$2.58 HDMI-VGAアダプターのアナログオーディオ修正

2.58ドルのHDMI-VGAアダプターのアナログオーディオ修正nyanpasu64著 2026年7月4日最近、Nintendo SwitchをCRTモニターと外部スピーカーに接続するために、超安価なHDMI-VGA DACを購入しました。残念ながら、そのオーディオ出力ジャックは、私のオーディオミキサーやPCのマイクジャックで深刻なノイズ問題を引き起こしました。インピーダンスの問題を診断し、デルタシグマオーディオDACのフィルタリングをプロトタイピングし、PCBコンポーネントを再作業して、ハードウェアで達成可能な最高のオーディオ品質を得るために数日を費やしました。🔗 前編：古いHDMI DACの修理オーディオDACを購入する前、私の当初のビデオ計画は、SwitchドックをICY-Box HDMI-VGA DACに接続することでした。I2Cの改造中に、ボード上のいくつかのトレースを損傷し、コンポーネントを紛失してしまったため、それらをGIMPでI2Cラインをトレースして機能を学習し直す必要がありました。（DACのHDMI入力はI2Cスレーブ/ペリフェラルであり、SDA/SCLラインには5Vへの高インピーダンスプルアップ抵抗がありましたが、これは省略しました。また、チップへの低インピーダンス抵抗でバスをグラウンドにプルしていました。）これを、NHが推奨するマグネットワイヤーと3秒間ハンダマスクを使ったマイクロソルダリングの練習の機会と捉えました。36ゲージのワイヤーは役立ちました。エナメル絶縁はKynarよりも溶けにくく、ワイヤーは折れにくい厚さでありながら、パッドを剥がすのをほとんど避けられるほど細かったからです。ハンダマスクは、私がはんだ付けしたくない露出したパッドを覆うのに使用できました。また、近くで作業中に「完成した」はんだ接合部やワイヤーを固定するためにも使用しましたが、PCBへの接着性は低いことが判明しました。おそらく、表面をもっときれいにし、荒らす必要があったか、Relifeの代わりにYCSの3秒間マスクを試すべきだったのかもしれません。写真でPCBをトレースしている間に、トップとボトムを切り替えながらPCBを間違った向きで読んでしまい、何度か失敗しました。次回は、GIMPの鉛筆ツールでトレースする代わりに、KiCadの参照写真機能を使用してPCBをシンボリックにモデル化するかもしれません。🔗 Switchをオーディオミキサーに接続する驚くべきことに、セットアップで最も困難だったのは、コンソールを外部スピーカーに接続することでした。ICY-Box DACには（私の知る限り、ITE IT6892FNチップはアナログオーディオを出力しないようです）、オーディオ出力がありません。一方、Switchのヘッドフォンジャックは、私のオーディオミキサーやスピーカーに迷惑な干渉を出力しました。ケーブルやコンポーネントを抜き差しして数時間トラブルシューティングした後、Switchがグラウンドループに接続され、スリープモードでない場合、そのオーディオ回路が60Hzのハムを拾い、それを出力に増幅してしまうという結論に至りました。オンラインで質問したところ、様々なレベルの実現可能性を持つ多数の提案を受けました。グラウンドループアイソレーターは、分離されたグラウンドを持つ回路セグメント間で電圧オフセットを通過させるためにトランスを使用します。小さいものは低音やその他の低周波信号を減衰させる傾向があるという話を読みましたが、大きいものは高価でした。おそらく、安価なグラウンドループアイソレーターはまだ検討する価値があるかもしれません。私のオーディオ機器をバランスの取れた差動オーディオに変換することで、グラウンドループを回避できます。これはプロのオーディオミキシングコンソールが採用しているアプローチです。しかし、その機器は高価に見え、DIボックスはしばしば電圧をマイクレベルまで低下させます（ノイズへの感度を高めることを考えると、これは逆効果のように思えます）。別の選択肢はHDMIオーディオエクストラクタでしたが、chaos（👋）は、試したすべてのAliExpress HDMI-3.5mmまたはTOSLINKエクストラクタは品質が悪く、オーディオファイル向けの製品は高価だったと教えてくれました。私の調査では、ほとんどのHDMIオーディオエクストラクタは、ビデオ信号も処理するフルビットストリームレシーバーの一部です。データアイランドのみを抽出してアナログまたはS/PDIFオーディオに変換するだけでも高価なのでしょうか？負帰還オーディオオプトアイソレーターには2つのレシーバーがあり、LEDは両方のレシーバーの電圧が入力電圧と一致するように駆動されます。