SRC2496

19 mars 2012

Je pourrais intituler cet article : Retour vers le futur !

Convertisseur Behringer Ultramatch Pro SRC2496

Si vous avez jeté un œil sur la dernière version du synoptique de mon installation, vous pouvez voir que la fonction de conversion numérique vers analogique est assurée par l'interface son E-MU 0404 USB. Cette excellente interface est équipée des fameux convertisseurs Asahi Kasei AKM4396.
Je me suis inquiété de cela lorsque j'ai commencé à regarder ce qui se faisait de bien en termes de DAC en ce moment.
J'ai donc épluché les notices techniques des chips convertisseurs disponibles. Difficile de se faire une idée précise du résultat à la lecture des caractéristiques techniques. De plus, différentes techniques de conversion s'opposent. Pas facile donc de faire un choix.
Après avoir écumé les marques et revendeurs français, je suis allé lorgner du coté des réalisations chinoises qui proposent toutes sortes de DACs. Les réalisations sont vraiment superbes et apparemment bien étudiées. La qualité des circuits imprimés est sans appel et les composants utilisés de premier choix. Cela pour un prix, rendus en France, très abordable.
Puis, à tout hasard, je me suis demandé si Thierry Martin, qui s'est si bien occupé du DCX2496 n'aurait pas eu quelques velléités du coté du SRC. Bingo, il venait de rédiger une page à ce sujet. J'ai continué à creuser et si on lit l'anglais, il est assez incroyable de voir le buzz que fait cet appareil sur les sites anglos-saxons. Certes, beaucoup d'amateurs français lui trouve en général de bonnes qualité, mais là-bas, c'est tout simplement délirant.

Les modifications de Thierry Martin qui après s'être attaqué en profondeur au filtre actif numérique DCX2496 de Behringer, fait subir à peu près les mêmes outrages au SRC. : Tweaking Behringer SRC2496

Il y a aussi le site de Lukasz Fikus plus connu sous le nom de Lampizator dont le passe-temps favori consiste à remplacer les étages de sortie des lecteurs CD par des étages à tubes. Il a donc transformé quelques dizaines de lecteurs amenant ceux-ci à un niveau de qualité d'écoute sans comparaison avec ceux obtenus avec les circuits d'origine. Il s'est aussi penché sur le cas du SRC qui selon lui est l'un des meilleurs DACs existant sur le planète ! (Site en anglais) : Lampizator

J'ai donc décidé que je ferais moi-aussi subir quelques modifications à cet appareil pour en tirer le meilleur. J'avais malheureusement revendu celui que j'avais il y a quelques temps et Behringer, qui le vend comme des petits pains, a complètement revu le seul et unique circuit imprimé qui occupe le rack. Ennuyeux, car j'avais trouvé le schéma électrique de l'ancien modèle ce qui est bien pratique quand on se lance dans des modifications. J'ai donc cherché et trouvé un modèle d'occasion.

Voici les entrailles de la bête. On ne peut pas dire que ce soit encombré !
Bonne surprise, il y a un transformateur. Il n'y a donc pas d'alimentation à découpage. Il est vrai que vu la taille de ce transfo, il doit revenir à moins cher pour Behringer. Il n'y a pas de petites économies...

Vue intérieure du SRC2496

Les transformations que j'envisage :

