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MIDIbox Hardware Platform, Le Module OPL3

Cette page est consacrée au détails techniques du module MBHP_OPL3 , utilisé dans le projet MIDIbox FM .

La synthèse FM est devenue vraiment populaire dans les années 80 avec la sortie du Yamaha GS1, et deux ans plus tard du DX7, qui représentèrent une vraie révolution comparés aux synthétiseurs basés sur des composants analogiques et de fait toujours limités aux possibilités des synthèses additive/subtractive. La synthèse FM est trés difficile à réaliser avec des composants analogiques, car pour obtenir des résultats musicaux elle requiert une relation stable entre le(s) modulateur(s) et la/les porteuse(s) (en anglais "carrier": ici se sont les  oscillateurs) . Yamaha développa (et breveta) une solution digitale qui servira de base pour un certain nombre de chipset. Par bonheur, Yamaha ne se contenta pas de frabriquer ces chipsets pour leurs seuls synthétiseurs, mais proposa également une série de chips OEM destinée aux jeux vidéo et aux ordinateurs personnels  - quelques exemples: le YM2149 (utilisé dans les Atari ST, MSX, Intellivision et ZX Spectrum), le YM3812 (utilisé dans les cartes son AdLib et plus récemment dans les cartes son Sound Blaster) et pour finir le YMF262 (utilisé dans les Sound Blaster Pro 2.0 et suivantes, jusqu'à que l'OPL3 soit abandonné dans les années 90 au profit de chips basés sur la synthèse à table d'onde ) - les constructeurs d'ordinateur appréciaient ces chips FM car ils étaient économiques et couvraient une large gamme d'instruments.

Vous trouverez des informations plus approfondies sur la synthèse FM et l'OPL3 sur ces pages:

Détails Techniques

Le chipset sonore YMF262 est principalement disponible en boitier 24-pin SOP, du coup il est malheureusement un peu compliqué à mettre en oeuvre si vous n'avez pas une bonne pratique de la soudure. Il dispose d'une interface parallèle 8bit vers ses registres, et nécessite une horloge source stable @14.318 MHz et un ou deux DACs (YAC512). L'interface parallèle est directement connectée au port "LCD" du module MBHP_CORE , la plupart des pins sont partagés avec le LCD afin de limiter le nombre de pins I/O. Les sorties DAC sont directement connectées au YAC512. La plupart des cartes son sont équipées d'un seul couple YMF/YAC (je n'ai jamais vu de carte avec deux YAC512) ceux qui donne 2 canaux audio. Avec un YAC512 de plus, vous pouvez donc avoir 4 canaux audio, ce qui s'avérera surtout utile si les sorties doivent être chacune traitée par un effet externe différent.

Chaque YAC512 nécessite un quad-OP amp pour les voltages de référence et les étages sample&hold. Les sorties des étages S&H sont "bufférisées" de nouveau par un troisième ampli-OP, qui se comporte en filtre passe-bas, avant que le signal soit dirigé sur les jacks audio .

Notez que les amplis-OP sont alimentés par une source symétrique (+/- 12V). J'ai choisi ce voltage afin de pouvoir utiliser la même alimentation que celle requise pour le module MBHP_AOUT . Les TL074 acceptent des voltages allant de +/-5V à +/-18V.

Disponibilté

Il n'est plus trés courant de trouver des distributeurs qui proposent encore des YMF262/YAC512 et qui acceptent de les vendre en petites quantités (-> essayez ce site). Cependant, la communauté MIDIbox a déjà organisé un achat groupé (voir ce post sur le Forum), et de futures commandes sont toujours possibles si suffisament de MIDIboxers sont intéressés.

L'autre moyen d'obtenir ces chipsets, c'est de les "cannibaliser" sur des vieilles cartes son. C'est comme ça que je me suis procuré les chips pour le prototype - j'ai acheté quelques vieilles cartes son sur Ebay pour environ 1 EUR chaque (les gens ne savent pas ce qu'ils perdent ;-)) et j'ai déssoudé les chips SMD (Surface Mount Device) comme décrit plus bas. Par contre, les vendeurs ne spécifie pas si la carte embarque un chipset OPL3 ou non, mais parfois il est possible de trouver cette information quelque part sur le net. Voici une liste de cartes qui disposent des chipsets recherchés:

