Цифровой выход для Kenwood KMM-257

Оказывается, Kenwood KMM-257 тоже может быть источником сигнала Hi-Fi аудиокомплекса!

1. Предисловие

Объединённая фирма Kenwood – JVC выпустила несколько интересных аппаратов. Один из них – Kenwood KMM-257, меня заинтересовал. Во-первых, это бездисковая модель, даже по размерам меньше стандартного CD плеера. Во-вторых, этот аппарат воспроизводит не только MP3 и WAV, но и FLAC формат. В-третьих, радиоприёмник у него гораздо качественнее, чем у Pioneer 1500. Поэтому, я выбрал Kenwood KMM-257 для работ над организацией цифрового выхода.

Для меня есть принципиальная разница между простым преобразователем I2S-S/PDIF и цифровым выходом. Отличия следующие:

1)      простой преобразователь выводит сигнал из цифрового источника (USB), но не выводит сигнал от аналоговых источников (радио, аукс). На цифровом выходе присутствует сигнал и с цифровых, и с аналоговых источников.

2)      На выходе преобразователя передаётся сигнал без регулировки громкости, баланса и тембра. На цифровом выходе громкость регулируется синхронно с громкостью головного устройства. При прослушивании аналоговых источников используются все регулировки звука головного устройства.

Эти два простых отличия изменяют роль магнитолы в автомобильной аудиосистеме. В первом случае Kenwood KMM-257 используется только как твердотельный плеер, и регулировка громкости, выбора источника сигнала производится на процессоре. А для прослушивания радиопередач требуется переключение процессора с цифрового входа на аналоговый. Во втором случае Kenwood KMM-257 становится действительно самостоятельным головным устройством, к нему подключаются другие источники сигнала (например, штатная аудиосистема), и на нём регулируется громкость, баланс и тембр. Внешний цифровой процессор или ЦАП используются в пассивном режиме, для получения аналогового сигнала, подаваемого на усилители. Такое построение системы упрощает управление, сводит к минимуму количество дополнительных органов управления. По моему опыту, можно безболезненно вынести переднюю панель магнитолы в удобное место, а тушку магнитолы установить скрытно за бардачком или под сиденьем. К тому же, возможно вывести кнопки управления магнитолой на руль, что ещё больше улучшает эргономику управления аудиосистемой.

2. Детали подключения

Теперь о самом аппарате. Подробно разборку аппарата описал Михаил Халин в своём блоге. Внутри аппарата действительно много места. Но самым разумным решением установки дополнительной платы является использование Г-образного кронштейна, прикрученного к креплению микросхемы усилителя:

Перечень точек подключения между дополнительной платой и магнитолой:

Подключаемся с помощью многожильных проводников из шлейфа дополнительной платы.

Для того, чтобы вывести сигнал как с цифровой, так и с аналоговой части Kenwood KMM-257, подключаемся и к микросхеме ЦАП, и к линейному выходу:

Для того, чтобы получать сигналы управления громкостью и источниками, подключаемся к I2C шине управления:

Там же подключаем питание +5 вольт, а общий провод подключаем в точку соединения всех земель:

Дополнительно подключаемся к кварцевому генератору 16,934 МГц:

Кстати, этот генератор (X702) невысокого качества, мягко говоря. В этом примере я не менял кварц. Для получения более качественного звука существует вариант с отдельным, стабилизированным кварцевым генератором на хорошем кварце производства EPSON.

Для того, чтобы вывести USB на заднюю панель, мне пришлось перенести защитные компоненты и ключ USB питания с передней панели на основную плату. Подробно эта процедура описана также в блоге Халина, здесь привожу лишь фото переделанной платы:

Выведем наружу корпуса провода USB и цифрового выхода, закрепим их на корпусе магнитолы с помощью самофиксирующихся стяжек.

После того, как отмыли плату от флюса и защитили провода от вибрации термоклеем, монтаж выглядит примерно так:

3. Программная часть.

В Kenwood KMM-257 регулировкой громкости, тембра и переключением входов занимается микросхема TDA7718N. Эта микросхема открыта, и имеет подробное техническое описание, поэтому мне не пришлось гадать с её внутренним устройством, а только изучить особенности программного управления. Структура микросхемы довольно сложная, 22 внутренних регистра. Уровень громкости для каждого канала зависит от четырёх регистров (!), причём, если для цифровой регулировки громкости необходимы значения от нуля (это максимальная громкость, прямой сигнал) до минус ста децибел, то в каждом регистре TDA7718 есть отдельные значения для уменьшения сигнала и для усиления сигнала. Пришлось пересчитывать все диапазоны регулировки громкости и сводить их в одну переменную. Такой «I2C сниффер» занял почти половину ёмкости ПЛИС. Дополнительно поработал над самим регулятором громкости для уменьшения щелчков при регулировке. Теперь громкость регулируется бесшумно.

Во время воспроизведения звука из аналоговых источников сигнал берётся с выхода TDA7718. На выходе уже присутствуют регулировка звука, тембра, тонкомпенсация. Поэтому аналоговый сигнал оцифровывается АЦП и не проходит через цифровой регулятор громкости. Подбором входного делителя  АЦП удалось согласовать громкость сигнала от цифрового и аналогового источника.

4. Прослушивание и измерения.

После сборки и отладки я провёл измерение АЧХ и коэффициента искажений на цифровом выходе при воспроизведении WAV файла. Всё как и ожидалось – уровень гармоник на выходе такой же, как и у исходного файла -98 дБ. Это и есть уровень искажений от 16-ти разрядного квантования. Kenwood KMM-257 передал сигнал бит в бит. График приводить нет смысла – что на входе, то и на выходе.

Регулировка громкости. Измерение уровня сигнала на выходе ЦАП при изменении громкости показало точные соответствия уровней. Отклонения в диапазоне 0-40 дБ не превышают 0,12 дБ, в диапазоне -41-90дБ не превышают 0,24дБ. Переключение уровня громкости происходит при переходе сигнала через ноль, поэтому щелчков не слышно.

Сравнение сигнала на линейном и цифровом выходе. Конечно, сигнал на цифровом выходе напрямую слушать нельзя, только через внешний ЦАП. На моём тестовом ЦАП звук намного приятнее, прозрачнее и точнее, чем на линейном выходе. Слышно явно и без преувеличений. Эпитетов в техническом блоге должно быть минимум, поэтому на этом и закончу.

5. Для заинтересовавшихся.

Если кому – то захочется получить себе такой аппарат, сообщаю примерную стоимость платы:

1)      Вариант с родным кварцевым генератором – 150$

2)      Вариант с внешним стабилизированным кварцевым генератором – 220$

Монтаж оплачивается отдельно.