- Deux Marshall Uxbridge Voice abandonnées ont été modifiées en une paire stéréo bi-amplifiée basée sur une entrée RCA analogique, sans Bluetooth ni messages vocaux
- L’architecture d’origine reposait sur une carte Linkplay avec SoC Amlogic A113X, un module sans fil et un ampli Class D ESMT AD85050, avec environ 300 ms de latence, inadaptés à une écoute stéréo de proximité
- Le nouveau circuit utilise une alimentation simple 18 V avec un crossover actif Linkwitz-Riley du 4e ordre à base de LM833 et des amplis de puissance linéaires LM1875T pour piloter séparément le woofer et le tweeter
- La conception a été validée avec des simulations XSchem/ngspice, un prototype sur breadboard, la véritable alimentation du Uxbridge et la charge des haut-parleurs, un générateur de tonalités et des écoutes comparatives A/B, avec une compensation satisfaisante du grave jusqu’à environ 35 Hz
- Le résultat final est une enceinte analogique close débarrassée de ses fonctions intelligentes, et les conceptions matérielles KiCAD ainsi que les fichiers XSchem/ngspice sont publiés sous licence MIT
Transformer deux enceintes connectées abandonnées en paire stéréo
- Deux enceintes connectées Marshall Uxbridge Voice ont été trouvées dans un état presque neuf
- l’une était noire, l’autre blanche
- à la mise sous tension, elles diffusaient le message vocal : “NOW IN SETUP MODE. FOLLOW THE INSTRUCTIONS IN YOUR DEVICE’S COMPANION APP.”
- Depuis un poste Linux sous Debian stable, il était possible de connecter l’enceinte en Bluetooth et de lire de la musique via
blueman-manager - Malgré leur petite taille, les basses étaient profondes et puissantes, et les aigus clairs et détaillés
- en revanche, le médium présentait une signature en « disco smile », probablement liée aux réglages d’EQ par défaut
- L’objectif était d’utiliser les deux unités en paire stéréo, mais en l’état l’ordinateur ne pouvait se connecter qu’à une seule enceinte Bluetooth à la fois
- En lecture vidéo, la latence atteignait environ 300 ms par rapport à un casque filaire, et un décalage entre les deux enceintes pouvait ruiner l’image stéréo
- Pendant l’écoute musicale, le message vocal “CONNECTION UNSUCCESSFUL. CHECK YOUR APP FOR INSTRUCTIONS AND TRY AGAIN.” s’intercalait, ce qui a motivé la suppression complète des fonctions intelligentes
- Le but final était une paire d’enceintes stéréo avec un unique entrée ligne RCA analogique à l’arrière, sans Bluetooth, sans latence et sans annonces vocales
Structure interne du Uxbridge et électronique d’origine
- En retirant les six vis Phillips à l’arrière et en ouvrant avec un levier fin, on accède à l’intérieur de l’enceinte
- un joint en mousse assurant l’étanchéité maintenait l’ensemble fermement assemblé
- L’électronique principale se trouve sur une carte fixée au panneau arrière, alimentée par un gros connecteur JST provenant d’une alimentation séparée sous le woofer
- deux petits connecteurs JST relient respectivement le woofer et le tweeter
- une carte auxiliaire pour les commandes de volume et de tonalité, les micros, les boutons et la LED RGB en façade basse est reliée par une nappe
- La carte principale embarque une carte fille marquée Linkplay
- elle semble être un module OEM d’enceinte connectée intégrant un SoC Amlogic A113X, de la mémoire et un module sans fil
- des fils issus du module sans fil vont vers deux antennes patch près des deux coins supérieurs du panneau arrière
- L’ampli audio est basé sur un ESMT AD85050, une puce 48 broches proche des amplis de puissance Class D TI de la famille TAS5727
- la configuration à deux canaux alimente séparément le tweeter et le woofer
- les deux haut-parleurs ont été mesurés à environ 4 Ω
- Le traçage des connexions a montré que le contrôle I2C, le flux audio numérique I2S stéréo et l’alimentation 3,3 V provenaient tous de la carte fille
- c’est aussi cette carte qui générait les annonces vocales indésirables