Le remplacement des convertisseurs AKM 4393 par des AKM 4396. Ces derniers sont ce qui se fait de mieux chez ce constructeur. La principale différence porte sur la possibilité de réglage numérique du signal de sortie. pour cela il faut ajouter un micro-contrôleur qui pilote la fonction. Trop compliqué à mettre en œuvre. C'est d'ailleurs une possibilité que j'ai sur l'interface son E-MU 0404 USB dont je ne me sers pas. Par ailleurs, j'ai lu sur le Web qu'une très légère amélioration du taux de distorsion dans les fréquences élevées est à porter au crédit de ces convertisseurs,
Remplacer les connecteurs analogiques XLR par des connecteurs RCA plus pratiques dans le cadre d'une utilisation domestique,
Sortir le signal analogique au plus près des sorties du convertisseur numérique-analogique,
Modifier l'alimentation des convertisseurs à l'instar de ce qui a été fait dans le DCX,
Changer quelques condensateurs chimiques à des points ou leur qualité est critique,
Remplacer quelques circuits intégrés de bas de gamme par des plus performants,
Empêcher le transformateur de vibrer...,
Prévoir une aération car l'appareil est un peu chaud au bout d'un certain temps.

Le remplacement des convertisseurs

Dès le début ça se corse !
En effet, il est facile d'approvisionner des convertisseurs AKM 4396, mais quand on les a dans la main, on sent comme une angoisse arriver. En effet, ces composants sont au format 28 Pin VSOP ( Very Small Outline Package ) qui comme le laisse supposer ce sigle indique qu'on a affaire à quelque chose de minuscule.
Ci-dessous, un photo du composant comparée à une pièce de 1 centime d'Euro.
J'en vois déjà quelques uns qui se précipitent sur leur porte-monnaie...

Comparaison des tailles entre une pièce de un centime d'Euro et du circuit AKM4396

Les dimensions physiques de ce composant sont : 9,8 mm x 5,6 mm. La largeur de chaque patte est de 0,22 mm et les pattes sont espacées de 0,65 mm.
Inutile de penser qu'on va pouvoir souder ce composant avec un classique fer à souder dont la panne peut faire un bon millimètre de diamètre. Il faut donc trouver autre chose. Et avant de penser à le souder, il faut commencer par le dessouder.
Heureusement, des outils spéciaux existent pour cela. Il s'agit d'appareil envoyant sous un certain débit, réglable, de l'air chaud à une température réglable elle aussi.

Machine à souder les circuits intégrés

L'appareil est livré avec un jeu de buses qui viennent se fixer sur la sortie du fer et qui ont pour but de concentrer le flux d'air chaud. Il existe toutes sortes de buses et certaines sont adaptées pour le soudage/dessoudage des circuits intégrés tels que le AKM 4396.

Buses de soudage

On ne manipule pas avec la dextérité requise ce genre d'appareil comme un simple fer à souder et il est bon de s'entrainer sur une carte lectronique provenant d'un vieil ordinateur par exemple (les cartes-mères sont très bien pour cela). Au bout de quelques essais, réglages de température et de débit notamment, on arrive à dessouder correctement et proprement un mille-pattes comme on peut en voir sur les cartes-mères. Il est parfois nécessaire de terminer le nettoyage à la tresse à dessouder et ensuite de nettoyer les traces de flux résiduelles avec un solvant. Cette opération comme celle de soudage d'ailleurs doit se faire en utilisant une loupe et un bon éclairage, ça va de soit.
De nombreuses vidéos accessibles sur le Web montrent comment se déroule une telle opération. Ca à l'air si simple...
L'opération inverse est à mon avis un peu plus délicate et à ce jour je ne m'y suis pas encore risqué. Ca viendra, mais pour le moment je mets cette manip en stand-by...

Le remplacement des connecteurs analogiques XLR par des RCA.

Les connecteurs XLR sont indiscutablement plus sérieux que les connecteurs RCA. Qualité et sureté de contacts sont là, sans compter l'aspect électrique différentiel qui immunise le transport du signal. Les câbles qui arrivent en général sur ce genre de prise ne sont pas limités par leur longueur, c'est pour cela qu'on les trouve dans les studios d'enregistrement et en sonorisation professionnelle. Dans le contexte d'une utilisation domestique les câbles sont généralement très courts, de l'ordre du mètre et ne nécessitent pas un traitement différentiel du signal et par conséquent pas de prises adaptées (XLR).
J'ai donc entrepris de remplacer les prises XLR dédiées aux entrées/sorties analogiques (les 4 prises à droite sur la photo ci-dessous).

