The Vintage Corner

Philips : Modification du lecteur Philips CD931

Rémi - Novembre 2009

NDLR : Rémi propose ici un article qui va remettre les pendules à l'heure !




Le CD 931, un "drive de course" ?

Alléché par les travaux de Lampizator, j'ai acquis cet lecteur délaissé par les acheteurs car il n'y pas eu d'article fondateur pour une plateforme de tweak, à l'instar de ce que l'on trouve par exemple pour  le CD723.

A l'époque, c'est à dire dans les années 1993/94, c'est le haut de gamme de Philips avec le CD940 qui est pratiquement la meme base. On notera que le CD940 a une sortie optique, ce qui pour mon projet n'a aucun intérêt. Ceci dit, les platines CD de cette série ne coutent pas encore trop cher, il faut compter 50-60 euros hors port.

Mon projet consiste a créer un drive, la partie convertisseur DAC ne m'intéresse pas. C'est un partis pris, cela ce traduira au cours des choix.

Le haut de gamme de Philips est tout de même doté d'une face avant en plastique et plein de boutons pour un accès direct à la piste, c'est le luxe et la tole en acier est assez fine et tranchante. Prévoir le sparadrap pour une intervention dans cette machine. Au moins, on peut se rassurer en considérant que le haut de gamme philips signifie sinon le meilleur écrin, au moins le meilleur du moment de la technologie du constructeur : bitstream, filtre filtre numérique 8x.

Voici la liste des circuits fortement intégrés :


Is there any clock here ?


Bien sur l'on pourrait faire des photos de l'appareil, mais il y plus significatif : je préfère montrer une photo de la clock et de l'alimentation 5V comme point de départ.


                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            
Ceci est l'hologe délivrée à la partie Servo et Decoder... C'est plutôt vilain, et je me dis que mon appareil a un défaut. j'achete le SM en vitesse et je commence la lecture. En particulier je trace le signal depuis l'origine autour du quartz et constate que  le signal a une meilleure tête, puis observe que sur le chemin de l'horloge cette clock s'aplatit pour finalement arriver au résultat montré sur la photo.


Montre moi ton 5 volts je te dirais ton SPDIF


Les lecteurs Philips ont la mauvaise réputation d'avoir des alimentations plus crades, je fais une photo du +5V car c'est la seule tension qui m'intéresse dans ce projet.




La sortie SPDIF sur fiche RCA



On va dire que l'amplitude est conforme aux recommandations de la norme mais en bas de l'échelle, puis ajouter que la structure de n'importe quelle entré différentielle travaille dans de meilleures conditions avec une amplitude 2 à 3 fois plus élevée.


CD 931 : le projet ambitieux du "Drive Ultime"


Mon projet consiste à transformer ce modeste lecteur en machine (Drive) de course ! Je pars du principe que une mécanique CDM9 est pratiquement le meilleur système (le bras oscillant) car la mécanique de déplacement de la tête une simple rotation sans engrenage, ni poulie, ni vis en nylon, ni rails magnétiques. La grande conséquence est l'absente d'usure et pannes. Ce type de moteur de bras est pour moi un must. (la CDM9 représentant la dernière implémentation du bras oscillant).

Les moyens mis en oeuvre pour arriver a mon but :

Ces modules sont de ma conception (et largement commentés dans les pages du Rémi Corner), on pourra considérer qu'il s'agit d'une mise en application !

Ce qu'il y a d'intéressant pour mon projet dans un lecteur de CD Philips ou affilié (Micromega, Marantz), c'est le circuit PCF2705. Il s'agit d'un encodeur SPDIF prenant a son entrée le signal de format I2S et fournissant un signal encodé d'amplitude +5V pour former un signal SPDIF, avec l'adaptation d'impédance 75 ohms.

Pour fonctionner, cet encodeur a besoin d'une horloge 256 fois le débit nominal soit 11.2896 Mhz. Il va sans le dire que l'alimentation de ce circuit doit être soignée c'est à dire correctement découplé. Les condensateurs sont par nature imparfaits et ont une fréquence particulière où ils ne sont plus efficaces. Certaines classe de condensateurs sont supérieures aux autres. C'est le cas des condensateurs OS-CON qui en matière de découplage sont le must.

Dans une première analyse, le signal horloge peut entrer sur un strap a proximité de la patte 9.  En sortie 13 on trouve le signal encodé qui interresse le module "BNC Output SPDIF" . Mais l'achat du SM sur le net permet de voir le schéma de clock propre à une platine lectrice de CD, ce qui est bien pour un lecteur ne l'est pas pour un drive...






