Необычный случай с ремонтом китайского декодера аудио 5.1
Одним из моих направлений деятельности является ремонт электрооборудования. Понятное дело, что оборудование бывает разное по степени сложности и применению. За два десятка лет мне приходилось иметь дело с различными типами оборудования. Начинал я с ремонта телевизоров, магнитофонов и прочей бытовой техники. Но, как это странно бы ни звучало, никогда не имел дело с радиоприёмниками. Со временем больше всего меня стала интересовать цифровая техника. А в настоящий момент основным оборудованием, с ремонтом которого мне приходится сталкиваться, является промышленное оборудование. Иногда, для эрудиции, опыта и ради собственного интереса я осуществляю т.н. обратную разработку того или иного интересующего меня устройства. Этим я могу заниматься как отдельно, так и во время ремонта. Можно было бы написать множество интересных статей, но времени не хватает, как обычно. В данной статье я решил поделиться с читателями, пожалуй, как я считаю, необычным случаем моей ремонтной практики. Хотя, всякое может быть. Может для кого-то, кто занимается ремонтом глубже, этот случай покажется совершенно обычным.
Год назад я приобрёл на Авито по символической цене в 300 р. неисправный китайский девайс под названием «ЦАП 5.1 Bluetooth декодер» модели HD920Pro. В дальнейшем — декодер. Это универсальная приставка аудио, выполняющая роль mp3-плеера с USB флешки, плеера через Bluetooth (Bluetooth ресивер), звуковой карты, декодера 5.1 звука с SPDIF (коаксиала или оптики Toslink) и прочее.
Фото стройства на маркетплейсах
Комплект, который я приобрёл
По заявлению продавца в данном декодере не работал один из фронтальных выходов и полностью не работал HDMI ARC. Лично меня больше всего интересовала функция декодера 5.1 звука с оптики на 6 выходов для дальнейшего его подключения к усилителям.
Как только товар попал мне в руки, я приступил к тестированию и ремонту. Внутри декодер состоит из трёх плат: плата на передней панели с дисплеем и кнопками, основная плата на дне устройства и вспомогательная плата, которая надевается сверху через соединительный разъём. На основной плате находится основной контроллер с SPI-флешкой, три двухканальных ЦАПа и прочая необходимая рассыпуха. На вспомогательной плате, главным образом, находится радиомодуль Bluetooth и большая микросхема, отвечающая за HDMI ARC. А также там находятся драйверы интерфейсов оптики и коаксиала. Напишу немножко подробнее про основную плату. Микросхема U8 — SPI Flash, U9-U11 — три ЦАПа, а основной контроллер с радиатором — U6. Я не снимал радиатор, чтобы прочитать маркировку. Возможно, это STM32, или очень похожий на него. Также в глаза бросается разъём CN1 — видимо, это SWD интерфейс, судя по маркировке выводов. Разъём CN2 — UART интерфейс (на обратной стороне платы подписаны пины TxD, RxD, GND). ЦАПы применены китайские дешёвые ES7154. Теперь речь пойдёт про те или иные косяки производителя. Возле места монтажа внешнего разъёма питания есть место под внутренний разъём J1, на котором перепутаны надписи маркировки выводов (+ и -). То есть, надпись на плате написана наоборот. При использовании источника звука Bluetooth наблюдается существенное взаимное проникновение левого и правого каналов, где-то -25dB. Для большинства потребителей это бы не являлось дефектом, так как все в основном сейчас слушают музыку по принципу «лишь бы звучало», не зная ничего про двухканальную запись. Следующая неисправность — попутаны каналы в пределах каждой из трёх пар: сабвуфер с центральным, левый задний с правым задним, левый передний с правым передним. А ещё при воспроизведении mp3 с флешки не все mp3 файлы считываются корректно. На некоторых (не помню на каких) наблюдается ускорение воспроизведения в 2 раза. И ещё один неприятный момент — остатки флюса и следы свежей пайки на микросхеме SPI Flash. При этом продавец подтверждает, что товар был в таком виде изначально, когда он его покупал в Китае.
Основная неисправность — дефект переднего правого канала. Из него выходит звук с большими искажениями, писками, тресками, будто бы неисправность заключается в самом цифроаналоговом преобразовании. Сначала я рассмотрел схему соединений микросхем ЦАП с основным контроллером (цифровым источником звука), опираясь на даташит ЦАПа. Схема по дорожкам читается легко. Невидимые соединения легко вызваниваются мультиметром. Принципиальная схема отсутствовала, как обычно. Я даже и не пытался её найти. В результате получилась примерно вот такая картина.
Схема подключения трёх АЦП к DSP в рассматриваемом устройстве
Её я нарисовал в Paint на основе типовой схемы из даташита на ЦАП. Кстати, схема обвеса ЦАПов на плате практически совпадает с представленной схемой в даташите. В целом всё просто: сигналы LRCLK, CLK и SCLK являются общими для всех трёх ЦАПов, а информационный сигнал данными SDATA для каждого ЦАПа разный. Это стандартный интерфейс I2S, вроде бы.
