Я собрал синтезатор Ambika и остался жив

Это детальное описание опыта сборки синтезатора Амбика, который вышел в рамках Бракованных деталей.

Содержание

1. Зачем его собирать?
2. Какие голоса собирать?
3. Можно ли запустить Амбику с разными платами голосов?
4. Что нужно знать при заказе компонентов?
5. Особенности соурсинга конкретных компонентов на основе моего опыта с Амбикой
6. Нужен какой-то специальный блок питания?
7. Что ещё понадобится?
8. Как это всё собирать?
9. Как собирать механику?
10. Как проверять перед первым стартом и прошивать?
11. Были проблемы после запуска?

Да, я знаю, что на дворе 2021, а я пишу о синтезаторе поддержку которого прекратили ещё в 2014. В своё оправдание скажу, что Mutable Instruments — команда, которой по гроб жизни обязана вся индустрия модульных синтов.

Возможно, эта индустрия и существует-то только потому что MI выпустили так много профессионально спроектированных синтезаторов с безумной, по сегодняшним меркам, открытой лицензией CC-BY-SA. И продолжают выпускать.

Вне зависимости от срока давности это устройство будет притягивать к себе придурошных самоделкиных, которые обожают запах канифоли по утрам.

Ambika — последний standalone синтезатор, который MI сделали прежде чем навсегда уйти в мир модулей. Построенный на базе Shruthi, он имеет гибридную природу: сигнал генерируется цифровой частью и перед выходом проходит через аналоговый фильтр, который придаёт ему характерный оттенок.

Зачем его собирать?

Ambika имеет необычную архитектуру. Под большую плату Control Surface с головным микроконтроллером cпрятано 6 плат «голосов». Главная фича синтезатора в том, что эти голоса быстро и удобно можно объединять в Партии в любом соотношении. Прямо как депутатов в парламенте государства-автократии.

Каждая такая Партия может звучать как отдельный полифонический или монофонический синтезатор с полностью независимыми настройками. Если хотите, Ambika может быть даже 6 разными монофоническими синтами.

Ничего похожего на масс-маркете вы не найдёте

Я собрал Амбику в ноябре 2021 года. Это был не самый сложный, но утомительный процесс с кучей контринтуитивных поворотов и мелких подводных камней за которые пришлось запнуться.

Какие голоса собирать?

Фильтр «по-дефолту» — SMR4, который сделан на основе одноименного для Shruthi. Это четырёхполярный фильтр, звук которого похож на старые Roland Juno 60/106. Отлично подходит для игры аккордами.

¹ Описания таких же фильтров для Shruthi: 4PM и SVF

Так же для Амбики командой MI были выпущены 4-pole Mission и SVF ¹. Файлы для них можно найти в официальном репозитории. Но если копнуть интернет поглубже, то можно найти много всего интересного. В том числе фильтр Поливокса, который звучит как плановая экономика Советского Союза.

Можно ли запустить Амбику с разными платами голосов?

Да, можно. Но есть нюанс. Например, вы собрали Амбику с 4 голосами SMR и 2 голосами Поливокса. Вы, очевидно, не хотите чтобы ноты одного аккорда распределялись по разным голосам. Поэтому собирать разные голоса для одной Амбики есть смысл только в том случае если вы заранее знаете как вы их разделите на Партии и как этими Партиями будет пользоваться.

Партии — это логические группы голосов. Фактически, каждая Партия — отдельный синтезатор с собственными настройками и громкостью которые управляются по разным MIDI каналам и имеют раздельные аудио-выходы. Серьёзно: почитайте мануал прежде, чем принимать решение о том какие голоса будут в вашем синте.

Я не стал мудрить и решил собрать 6 шт. SMR4.

Что нужно знать при заказе компонентов?

Внимательно читайте оригинальный BOM, там есть всё, что вам необходимо знать о компонентах. Разумеется, без замен не обойдётся. Ещё в списке есть мелкие неточности. О них ниже.

Покупайте компоненты там, где считайте нужным. Мы собрались вчетвером и испробовали несколько способов. У меня всего два совета на этот счёт:

• Покупайте на Митинском рынке, если, вдруг, живёте неподалёку. Скорее всего потратите целый день, но зато найдёте ~90% всего необходимого. Цены там самые обычные.
• Во всех остальных случаях покупайте в интернет-магазине Чип и Дип. При должной смекалке и терпении вы сможете найти вообще всё необходимое со сроком доставки до 3 недель. Цены там обычные, не в пример их офлайн точкам.
• Для синтезаторов я обычно беру потенциометры Taiwan Alfa или ALPS/Alpine. Символьные дисплеи Winstar. Гнёзда 6.3 мм заказываю на Али потому, что Neutrik сейчас можно купить только в ипотеку.

Вот BOM по которому закупались мы. Там есть ссылки на особенно странные позиции или их аналоги.

