Většina snadno dostupných starých ISA zvukových karet často nemá žádný vestavěný MIDI syntezátor, ale často mívají 26-pinový konektor, kam se dá připojit externí MIDI modul. Zvuk syntézy pomocí vzorků či kombinované syntézy je většinou podstatně lepší ve srovnání s FM syntézou. Ke konstrukci tohoto modulu mě inspirovala řada modulů "DreamBlaster" prodávaná na e-shopu Serdaco.
Modul v provozu (klikněte pro plné rozlišení)
Schéma zapojení (klikněte pro plné rozlišení)
Tento modul je založen na čipu Dream SAM2695. Tento čip integruje všechny potřebné komponenty pro MIDI syntézu (ROM se vzorky, procesor, DAC, zesilovač...), takže je potřeba pouze malý počet externích součástek. Zde je zapojen pro provoz se standardním sériovým MIDI vstupem.
Napájecí vstup (využitá je pouze +5V větev) je filtrován pomocí ztrátového feritového jádra FB2, rezistoru R8, kondenzátoru C10 a jištěn pojistkou F1. Napětí 5 V je regulováno na 3,3 V pomocí stabilizátoru U2 (MCP1700-3302E, ale lze použít i alternativy jako XC6206). Napájení pro digitální část je filtrováno kondenzátorem C11, analogová část je napájena přes další filtraci (FB1, R7, C12). Blízko čipu jsou umístěny keramické blokovací kondenzátory (C13-C19, C3-C7). Analogová zem a digitální zem jsou spojeny na plošném spoji v jednom místě blízko AGND pinu čipu. Datové linky (MIDI a RESET) jsou připojeny přes 1 kΩ rezistory (R1, R2) a dále filtrovány pomocí kondenzátorů C20, C21. Linka RESET/PD čipu SAM2695 čip vypne v log. 0 a resetuje na náběžné hraně signálu. Linka RESET na konektoru WaveBlaster je aktivní v log. 0. Jsou tedy prakticky kompatibilní. Vstupy čipu SAM2695 jsou tolerantní vůči 5 V úrovním.
Výstup čipu je připojen přes kondenzátory C8, C9 (tantalové - kvůli lepší linearitě než keramické) a rezistory R3, R4 na výstup modulu. Pro nulovou DC složku je výstup lehce stažen na zem přes rezistory R5, R6. Pro přehození výstupů, protože některé zvukové karty mají na WaveBlaster konektoru prohozen levý a pravý kanál, lze rezistory R3, R4 neosadit a místo nich osadit R10, R11 (které normálně budou neosazeny). Pro snížení výstupní amplitudy lze snížit hodnotu rezistorů R5, R6 a zvýšit hodnotu rezistorů R3, R4 (příp. R10, R11). Poté může být potřeba zvýšit kapacitu kondenzátorů C8, C9, aby nebyly příliš utlumené nízké frekvence. Pro zvukovou kartu na bázi čipu YMF719 se mi ověřily hodnoty R5, R6, R3/R10, R4/R11 = 470 Ω a C8, C9 = 22 µF.
Pro indikaci napájení a provozu jsou použity miniaturní LED. D1 slouží pro indikaci napájení a je napájena přes 10 kΩ rezistor, což s vysoce svítivou červenou LED odpovídá proudu přibližně 0,15 mA. Pro indikaci provozu/toku dat je použitá LED D2 (vysoce svítivá žlutá) připojená k datové lince přes 1 kΩ rezistor (proud je sice vyšší, ale střída je podstatně menší). V klidu je datový vstup v log. 1, takže LED zůstane zhasnutá, ale při provozu bude blikat.
Kvalita zvuku je slušná. Ve hrách/programech s podporou MIDI je podstatně lepší než u zabudovaného MIDI syntezátoru, zvlášť pokud je na zvukové kartě místo OPL2/3 nějaký nekvalitní klon. Ukázku lze najít online - všechny moduly založené na tomto čipu (např. DreamBlaster S2 či RayeRův modul) budou znít prakticky stejně. Pokud bude někdy vytvořena další verze, pravděpodobně budou rezistory pro přepínání kanálů a nastavení hlasitosti umístěny na vhodnější místo.
Ve zde ukázané konstrukci jsou použity rezistory v pouzdrech 0603, většina kondenzátorů je také v pouzdře 0603 (kromě nepolarizovaných 10 µF v pouzdře 0805 a tantalových v pouzdře "A" - 1206), LED také, krystal je 2-pinový v pouzdře 5032, feritová jádra jsou v pouzdře 0805, pojistka je polymerová (lze použít i klasickou) v pouzdře 1206. Stabilizátor je v pouzdře SOT-23. Ruční pájení hlavního čipu SAM2695 (v pouzdře QFN-48 s 0,4 mm roztečí) je díky malé rozteči poměrně náročné. Jako konektor je použita dutinková lišta 2x13, s roztečí 2,54 mm - protikus ke klasickým "kolíkům" (pin headeru).
Verze 1.2a má propojku pro přehození kanálů (není tedy nutné přesouvat rezistory), navíc jsou rezistory na nastavení amplitudy umístěné na dostupnějším místě.
Schéma zapojení, verze 1.2a (klikněte pro plné rozlišení)
Horní strana modulu (klikněte pro plné rozlišení)
Spodní strana modulu (klikněte pro plné rozlišení)
Horní strana modulu, verze 1.2 (klikněte pro plné rozlišení)
Spodní strana modulu, verze 1.2 (klikněte pro plné rozlišení)
Všechny archivy zde dostupné ke stažení jsou pod licencí Creative Commons BY-SA 3.0, či novější (4.0).
Download - Soubory pro KiCad 6, .7z archiv. Verze 1.1 bez opravy.
Download - Soubory pro KiCad 6, .7z archiv. Verze 1.1 s malou opravou ve schématu, layout PCB je nezměněn.
Download - Soubory pro KiCad 6, .7z archiv. Verze 1.2 s drobnou chybou.
Download - Soubory pro KiCad 6, .7z archiv. Verze 1.2a.
Download - Gerber data (zkontrolujte před posláním do výroby!), .7z archiv. Verze 1.2a.
Verze 1.1 má chybu v názvu jednoho uzlu (22-OUTconn má být 20-OUTconn). Není nutná žádná úprava PCB, tam chyba není. Chyba je opravena ve schématu i v archivu ke stažení. Verze 1.2 (která bude vydána později v její opravené formě, 1.2a) obsahuje stejnou chybu, ovšem i v potisku PCB. Toto je opraveno ve verzi 1.2a - označení 1.2a bylo zvoleno kvůli úpravě samotné desky plošných spojů.