不知道還有多少朋友對「簡單前級計畫」這六個字有印象，翻一翻舊文，才發現最後的討論已經是兩年多前的事情了。當時因為一方面工作突然變忙，常常出差，另一方面紙上談兵時間太長，實做又遭到一點小差錯，最後就整個懶了 =_= 最近閒暇時間稍微多了一點點，又想要重溫舊夢了，有鑑於上次太貪心想做的功能太多，這次真正的回歸「簡單」，希望能趕快有第一版成品做出來再說，目前規劃的功能大概如下: 1. 2CH 平衡輸入 (6.3mm TRS 2. 兩級放大: 第一級差動 + 固定增益 34dB 第二級可變增益 0~24dB (兩級共 58dB) 3. 9V or 12VAC 輸入半波整流穩壓 為了在小小的空間裡擠下 2CH 前級，其他和「放大」沒有絕對關係的功能都拿掉了，例如幻象供電、電源開關、電源燈號、CLIP 燈號等等，拿掉這些功能當然也都有理由的： 1. 需要幻象電源表示你有一支大約 $4000 以上的電容麥，我不敢說簡單前級的聲音會多好或多差，但是如果你有一支 $4000 的麥克風，心裡上也會覺得用一台目標價格在 $1000 左右的「簡單前級」委屈了麥克風。 2. 沒有電源開關和燈號 - 真正的原因是根本沒地方擺了，目前規劃的 PCB 尺寸只有 70mm*78mm (連女生都可以放手心裡)，反正這麼小要用就插電不用就拔掉，一目了然，有沒有電源或燈號差別也不大。 3. 沒有 CLIP 燈 - 因為簡單前級直接控制增益而沒有衰減器，9VAC 的供電就可以提供 +21dBu 的輸出，所以在前級 CLIP 以前，錄音卡早就 CLIP 了，所以只要關心錄音卡的 meter 就好，不用擔心前級 CLIP 此外，這次的版本還有一些特別的設計，包括： 1. DIP 指撥開關的增益控制，會選用 DIP 原因有兩個，消極面來說，因為我買不到夠小品質又夠好的 VR。積極面來說，用 DIP 控制增益非常精確而穩定， 不用擔心用了一年半載之後就接觸不良什麼的。當然 DIP 還有其他的缺點，包括比較難操作，還有要查表才知道怎麼撥是代表多少 dB，但是簡單前級主要是設計給宅錄的朋友，通常宅錄的訊號源比較單一，第一次設定好了以後比較不需要調來調去 (我是這樣以為啦) 2. 多種外型組態，第一個基本的版本是外接鋁殼裝的，但是也有其他版本，包括可以裝在 PCI 擋板的位置藏在電腦裡，也可以裝在 3.5" 小軟碟的位置，更可以把最多 5 台前級鎖在單一檔板上，變成 1U 10ch 的前級，並提供 6.3mm TRS 的阻抗匹配式平衡輸出 3. 兩個 CH 可以做成 Mic + Mic、Mic + Inst、或 Inst + Inst，兩年前的版本是單一前級可切換 Mic 或 Inst，這次因為反正有兩個 CH 而且也沒空間做切換的線路，所以在選零件時就要先決定兩個 CH 的組態，Inst 模式預計第一級做 0dB 純緩衝，第二級做 0~24dB 的可調增益 (其實兩種模式差四顆電阻而已，有工具的話自己改也很簡單) 目前的進度 Layout 已經大概排好，電路實做測試正在進行中，機構件也正在採買中，順利的話希望三月份能夠洗板子出來吧，有興趣的朋友歡迎再一起討論啦～
實驗板快要做好了，下禮拜測一測基本的性能，如果沒什麼問題應該很快就可以洗第一版出來了吧，現在比較掙扎的是，DIP 的增益控制畢竟比較難操作，但是如果要用旋轉式 VR 的話，可能得要用 Panasonic 或 ALPS 的 9mm 小型化 VR，這個零件本身就比較貴，小批量又難買，整體成本會進一步提高。 不知道大家使用前級的經驗裡，會需要常常去調整增益嗎? 還是說會調整增益的原因多半是因為 Rotatary VR 無法固定，常常會跑掉所以才需要去調呢? 目前計畫如果用 DIP 的話，在動圈麥克風前級的設定上可以提供； 34dB, 40dB, 44dB, 46dB, 48dB, 50dB, 52dB, 54dB, 56dB, 58dB 十段 以上數字已經過四捨五入，其實總共有 16 段太是中間有些太接近的好像沒什麼意義 設定為 Inst. 前級的話就是各少 34dB，分別是： 0dB, 6dB, 10dB, 12dB, 14dB, 16dB, 18dB, 20dB, 22dB, 24dB 因為我沒彈吉他，這樣的設定只是我閉門造車的，不知道彈吉他的朋友，心目中最理想的增益範圍是在哪個區段呢 @@