Tentatives de réutilisation de la carte existante, puis abandon
- Au départ, jeter toute l’électronique existante entre l’alimentation et les haut-parleurs semblait du gaspillage, d’où l’idée de réutiliser l’ampli de puissance d’origine
- Après avoir retiré la carte fille, plus rien ne fonctionnait, ce qui correspondait bien à cette architecture dépendante de l’I2C, de l’I2S et de l’alimentation
- Une tentative d’injection d’un signal analogique a été faite en soudant de fins fils sur les lignes LINP, LINN et AGND de la puce ESMT
- en pilotant LINP en asymétrique et en reliant LINN à la masse, aucun son n’était obtenu
- le mécanisme de protection ou d’arrêt de la puce semblait s’activer
- En montant temporairement sur breadboard un circuit de pilotage symétrique avec un op-amp, du son a été obtenu, sans bruit, distorsion ni interférences manifestes
- mais seul le woofer fonctionnait, le tweeter étant connecté sur l’autre canal
- cette approche nécessitait donc deux entrées audio symétriques pour chacun du woofer et du tweeter
- Il aurait fallu faire tenir beaucoup de fils de patch et de circuits additionnels dans un boîtier exigu, et les options consistant à capturer la configuration I2C pour la reproduire avec un microcontrôleur, ou à piloter directement l’entrée I2S, restaient très incertaines
- La décision a donc été prise de ne pas conserver la carte d’origine et de remplacer toute l’électronique
Nouvelle conception analogique bi-amplifiée
- Les exigences du nouveau design étaient : alimentation simple 18 V DC issue du bloc d’origine, entrée ligne RCA à l’arrière, conservation du boîtier clos, crossover vers 2 kHz, EQ ou compensation des haut-parleurs si nécessaire, et deux amplis de puissance dédiés au woofer et au tweeter
- Le choix s’est porté sur le LM1875T pour l’ampli de puissance, car il existe des schémas de référence en alimentation simple
- il pilote des haut-parleurs de 4 Ω
- la puissance de crête attendue est d’environ 5 W par transducteur, principalement utile pour le woofer
- cela a été jugé suffisant pour une écoute de proximité dans une pièce calme
- Le crossover adopte une structure Linkwitz-Riley du 4e ordre
- deux étages identiques de filtres passe-bas ou passe-haut Sallen-Key sont montés en série
- la pente est de 24 dB/octave, avec l’avantage théorique d’une somme à 0 dB au point de recouvrement
- L’op-amp retenu est le LM833
- ses caractéristiques incluent 15 MHz de gain-bandwidth, 7 V/μs de slew rate et 4,5 nV/√Hz de bruit en tension
- comme il s’agit d’un double op-amp, une seule puce suffit pour réaliser un filtre passe-haut ou passe-bas Linkwitz-Riley complet
- Pour faire fonctionner les circuits à op-amp en alimentation simple, une masse virtuelle est utilisée
- cette masse virtuelle a été dédoublée afin de préserver l’isolation entre les chemins du woofer et du tweeter et de réduire la diaphonie
Circuit de filtrage et simulation
- Le signal d’entrée est couplé en AC via C1, puis polarisé au milieu de l’alimentation par R1 et R2
- C2, R3 et l’impédance de sortie de la source alimentant l’entrée ligne forment un filtre passe-bas du 1er ordre, avec une fréquence de coupure d’environ 50 kHz pour une impédance source de 600 Ω
- cela sert à éliminer les interférences RF juste avant le suiveur d’entrée U1A
- Le chemin du tweeter est constitué de deux étages de filtres passe-haut Sallen-Key autour de U2B et U2A
- l’ensemble se comporte comme un filtre passe-haut Linkwitz-Riley du 4e ordre
- la sortie TWR_IN attaque l’ampli de puissance du tweeter
- Le chemin du woofer commence par un filtre low-shelving autour de U1B
- il renforce le grave pour compenser l’atténuation naturelle du woofer dans le bas du spectre
- il est suivi d’un filtre passe-bas Linkwitz-Riley autour de U3A et U3B, dont la sortie WFR_IN pilote l’ampli de puissance du woofer
- Les réponses en fréquence et en phase ont été validées avec XSchem et ngspice
