інтерфейсу звукової карти
до "справжнього" MIDI
Ви придбали MIDI-клавіатуру, вирішили підключити її до звукової карти і не знаходите на звуковій карті стандартні роз'єми інтерфейсу MIDI. В чому справа? Як бути?
Так, на музичній апаратурі, яка відповідає стандарту MIDI, обов'язково повинні бути присутніми роз'єми MIDI IN. MIDI OUT з'єднувачів типу СГ-5 (вітчизняних) або 5-PIN за стандартом DIN41524 (імпортних). Гніздова частина роз'єму має вигляд циліндра з фланцем ( "вушками") для кріплення. Діаметр цього циліндра близько 16 мм, а поперечний розмір прорізи в задній стінці комп'ютера, крізь яку визирають роз'єми різних карт розширення, становить 11 мм. І це теж стандарт, введений виробниками комп'ютерів. Непорушні кілька спочатку закладених в конструкцію комп'ютерів принципів, серед яких є і принцип стандартизації розмірів ряду елементів конструкції. Тому будь-який, навіть не дуже добре підготовлений в технічному відношенні осіб, може бути впевнений, що, купивши новий модем або звукову карту, за допомогою викрутки він встановить ці штуки в свій PC. Всі отвори співпадуть, всі контакти надійно зімкнуться. На цьому грунтується процвітання фірм, які виробляють комп'ютери. Наявність або відсутність MIDI-інтерфейсу, ймовірно, поки принципового впливу на їхні доходи не робить. Тому розмір прорізи в стінці комп'ютера залишається колишнім. А роз'єми MIDI-інтерфейсу крізь прорізи не проходять.
Отже, ми з'ясували, що стандартних MIDI-роз'ємів на звукової карти комп'ютера, яка встановлюється у вигляді плати розширення, не може бути в принципі. Правда, якийсь пятнадцатігнездний роз'єм там все ж є. Для того щоб розібратися в призначенні цього роз'єму, непогано б мати опис звукової карти. Для багатьох це теж може виявитися серйозною проблемою.
Дійсно, починаючи з деякого часу, схема роз'єму чомусь з описів зникла. Ймовірно, мається на увазі, що роз'єм, про який йде мова, став загальновідомим елементом. Оскільки тільки цей роз'єм і може зв'язати звукову карту з MIDI-інтерфейсом (він сам є частиною MIDI-інтерфейсу), нам без нього не обійтися. І розібратися в ньому доведеться.
На рис. 1 схематично показаний його вид. Для правильної орієнтації в номерах контактів потрібно врахувати, що роз'єм показаний таким, яким він видавався б спостерігачеві, що сидить всередині комп'ютера. Не дуже зручна точка спостереження, але саме їй відповідає малюнок, наведений в описі звукової карти. Щоб не заплутати тих комп'ютерних музикантів, у кого є опис звукової карти, на рис. 1 ми не стали змінювати напрямку погляду. В описі зазначено призначення контактів роз'єму. Більше число контактів служить для підключення джойстика. Але є серед контактів цього роз'єму і вкрай важливі для наших цілей.
Мал. 1. Призначення контактів роз'єму на звуковій карті
Слід звернути увагу на контакти:
- 4, 5 - з'єднані із загальним проводом блоку живлення комп'ютера або, як іноді кажуть: з корпусом, з землею (на схемах зарубіжного походження ця сполука позначають трьома літерами: GND)
- 1, 8, 9 - з'єднані з затискачем джерела живлення +5 В
Ці контакти знадобляться в подальшому, коли Ви, можливо, вирішите на доопрацювання звукової карти.
Але особливо важливі в нашому випадку:
- Контакт 15, на який із зовнішніх ланцюгів повинен надходити сигнал, званий MIDI RXD (Receiver Data)
- Контакт 12, з якого в зовнішній ланцюг знімається сигнал MIDI TXD (Transmitter Data)
Саме наявність цих двох контактів і цих двох сигналів дозволяє виробникам і продавцям стверджувати, що дана звукова карта оснащена інтерфейсом MIDI. Правда, вони сильно лукавлять. Сигнали MIDI TXD і MIDI RXD слід розглядати хіба що, як напівфабрикати справжніх MIDI-сигналів. З їх допомогою можна приймати і передавати інформацію, представлену стандартними для комп'ютерів значеннями напруги (кажуть: рівнями транзисторних-транзисторної логіки - TTL). І навіть якщо замінити один з пятіштирькових роз'ємів MIDI-кабелю на роз'єм, що відповідає тому, що показаний на рис. 1, то підключити через цей кабель MIDI-клавіатуру до звукової карти не вдасться. Справа в тому, що під впливом сигналу MIDI TXD ще не були правильно працювати світлодіод, за допомогою якого в інтерфейсі MIDI передають корисні повідомлення і запобігають проникненню перешкод з одного MIDI-пристрою на інший.
Якщо Ви вже встигли придбати синтезатор або MIDI-клавіатуру зі стандартним MIDI-інтерфейсом, то для спільного зі звуковою картою використання будь-якого з цих двох пристроїв доведеться розщедритися ще й придбати невеликий доважок до звукової карти - узгоджувальний кабель. Правда, його ціна порівнянна з ціною простий звукової карти.