昨天把實驗板完成了，先貼些照片吧～ 右上角是供電區塊，採取很簡單的半波整流穩壓，將 12VAC 的交流輸入用 78L12/79L12 轉為 +12V 和 -12V。左下角就是前級電路 (1CH)。輸入是 6.3mm TRS 平衡式，輸出是 3.5mm 非平衡。 獻醜了....這是背後....我很討厭剪腳或剪線黏線路，所以都用錫珠一點一點沾起來，而這片洞洞板是兩年前進貨的，表面銅箔都氧化了一層超難上錫，真是整死我也... 這就是主要的電路，結構很簡單 - 電容交連，第一級 51 (34.15dB) 倍差動放大，第二級 1~16.46倍 (+0~+24.33dB) 可調整增益，輸出同樣採電容交連。右邊那四個 Jumper 就是暫時代替 DIP 指撥開關用的。 做完以後當然要上電測試啦，不過我手邊並沒有測試前級專門的設備，所以只好自己想些不正規的方式。剛好非常幸運的，昨天有位朋友寄來 E-MU 0404 USB 請我測試，所以訊號產生和擷取的部份就有著落了。再來比較麻煩的就是要模擬麥克風的輸出訊號，因為一般音效卡沒辦法輸出像麥克風這麼小的訊號，而且輸出阻抗也不同，所以我自己做了一個簡單的 200KΩ-330Ω 的分壓電路，音效卡經過分壓輸出後強度變成 -55.7dB，阻抗匹配 330Ω，很接近麥克風的典型性能指數 (例如 SM58) 接下來就是簡單的測試結果： 我想大部分的朋友應該也不知道要看哪裡，我簡單說明一下好了，一般麥克風前級會標示的幾個最粗淺的性能指數大概就是噪音 (E.I.N.)、失真 (THD%) 和頻率響應。業界的共識 (這樣講好像太好聽了) 為了讓數字漂亮，E.I.N. 大多是在最大增益的時候測，而 THD% 和頻率響應則是在最小增益的時候測。上面的圖表用了 JRC4558 和 OPA2134 兩種 OP，分別在 +34.15dB (最小增益) 和 +58.48dB 兩種條件下測試。 先看比較好懂的頻率響應，基本上頻率響應 是越平直、寬廣越好，通常拉高增益時頻寬也會下降，圖上可以看得出來 OPA2134 拉到 +58dB 時頻寬變化不大，但是 JRC4558 就明顯的掉下來，以 Mic-pre 來說是不適合的。 再看噪音的部份 - E.I.N. 的算法大致上就是測得的 S/N 再加上當時的增益倍率，兩種 OP 在這方面的差異沒有那麼明顯，+34dB 時算出來的 E.I.N 是 125dB，+58dB 時的 E.I.N. 是 129dB。如果各位常常翻混音器或前級的規格書的話，應該常常會看到接近這樣的數字。其實 E.I.N. 並不能完全反應設備的噪音表現，噪音的來源是熱，在常溫下 E.I.N. 的最低理論值大約在 131dB 左右 (今天我才知道的)，一般有基本水準的前級應該都有 120dB 以上，兩個 E.I.N. 一樣的設備也不表示實際使用時的噪音表現會一樣。不過至少知道，目前這個設計的噪音表現絕對不比人家差的。 最後看 THD% 的部份，THD% 會隨著增益越大數值越差，所以大部分的商品規格都用最小增益去量測 THD%。例如說使用 OPA2134 時，增益從 +34dB 增加到 +58dB 時，THD% 也從 0.0018% 增加到 0.03%，剛好也差不多是 24dB 的差異。可以反推如果增益更小時，THD% 也會更好，不過實際上這沒什麼意義，因為這個前級目前能提供的最小增益就是 +34dB，而且這對動圈麥宅錄來說也夠小了。雖然目前這部份還缺乏數據跟市售產品比較，但能看得出來 OP 的選擇差異是很大的。前面提過 OPA2134 和 JRC4558 的 E.I.N. 差異不大，但是 THD% 就相差四倍之多 (價錢差不止四倍就是了) 試作到這裡，大致上結果還滿樂觀的，而且 DIP 式的增益調整間隔，感覺還滿實用的，接下來就會進入材料選擇和電路板 Layout 的階段了。本來計畫中是打算 OP 用 NE5532 做標準配備，不過剛好手邊只有 2134 和 4558，而這兩者的差異也讓我更傷腦筋到底要配什麼樣的 OP，當然越貴的 OP 大致上會越好，但是要在性能和成本之間拿捏，這就比較麻煩啦...
