Behringer UMC1820

Présentation

La Behringer UMC1820 est une interface audio multipistes USB. Elle est assez intrigante car elle a un prix extrèmement bas par rapport à la concurrence, tout en présentant un nombre de fonctionnalités impressionnant.

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La concurrence par ordre de prix :

  • Tascam US-16x08
  • +70€
  • Mieux : +8 entrées
  • Moins bien : entrées moins flexibles (pas combo jack/xlr), toutes les entrées n’ont pas de potentiomètre, une entrée casque de moins, pas de midi, pas de ADAT/SPDIF, 2 sorties de moins
  • Presonus Studio 1810c
  • +200€
  • Mieux : vu-mètre en façade
  • Moins bien : seulement 4 entrées combo jack/xlr, toutes les entrées n’ont pas de potentiomètre, pas d’ADAT OUT, -4 sorties

Je ne vais pas plus loin, les prix s’envolent. Mais bon vous avez l’idée. Elle est encore sous garantie, mais je suis curieux de savoir ce qu’il y a dedans !

Caractéristiques

  • 8 entrées combo XLR/jack 6.35 en niveau ligne/instrument
  • 10 sorties jack 6.35
  • 2 sorties casques affectées, au choix, aux canaux 1-2 ou 3-4
  • 2 groupes d’alimentation +48V : 1-4 ou 5-8
  • MIDI IN et OUT
  • S/PDIF IN et OUT
  • ADAT IN et OUT
  • 24bit/96KHz
  • USB2.0
  • Alimentation 12V 2A

S’il n’y a pas assez d’entrées/sorties, on peut la coupler à une Behringer ADA8200 via les prises ADAT pour avoir 8 entrées et 8 sorties en plus.

Démontage

Pas de piège, pas d’autocollant “waranty void if broken”.

Inspection

Sous la carcasse métalique, on a deux circuits imprimés superposés.

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On remarque que les potentiomètres ne sont pas tous bien alignés.

Voici les blocs fonctionnels :

  • Bleu ciel : entrées audio
  • Vert : entrées haute impédance
  • Blanc : sorties audio
  • Bleu : convertisseurs analogique/digital (ADC) et digital/analogique (DAC)
  • Rouge : microcontrôleur, interface USB
  • Rose : alimentations
  • Jaune : probablement mixage des signaux “monitoring” et “main out”
  • Noir : ADAT, S/PDIF et MIDI

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Sous la carte électronique, on pourra distinguer :

  • Rouge : détection du signal d’entrée et de la saturation
  • Orange : amplis casque

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Entrées audio

Elles utilisent des double amplificateurs opérationnels (AOP) faible bruit et faible distorsion JRC NJM4580, accompagnés de deux transistors et de composants passifs.

Les marques de condensateur chimique sont : Jamicon pour l’alimentation 48v, Sancon pour le filtrage et Capxon pour le découplage. Il y a un gros condensateur Capxon de 1000µF par AOP JRC.

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Lorsque le mode “haute impédance” est sélectionné, le signal passe par les ST Microelectronics TL072C. Ce sont des double AOP à faible bruit et haute impédance d’entrée, au prix d’une distorsion légèrement plus haute. Ils sont câblés de manière à avoir un gain unitaire.

Là encore, on retrouve des condensateurs chimiques Sancon pour le filtrage

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A faire : vérifier si le signal passe ensuite par les JRC 4580

Sorties audio

Elles utilisent aussi des JRC NJM4580. Les condensateurs chimiques sont des Sancon. Il y a 5 AOP doubles pour 10 sorties, aucun transistor, et Behringer indique qu’il s’agit de sorties symétriques. Je me demande comment ils font…

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ADC et DAC

L’UMC 1820 utilise deux puces qui jouent à la fois le rôle de DAC et d’ADC.

  • Cirrus Logic CS42448 (le gros):
  • DAC 8 sorties
  • ADC 6 entrées
  • Echantillonnage 24bit/192KHz
  • Connexion série (I2S, One-Line Mode, TDM)
  • Entrée PCM auxiliaire 2 canaux
  • Cirrus Logic CS4272 (le petit):
  • DAC 2 sorties
  • ADC 2 entrées
  • Echantillonnage 24bit/192KHz
  • Connexion série (I2S)

On retrouve bien nos 8 entrées et 10 sorties.

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Microcontrôleur et interface USB

L’UMC 1820 utilise un microcontrôleur 32 bits XMOS XS1-L16A-128-QF124 (16L7C10) orienté traitement temps réel. Il est composé de 16 coeurs cadencés à 500MHz, et peut effectuer jusqu’à 1 milliard d’instructions par seconde.