Особенности соурсинга конкретных компонентов на основе моего опыта с Амбикой

1️⃣ В BOM есть мелкая неточность которая обошлась мне в 200 рублей и полторы недели ожидания. Микросхема IC3, 4050N hex buffer обязательно должна иметь в наименовании “74HC”, иначе SD-карта не заведётся. CD4050BE ❌ не подходит. Заработала CD74HC4050E ✅. Судя по форуму, я не один такой глупенький.

² Лучше бы их различал продавец в магазине.

2️⃣ Микроконтроллеры ATmega328P ✅, которые используются в голосах, должны заканчиваться на “P”. Проверяйте маркировку на корпусе, если будете покупать эти МК в оффлайне. Я умудрился купить ATmega328 ❌ — это старые МК, сделанные по устаревшему техпроцессу. Их различает даже программатор². Старые МК всё-равно будут работать, но практически наверняка «отсветят» незначительно увеличившейся нагрузкой на БП.

3️⃣ На каждой плате голоса есть пара светодиодов. Первый — индикатор питания. Второй — индикатор активности голоса. Первый светодиод совершенно бесполезен т.к. светится постоянно. Второй полезен во время первичной отладки голосов и больше никогда. Оба светодиода можно программно отключить в настройках, но лишь для всех голосов одновременно. Кроме того для каждого светодиода есть отдельный токоограничивающий резистор. В сумме это 4 бесполезных компонента для каждого голоса. В общем хорошенько подумайте нужна ли вам эта новогодняя ёлка при том, что сверху, рядом с кнопками основной платы и так есть 6 индикаторов активности голосов.

4️⃣ В BOM нет токоограничивающего резистора для подсветки дисплея т.к. для разных моделей дисплеев он разный. Я купил Winstar WH4002A-YGH-CT. Для такого вообще не нужен резистор и какое-то время я использовал обычную перемычку, но потом понял, что дисплей некомфортно яркий. Заменил перемычку на резистор 10 Ом. Обычно для разных дисплеев номиналы могут быть от 4 до 70 Ом.

5️⃣ Резисторные сборки RN1 и RN2 — это просто несколько резисторов в одном корпусе с одним общим выводом. С их покупкой могут возникнуть проблемы т.к. часто сборки нужного размер нет в наличии. Смело берите сборку длиннее, чем нужно — вы всегда сможете откусить лишние ноги не ломая корпус. Места на плате достаточно. Только откусывайте их НЕ со стороны точки, которая отмечает общую ногу.

6️⃣ На главной плате есть потенциометр общей громкости. Если вы не собираетесь втыкать наушники напрямую в Амбику, то он совершенно бесполезен, всегда выкручен на максимум и ломает симметрию устройства. Вместо него можно использовать перемычку между центральным и правым отверстием.

7️⃣ Обратите внимание на то, что некоторые электролитические конденсаторы на голосах нужно покупать компактного размера, высотой до 7мм. Иначе сэндвич попросту не сложится.

8️⃣ Уделите внимание радиатору для MC7805 — он будет ощутимо нагреваться до ~60°С. Берите тот, в котором достаточно алюминия для отвода тепла, а не мусор сделанный из тонкой жестянки.

Нужен какой-то специальный блок питания?

О, боже, ДА! Это главное, что вам нужно вынести из этой заметки.

Для Амбики нужен блок питания AC-AC ✅, а не AC-DC ❌ к которым мы все привыкли!

В документации по сборке этому почти не уделено внимания и, судя по форуму, люди спотыкаются об это массово.

В синтезаторе применяется двуполярное питание. Зачем нужен именно такой БП подробно расписано в статье Tech Notes. Если вы перепутаете блоки питания, то, скорее всего, ничего страшного не произойдёт. Я перепутал на этапе первичной отладки, когда подключал БП к главной плате без голосов и микросхем.

³ Он перегрелся, а изоляция между обмотками расплавилась и они замкнули. Теперь + и - «звенят» между собой.

АС блок питания это обычный трансформатор который понижает переменный ток из сети общего пользования. В хорошем AC блоке есть защита от перегрева. Такой блок большой, тяжелый и может гудеть при работе. Первый AC БП, который я купил для Амбики сгорел через 40 минут работы³. Он был китайским мусором сделанным из говна и желудей. К счастью, синтезатор остался цел.

Вам нужен трансформаторный АС-АС, 9В @ 1А, штекер 2.5х5.5 . У таких БП нет полярности на штекере.

Вторым блоком питания, который я купил для Амбики, был русский ТОРЭЛ АП3302 ✅ . Его механика на столько плоха, что мне пришлось отрезать облой с вилки чтобы просто вставить её в розетку. А на корпусе нет вообще ни одной плоской поверхности, хотя они очевидно планировались. Зато блок не греется, не гудит и ещё ни разу меня не подводил.

Что ещё понадобится?

Программатор для AVR. Желательно с ISP разъёмом. С его помощью нужно будет прошить ATmega64 для основной платы и ещё 6 шт ATmega328p для плат голосов. Я использовал USBasp ✅.

