- Se modificaron dos Marshall Uxbridge Voice desechados para convertirlos en un par estéreo biamplificado basado en entrada analógica RCA, sin Bluetooth ni indicaciones de voz
- La estructura original dependía de una placa Linkplay, un SoC Amlogic A113X, un módulo inalámbrico y un amplificador Class D ESMT AD85050, y por su latencia de unos 300 ms no era adecuada para escucha estéreo de cercanía
- El nuevo circuito usa una fuente única de 18 V para manejar por separado el woofer y el tweeter con un crossover activo Linkwitz-Riley de 4.º orden con LM833 y amplificadores de potencia lineales LM1875T
- El diseño se verificó con simulaciones en XSchem·ngspice, un prototipo en protoboard, la PSU y la carga real de los parlantes del Uxbridge, un generador de tonos y pruebas A/B escuchando música; se logró una compensación de graves satisfactoria hasta unos 35 Hz
- El resultado final fue un altavoz analógico sellado sin funciones inteligentes, y los diseños de hardware en KiCAD y los archivos de XSchem/ngspice se publicaron bajo licencia MIT
Convertir dos altavoces inteligentes descartados en un par estéreo
- Se encontraron dos altavoces inteligentes Marshall Uxbridge Voice en estado casi nuevo
- Uno era negro y el otro blanco
- Al encenderlos, emitían la indicación de voz “NOW IN SETUP MODE. FOLLOW THE INSTRUCTIONS IN YOUR DEVICE’S COMPANION APP.”
- En un escritorio Linux con Debian stable se pudo conectar el altavoz por Bluetooth con
blueman-managery reproducir música - A pesar de su tamaño pequeño, los graves eran profundos y potentes, y los agudos claros y detallados
- Sin embargo, tenían una tendencia de “disco smile”, con medios hundidos, posiblemente por la configuración predeterminada del EQ
- Se intentó usar ambos como par estéreo, pero en su estado original la computadora solo podía conectarse por Bluetooth a uno a la vez
- Al ver video había una latencia de unos 300 ms frente a audífonos con cable, y la diferencia de latencia entre ambos dispositivos podía arruinar la imagen estéreo
- Durante la reproducción de música se intercalaba la indicación de voz “CONNECTION UNSUCCESSFUL. CHECK YOUR APP FOR INSTRUCTIONS AND TRY AGAIN.”, lo que convirtió la eliminación de las funciones inteligentes en el objetivo
- El objetivo final era tener altavoces estéreo sin Bluetooth, latencia ni indicaciones de voz, con una sola entrada de línea analógica RCA en la parte trasera
Estructura interna del Uxbridge y electrónica existente
- Al quitar seis tornillos Phillips de la parte trasera y abrir con una palanca delgada, se accede al interior del gabinete
- Para el sellado se usaba espuma hermética, por lo que estaba encajado con firmeza
- La electrónica principal está en una placa fijada al panel trasero y recibe alimentación desde una PSU separada bajo el woofer mediante un conector JST grande
- Dos conectores JST pequeños van conectados al woofer y al tweeter, respectivamente
- Una placa auxiliar para los controles superiores de volumen y tono, micrófono, botones y el LED RGB inferior frontal se conecta mediante un cable plano
- En la placa principal está insertada una placa secundaria marcada como Linkplay
- Parece ser un módulo OEM de altavoz inteligente que incluye un SoC Amlogic A113X, chips de memoria y un módulo inalámbrico
- Los cables que salen del módulo inalámbrico van a dos antenas de parche cerca de ambos lados de la parte superior del panel trasero
- El amplificador de audio está basado en ESMT AD85050 y parece ser un chip de 48 pines similar a los amplificadores de potencia Class D de la familia TI TAS5727
- En configuración de 2 canales, maneja el tweeter y el woofer por separado
- Ambos drivers midieron alrededor de 4 Ω
- Al rastrear las conexiones, el control I2C, el flujo de audio digital I2S de 2 canales y la alimentación de 3.3 V venían todos de la placa secundaria
- Esa misma placa también genera las problemáticas indicaciones de voz