Сразу приходит мысль — поменять местами две микросхемы ЦАП. Допустим, U9 (неисправную) и U11. Но я не поспешил это делать. Вместо этого я решил поменять местами сигналы SDATA, идущие на U9 и U11. Для этого я предварительно перерезал дорожки, а затем запаял перемычки. А вдруг проблема всё-таки в самом сигнале? Эксперимент однозначно показал исправность источника сигнала и неисправность ЦАП. То есть, проблема одного фронтального канала сохранилась, и неисправность не перескочила на каналы «центральный/сабвуфер». Но меня всё равно брало сомнение, и я не решился заказывать новую микросхему ЦАП, решив всё-таки поменять их местами. И после этого начались чудеса: неисправный канал по-прежнему оказался неисправным. А неисправная (как выяснилось в предыдущем эксперименте) микросхема ЦАП на новом месте оказалась вдруг исправной. Значит дело не в ЦАП, но и не в источнике сигнала. Остаётся только обвес микросхемы. Но и там я не нашёл ничего неисправного. Все резисторы и конденсаторы на всех каналах тестируются мультиметром одинаково. И даже при этом я всё-таки тупо перепаял, поменяв их с исправным каналом C/SW местами — никакого результата. Пришлось вооружаться осциллографом и проводить контрольные замеры. Чтобы физически подлезть щупом осциллографа к микросхемам ЦАП в при работающем девайсе, я посадил верхнюю плату на удлинитель. Можно было её вообще откинуть, но тогда работал бы только один источник — USB флешка. А у меня её не было. Источником звука у меня служил Bluetooth с запущенным звуковым генератором на смартфоне. Поначалу всё было неплохо. Я измерил всё что хотел и пришёл к выводу, что с цифровыми «управляющими» сигналами всё в порядке. Подозрительное исключение — сигнал LRCLK. По даташиту на ЦАП он должен быть в виде обычного меандра. А по факту он был в виде лесенки с 4-мя ступеньками. Это меня смущало больше всего. Неисправность в виде помех и искажений по-прежнему наблюдалась на правом фронтальном выходе. Но спустя некоторое время (через час) помехи попёрли по всем 6 каналам. Интенсивность искажений зависела от положения верхней платы на удлинителе, положения моих рук возле удлинителя и контакта моих рук на нижнюю плату. Если я сжимал удлинитель в кулак, то помехи исчезали. Как я понял, эти помехи шли от блютуза. Когда я убрал удлинитель и посадил плату на место, помехи пропали, и всё вернулось к исходному состоянию. Следующий этап попытки ремонта — подача сигнал с оптики при полностью отключенном модуле Bluetooth, чтоб не было сомнений. Или же, воспроизведение с USB флешки тестового сигнала, чтобы полностью исключить верхнюю плату.
В целом сформировалось мнение, что проблема в плате, а не в компонентах. Не исключён вариант, что где-то пропал контакт массы. Не сигнальный, так как все сигналы проходят, а именно массы. Из-за этого лезет помеха из цифровых элементов схемы. Пришла идея изготовить внешнюю макетку с микросхемой ЦАП и её обвесом, а затем подпаять её сверху платы. И ещё сразу напишу по поводу UART. Иногда он помогает в ремонте, если разработчик предусмотрел вывод какой-либо отладочной информации через него. Пины TxD и, на всякий случай, RxD я пощупал осциллографом. Ничего, по крайней мере, продолжительного по времени оттуда не выходит. А значит — ничего интересного.
На следующий день я изготовил печатную плату для АЦП, запаял на неё сам чип и все обвесные элементы, подпаял на основную плату и — о, чудо! Всё заработало как надо!
Самодельная плата для АЦП
Размещение новой платы в устройстве — вид 1
Размещение новой платы в устройстве — вид 2
Размещение новой платы в устройстве — вид 3
Внутренний вид без передней панели
Я подключил декодер к смарт-ТВ по оптике, подключил к декодеру звуковые усилители, запустил видеоролик проверки каналов. Всё чётко, всё отлично. Но как только я сел смотреть фильм, то сразу в звуке обнаружились неприятные моменты: по всем 6 каналам издаются щелчки. Где-то 10 щелчков в минуту. Я сейчас не помню, синхронно по всем каналам или независимо. Возможно, это ещё один баг в придачу к вышеперечисленным. При этом похожий более простой декодер, который я взял у знакомых для проверки, работает, как положено.
Можно продолжить ремонт и выяснить источник этих щелчков. Скорее всего, в данном случае виноват сам DSP, формирующий цифровые данные и сигналы управления для ЦАП. Возможно помогла бы перепрошивка, но я не нашёл прошивку для данной модели декодера. Может быть, в дальнейшем я её смогу найти, и устройство заработает полностью, как положено, без вышеперечисленных косяков.
