白旗製作所

SC-8850のデジタル出力改造(波形編)

前回の記事の続きです。

SC-8850内部のシリアルオーディオ信号と、変換後のS/PDIF信号の波形を
オシロで見てみたので載せておきます。

まずはシリアルオーディオ信号です。

sck_changed.png
SCLKの波形です。
256fsなので、32kHz×256≒8.13MHzになっています。

bck_changed.png
BCKの波形です。
ビット単位の波形なので、32kHz×32bit×2ch≒2.048MHzになっています。
(SC-8850は24bitなのですが、フォーマットとしては32bitのうち24bitを右づめで入れているので、
ここは32bitのクロックになります。)

data_changed.png
LRCK(赤)とDATA(黄)の波形です。
LRCKはサンプリング周波数である32kHzで振れています。
DATAは右詰めのため、左側はH固定で右側のほうが振れているのがわかります。


次にS/PDIF信号です。S/PDIFはフォーマットが少し複雑なので、
うちのオシロではどこからどこまでが1フレームかはわかりませんw

spdif1_changed.png
一応波形を見てみます。S/PDIFは"HL"で"H"、"LH"で"L"というように
2bitで1bitを表しますので、波形としては周期が短いところと長いところが現れます。

spdif2_changed.png
短い周期の箇所を拡大すると、488nsになりました。

図4
DIT4192のデータシートを見ると、
24bitS/PDIF信号は1つのサブフレーム(チャンネル)が32bitで構成されると書いてあります
32kHzの場合1bitの長さは1/32kHz/2ch/32bit=488nsですので
とりあえずサンプリング周波数32kHzで2ch24bitの信号が出ていそうだということがわかります。


...
前の記事のように、別の方の作例に対してICなどを変更する場合、
このようにオシロスコープで波形確認を行えるとかなりデバッグしやすいです。
安物でも良いので1台あると便利ですね。


------------------------------------------------------------
おまけ。
SC-8850の別の写真です。
DSC02097.jpg
正面。SC-88Proとはかなり違う外観だそうです。

DSC02098.jpg
後ろ側

DSC02108.jpg
メイン基板の裏側。もう少し探せば裏から楽に線が引っ張れたかもしれませんね。

DSC02109.jpg
電源とアナログフィルタ基板。
こっちはメイン基板と違ってかなりスペースに余裕があります。

DSC02110_.jpg
DAC(AK4324)の拡大。
AKMは旭化成だそうです。
旭化成が半導体作ってるの初めて知りました。

DSC02123.jpg
メイン基板のLSI周辺部です。
こう見るとRolandの文字の入ったICがかなり多いのがわかります。
右の小さいのはROMでしょうか。コネクタを付けられる様になっているので、
ROMの吸い出しや書き込みができそうです。





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  1. 2015/04/08(水) 00:00:38|
  2. 音源
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SC-8850のデジタル出力改造(実装編)


友人からの依頼で、Roland SC-8850という音源モジュールの
デジタル出力増設改造を行いましたので、改造手順を書いておきます。

SC-8850は15年以上前!の、当時としては最上位の音源だそうです。
当時一世を風靡したSC-88Proの後継機だとか。
私はあまりDTMに詳しくないので又聞きですが。

ただ、この時期の音源は出力がアナログしか無く、
デジタル録音時にノイズが乗ると言うことで、
機器内部のデジタル信号を引っ張ってきて、
S/PDIFに変換してデジタル出力する、という改造が行われています。

SC-8850 デジタル出力改造
88VLに光デジタルアウトをつける
SC-88 Pro への Digital Out 追加

今回もやることは同じなのですが、これらの改造記事はかなり古く、
今となってはDAIトランスミッタICのTC9231Nは入手困難です。
また、これらの記事では、使用するICの都合からか、
デジタル信号のbit数を落として16bitにしています。

今回は2015年現在容易に入手可能なパーツで、
24bitのままデジタル出力する改造を行いました。

図1

上の図が、今回の改造の概要です。
SC-8850は、内部のLSIでシリアルオーディオ信号を生成し、
DACでアナログ信号に変換して、ラインフィルタを通して出力しています。
このDAC前のシリアルオーディオ信号を引っ張りだし、DAIトランスミッタで
S/PDIF信号に変換して光デジタルで出力します。

古い記事ではDAIトランスミッタにTC9231Nやその後継ICを用いていますが、
これらは入手困難です。秋葉原のパーツ屋をいくつか回ればあるかも知れませんが、
大人しく手に入りやすいものにします。
今回は、共立電子から出ているDIT4192_Eを使います。
通販で購入できますし、組み立ても簡単な半田付けのみで済みます。
また、入力信号のフォーマットをジャンパピンで設定できて便利です。