Intentos de reutilizar la placa existente y abandono de esa vía
- Al principio, descartar toda la electrónica entre la PSU y los parlantes parecía un desperdicio, así que se intentó aprovechar el amplificador de potencia existente
- Al retirar la placa secundaria no funcionó nada, lo que coincidía con la dependencia de I2C, I2S y alimentación
- Se intentó inyectar una entrada analógica soldando cables finos a las líneas LINP, LINN y AGND del chip ESMT
- Cuando se manejó LINP de forma no balanceada y se conectó LINN a tierra, no hubo sonido
- Parece que se activó algún mecanismo de protección o apagado del chip
- Al armar temporalmente un circuito de manejo balanceado con un op-amp en protoboard, hubo sonido y no se notaron ruido, distorsión ni interferencias claras
- Pero solo se manejaba el woofer; el tweeter estaba conectado a otro canal
- Este método requería dos entradas de audio balanceadas para cada woofer y tweeter
- Había que meter muchos patch wires y circuitos adicionales en un gabinete estrecho, y también había muchas incógnitas en capturar la configuración I2C para reproducirla con un microcontrolador o manejar directamente la entrada I2S
- Finalmente se optó por no conservar la placa existente y pasar al reemplazo completo de la electrónica
Nuevo diseño analógico biamplificado
- Los requisitos del nuevo diseño eran usar la fuente DC única de 18 V existente, una entrada de línea RCA trasera, mantener la estructura sellada, un crossover de unos 2 kHz, EQ/compensación adicional para el altavoz y dos amplificadores de potencia para woofer y tweeter
- Para el amplificador de potencia se eligió el LM1875T, que tiene circuitos de referencia para operación con fuente única
- Maneja drivers de 4 Ω
- La potencia pico prevista es de unos 5 W por driver, aunque en la práctica aplica sobre todo al woofer
- Se consideró potencia suficiente para escucha de cercanía y una habitación silenciosa
- El crossover usa una estructura Linkwitz-Riley de 4.º orden
- Consiste en dos etapas idénticas de filtros Sallen-Key pasa-bajas o pasa-altas en serie
- La pendiente es de 24 dB/octava y, en teoría, tiene la ventaja de que la suma de ambos canales en la zona de crossover sea de 0 dB
- Se eligió el op-amp LM833
- Tiene especificaciones de 15 MHz de gain-bandwidth, slew rate de 7 V/μs y ruido de voltaje de 4.5 nV/√Hz
- Al ser un op-amp dual, con uno solo se puede hacer un filtro Linkwitz-Riley completo pasa-altas o pasa-bajas
- Para operar el circuito de op-amps con fuente única se usa una tierra virtual
- La tierra virtual se dividió en dos para mantener la separación entre las rutas de señal del woofer y del tweeter y reducir el crosstalk a través de la tierra virtual
Circuito de filtros y simulación
- La señal de entrada se acopla en AC mediante C1 y se ajusta al nivel medio de alimentación con R1·R2
- C2, R3 y la impedancia de la fuente que maneja la entrada de línea forman un filtro pasa-bajas de 1.er orden; con una impedancia de fuente de 600 Ω, la frecuencia de corte es de unos 50 kHz
- Es una configuración para eliminar interferencia RF justo antes del seguidor de entrada U1A
- La ruta del tweeter está compuesta por dos etapas de filtros Sallen-Key pasa-altas alrededor de U2B y U2A
- Funciona como un filtro Linkwitz-Riley pasa-altas de 4.º orden
- La salida TWR_IN maneja el amplificador de potencia del tweeter
- La ruta del woofer comienza con un filtro low-shelving alrededor de U1B
- Refuerza los graves para compensar el roll-off de bajas frecuencias del woofer
- Luego pasa por el filtro Linkwitz-Riley pasa-bajas alrededor de U3A·U3B, y WFR_IN maneja el amplificador de potencia del woofer
- La respuesta en frecuencia y fase se verificó con XSchem y ngspice
- La frecuencia eléctrica de crossover es de 2 kHz
- La salida sumada tiene un pequeño bulto, pero en pruebas de escucha el roll-off de agudos del woofer compensa aproximadamente el bulto eléctrico cerca del crossover