- la fréquence de crossover électrique est de 2 kHz
- la somme présente une légère bosse, mais à l’écoute le roll-off du woofer dans le haut du spectre compense globalement cette bosse électrique près du point de crossover
- D’après SPICE, à 2 kHz la phase de sortie du tweeter retarde d’environ 19° par rapport au woofer
- cela correspond à un retard d’environ 26 μs, soit un écart de trajet acoustique d’environ 9 mm avec une vitesse du son de 340 m/s
- dans l’implantation réelle, le tweeter peut être légèrement plus proche de l’auditeur que le woofer, produisant un décalage géométrique de signe opposé
- compte tenu des caractéristiques inconnues des transducteurs et de l’environnement acoustique non maîtrisé, aucun correcteur de délai allpass supplémentaire n’a été ajouté
Ampli de puissance et conditions de sortie
- Les amplis de puissance du tweeter et du woofer suivent tous deux le schéma de référence en alimentation simple du LM1875T
- Le gain en tension a été fixé à 20 pour améliorer la stabilité
- dans une mise à jour d’octobre 2025, R15 et R19 sont passées de 20 kΩ à 10 kΩ, ce qui a porté le gain à 20
- la documentation de conception et les images ont été mises à jour en conséquence
- Les amplis du tweeter et du woofer diffèrent par certaines valeurs de condensateurs
- le tweeter pouvant accepter une fréquence de coupure plus haute dans sa bande utile, des composants plus petits et moins coûteux pouvaient être utilisés
- les condensateurs de couplage de sortie ont été choisis parmi des composants audio de haute qualité
- La polarité des connecteurs de sortie J3 et J4 est inversée l’une par rapport à l’autre
- en raison du sertissage opposé des connecteurs JST des câbles de haut-parleurs du Uxbridge
- L’alimentation d’origine se situe près de la limite basse de la plage prévue pour le LM1875
- cette tension plus faible limite la puissance de sortie, mais réduit aussi l’échauffement
- la dissipation thermique attendue est de quelques watts au maximum, et de bien moins de 1 W au repos
Prototypage et mise au point
- L’ensemble du circuit a été réalisé sur breadboard et testé avec l’enceinte réelle
- sur une Uxbridge de test, l’électronique d’origine a été retirée
- les fils des haut-parleurs ont été rallongés et sortis par le petit trou qui accueillait le bouton Bluetooth
- le panneau arrière a été refermé et le trou autant que possible bouché au ruban adhésif afin de se rapprocher des conditions du boîtier clos réel
- L’alimentation d’origine du Uxbridge a été utilisée pour vérifier l’absence de problèmes de compatibilité entre le circuit et le PSU
- Un générateur de tonalités en ligne a servi à valider le fonctionnement général, la polarité des haut-parleurs, le niveau dans la zone de crossover et l’ajustement du filtre de compensation du roll-off du woofer
- le résultat jugé satisfaisant descendait jusqu’à environ 35 Hz, comparable au Uxbridge d’origine
- Des tests d’écoute A/B ont aussi été effectués sur de la musique
- d’un côté, le nouveau circuit alimentait le haut-parleur monté dans un boîtier fermé
- de l’autre, une Uxbridge entièrement d’origine lisait via Bluetooth
- Après plusieurs jours de comparaison, le nouveau circuit a été jugé plus plat et plus précis
- en particulier, le médium, qui semblait creusé sur le Uxbridge d’origine, a été considéré comme nettement amélioré
- L’échauffement a été contrôlé simplement au doigt sur les dissipateurs
- les ailettes TO-220 prévues ne devenaient vraiment très chaudes qu’à un volume élevé difficile à soutenir longtemps
- il a donc été estimé qu’aucun dissipateur plus grand n’était nécessaire à l’intérieur du boîtier clos
PCB et conception mécanique
- Le point clé du PCB était de respecter la taille de la carte d’origine et l’implantation de ses trous de vis
- Comme le circuit est petit et peu complexe, il a pu être conçu dans une topologie proche d’un simple face