Якщо розглянутий варіант Вас чимось не влаштовує, то ми можемо запропонувати технічне рішення проблеми, яке, однак, потребують від Вас або від кого-то з Ваших друзів наявності деяких радіоаматорських навичок. Це рішення не тільки в умовних одиницях, а й у рублях обійдеться недорого.
До того, щоб бути справжнім MIDI-пристроєм, звукової карти, як правило, не вистачає: а) стандартних MIDI-сигналів, б) стандартних MIDI-роз'ємів. Коли б справа була тільки в роз'ємах, то можна було б згуртувати перехідною кабель і тим самим вирішити проблему. Але ось сигнали. З ними треба щось робити. Що робити з сигналами, найкраще описується на мові принципових схем. Ми могли б привести 5-6 різних варіантів, але оскільки Ваша мета - виконувати і записувати музику, а не вчитися радіотехніці, то обмежимося єдиною схемою.
Пристрій, який ми Вам пропонуємо виготовити (можливо зі сторонньою допомогою) являє собою блок узгодження сигналів і роз'єму звукової карти зі стандартним MIDI-інтерфейсом. На рис. 2 представлена його електрична принципова схема.
Мал. 2. Принципова схема блоку узгодження
Для тих, хто виявиться в стані виготовити цей пристрій, є сенс пояснити, що схема являє собою два перетворювача. Перший з них перетворює стандартні TTL-сигнали, що формуються на виході мікросхеми VART, що знаходиться на звуковій карті, в стандартні сигнали так званої "струмової петлі". Другий перетворювач грає протилежну роль: сигнали, що циркулюють в "струмового петлі", перетворює в TTL-сигнали. Блок містить три основні частини: MIDI-передавач, MIDI-приймач і MIDI-ретранслятор.
На вхід передавача MIDI-інтерфейсу (передавальної частини "струмової петлі") з контакту 12 роз'єму звукової карти через відповідний контакт роз'єму X1 надходить сигнал MIDI TXD. а його виходом служить роз'єм MIDI OUT (роз'єм X2), до якого і підключається стандартний MIDI-кабель. Схема на інверторах DD1.2 і DD1.4 не тільки формує зі стандартних TTL-сигналів перепади струму, необхідні для нормальної роботи оптрона в MIDI-приймачі зовнішнього пристрою, але і служить буфером, що захищає мікросхеми дорогої звукової карти від виходу з ладу при випадковому замиканні в сполучному кабелі.
Приймач MIDI-інтерфейсу (приймальня частина "струмової петлі") містить:
- оптрон U1
- Напівпровідниковий діод VD1, що захищає оптрон від виходу з ладу при неправильній розпаювання кабелю
- Підсилювач на транзисторі VT1
- Схему формування сигналів в TTL-рівнях на інверторах DD1.1 і DD1.3
На вхід приймача надходить сигнал з роз'єму MIDI IN (роз'єм X3). На виході приймача формується сигнал структури, яка відповідає входу MIDI RXD звукової карти (контакт 15 роз'єму X1).
MIDI-ретранслятор містить інвертор DD1.5, який спільно з уже згадуваними Оптрон U1, транзистором VT1 і інвертором DD1.3 становить схему регенерації спотвореного в кабелі сигналу, що надходить з виходу MIDI OUT зовнішніх синтезатора або MIDI-клавіатури на вхід MIDI IN блоку узгодження ( роз'єм X3). Відновлений сигнал подається на вихід MIDI THRU блоку узгодження (роз'єм X4).
Резистори R3 і R5 задають режим роботи транзистора, резистори R1, R2, R4, є навантажувальними для буферних інверторів з відкритими колекторами DD1.1, DD1.2, DD1.3, що входять до складу інтегральної мікросхеми К155ЛН5. Решта резистори служать для обмеження величин струмів в струмових петлях до необхідного значення.
Напруга живлення +5 до блоку узгодження (контакт 8 роз'єму X1) надходить через ланцюга звукової карти і її роз'єм з блоку живлення комп'ютера. Пристрій споживає настільки незначний струм, що ця додаткове навантаження абсолютно не обтяжує комп'ютер.
Конденсатори C1 і C2, включені між шиною живлення +5 і загальним проводом (корпусом), служать для ослаблення перешкод, наведених в провідниках кабелю, що з'єднує звукову карту з блоком узгодження, і згладжування кидків струму, що виникають в ланцюзі харчування в процесі роботи мікросхеми.
Незадіяні контакти роз'ємів X1, X2, X3 і X4 на схемі не показані.
Якщо схема блоку узгодження зібрана без помилок і зі справних деталей, то вона працює без будь-яких дій з її налаштування.