- Según SPICE, a 2 kHz la fase de salida del tweeter se retrasa unos 19° respecto del woofer
- Esto equivale a un retraso de unos 26 μs y, tomando 340 m/s como velocidad del sonido, corresponde a una diferencia de trayectoria acústica de unos 9 mm
- En la disposición real, el tweeter podría quedar un poco más cerca del oyente que el woofer, generando una diferencia geométrica de trayectoria con signo opuesto
- Debido a las características desconocidas de los drivers y al entorno acústico no controlado, no se agregó una compensación de retraso allpass separada
Amplificadores de potencia y condiciones de salida
- Los amplificadores de potencia del tweeter y del woofer siguen el circuito de referencia con fuente única del LM1875T
- La ganancia de voltaje se fijó en 20 para mejorar la estabilidad
- En la actualización de octubre de 2025, R15 y R19 se cambiaron de 20 kΩ a 10 kΩ para aumentar la ganancia a 20
- La documentación del diseño y las imágenes se actualizaron para reflejar este cambio
- Los amplificadores del tweeter y del woofer difieren en algunos valores de capacitores
- Como el tweeter puede admitir frecuencias de esquina más altas por su rango de uso, fue posible usar componentes más pequeños y baratos
- Para los capacitores de acoplamiento de salida se eligieron componentes de alta calidad para audio
- La polaridad de los conectores de salida J3 y J4 es opuesta entre sí
- Esto se debe a que los conectores JST de los cables de los drivers del Uxbridge están crimpeados con polaridad opuesta entre sí
- La PSU original está cerca del extremo bajo del rango de alimentación del LM1875
- El voltaje de alimentación bajo limita la salida, pero también reduce el calor
- La disipación esperada es de unos pocos watts como máximo y una fracción de menos de 1 W en reposo
Construcción del prototipo y ajuste
- Se montó todo el circuito en protoboard y se verificó conectándolo a los parlantes reales
- Se retiró la electrónica original de un Uxbridge de prueba
- Los cables de los parlantes se extendieron hacia afuera por el pequeño orificio donde estaba el botón de Bluetooth
- Se cerró el panel trasero y se selló el orificio lo más posible con cinta para evaluar en condiciones cercanas al gabinete sellado real
- Se usó la PSU real del Uxbridge para comprobar problemas de compatibilidad entre el circuito y la fuente
- Con un generador de tonos en línea se ajustaron la operación general, la polaridad de los drivers, el nivel en la zona de crossover y el filtro de compensación del roll-off del woofer
- Se obtuvo un resultado satisfactorio hasta unos 35 Hz, similar al Uxbridge original
- También se hicieron pruebas A/B escuchando música
- Un lado manejaba el parlante del gabinete cerrado con el nuevo circuito
- El otro era un Uxbridge original completo reproduciendo por Bluetooth
- Tras varios días de comparación, se consideró que el nuevo circuito sonaba más plano y preciso
- En especial, se evaluó que mejoraban los medios que parecían vacíos en el Uxbridge original
- El calor se revisó comprobando con los dedos la temperatura del disipador
- Las aletas TO-220 previstas solo se ponían muy calientes a volúmenes tan altos que resultaban difíciles de sostener
- Se concluyó que no era necesario poner un disipador más grande dentro del gabinete sellado
Diseño de PCB y mecánico
- Lo clave para la PCB era ajustarla al tamaño y al patrón de orificios de tornillos de la placa existente
- Como el circuito es pequeño y de baja complejidad, se pudo hacer con una estructura prácticamente cercana a una sola cara
- Casi todo el cableado está en la cara de componentes
- El área restante de la cara de componentes y la mayor parte de la cara de soldadura se rellenaron con plano de tierra
- Bajo el disipador se agregaron vías térmicas para que la PCB participe en la difusión y disipación del calor