  • Creative Soundblaster Pro II (or Soundblaster Pro 2)
  • Creative Soundblaster 16 (pas la version VALUE !)
  • Creative Soundblaster Pro SCSI
  • Creative Vibra 16 (CT2260)
  • Creative Vibra 16 (CT2810)
  • Creative Vibra 16 PnP (CT2890)
  • Media Vision Pro AudioSpectrum 16
  • Media Vision Jazz 16
  • Media Vision PAS16 LMSI 1992 (IXW-PAS16P)
  • Turtle Beach Tropez Rev 2.0
  • ESS AudioDrive
  • Aztech Sound Galaxy
  • Aztech Sound Galaxy Washington 16
  • Aztech Sound Galaxy Nova 16
  • Aztech AZT2316-S
  • Mozart ISA
  • Mediamagic ISP-16

Cartes NE DISPOSANT PAS du chipset OPL3 :

  • Creative Soundblaster 1.0, 1.5, 2.0, Pro
  • Creative Soundblaster 16 VALUE (PNP)
  • all new soundcards which are produced today
  • all PCI soundcards (search for ISA cards)

Tenez-moi informé si vous trouvez ce chipset sur d'autre cartes son!

Téléchargements

Les modèles de PCB peuvent être ouverts, modifiés et convertis avec Eagle Light
Module Schéma Layout Aperçu
MBHP_OPL3_V1 mbhp_opl3.pdf mbhp_opl3_v1.brd mbhp_opl3_v1.gif
Informations complémentaires
Fichiers Taille Description
mbhp_opl3_orderlist.txt 1k Liste de commande chez Reichelt 
mbhp_opl3_interconnections.pdf 7k Diagramme des interconnections des modules CORE/OPL3
bipolar_12v_psu Wiki Wiki article about bipolar PSUs (required to get a +/- 12V voltage)

Guide de "Déssoudage"

Déssouder les YMF262 et YAC512 d'une vieille carte Sound Blaster (ou compatible) est l'un des points les plus critique dans la réalisation de ce projet, et requiert une certaine pratique! Le moyen le plus simple que j'ai trouvé, c'est d'utiliser un bout de câble de cuivre isolé (vous pouvez en récupérer sur une self ou un vieux transformateur), et de le glisser sous les petites pattes SMD du chip.
Ajoutez un peu de soudure sur les  pins et retirez-la ensuite à l'aide d'une pompe à dessouder. Vous aspirerez du coup non seulement la soudure que vous venez d'ajouter, mais aussi celle qui s'y trouvait déjà. Vous pouvez maintenant tirer doucement sur le câble de cuivre tout en chauffant au fur et à mesure les pattes afin qu'elles se décollent sans dommages du PCB!
Prenez votre temps, en faisant attention à ne pas faire chauffer de trop le chip.
Appliquez la même méthode pour le YAC512.
Vous pouvez mettre au point votre méthode en vous entraînant sur d'autres chips SMD.
Vraiment important (une fois de plus): ne pas faire trop chauffer les chips!

Guide de Soudage

Commencez par souder les chips SMD sur la face inférieure du PCB. Déposez juste un peu de soudure sur chacune des pattes, en prenant garde à ce qu'il n'y ait pas de surplus entre elles(!), Placez le chip sur le PCB et chauffez rapidement chaque patte.
Note: un fer à souder avec une panne trés fine est vraiment nécessaire ici!
Le second chip YAC512 est optionnel, il permet de disposer de deux canaux audio supplémentaires. Sur une carte son Sound Blaster classique, vous ne trouverez qu'un seul YAC512, ce qui veux dire que vous devez en acheter deux si vous voulez quatre canaux audio. Si vous ne possédez qu'un seul chip, laissez simplement les pads du PCB pour le second YAC512 ouverts.
Ajoutez maintenant les 8 ponts sur l'autre face du PCB.
Montez tous les composants, exceptés les TL074, vous devez avant vérifier les voltages: Connectez tout d'abord l'alimentation +5V prise sur J2 du module CORE et vérifiez que la LED verte s'éclaire. Si ce n'est pas le cas, vous avez probablement un court-circuit sur le PCB! Retirez immédiatement l'alimentation et vérifiez visuellement pour détecter les erreurs.
Connectez ensuite l'alimentation +12V/-12V . Si la LED devient plus brillante, débranchez immédiatement l'alimentation et cherchez les erreurs dans vos soudures. Mesurez les voltages aux pins 4 et 11 des TL074 (voir le schéma).
Pour finir, déconnectez les alimentations, installez les TL074s dans leurs supports, et terminez les connections avec le module CORE comme indiqué dans le fichier mbhp_opl3_interconnections.pdf .
Vous trouverez à la section MIOS Download un programme pour tester votre module et les interconnections (suivez les instructions du fichier main.asm). Ce programme permet également de générer un signal test à 1kHz sur les 4 canaux audio.


Last update: 2015-09-24

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