- presque toutes les pistes sont sur la face composants
- le reste de cette face ainsi que l’essentiel de la face soudure sont remplis en plan de masse
- des vias thermiques ont été placés sous les dissipateurs afin que le PCB participe à la diffusion thermique
- L’usage de SMT aurait permis de réduire de moitié la surface du PCB, mais le choix a été fait de conserver les composants traversants déjà utilisés sur breadboard
- Le nouveau PCB fait environ la moitié de la taille du panneau d’origine
- La compatibilité des connecteurs a aussi été recherchée pour réutiliser les câbles existants
- le connecteur d’alimentation DC a été identifié comme un JST-VH et acheté comme tel
- les connecteurs de haut-parleurs étaient des JST-XA ; comme il était difficile d’en acheter de nouveaux, les embases ont été dessoudées de la carte d’origine puis ressoudées sur le nouveau PCB
- sur le prototype, des JST-XH au pas proche ont été utilisés, mais les XH ne disposent pas du verrouillage des XA
- Pour l’entrée audio, un connecteur JST-PH à 2 broches et une prise RCA à montage panneau ont été utilisés
- la prise RCA a été fixée dans le trou de 6,5 mm qui servait auparavant au bouton Bluetooth
- l’arrière a été rempli à la colle chaude afin de préserver l’étanchéité
- Lors de l’assemblage, le bord du PCB interférait avec un plot de vis en plastique interne
- la cause était l’oubli d’une petite encoche présente sur le bord gauche du panneau d’origine dans le contour de la nouvelle carte
- environ 2 mm de plastique ont été limés sur le plot, puis les poussières ont été aspirées pour terminer l’assemblage
Résultat et ressources publiées
- Les deux enceintes terminées forment une paire stéréo à entrée RCA analogique sans aucune fonction intelligente
- Après plusieurs semaines à réécouter divers albums, le résultat a été jugé nettement plus fidèle que le Uxbridge d’origine
- le fait d’avoir ajusté les filtres actifs avec les haut-parleurs réels en charge a probablement contribué à une meilleure réponse en fréquence
- les amplis de puissance linéaires fonctionnant à faible puissance sont considérés comme susceptibles de produire moins de bruit et de distorsion
- une image stéréo nette a également été perçue comme un signe de haute fidélité
- La conclusion est que, hors cas extrêmes comme les très fortes puissances ou les signaux extrêmement faibles, l’électronique analogique audio peut aujourd’hui atteindre un niveau très élevé avec des semi-conducteurs modernes sans difficulté particulière
- Les conceptions matérielles KiCAD, l’espace de travail XSchem et les fichiers de simulation ngspice sont publiés dans le dépôt en ligne
- Les ressources sont distribuées sous licence MIT
1 commentaires
Avis de Hacker News
Si l’on va jusqu’à concevoir le PCB, il peut aussi être intéressant d’envisager de piloter l’entrée I2S en numérique
En parcourant rapidement la fiche technique de l’AD85050, on voit qu’il intègre des fonctions DSP, et il est très probable que Marshall l’ait déjà réglé pour les haut-parleurs et l’enceinte
Si des enceintes actives peuvent sonner correctement même avec du matériel relativement bon marché, c’est parce qu’il y a en coulisse beaucoup de post-traitement pour corriger les défauts du matériel
L’AD85050 dispose d’une entrée I2S stéréo, donc le crossover a peut-être été réalisé dans la puce d’amplification elle-même, ou bien dans le SoC Amlogic
Dans le second cas, il faudrait ajouter une puce DSP séparée à la carte, ou configurer l’AD85050 via I2C pour ajouter les filtres passe-bas/passe-haut appropriés, ce qui pourrait devenir assez bricolé
En plaçant un convertisseur A/N 2 canaux en amont, on peut transformer une seule entrée analogique en I2S stéréo en dupliquant le signal sur les deux canaux, puis piloter l’ampli