- Usar SMT habría reducido el área de la PCB aproximadamente a la mitad, pero se eligió mantener los componentes comunes usados en la protoboard
- La nueva PCB mide aproximadamente la mitad del panel original
- También se igualó la compatibilidad de conectores para reutilizar los cables existentes
- El conector de alimentación DC se identificó como JST-VH y se compró
- El conector de los parlantes era JST-XA y, como era difícil comprar piezas nuevas, se desoldó el socket de la placa original y se soldó en la nueva PCB
- En el prototipo se usó JST-XH, de paso similar, pero XH no tiene el mecanismo de bloqueo de XA
- La entrada de audio usa un conector JST-PH de 2 pines y un jack RCA de montaje en panel
- El jack RCA se fijó en el orificio de 6.5 mm de diámetro donde estaba el botón de Bluetooth
- La parte trasera se rellenó con hot glue para mantener la hermeticidad
- Durante el ensamblaje, el borde de la PCB interfería con un poste interno de plástico para tornillo
- La causa fue haber omitido en el contorno de la nueva placa un pequeño recorte en el borde izquierdo del panel original
- Se lijaron unos 2 mm del poste plástico con una lima y se retiró el polvo con una aspiradora para completar el ensamblaje
Resultado y materiales publicados
- Los dos altavoces terminados se convirtieron en un par estéreo basado en entrada analógica RCA, sin funciones inteligentes
- Tras escuchar repetidamente varios álbumes durante semanas, se evaluó que la fidelidad mejoró mucho respecto del Uxbridge original
- Se considera que haber ajustado los filtros activos incluyendo el parlante como carga real contribuyó a una mejor respuesta en frecuencia
- Se estima que los amplificadores de potencia lineales operando a baja potencia probablemente tengan menos ruido y distorsión
- La imagen estéreo clara también se consideró una señal de alta fidelidad
- Se llegó a la conclusión de que la electrónica analógica en banda de audio, salvo extremos como alta potencia o señales diminutas, no es difícil de llevar a un nivel bastante alto con semiconductores modernos
- Los diseños de hardware en KiCAD, el espacio de trabajo de XSchem y los archivos de simulación de ngspice están publicados en un repositorio en línea
- Los materiales publicados se distribuyen bajo los términos de la licencia MIT
1 comentarios
Opiniones de Hacker News
Si vas a diseñar hasta la PCB, también vale la pena considerar manejar digitalmente la entrada I2S.
Al echarle un vistazo a la hoja de datos del AD85050, tiene funciones DSP internas, y es muy probable que Marshall ya lo haya ajustado para sus drivers y su recinto.
La razón por la que los parlantes activos pueden sonar bastante bien incluso con hardware relativamente barato es que detrás hay mucho posprocesamiento que compensa las deficiencias del hardware.
El AD85050 tiene entrada I2S estéreo, así que el crossover podría haberse hecho dentro del chip amplificador, o podría haberlo procesado el SoC Amlogic.
Si es lo segundo, podría ponerse engorroso: habría que agregar un chip DSP aparte en la placa, o configurar el AD85050 por I2C para añadir los filtros pasa bajos/pasa altos adecuados.
Si pones un convertidor A/D de 2 canales al frente, puedes convertir una sola entrada analógica en I2S estéreo replicado en ambos canales y con eso manejar el amplificador.
La entrada USB es mucho más complicada si quieres estéreo real con dos parlantes, porque requiere ruteo del lado del software; con SPDIF se podría dividir la señal y poner un chip convertidor SPDIF-to-I2S en cada parlante, pero igual hace falta una forma de separar los canales izquierdo y derecho.
La función de mezcla basada en I2C del AD85050 tal vez podría ayudar con eso.
Claro que todo esto podría terminar siendo más trabajo que diseñar el amplificador desde cero, y al final depende de si quieres explorar el lado analógico o el digital.