DIT4192_Eは↓のような基板・部品のキットですので、
説明書通りに部品を半田付けして、完成させておきます。
DSC02104.jpgDSC02105.jpg

次にSC-8850を開けてシリアルオーディオ信号とDIT4192_Eの電源を引き出します。

図2

シリアルオーディオ信号と電源は上図の赤矢印の箇所から引き出します。
オーディオ信号については、OUT1とOUT2のうちよく使う(らしい)
OUT1のみから引き出します。他にも線をたどれば引き出せる箇所は
あると思いますが、表側だとDACから引っ張るのが分かりやすいです。

(2015.04.16追記)
以下のサイトに、もっと引き出しやすそうなところから引き出してる例がありました。
実装はこっちのほうがやりやすいと思います。
Roland GS History

SC-8850のDACはAK4324というICで、ピン配置はこのようになっています。
pin_mapping.png
MCLK、BICK、SDATA、LRCKとDVSS(GND)が必要ですので、それぞれ引き出します。
AK4324VFは0.65mmピッチでピン間隔が狭く、ピンへのハンダ付けは難易度が高いので
注意深く作業します。私は普通の線材を使いましたが、できれば
UEW(ポリウレタン銅線)などの細めの線材を使ったほうがいいです。

図3

DACから引き出した信号はDIT4192_Eの以下のピンに配線します。
AK4324→DIT4192_E
MCLK→SCLK
BICK→BCK
SDATA→DATA
LRCK→LRCK
VSS→GND
また、DIT4192_EのCN3Eの端子に5Vと3.3Vをつないでおきます。

DIT4192_Eのジャンパ設定は以下のようにします。
・ハードウエアモード
・32kHz24bit右詰め256fsステレオPCMデータ
・コピー保護なし
・プリエンファシスなし
ジャンパ状態は以下のとおりです。
・MODE:オープン
・M/_S:オープン
・CLK1:ショート
・CLK0:オープン
・FMT1:オープン
・FMT0:ショート
・MONO:ショート
・MDAT:オープン
・BLSM:オープン
・CSS:ショート
・COPY:オープン
・L:オープン
・V:ショート
・U:オープン
・_AUDIO:ショート
・_EMPH:オープン
#詳細はDIT4192_Eの説明書を見てください。

次に、S/PDIF信号を光送信モジュールに接続します。
DIT4192_Eの5V、TX+、GNDをモジュールに繋ぎます。
#説明書には3.3Vって書いてますが、普通のTOSLINKなら5Vです。
 Tx+も5Vp-pですし。恐らく説明書のミスかと。
また、光送信モジュールのVCC-GND間に0.1uFのコンデンサを付けます。
toslink.jpg

私はめんどくさがって全部空中配線してしまいましたが、
普通はユニバーサル基板とか使います。
#同軸の場合はインピーダンス変換のため、この記事のような抵抗や、トランスをつける必要があります。

光送信モジュールはケースに取り付けておきます。
ケース加工時には、ケースにモジュールの四角の中心とネジ穴の印を付けて、
ドリルで穴をあけ、リーマで拡張して、ニブラで四角く整形します。
DSC02126.jpgDSC02130.jpgDSC02132.jpg


最後にDIT4192_E基板をSC-8850のメイン基板に、光送信モジュールをケースにネジ止めして、
配線が暴れないように固定して蓋を閉じたら完成です。
DSC02131.jpg

余談ですが、最近のUSBオーディオインターフェースはほとんど44.1kHz以上対応で、
32kHzに対応していません。今持っていない場合中古で買うか、
キット等を使って自作する必要があります。


今回の改造で必要なパーツと工具は以下の通りです。
部品代は全部で¥3000~¥4000とそこまで高くありませんが、
必要な工具が多いので、工具を持っていないと高く付きそうです。

【パーツ】
DAIトランスミッタ実験基板DIT4192_E×1
TOSLINK光送信モジュールTOTX177×1
積層セラミックコンデンサ0.1uF×1
半田30cm
配線材(極細50cm、細め50cm)
(以下はあれば便利)
熱収縮チューブ
ピンソケット5p×1, 3p×3
スペーサ1cm×2
セロハンテープ

【工具】
+ドライバー
ニッパー
ラジオペンチ
半田ごて、コテ先(細め、極細)
コテ台
テスタ
(以下はあれば便利)
ワイヤストリッパー
電動ドリル
テーパリーマ
ハンドニブラ
オシロスコープ
エアダスター

SC-8850デジタル出力改造(波形編)へ続く...



  1. 2015/04/07(火) 22:39:39|
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某電機メーカーエンジニア。
真空管からプログラミングまでゆるゆると。

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