Старая SD-карта на которой будут записаны дефолтовые патчи и на которую вы будете сохранять свои настройки. Объём не важен, а вот возраст — да. Новые карточки, а тем более переходники для Micro-SD, вряд ли заработают. Запустить синтезатор можно и без карточки, но это не жизнь. У меня запустилась SDHC Kingston 4Gb, class 4 ✅.

Как это всё собирать?

Я стараюсь получать удовольствие от процесса. На сборку основной платы у меня ушло примерно 4 часа и ещё 1 час на её отмывку. Каждая плата голоса это ещё 2 часа.

Где-то 17 часов чистого времени ушло на сборку. 2116 точек пайки.

Во время сборки не было вообще никаких сюрпризов. Все компоненты описаны прямо на шелкографии печатной платы, кроме, пожалуй, резисторов для светодиодов на верхней стороне основной платы. Методом исключения можно понять, что туда запаиваются 470R. А про резистор/перемычку для дисплея я уже писал выше.

Что ещё:

• Большой электролитический конденсатор С12 не нужен. Его даже в BOM нет.
• Если высота конденсатора C23 больше 11 мм, просто положите его на бок — места вокруг достаточно. Иначе он помешает установке платы голоса.
• Вам не нужно распаивать ISP на каждом голосе. Достаточно распаять на одном и через него прошить все 6 микроконтроллеров.

Как собирать механику?

Прямо так, как описано в инструкции. Используются стойки популярной длины и обычные винты м3. Авторский дизайн механики на удивление надёжный. Местами даже избыточный.

Я не делал корпус для Амбики потому что омерзительный акриловый шип-паз аквариум не достоин такого крутого синта. Можно купить готовый металлический корпус, но я пока не выбрал какой именно. Однако, чтобы основная плата не прогибалась под весом 6 голосов и чтобы китайская латунь не рисовала узоры на моём столе, я начертил и порезал основание для Амбики, а потом наклеил на него ножки. Устройство сразу стало жёстким.

• Скачать вектор крышки-основания (.dxf ≈60Kb)

Можно использовать в качестве временного решения.

Как проверять перед первым стартом и прошивать?

Обычно я настолько в себе уверен, что после сборки устройства сразу запускаю его начисто. Если что-то произойдёт, тогда и будем разбираться. Но Амбика довольно объёмная по площади и кол-ву точек пайки. Здравомыслие во мне победило и я решил проверить всё по методике из инструкции.

Обязательно проверьте линии питания главной платы перед первым стартом

Этой короткой проверки мультиметром хватило чтобы понять, что у меня нет подходящего блока питания.

Уже после проверки в синтезатор можно установить все микросхемы и прошить. В отличие от Шрути, для Амбики есть полноценная инструкция по прошивке со всеми необходимыми файлами. Единственный совет: сначала cкопируйте команды в «блокнот» и удалите из них переводы строк, а потом уже вставляйте в терминал.

Были проблемы после запуска?

Помимо тех проблем, что уже описаны выше в разделе про соурсинг обнаружилось:

• На одном из голосов не горит светодиод питания. Туда ему и дорога. Решу когда-нибудь под настроение.
• У дисплея «карта» символов не совпадает с оригинальным. Если честно, я видел только одну ошибку с вертикальной чертой и не понимаю есть вообще какой-то смысл это исследовать, или нет.

Была ещё одна проблема на которую я потратил 2 вечера.

После сборки 4 голосов всё работало прекрасно, но когда я собрал оставшиеся 2 началась какая-то чертовщина. Светодиоды на двух платах начали гореть тусклым светом, а голоса перестали работать. Когда я начал «тасовать» голоса по разным местам выяснилось, что они не восстанавливаются и однажды переставший работать больше не заводился, даже на новом месте.

Я решил что это связано с «неправильными» микроконтроллерами о которых писал выше. Подумал что преобразователи не вывозят их потребление и собрался уже было замерять это самое потребление. Но потом в голову пришла идея перепрошить голоса. Оказалось, что процесс перепрошивки их оживляет. Меня это воодушевило и я поставил ещё несколько экспериментов.

В итоге все проблемы с электроникой сводятся к одному и тому же: контакт есть там где его не должно быть, или его нет там где он нужен.

Оказалось, проблема была в штыревых разъёмах. В одном месте «этажи» голосов плохо контактировали друг с другом и это как-то влияло на прошивку. Возможно, повреждало её при загрузке, не знаю. Я отловил это просто поменяв стойки между голосами на более короткие: 10мм, против рекомендуемых 12мм. Это позволило плотно притянуть платы винтами со стороны контактов и проблема исчезла.

В конце концов, пока я искал «чистовое» решение проблемы, просто перетасовал голоса ещё раз и всё заработало на оригинальных стойках.

Ambika — кайф. Берегите open-source.