El amplificador era uno clase D de menos de 1 dólar comprado en la tienda de Raspberry Pi, y no había ningún procesamiento.
Si la caja es firme y sellada, y el parlante es bueno, se pueden obtener resultados muchísimo mejores de lo esperado.
Si reemplazas el DSP por un amplificador más simple, podrías obtener un sonido más detallado proveniente de los propios drivers y el recinto, y quizá una experiencia más agradable.
Los drivers se ven bastante de tamaño completo para el volumen de esa caja, y las características molestas pueden ajustarse incluso con un ecualizador sencillo.
Un enfoque más dinámico, si sale mal, puede generar timbres raros al escuchar.
El DSP moderno parece magia, pero prefiero una cadena de audio donde los defectos queden expuestos antes que una que intente ocultarlos en tiempo real.
Es un parlante “inteligente” Harman Kardon, con una daughterboard separada que hace de cerebro y que falló.
Ya identifiqué las señales de control, y también diseñé una nueva daughterboard que maneja la salida I2S con un ESP32.
Ahora tengo que averiguar cómo hacer downmix del audio a mono y procesar con DSP los canales izquierdo/derecho como salidas de tweeter/bajo, o encontrar código existente que ya lo haga.
Cualquier ayuda o pista relacionada sería bienvenida.
Y sí, el párrafo justo antes de “Going all-in” trata la idea de manejarlo por I2S.
Aunque también habría tenido que hacer ingeniería inversa de la configuración I2C que se envía al chip ESMT.
Para quienes antes eran aficionados al car audio, es un campo bastante entretenido.
Tengo este parlante, y es difícil creer lo molestas que son las funciones inteligentes.
Con solo hablar por teléfono en casa, el parlante cree que le estoy dando órdenes.
Suelta “SORRY. YOUR DEVICE IS NOT CONNECTED TO THE INTERNET. PLEASE CHECK YOUR BLUETOOTH SETTINGS AND TRY AGAIN.” al volumen máximo.
No soy ingeniero electrónico, pero de verdad quiero saber cómo apagar esta función increíblemente estúpida.
Probablemente esté enlazado en algún lugar más arriba de este comentario.
usa un martillo.
Aunque entonces corres el riesgo de que diga “THE BLUETOOTH DEVICE IS READY TO PAIR”.
Aun así, en algunas series como las de SoC JieLi, hay gente que descubrió cómo reemplazar los mensajes de voz.
Me preguntaba si hoy también habrá alguna forma de volver tonto a un smart TV.
Personalmente, me gusta más el nombre “stupify”.
Durante la configuración me preguntó si quería activar funciones “inteligentes” como Google TV, cámara y micrófono, y si quería conectarlo a la red; respondí que no a todo.
Desde entonces funciona solo como una pantalla tonta para una caja Apple TV.
Elige la entrada de video que quieres, conecta tu dispositivo de entrada preferido y luego no vuelvas a usar el control remoto del televisor.
Hay un proyecto para poner OpenWRT en el LinkPlay A31, así que quizá sea más fácil que reemplazar prácticamente todo el interior.
https://github.com/hn/linkplay-a31
Esto parece el enfoque de un ingeniero electrónico sin mucha experiencia en diseño de bocinas
Para diseñar un crossover adecuado hay que considerar muchísimos factores, como los parámetros Thiele/Small del driver, el volumen del recinto, el diseño del bafle, etc.