1BitSquared Discordサーバーから dissuaded されましたが、理由はわかりません。グラウンドと2つのオーディオ信号を差動アンプへの入力として処理することを研究しました。アンプの電源レール外の入力とどのように連携させるかわからず、コモンモードノイズ除去性能が低い可能性があるため、このアイデアは断念しました。見つけた最も簡単な回避策は、Switchのボリュームジャックを最大にし（ヘッドフォン音量制限をオフにして）、ゲームオーディオがグラウンドループハムよりも大きくなるようにし、ミキサーでオーディオを下げました。しかし、コンソールをドックに出し入れするたびにヘッドフォンジャックを抜き差しする必要があり、コンソールのオーディオアンプに長期的な損傷を与えるのではないかと心配していました。Apple USB-Cオーディオドングルもテストしましたが、オーディオは出力されませんでした。（「友人」のSwitch 2をミキサーに接続したときも同じオーディオノイズを経験しましたが、当時はサードパーティ製HDMIドングルが原因だと考えていました。余談ですが、任天堂がSwitchエミュレーター開発者を訴え、独立系開発者を個人的破滅に追い込むために企業の法的予算を乱用して合法的に保護された活動で脅迫し、企業利益を padding するためにGitHubからの削除要求を出し続けているため、私は新しい任天堂のコンソールを二度と購入しないでしょう。）🔗 HDMI-VGAオーディオエクストラクタ/crt/ Discordサーバーは、3.5mmオーディオ出力を備えたAliExpressのVGAドングルを推奨しました。価格は2.58ドルに送料でした。（価格は時間とともにわずかに変動し、現在は一時的な7月4日のセールを除いて2.71ドルです。）ドングルが1週間後に到着した後、VGA出力をビデオスイッチに接続し、HDMI入力をSwitchのビデオ出力に接続し、オーディオ出力をオーディオミキサーに接続しました...そして、Switchから聞いたことのない最悪のバリバリ音を聞きました。混乱して、コンピューターに接続して、マザーボードのマイクジャック経由でオーディオをキャプチャしました。奇妙な効果を発見しました：RealtekオーディオのMic Boostをオフに設定するとノイズはほとんど聞こえませんでしたが、+30dBにすると（ゲームオーディオが正しい音量になるように音量を下げても）通常のサウンドを圧倒しました。この時点で、オーディオドングルが超高周波ハーモニクスを生成しているか、マイクブーストがマイクジャックの入力インピーダンスを変更したときにアンプが歪んでいるのではないかと疑いました。Switchコントローラーのホームボタンを押してオーディオがフェードアウトすると、音量が静寂に減衰するにつれて下降するノイズスイープが発生します。インピーダンス理論をテストするために、オシロスコープでマザーボードのオーディオ入力とグラウンド間の抵抗を測定しました。残念ながら、入力ピンには2ボルトを超える一定のDCオフセットがあり、グラウンドにショートすると消えましたが、ショートを解除するとすぐに再出現しました。これにより、インピーダンスを正確に測定する機会がなくなりました。それでも諦めず、両方向で抵抗を測定したところ、一方向はオープンサーキット、もう一方向は300オームでした。重要なのは、この測定値はMic Boostレベルを変更しても変化しなかったことです。この時点で、オシロスコープを使用して信号の問題を確認する必要がありました。🔗 オシロスコープでオーディオをプローブするオーディオ出力をブレークアウトケーブルに接続し、露出したワイヤーリードをオシロスコープでプローブしました。そこで、オーディオを覆う500〜600mVの驚くべきノイズと、最大50MHzまでのハーモニクスを発見しました。デルタシグマDACの生の出力は600mVを超えるピークツーピーク振幅と約80nsの周期を持ちますが、20nsまで短いサブオシレーションで満たされています。ここでは生のビットを識別できません。これはほぼ無音の音楽フェードアウトをキャプチャしていますが、500mVのノイズと、異なるドメインのデルタシグマビットストリーム間のグリッチ状の遷移もまだ見えます。したがって、オーディオの問題が、非線形アンプによって可聴歪みに変調されたMHz範囲の超高周波DACスイッチングノイズであることを確認しました。この時点で、ドングルを開いて内部のチップを確認しました。写真を見ると、チップはNX3303Xであることがわかりました。データシートは見つかりませんでしたが、ある中国のウェブサイトには、チップのブロックダイアグラムとピン配置がありました。私のHDMI DACにあるNX3303Xチップのピン配置図。このチップの他のユーザーを探して周りを見てみると、