Ce microcontrôleur est relié par une interface ULPI à un transceiver USB SMSC USB3340. Il a plusieurs rôles :

  • protéger l’UMC de surtensions provenant du port USB
  • conditionner le signal USB
  • gérer le courant consommé depuis le port USB

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Ampli casque

On distingue à peine entre les PCB un JRC NJM4580 au format SIP8. Décidément, c’est un AOP à tout faire. Il y en a un par prise casque.

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MIDI et S/PDIF

Difficile de suivre les pistes sur le PCB malgré le fait qu’il n’y ait que deux couches, on va donc faire pas mal de suppositions.

Le signal MIDI arrive par la prise MIDI IN, isolée de l’UMC grâce à l’optocoupleur blanc ON Semi H11L1 (point vert). Comme le MIDI est un signal série “simple”, je suppose que le signal va directement au microcontrôleur XMOS.

Je suppose que le signal MIDI OUT est produit par le microcontrôleur XMOS. Il transite par un buffer, puis va à la prise MIDI OUT.

J’ai l’impression que les signaux S/PDIF IN et ADAT IN arrivent dans un multiplexeur à deux entrées 74HC157D (rouge). C’est probablement ce composant qui bascule entre les deux entrées quand l’utilisateur appuie sur le bouton OPT I/O en façade. Le signal irait ensuite vers le microcontrôleur XMOS.

Le signal de sortie passerait par des buffers, et irait ensuite vers les sorties ADAT OUT et/ou la sortie SPDIF OUT. La sortie SPDIF OUT est isolée grâce à un transformateur (jaune).

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Détecteur de signal

Chaque entrée est équipée d’une LED de détection de signal et d’une LED de détection de saturation (clip). L’interface utilise 4 quadruples comparateurs de tension ST Microelectronics LM339 pour détecter le niveau du signal. Ils sont cachés entre les PCB.

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Alimentation

Le 12V provenant du transformateur externe, qui sort pourtant du courant continu, passe par un pont à diodes. Surprenant !

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Les alimentations sont toutes regroupées au même endroit. Je vois 3 circuits intégrés, je suppose donc qu’il y a 3 rails d’alimentation distincts.

Le transformateur jaune sort sur un condensateur de 100V, donc je pense qu’il s’occupe de l’alimentation +48V. Chaque entrée peut fournir une alimentation +48V. D’apres la norme, le courant maximal consommé par entrée est de 10mA. Cela fait une consommation de 3.8W maximum.

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Synthèse

Voici mon interprétation du fonctionnement de l’UMC1820. Il y a des erreurs à coup sûr, et il manque des composants.

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Consommation

L’UMC chauffe pas mal, particulièrement sur le côté droit. Je relève 20W consommés à la prise. Je n’ai malheureusement pas de quoi mesurer la conso au port USB, qui doit être de 2,5W maximum car elle utilise de l’USB2.

En ouvrant l’interface après plusieurs heures d’utilisation, on remarque que la plupart des composants sont modérément chauds (on les touche sans douleur), mis à part le transfo du +48V qui doit avoisiner les 50°C.

Si on regarde les valeurs de dissipation des circuits intégrés hors alim :

  • CS42448 : 600-850mW
  • CS4272 : 358-510 mW
  • XMOS : environ 400mW
  • NJM4580 sauf SIP8 : 300mW
  • NJM4580 en SIP8 : 800mW
  • TL072c : 680mW

Chaque composant dissipe une puissance non négligeable, mais ils sont répartis de manière espacée sur le PCB, ce qui évite d’avoir des points chauds. D’autre part, tous les condensateurs sont de type 105°C, ce qui repousse le risque de mort prématurée.

Qu’est-ce qu’on en retient ?

Les composants actifs analogiques sont standards et se retrouvent dans de nombreux appareils grand public et professionels. Les composants actifs numériques se retrouvent dans d’autres interfaces audio. Exemple avec la Focusrite Scarlett 18i20 : Microcontrôleur XMOS XS1, Condensateurs Capxon, ADC/DAC CS4272, TL072.

Avoir des composants identiques ne veut pas dire avoir une qualité identique. Des filtres analogiques de mauvaise qualité, un mauvais routage ou une mauvaise alimentation peut gacher les bonnes performances d’un composant. Il faudrait faire des mesures comparatives mais je n’ai pas le matériel pour.

Mais alors, où sont les économies ? Quelques pistes :

  • Les pilotes Windows, à l’interface rudimentaire
  • L’image de marque : Behringer n’est pas étiqueté comme “premium” donc n’a pas besoin de faire monter artificiellement les prix.
  • Les potentiomètres ?
  • Les alimentations ?
  • Les connecteurs ?

Historique

2020-05-08 : Création