No basta con simular el crossover en LTspice y ya; VituixCad es una solución más adecuada
Y también hay que hacer mediciones reales
Si hay un crossover analógico que se pueda aplicar ingeniería inversa, reemplazar el amplificador y la basura “smart” es fácil, pero si la estructura lo manejaba con DSP, se complica rápido
Lo mismo aplica incluso si es un solo driver de rango completo
Tampoco es que puedas usar un crossover “estándar” prefabricado o una calculadora web
Aun así, está bien que haya salvado el hardware
Un buen oído y paciencia pueden reemplazar bastante equipo de medición caro, especialmente en proyectos de hobby
Tengo varias bocinas Google Nest Audio y suenan excelente, pero tienen el mismo problema que una bocina Bluetooth, y tampoco tienen una entrada de 3.5 mm para convertirlas en bocinas comunes
Me pregunto cuál sería una buena forma de hacer una modificación así para alguien con conocimientos mínimos de audio y solo electrónica básica
Comentarios como “los graves eran firmes y profundos, mucho más profundos de lo que sugería su tamaño. Los agudos eran claros y detallados” muestran bien el efecto de la marca en el oído
De pronto, una cajita de plástico y un códec Bluetooth SBC también empiezan a sonar excelentes
La parte donde sonaba con los medios hundidos, como una “sonrisa disco”, pero lo atribuyeron a una configuración de ecualizador predeterminada amigable para el consumidor, se puede explicar de forma más simple
Es porque es Marshall que tiene los medios hundidos
Al menos hasta mediados de los años 70, y quizá incluso hasta la era JCM800, Marshall era conocido como un amplificador con muchos medios frente a sus principales competidores, Fender o Vox
Eso sí, la configuración “neutral” de casi todos los amplificadores de guitarra tiene hasta cierto punto los medios recortados
A la gente le gusta ese sonido y lo considera tradicional
Incluso cuando se toca conectado directamente a una consola de mezcla, casi siempre se ve que se recortan un poco los medios, y ese es el sonido que asociamos con la guitarra eléctrica
Apareció la clásica familia de módulos Rakoit Linkplay
El Arylic Up2Stream Amp también usa la serie A31, y me pareció bastante interesante descubrir que es una computadora Linux completa corriendo Linux en una pequeña placa hija
Pero es una lástima que no cumplan con la GNU GPL para U-Boot, Linux y otros componentes GNU, y que lo describan como “integrar de forma estable el software de streaming multiroom es bastante complejo”
Podría conseguir uno y hackearlo para ver si se puede instalar OpenWrt u otra distribución de Linux en el módulo con chip Amlogic
Parece que sí se puede flashear con otro firmware
En mi módulo LinkPlay A31 instalé una pequeña imagen de OpenWrt para ese chip en lugar del software de Arylic; en mi caso el chip era un MT7628, así que básicamente era un SoC de router
Parece una arquitectura que usa Linux estándar y U-Boot, con algunos binarios personalizados para comunicarse con el coprocesador DSP de la placa portadora, un servidor web para administración y control desde la app, y un binario personalizado llamado rootApp que se encarga del funcionamiento principal
Para quien no conozca este dispositivo: parece un amplificador Marshall, pero es una bocina Bluetooth de 9 pulgadas de alto
Me da curiosidad el precio
Aunque la bocina haya sido gratis, vale 240 dólares; fabricar el PCB no debe ser barato, y los capacitores también son bastante grandes
5 PCB de 2 capas de hasta 100x100 mm cuestan apenas 3.50 dólares con envío mundial incluido
Si te sales de las especificaciones estándar se encarece, pero aun así queda en unos pocos dólares por placa
https://jlcpcb.com/
El capacitor electrolítico más grande de este circuito cuesta 3.29 dólares cada uno en cantidad de 1, porque es un capacitor Nichicon “grado audio” de gama alta
Si fuera un capacitor de grado general del mismo tamaño, uno de marca japonesa costaría 1.68 dólares, y si aceptas una marca china, puede bajar hasta 0.36 dólares
La verdad, es gracioso recoger una bocina desechada y dedicar decenas de horas de trabajo calificado a reemplazarle el interior
Si cobraran a un cliente por un proyecto de esta escala, probablemente serían miles de dólares
Aun así, no se puede criticar un hobby
Claramente es un trabajo que optimiza por diversión y credencial nerd, no por costo
No sé cuánto costaría el ensamble, pero me sorprendería que todo superara los 20 dólares