli@-NJM4580, такой же ОУ впаян в Audiotrack Prodigy 7.1. Не вдаваясь в подробности из прочитанных строк в datasheet, такие как ширина полосы пропускания, можно сделать неприятный вывод: это явно не топовые аудиофильские ОУ. Скорее, средненькие. NJM4580 отвечает практически всем требованиям, не считая повышенных искажений под низкоомной нагрузкой. А характеристики JRC4556 из Audigy и Live!, если разобраться, так вообще ниже плинтуса. Ситуация усугубляется при подключении нагрузки в виде наушников: и так не идеальные параметры выходных каскадов ОУ дополнительно ухудшаются. В довершение я так и не понял, кто выпускает или выпускал когда-то эти микросхемы, —у меня есть документы с иероглифами от китайских фабрикантов и от вполне приличной ST Microelectronic.

Что же это? Вредительство? Вряд ли. Инженеры, разрабатывающие звуковые карты, наверняка имели широкий выбор комплектующих, но остановились на перечисленных деталях. Скорее всего, в угоду вечному спору: стоимость или качество. Звуковуха «качает»? Да. А что еще надо?

Для себя я решил так: от замены хуже не будет точно. Более того, имеющийся у меня инструментарий позволяет при желании вернуть микросхему на прежнее место. Даже aks_kj, державший паяльник от силы пару раз в жизни, легко «сдул» лишнюю микросхему EEPROM размером 4 х 5 мм с платы своего переносного жесткого диска. HDD жив. То есть никаких сверхспособностей для апгрейда не нужно. И на что менять, спросите вы? О, вариантов много! Выбор облегчается тем, что типоразмеры корпусов чипов стандартны, расположение выводов тоже, как правило, одинаковое, но это не мешает проверить.

Постарайтесь заказать не поддельный операционник производства Analog Device. Вот AD8066, прекраснейшая микросхема, лучший выбор твикера аудиокарт. Дорого? Нет, 230 руб. в Москве. Да, за эти деньги его придется поискать, но даже в дорогущем и всем известном «Чипе и Дипе» придется отдать на 120 руб. больше, то есть 350 руб. Можно пошариться на eBay, но гарантии, что приедут аутентичные микросхемы, а не перемаркированные JRC4556 (в лучшем случае, а то и вовсе «пустышки») никакой. В активе AD8066 —один из самых низких в классе уровень искажений (менее тысячных долей процента), прекрасное подавление помех, как синфазных, так и по питанию, широкий динамический диапазон, сверхмалый собственный шум. Но есть и недостаток: низкая нагрузочная способность. Скажем, 400-омные профессиональные мониторы он потянет легко, а вот 32-омные «затычки» поставят его в неловкое положение. Так что, если подключение наушников не планируется или их раскачивает внешний усилитель, остановим выбор на этом ОУ, если же все-таки наушники будут доставаться с полки (а так чаще всего и бывает, не вы, так брат или жена обязательно захотят погрузиться в музыку), нужно искать другие варианты.

В свою карту именно из этих соображений я впаял AD8397. Даже на 24-омной нагрузке уровень искажений ниже —100 дБ, что очень и очень хорошо, а полоса пропускания этого ОУ достигает 35 МГц —трехкратный запас! Штатным операционникам звуковой карты до этого чипа как до Луны. А с учетом наличия таковых в загашнике грех не попробовать. У кого кладовых, набитых микросхемами нету, сообщаю, что по стоимости один ОУ выйдет рублей под 500, в ларьках не продается, только под заказ. Двумя микросхемами список, конечно же, не ограничивается. Хендмейдеры часто используют ОРА2132, ОРА2134, AD8022, в особо запущенных случаях ставят 50-рублевые NE5532, которые зачастую звучат лучше «креативовского хлама». Общее правило такое: чем хуже экземпляр микросхемы стоит по дефолту, тем больший «приход» ожидается после ее замены. И один маленький секрет: маркировка чипа читается проще, если его испачкать любой термопастой, каковая наверняка лежит на столе у тру-мастера.