L’entrée USB est beaucoup plus complexe si l’on veut une vraie stéréo sur deux enceintes, car elle nécessite du routage côté logiciel ; avec SPDIF, on peut diviser le signal et mettre une puce de conversion SPDIF-vers-I2S dans chaque enceinte, mais il faut toujours une méthode pour séparer les canaux gauche et droit
Les fonctions de mixage de l’AD85050 via I2C pourraient peut-être aider ici
Bien sûr, tout cela peut finir par représenter plus de travail que de concevoir l’amplificateur dès le départ, et au final tout dépend de si l’on veut explorer la partie analogique ou la partie numérique
L’ampli était un ampli classe D à moins d’un dollar acheté dans la boutique Raspberry Pi, sans aucun traitement
Si la boîte est solide et étanche, et que le haut-parleur est bon, on obtient des résultats bien meilleurs qu’on ne l’imaginerait
Remplacer le DSP par un ampli plus simple pourrait permettre d’obtenir un son plus fin provenant des haut-parleurs et de l’enceinte elle-même, et donner une expérience d’écoute plus agréable
Les haut-parleurs ont l’air assez grands par rapport à la taille du caisson, et les caractéristiques gênantes peuvent être ajustées même avec un simple égaliseur
Une approche plus dynamique peut, si elle est mal faite, créer une coloration étrange à l’écoute
Les DSP modernes sont presque magiques, mais je préfère une chaîne audio qui révèle les défauts plutôt qu’une qui essaie de les masquer en temps réel
C’est une enceinte « smart » Harman Kardon, avec une carte fille séparée qui fait office de cerveau, et c’est elle qui est en panne
J’ai déjà identifié les signaux de contrôle, et j’ai aussi conçu une nouvelle carte fille qui pilote une sortie I2S avec un ESP32
Il me reste maintenant à trouver comment downmixer l’audio en mono et traiter par DSP les canaux gauche/droit en sorties tweeter/grave, ou à trouver du code existant
Toute aide ou piste sur le sujet serait bienvenue
Et oui, le paragraphe juste avant « Going all-in » traite de l’idée de le piloter en I2S
En revanche, il aurait aussi fallu rétro-ingénierer la configuration I2C envoyée à la puce ESMT
Pour les anciens amateurs d’audio embarquée automobile, c’est un domaine assez amusant
J’ai cette enceinte, et il est difficile de croire à quel point les fonctions smart sont agaçantes
Même quand on passe simplement un appel téléphonique à la maison, l’enceinte croit qu’on lui donne une commande
« SORRY. YOUR DEVICE IS NOT CONNECTED TO THE INTERNET. PLEASE CHECK YOUR BLUETOOTH SETTINGS AND TRY AGAIN. » sort alors au volume maximum
Je ne suis pas électronicien, mais j’aimerais vraiment savoir comment désactiver cette fonction incroyablement stupide
Il est probablement en lien quelque part au-dessus de ce commentaire
Il faut utiliser un marteau
Mais il y a alors le risque d’avoir à la place un « THE BLUETOOTH DEVICE IS READY TO PAIR »
Cela dit, pour certaines séries comme les SoC JieLi, des gens ont trouvé comment remplacer les annonces vocales
Je me demandais justement s’il existait aussi aujourd’hui une méthode pour rendre les smart TV idiotes
Personnellement, je préfère le nom « stupify »
Pendant la configuration, il m’a demandé si je voulais activer les fonctions « smart » comme Google TV, la caméra et le micro, et si je voulais le connecter au réseau ; j’ai répondu non à tout
Depuis, il ne fonctionne plus que comme un écran idiot pour mon boîtier Apple TV
Il suffit de sélectionner l’entrée vidéo voulue, de brancher le périphérique d’entrée que tu préfères, puis de ne plus utiliser la télécommande de la TV
Il existe un projet pour installer OpenWRT sur le LinkPlay A31, ce qui pourrait être plus simple que de refaire pratiquement tout l’intérieur
https://github.com/hn/linkplay-a31
Cela ressemble à l’approche d’un ingénieur électronicien qui n’a pas beaucoup d’expérience en conception d’enceintes
Pour concevoir un vrai filtre crossover, il faut tenir compte de nombreux facteurs, comme les paramètres Thiele/Small des haut-parleurs, le volume de l’enceinte, la conception du baffle, etc.