Face arrière du SRC2496

Les prises RCA sont plus petites que les XLR. J'ai donc fabriqué un support à partir d'une chute de plaque epoxy cuivrée que j'ai percé et fixé à l'intérieur du SRC. Comme dirait quelqu'un que je connais : c'est assez propre !

Echange des connecteurs d'entrée/sorties du SRC2496

Il faut noter qu'ici je me suis borné à remplacer simplement les fiches XLR par des RCA en conservant tous les circuits de mise en forme des signaux, Behringer utilisant pour cela de nombreux circuits intégrés de bas de gamme. Mais si l'on veut améliorer le résultat de la conversion analogique/numérique, il y a la possibilité de remplacer ces circuits intégrés par des amplis Op modernes et performants. Une solution encore meilleure à mon avis est de remplacer purement et simplement l'ensemble de ces circuits par des transfos de rapport 1:1 ou 1:2 (dépendant du niveau de sortie souhaité) de type Lundahl (LL1545A) connectés directement aux entrées 4-5 (entrée gauche) et 24-25 (entrée droite) des convertisseurs AKM 5393.

Schéma des circuits de conversion analogique/numérique du Behringer SRC2496

Les sorties analogiques

Il eut été plus logique de commencer par s'occuper des entrées, mais j'avais dans la tête l'idée de récupérer le signal de sortie analogique au plus près du convertisseur.
Le convertisseur AKM 4393 dispose de sorties analogiques symétriques comme on peut le voir sur le schéma ci-dessous (Cliquer sur l'image pour avoir une meilleure lisibilité). Ces sorties sont nommées AOUTL- et AOUTL+ pour la sortie gauche et AOUTR- et AOUTR+ pour la sortie droite. Qui dit signal symétrique dit : désymétriseur.

(Cliquez sur l'image pour obtenir une meilleur définition)

Schéma de la partie conversion numérique/analogique du SRC2496

Un désymétriseur est comme son nom l'indique un circuit très simple qui désymétrise un signal. Il fait tout simplement une différence entre les signaux qui sont présentés à ses entrées.

Schéma de principe d'un désymétriseur

Sur le schéma électrique du SRC2496 il est facile de repérer les sorties symétriques et de voir que la solution retenue par Behringer ressemble clairement au schéma ci-dessus. Lorsque toutes les résistances ont une valeur égale, le gain est de 1, ce qui n'est pas le cas du Behringer car les valeurs sont 31,6 ko pour R2 et R3 (R42 B et R42C) et 11ko pour R1 et R4 (R43A et R43B). Behringer applique donc un léger gain (environ un gain de 3). Des circuits RC ont été ajoutés sur le trajet du signal pour filtrer les résidus haute-fréquence. Enfin, un condensateur de 47 µF/25 V est placé en sortie pour bloquer une éventuelle composante continue. Tous les amplis Op (de bas de gamme) qui suivent ces condensateurs ont simplement pour but de symétriser le signal en direction des sorties sur prises XLR. voyez donc maintenant ou je veux en venir !
J'ai vérifié sur Vous la sortie de l'étage désymétriseur, donc avant le condensateur précité, qu'il n'y avait pas de signal continu. La fonction désymétriseur/différentiateur fonctionne donc bien. Mais, il est possible qu'à la mise sous tension, le temps que les alimentations et les ircuits soient stabilisés, une composante continue fasse son apparition en sortie quelques brefs instants, d'ou le condensateur.
Bref, j'ai relié les deux sorties analogiques en prenant le signal après les condensateurs (fil jaune et vert). mais comme dans un premier temps, je ne me sers pas des prises d'entrée analogiques, j'ai relié ces prises aux signaux de sortie avant les condensateurs. Ceci me permettra de tester confortablement le signal de sortie avant le désymétriseur dans le but de vérifier qu'il n'y a pas de composante continue pertubatrice et donc de ne pas utiliser de condensateur car, c'est bien connu, un condensateur chimique sur le trajet du signal n'est jamais quelque chose de souhaitable.
Si il n'est pas possible de se passer du condensateur, j'envisagerai de le remplacer par un modèle plus performant.