Достав вожделенный операционник, необходимо подготовить инструменты. Все, что вы будете делать дальше, определенно лишит вас гарантии производителя, а также грозит порчей устройства, винить в которой надо будет не Сергея Кулагина, а себя. Если навыков паяния нет, найдите на помойке старый комп или телевизор, в них есть учебные чипы, когда сможете несколько раз подряд снять микросхему без чрезмерного нагрева и поставить ее на место —можете выпить триумфальный кубок с кефиром, вы в полушаге от победы. Печатные платы ныне очень сложные, многослойные, повреждение дорожек, увы, фатально. Исправить такой фейл смогут только опытная рука и глаз, вооруженный микроскопом.

Поэтому лучше бы у вас в кустах оказался не только рояль, но и термовоздушная паяльная станция. При отсутствии оной на тренировки придется посвятить немного больше времени, а перед этим расплющить молотком жало паяльника так, чтобы он смог нагреть одновременно четыре вывода с одной стороны. Также понадобятся пинцеты, прямой и с изогнутыми губками. Флюс, причем не абы какой, а желательно не требующий обязательного смыва. Канифоль тоже сгодится, но злоупотреблять ею нельзя —под ее слоем легко проморгать замыкание выводов (которые меньше миллиметра толщиной). Спирт и, нет, не огурец, зубная щетка придадут монтажу первозданную частоту. Припоя потребуются миллиграммы, его можно смахнуть со старой платы, но лучше иметь хоть несколько погонных сантиметров нормального импортного ПОС —бэушный бессвинцовый бывает на редкость дрянным. Прямой яркий свет и лупа обязательны —невооруженный глаз быстро устает и не имеет нужного разрешения.

Сама операция занимает несколько минут. При наличии фена зажимаем микросхему линейного выхода пинцетом, направляем несильный поток горячего воздуха и, подождав секунд 5, пробуем (очень нежно) поднять чип. Если богатырскую силушку приложить, то немудрено оторвать «паучка» вместе с дорожками. Долго греть тоже нельзя. Тренируйтесь на кошках, я же предупреждал! Если же вы орудуете паяльником, придется постараться отпаять сначала одну сторону, потом вторую. Есть мнение, что без фена лучше не рисковать картой, аккуратно выкусить чип (и выкинуть его), а оставшиеся ножки снять поочередно, по одной. Так действительно безопаснее.

Микросхему сняли? Отлично, уберите ее подальше, можете приклеить скотчем к чему-то большому, например билету на метро. Потерять ее недолго, а она еще может пригодиться. Теперь берем обычный паяльник с тонким жалом, нагреваем его до 220-240°, наносим зубочисткой микрограммы флюса на контактные площадки и прогреваем их так, чтобы не было наплывов. В идеале нужно подготовить под ножки новой микросхемы идеально ровную плоскость. Кстати, у AD8397 на брюхе еще и металлическая вставка. Если ее мазнуть термопастой, а микросхему прижать к плате, теплоотвод будет намного лучше, чем у «висящего в воздухе» ОУ. Тереть паяльником дорожки нельзя, отстанут. Нагрели полсекунды и достаточно.

Прикладываем новенький ОУ по месту и смотрим соответствие его ног печатному рисунку. У чипов AD в корпусе SOIC-8 размер немного меньший, чем у штатных ОУ NJM, как правило, идущих в упаковке SSOP-8, но разница не настолько велика, чтобы гнуть выводы, просто придется уделить дополнительное внимание расположению микросхемы. Главное —не чихнуть (смайл). Еще крайне важный момент —ключ. Это выштамповка с одного из боков микросхемы либо лунка. На плате расположение этого ключа обязательно как-нибудь да обозначено. Либо толстая линия, либо точка, либо контур микросхемы с ключом. Даже опытные мастера нет-нет да припаяют SOIC-8 задом наперед. Поэтому не надо стесняться сфотографировать участок платы с ОУ еще до всех модернизаций на фотоаппарат или телефон, а поставив новый операционник, лишний раз проверить его ориентацию.

Окончательно припаивать микросхему —одно удовольствие. Смазали выводы флюсом, прижали зубочисткой или пинцетом корпус к плате, припаяли крайние ножки, потом средние. Спешить не надо, между пайками положено делать небольшой перерыв, секунд в 20. Дальше —обязательная чистка паек, проверка монтажа под лупой. Если работа проведена аккуратно, то можно устанавливать звуковуху в комп. О звучании моей Live! говорить ничего не буду, оно стало заметно лучше. Насколько —попробуйте сами: я думаю, вы нисколько не пожалеете потраченного на модернизацию времени.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

11 − шесть =