Analyse de la situation


Il convient ré-étudier de la distribution des horloges. Le jeu se joue a quatre : le Decoder, le DAC, le Filtre numérique et l'encodeur SPDIF. Dans le lecteur le quartz 11.2896 Mhz et le DAC forment l'oscillateur. Ensuite la clock est a remise en forme par le filtre numérique pour etre distribué à l'encodeur SPDIF puis au decoder. Entre chaque boitier il y a un petit filtre.

Lampizator dans son article sur le CD931 indique qu'il injecte l'horloge sur l'entrée XIN du SAA7350 à la place du quartz qu'il démonte ainsi que les capacités de charges CMS ( 47 pF). De ce fait la superbe horloge à 200 euros est complètement massacrée par le trop plein de buffer et les différents réseaux. La meilleur horloge du monde injecté par XIN du SAA7350 est transformé en signal triangle en photo.

Dans le nouveau schéma, et compte tenu que l'objectif est "fabriquer" un drive de qualité, j'offre la meilleure clock aux décodeur et l'encodeur SPDIF et pour le DAC et SM5840 une clock de qualité moindre en utilisant la sortie du XOUT de l'encoder SPDIF. Pour cela il faut ouvrir le circuit et renvoyer la sortie XOUT de l'encodeur PCF 2705 au SAA 7350.





Ceci dit, il faut maintenant dire comment on ouvre le circuit : le trajet de l'horloge passe par strap en surface, il suffit de démonter le strap C ( QUI VA BIEN ) et on soude sur les pattes du circuit PCF2705.



le fil noir est le signal très faible jiiter qui entre sur la patte 9 du PCF2705, on image la prise de l'horloge secondaire sur la patte 10, et pour la sortie SPDIF sur la patte 13 le fil qui part sur la droite, et pour finir la prise du signal EFAB pour la mesure des erreurs de lecture. Pour la coupure du circuit clock, le strap 9020 a été démonté.

Installation du module "Clock Ultra Low Jitter"

Cette horloge est à très faible jitter moins de 400 fs entre 10 Hz et 10 Mhz( femto seconde , 1000 en dessous des picos) est de premiere qualité, bien meilleure qu'un TCXO 1 ppm. Le calage de la fréquence à une température ambiante est meilleure que 0.1 ppm. 




Les belles performances en labo ne valent rien si l'installation du module est bâclée, ici on a un empilement de bitume, mousse et enfin le module. La mousse est très importante pour découpler le quartz des vibrations mécaniques. Tout cela tient par de l'adhésif double face.


Les photos des signaux



Cela ressemble a une horloge numérique ! Du fait que la charge de 2 entrés le jitter mesure ne sera pas dégradé. Il faut savoir qu'une porte logique ajoute du jitter au signal qui la traverse. A voir le clock secondaire...

La clock secondaire :



Le signal a forcement plus de jitter car les temps de monté et descente sont 2 fois plus élevés et moins symétrique..

Le bruit sur le 5V digital :




Installation du module SPDIF


Le boitier spacieux (et fin !) permet un placement facile du module SPDIF.




La sortie SPDIF du module mesuré avec un cable de 2.5 metre terminé par une charge de 75 ohms.




Comme d'habitude c'est un excellent signal que tous les DAC sauront décoder. La mesure a été réalisé avec un câble RG179 de 2.5 mètres de longueurs terminé par une résistance de 75 ohms.

Note de Renaud : en quelques euros, une platine d'occasion et deux modules, on peut mesurer : que TOUTES les données sont lues, et que le siganl SPDIF est excellent même après deux mêtres d'un câble à quelques euros. On est loin du foutage de gueule que

Mesures anti vibratoire

Un quartz est un dispositif très sensible aux vribrations, l'ajout de bitume
Le coffret est toute même résonnant, l'ajout de bitume permet de régler ce problème. Çà ne coute pas cher (2 euros une plaque 20x30 cm en épaisseur 2 mm), mais un lecteur avec son coffret bitumé résonne moins c'est certain, un simple toc-toc permet de le constater.

Première conclusion

Avant toute chose, quel que soit le tweak sur une Platine Philips CD 930/931/940, il faut comprendre que cela nécessite un travail sur l'horloge, comme indiqué dans cet article. Ensuite et seulement, un travail sur les alimentation peut être envisagé. Le laser et les photodiodes sont gérés par des circuits intégrés analogiques et donc leurs alimentations doivent être soignéés

Mesures d'erreur de lecture

Au début des années 90, la NRDS avait au détour d'un reportage signalée que les lecteurs de CD avait en interne un compteur de pertes d'échantillons mais qu'aucun constructeur ne le rendait visible à l'utilisateur. Plus tard dans la revue Elektor, un autre article signalait le fonctionnement du mécanisme, et en lisant la doc du SAA7310 je suis tombé sur un graphique et tilt !