On ne peut pas simplement simuler le crossover dans LTspice et s’arrêter là ; VituixCad est une solution plus appropriée
Et il faut aussi faire des mesures réelles
S’il existe un crossover analogique que l’on peut rétroconcevoir, remplacer l’ampli et les saletés « smart » est facile, mais si la structure reposait sur un traitement DSP, cela devient vite difficile
Même avec un unique haut-parleur large bande, c’est pareil
Cela ne veut pas non plus dire qu’il suffit d’utiliser un crossover « standard » tout fait ou un calculateur sur un site web
Cela dit, c’est bien d’avoir sauvé le matériel
Une bonne oreille et de la patience peuvent remplacer pas mal de matériel de mesure coûteux, surtout dans un projet de hobby
J’ai quelques enceintes Google Nest Audio ; elles sonnent très bien, mais elles ont le même problème qu’une enceinte Bluetooth, et il n’y a pas non plus d’entrée 3,5 mm pour les transformer en enceintes ordinaires
Je me demande quelle serait la bonne approche pour quelqu’un qui a très peu de connaissances en audio et seulement des bases en électronique pour faire ce genre de modification
Des impressions du genre « les basses étaient fermes et profondes, bien plus profondes qu’on ne l’attendrait vu la taille ; les aigus étaient clairs et détaillés » montrent bien l’effet du nom de marque sur l’oreille
Soudain, même une petite boîte en plastique associée à un codec Bluetooth SBC peut sembler excellente
Le passage disant que le son avait des médiums creusés, façon « disco smile », mais que cela avait été attribué aux réglages d’égalisation par défaut orientés grand public, peut s’expliquer plus simplement
C’est parce que c’est Marshall que les médiums sont creusés
Au moins jusqu’au milieu des années 1970, et peut-être même jusqu’à l’époque du JCM800, Marshall était plutôt connu comme un ampli riche en médiums par rapport à ses concurrents grand public Fender ou Vox
Cela dit, le réglage « neutre » de presque tous les amplis guitare présente des médiums plus ou moins en retrait
Les gens aiment ce son et le considèrent comme traditionnel
Même quand on joue directement dans une console de mixage, on voit presque toujours les médiums être légèrement atténués ; c’est le son que l’on associe à la guitare électrique
On retrouve la famille classique des modules Rakoit Linkplay
L’Arylic Up2Stream Amp embarque aussi un modèle de la série A31, et il est assez intéressant de découvrir que c’est un véritable ordinateur Linux, faisant tourner Linux sur une petite carte fille
En revanche, c’est dommage de voir cela présenté comme « l’intégration fiable d’un logiciel de streaming multiroom est assez complexe » alors qu’ils ne respectent pas la GNU GPL pour U-Boot, Linux et d’autres composants GNU
On pourrait en acheter un pour le bidouiller et voir s’il est possible d’installer OpenWrt ou une autre distribution Linux sur les modules équipés d’une puce Amlogic
Il semble possible de le flasher avec un autre firmware
Sur mon module LinkPlay A31, j’ai installé une petite image OpenWrt pour cette puce à la place du logiciel Arylic ; dans mon cas, la puce était une MT7628, donc essentiellement un SoC de routeur
La structure semble utiliser Linux standard et U-Boot, avec par-dessus quelques binaires personnalisés pour communiquer avec le coprocesseur DSP de la carte porteuse, un serveur web pour l’administration et le contrôle via l’application, ainsi qu’un binaire personnalisé appelé rootApp qui gère le fonctionnement principal
Pour ceux qui ne connaissent pas cet appareil, c’est une enceinte Bluetooth haute de 9 pouces qui ressemble à un ampli Marshall
Je suis curieux du prix
Même si l’enceinte était gratuite, elle vaut 240 dollars, la fabrication du PCB ne doit pas être donnée, et les condensateurs sont assez gros
Cinq PCB double couche jusqu’à 100 x 100 mm ne coûtent que 3,50 dollars, livraison mondiale incluse
Dès qu’on sort des spécifications standard, cela devient plus cher, mais on reste à quelques dollars par carte
https://jlcpcb.com/
Le plus gros condensateur électrolytique de ce circuit coûte 3,29 dollars pièce à l’unité, parce que c’est un condensateur Nichicon haut de gamme de « qualité audio »
Pour un condensateur de même taille en gamme standard, on descend à 1,68 dollar pour une marque japonaise, et jusqu’à 0,36 dollar si une marque chinoise correcte convient
Récupérer une enceinte jetée et passer des dizaines d’heures de travail qualifié à remplacer ses entrailles, c’est en fait assez drôle
Si l’on facturait un projet de cette ampleur à un client, on demanderait probablement plusieurs milliers de dollars
Mais on ne peut pas critiquer un hobby
C’est clairement un projet qui optimise le plaisir et le nerd cred, pas le coût
Je ne connais pas le coût d’assemblage, mais je serais surpris que l’ensemble dépasse 20 dollars