DIP開關我的經驗是也同樣會有氧化的問題，像您目前測試用的排針+跳線這個方法可能真的就很耐用了。另外偷問一下那個測量用的軟體或者是硬體是什麼東東? 還有就是板子設計的時候有沒有考慮直接將phone jack安裝上去?
是喔～ DIP 也難逃氧化，那我乾脆用轉 90 度的雙排針好了 這次我把所有的 Jack 都上板了，包含兩個 6.3mm TRS，一個 DC Jack 和一個 3.5mm TRS，所以板子面積雖然比上次大，但是 Connector 就佔掉一大半了，但是全部上板的話組裝焊接時可以省非常多時間吧～ 那個測量用的軟體叫 RMAA http://audio.rightmark.org/ 他有一段特別設計的測試信號，當這段信號經過某種傳輸方式再被紀錄下來之後，內容一定會有所變動，軟體藉著分析變動後的信號，可以算出這個傳輸方式造成的音質變化。 一般典型的用途就是拿來測音效卡的音質，例如用 A 卡輸出 - B 卡錄下來，如果事先知道 A 卡的輸 "出" 比 B 卡的輸 "入" 好的話，測出來的數值就大致可以代表 B 卡的輸入性能，例如說拿錄音卡輸出送往一般音效卡，可以測出音效卡的錄音性能。 反過來如果 A 卡的輸 "出" 比 B 卡輸 "入" 差的話，測出來的結果就是 A 卡的輸出性能。 簡單的說，他可以測出品質瓶頸點的性能，以我的應用來說，因為我假設 +58dB 增益狀態下的 pre-amp 性能指數一定不如錄音卡的輸出和輸入， 所以這樣串接後測出來的結果就代表著 pre-amp 的性能。 他可以測的性能指數包括訊噪比、失真、頻率響應、立體分離度等等。不過當測試環節當中瓶頸點不明顯時，測出來的結果就沒什麼意義，因為分不出來這樣的結果是哪個元件造成的，所以要用 RMAA 最好要準備一個性能不錯的錄音卡。
等零件中，今天沒什麼可以做的，既然測過了簡單前級 (以後簡稱 JP1 好了) 總要有些對照組，於是今天就用一樣的方法測了一下 E-MU 0404 USB 上面的 XTC 前級，廢話不多說，先看結果： 從結果反推原因，XTC 未加權底噪比 JP1 高 (因為 XTC 增益較高，所以換算 E.I.N. 後兩者差不多)，但是 A 加權後 XTC 反而噪音比較低，我猜這跟兩個前級的頻率響應有關係。XTC 的低頻一直延伸到 10Hz 以下，而 JP1 到 30Hz 以下開始滾落。而高頻的部份 JP1 一直延伸到 30kHz 以上，XTC 則是在大約 5kHz 就開始滾落。高頻衰減的話雜訊會被壓抑，A 加權後低頻噪音又被忽略，所以最後的 S/N 比就變得比較好了 (請參考下圖 A 加權曲線)。 接下來看到 THD% 的部份，XTC 再增益略高於 JP1 的狀況下還得到比較好得成績，仔細看最大的差別在於 JP1 有一支大概 -75dB 的二次諧波，我想 XTC 應該是有特殊的設計抑制二次諧波，這部份確實是勝出了。 總結來看，和 JP1 的 THD% 還有加強的空間，但是可能只能靠換更好的 OP 達成。雜訊的部份相信換成廠製電路板、加上外殼、換精密電阻後，應該還有一點進步的空間。至於高頻的部份我覺得 XTC 5kHz 就開始滾落實在低了點，應該音色會比較暗一點，而 JP1 的低頻或許更換交連電容後還能再向下延伸一點，這個要等電路板洗出來再慢慢試零件囉～
期待早日完成!! 不知會以套件還是半成品銷售?若是套件希望電路板是用玻纖且耐銲的,不要連技術中等的人,都銲得銅皮脫落,像雞大便到處都是.通常DIY會比廠製品省得多,我是較希望零件用高階一些!以上純屬個人意見.