Quand le flux de donnée arrive au décodeur, il arrive qu'il manque un ou plusieurs échantillons. On s'attend tout de même à ce qu'une bonne platine fasse moins d'erreur de lecture, mais de toutes façons le decodeur à chaque échantillon manquant envoie une impulsion sur sa sortie EFAB. En mesurant avec un fréquencemètre sur ce signal on a donc un outil pour mesurer l'amélioration des tweaks.

Il est prioritaire de mettre en place cette mesure avant de modifier les alimentations. Ainsi on saura si l'opération a été bénéfique, un peu de lumière ne fait pas de mal.


Une demi-heure après j'ai monté une fiche BNC sur la face arrière. Je connecte l'oscilloscope et... Et... Heuuu ben RIEN ! Ha mais ça ne va pas se passer comme ça ! Je donne un petit coup de main sur le coté et je vois le signal correspondant aux erreurs de lecture, image rare car ce n'est pas une condition normale d'utilisation :



De près on voit une erreur tous les xxx µs, ce qui est bien normal car cela fait 22.3 Khz soit 44.1 khz et en stéréo !



Il ne s'agit donc pas d'une mystification mais bien d'une erreur de lecture ... Mais il faut donner un bon coup dur le coté du lecteur !

Et si on laisse le lecteur tranquille ?

Et bien les certitudes tombent !  Un bête lecteur Philips avec une mécanique à composé de 80 % de plastique et une alimentation bas de gamme c'est à dire 3 régulateurs et des condensateurs banals, ne produit que très peu d'erreur de lecture.

Pour répondre totalement il faut faire une espèce de taux d'erreur, ce que je ne peux pas faire dans mon labo. En télécom on parler BER : Bit error rate.

En fait, la faiblesse des mécaniques de lecteur sont les pignons jaunes que se soit des Philips ou Teac ou encore les couroies. Pour mes test j'utilise un cd gravé pas franchement nickel. Pour les mécaniques Philips, il y a une thèse concernant les CDM9 Pro qui ont un moteur brushless alors les CMD9/44 ont un moteur très peu cher mais il faut ce rapeller que la dénomination "pro" étaient pour les mécanique pour jux box, pour lesquelles la durée de vie du moteur de rotation est un élement important. Voila ce que les idiophiles ont transformé en : "c'est plus cher donc c'est mieux". La vérité est que une CDM9/44 ou CMD9/45 sont d'un point de vue audio aussi bonnes que la version pro. Pour la petite histoire la mécanique CDM2Pro utilise le même moteur de rotation que les CMD9/44.

Alors pourquoi tant de mystères : sur les forums on peut lire que pour contrer le terme "les bits sont des bits" les erreurs de lecture sont la différence entre une machine haut de gamme et un CD723. Mais un outil d'analyse permet de trier entre faits et opinions.

En tout cas pour ce Philips CD931 que j'ai transformé en drive, je ne vais pas faire les modifications sur les alimentations, ce n'est pas justifié !

Conclusion

On peut acheter un lecteur Esoteric ou dCS à 10000 euros, il ne lira pas mieux les CD que mon philips CD931 modifié comme décrit dans cet article. La véritable raison pour laquelle les constructeurs de lecteur de CD n'affichent pas ce taux d'erreur, c'est qu'une platine a 10000 euros ne fait pas mieux qu'une platine à 50 € en occasion.

C'est ailleurs qu'il faut chercher l'explication du HDG, les convertisseur, une certaine réputation d'une marque, les journaux perpétuent l'ignorance qui est la base de leur commerce.

Ensuite les journaux français parlent à 95% du temps de lecteur de CD et non de Drive, et ne regardent quasiment jamais la sortie SPDIF. Et le seul point qui compte pour un drive est le jitter en sortie SPDIF. Comment faire un drive a faible jitter ?

Rémi:  La clé d'un drive, = une clok + une architecture clock serieuse, une sortie BNC et une mécanique sans pannes. Les condenssateurs d'alim, bof sauf s'ils sont secs.
Renaud:  Bon, pour la méca alors il faut une CDM 9... Pour la clock et la BNC, il faut les modules de Rémi !

La notion de drive est en perte de vitesse car le marché de la hifi va une complexification des lecteurs :
    Ajout d'une entrée spdif
    Ajout d'un entrée USB

C'est une évolution de crise, la fonction DAC avec le lecteur est une mesure d'économie. Une boite au lieu de deux. Il est probable que l'importance des DAC telle qu'on la connait aujourd'hui va se réduire. On peut anticiper un avenir allant vers des machines comprenant un lecteur, pre ampli et ampli de puissance en Classe D.