Connections internes modifiées

Modification des alimentations des convertisseurs

L'alimentation des convertisseurs est linéaire, ce qui est un bon point. C'est peut-être la raison pour laquelle cela fait dire à certains que la conversion numérique/analogique est meilleure sur le SRC2496 que sur le DCX2496, ces 2 appareils étant pourtant équipés du même convertisseur
Le circuit est toutefois simplissime : un pont de diodes alimenté en 10V, 2 régulateur 7805 et quelques condensateurs. le premier circuit fourni le 5V pour la partie numérique des convertisseurs (CNA et CAN), le deuxième alimentant en 5V les parties analogiques de ces convertisseurs.
Un circuit similaire alimente en +/- 15V les amplis Op analogiques avec des régulateurs 7815 et 7915.

Alimentation des convertisseurs

L'idée est donc de remplacer l'alimentation existante par une alimentation plus élaborée. J'applique ici les mêmes modifications que celles ffectuées pour le DCX2496. J'ai donc racheté une alimentation chez Sélectronic. Je rappelle ici qu'il s'agit de remplacer les régulateurs de type 7805 par des LM317 qui offrent une meilleure stabilité et un très faible bruit aidés en cela par des découplages judicieusement hoisis.
Cette alimentation présente 2 niveaux de régulation. Le premier amène une tension filtrée et régulée de l'ordre de 8V vers 2 régulateurs qui fonctionnent en parallèle et fournissent les tensions de 5V comme vu précédemment.

Alimentation Sélectronic cablée

Ce qui ne se voit pas sur cette photo est le câblage, réalisé sous la carte, qui relie la sortie du premier régulateur vers les 2 autres. La masse est reliée aux points M et le +8V aux points E.
L'alimentation est câblée, vérifiée et prête à être incérée dans le SRC2496.

Alimentation Sélectronic en place dans le SRC2496

La carte d'alimentation des convertisseurs est en place. Comme les deux régulateurs ont été enlevés, il suffit simplement de connecter les sorties 5V et leurs masses aux points 2 et 3 comme indiqué sur le schéma de l'alimentation ci-dessus.
La mise sous tension c'est toujours un petit moment d'angoisse. Pas de problème. Vérifications des tensions : OK.

Premiers constats

Après un petit moment, je constate que le radiateur chauffe un peu mais rien d'anormal, je peux laisser le doigt dessus. Le régulateur remplaçant le 7805 fournissant le 5V pour les parties numériques, IC3 sur le schéma, chauffe un peu plus que l'autre ce qui est normal si on considère le nombre de petits circuits intégrés présents sur le circuit imprimé. Comme imaginé, une tension continue apparait sur les sorties précédant le condensateur situé en sotie du désymétriseur à la mise sous tension. Celle-ci se stabilise très rapidement à -11 mV sur l'une des sorties et à -14 mV sur l'autre. Il est donc plus prudent de sortir le signal après le condensateur qui sera replacé par un modèle plus performant que le chimique de 47 µF installé par Behringer. Si le circuit désymétriseur avait un gain unitaire, ces légères tensions négatives seraient plus faibles et inférieure à 5 mV. A l'écoute, difficile de dire si ces modifications ont améliorées le résultat étant donné qu'une comparaison instantanée est impossible. Seule une écoute prolongée sur des morceaux que je connais bien pourra me permettre de déceler des différences.

A suivre !

Le câblage des entrées analogiques, l'échange de quelques amplis Op et de quelques condensateurs chimiques par des condensateurs au Tantale et l'installation d'un condensateur de qualité en sortie du désymétriseur.