Наведемо повний перелік деталей, необхідних для складання блоку узгодження:
- DD1 - мікросхема К155ЛН5 (6 буферних інверторів з відкритими колекторами)
- U1 - оптрон АОД101А (оптопара, що складається з светоизлучающего діода і фотодіода)
- VD1 - напівпровідниковий діод Д220 або будь-який інший близький до нього за параметрами кремнієвий діод
- VT1 - транзистор КТ3102В
- C2 - конденсатор електролітичний ємністю 50-200 мкФ
- C1 - конденсатор керамічний ємністю 0,22-0,47 мкФ (робоча напруга обох конденсаторів повинно бути не менше 6,3 В)
- Резистори потужністю 0,125 Вт з опорами: R1, R2, R3, R4 - 1кОм; R6, R7, R9, R10 - 200Ом; R5 - 56кОм; R8 - 100Ом
- Роз'єми X2, X3, X4 типу СГ-5 (гніздові), всього 3 штуки
- Роз'єм X1 типу РП15-15ШК (штирьовий)
- Відрізок екранованого чотирижильного кабелю довжиною до 1 метра
Крім перерахованих деталей, знадобиться шматочок фольгованого склотекстоліти, на якому буде зібрана схема, і корпус (коробочка).
Нам би дуже не хотілося, щоб після стількох зусиль Ви відчули розчарування через те, що зібрана схема не захотіла працювати. А це цілком можливо. І справа не в помилках, які Ви цілком могли допустити при виготовленні пристрою. За наслідки Ваших помилок ми відповідальності не несемо. Є така неприємність, від якої могли б не ухилитися і деякі досвідчені радіоаматори. Справа в тому, що, строго кажучи, для підключення пристрою узгодження до звукової карти потрібно не вітчизняний роз'єм РП15-15ШК, а імпортний DB-15F. Наш знайти легше і він, звичайно, дешевше. Роз'єми повністю однакові за винятком одного дрібнички, через якого і можуть трапитися неприємності: нумерація контактів роз'ємів повинна б збігатися, але не збігається.
Гірше того: нам зустрічалися вітчизняні роз'єми, нумерація контактів яких не збігалася з нумерацією контактів роз'єму DB-15F, і зустрічалися вітчизняні роз'єми, які виявлялися повністю ідентичними імпортним. Будьте дуже уважні!
Ще раз звернемо Вашу увагу на те, що на схемі рис. 2 нумерація висновків роз'єму X1 дана така, що вона збігається з нумерацією висновків роз'єму, встановленого на звуковій карті, який, в свою чергу, відповідає роз'єму DB-15F.
На рис. 3 схематично показаний вигляд цих вітчизняного та імпортного виробництва штирьових роз'ємів з того боку, де проводиться припаює провідників до їх контактам.
Мал. 3. Нумерація контактів роз'ємів
Побоюємося, що вже занадто сильно заплутали і залякали Вас. Насправді все не так вже й страшно. Схоже, що розробники розводки сигналів звукової карти на контакти роз'єму передбачали всю цю плутанину. В результаті їх дивовижною прозорливості виявляється, що нічого страшного не станеться, якщо навіть зістикованими виявляться імпортна і вітчизняна частини роз'ємів.
Дійсно. Сигнал MIDI TXD при будь-якому розкладі надходить туди, куди треба, так як 12-й контакт знаходиться на одному і тому ж місці в роз'ємах обох типів. Контакти 4 і 5 міняються місцями, але на них все одно один і той же сигнал (GND - загальний провід). Контакти 1 і 8 також міняються місцями, а й на них - одне і те ж напруга +5.
Єдине критичне місце - це контакти 9 і 15. Вони не рівноцінні. Якщо через невідповідність частин роз'ємів поміняються місцями сигнали цих контактів, то звукова карта просто не буде сприймати сигнали зі входу MIDI IN. Тому до тих пір, доки Ви не поміняєте місцями провідники кабелю, що йде до гнізда X1 від блоку узгодження, підпаяти до контактів 9 і 15, зіграти на повний голос на MIDI-клавіатурі не вдасться. Але, завдяки наявності захисних резисторів в ланцюзі "струмової петлі", після усунення непорозуміння все скінчиться добре, нічого не згорить.
Для того щоб позбавити Вас від пошуку MIDI-кабелю, на рис. 4 наведемо схему з'єднання його провідників з контактами штирьових роз'ємів СШ-5.
Зі схеми можна бачити, що сигнальні провідники кабелю з'єднують: перший провідник - контакт 5 одного роз'єму з контактом 5 іншого роз'єму; другий провідник - контакт 4 одного роз'єму з контактом 4 іншого роз'єму. Обшивка кабелю з'єднує контакти 2 роз'ємів. З метою спрощення малюнка на схемі це майже не показано, але насправді бажано сигнальні провідники, що знаходяться всередині екранує обплетення кабелю, виконувати у вигляді так званої "кручений пари". Такий захід робиться з метою додаткового ослаблення і різних небажаних наведень на сигнальний кабель, і випромінюваних їм електромагнітних хвиль. Довжина кабелю не повинна перевищувати 15 м.
Мал. 4. Схема розпаювання роз'ємів MIDI-кабелю
Звертаємо Вашу увагу на те, що і в окремих книгах, і на деяких сайтах в Internet зустрічаються помилкові схеми з'єднання провідників MIDI-кабелю з контактами роз'ємів.
Доповнення до статті