目前的想法是成品、半成品 (套件)、空板都會發行吧。 最初應該會發形成品和半成品套件： 成品會用一些 C/P 值比較高的零件，主要是鎖定目前手邊只有一般音效卡想玩錄音、或是玩電腦點歌機的朋友，希望加上這個前級後，就能享受到比較合理的錄音品質。 半成品主要是針對比較有經驗，可以協助測試或是想要自己換高檔零件的朋友，那些一定會被換掉的零件就不附了，例如 OP、電容、電阻。 如果第一批大家反應還可以的話，第二批除了原有的型態，可能會再加上高價版，以及不同的機構套件： 高價版大概就是 WIMA MKS + Nichicon Muse + Philips MRS-25，OP 可能是 LM4562 之類的，總之也不會高價到太誇張，還是要符合比例原則啦。 不同的機構型態可能包括可以鎖在 PCI 擋板位置或是 3.5" 小軟碟位置的外殼。 基本版的材料設定大致上是 FRP4 雙層板 2oz 銅箔、國產精密電阻、日系電容等等，目前的想法大概是這樣吧..
今天拿到外殼和面板了，其實這種獨立開發的小型計畫，往往遭遇到最大的困難就是外殼，開塑膠模當然是想都不用想，就算是鋁擠模也要幾萬塊，而且太少量廠商也不願意接單生產。好不容易找到現在這種外殼，鋁擠模可以用現成的，只要自己找工廠做前後面板，其實這一次的重新出發，一切設計都是以塞得進這個殼子而且方便加工為優先，看一下照片吧~ 尺寸大約是 8.2cm * 8.4cm * 4.4cm 剛好可以握在手掌上，這次只有訂做前面板 (因為那個方孔用手挖會挖死人)，後面板只有兩個圓孔，打算暫時自己鑽孔。塗裝的品質我覺得還有改善的空間，數控沖床加工的前面板邊邊也有一點刮手，不過我想初期就先這樣吧，等電路穩定了再來考慮外觀要不要加強囉～
這幾天一方面等零件確認尺寸，一方面等同事有空幫我出 gerber file，沒什麼可以做的事，無聊之下就用平常吃飯的傢伙把電路板試排了一下，高價版的 PCB 大概就長這個樣子吧： 綠色的是 Nichicon MUSE ES 無極性電容，黑色的是 Nichicon MUSE KZ 音響電容，紅色的是 WIMA MKP2，電阻可能是 Philips MRS-25 (24 太貴了)，這樣搞下去光被動零件大概就比平價版的貴六七百吧～ 話說回來，實際的零件不可能像圖上這麼雪亮啦，大家看看開心就好了
平價版的也出來啦，Nichicon/Rubycon/NCC 等日系電解電容加進口 MEF 電容 (不知道哪裡進口的就是了)，國產精密金屬膜電阻，目前主版大致定案就是這樣了，希望還有機會的話把平衡輸出 (阻抗匹配式) 子板和電源開關子板一起塞進去打樣～
圖檔失連了.... 機車，花錢租的網路空間，檔案竟然會給我玩失蹤....一年 $29USD 不是很貴，但是檔案會失蹤實在是誇張到不行吧 =_= 喔喔～感謝瑋斯提供的網路空間，照片又出現了 不過可惡的 DriveHQ... 之前掉的東西都沒有留底的 T_T