Делаем свою USB звуковую карту с гальванической развязкой / Хабр
Началось все как обычно,
от избытка свободного времени я решил сделать что-то эдакое. Тут я вспомнил, что друзья жалуются в дискорде на мой микрофон, слышны какие-то цифровые помехи, а если начать копировать файлы на компьютере то вообще. Купить нормальную звуковую карту? Это не про нас.
Кого заинтересовало прошу под кат.
Выбор микросхемы кодека
Вообще я не любитель делать электронику из чего попало, даже для себя, особенно из китайских компонентов с али, по этому первым делом идем на digikey и ищем что-нибудь. Первой мыслью было взять полноценную микросхему кодека и подключить его к STM32, а уж от него USB. В принципе это не сложно, но в какой-то момент я понял, что не хочу так заморачивайся и решил найти что-то «все в одном». Гугл настойчиво выдавал CM108 от C-Media Electronics, производитель в Тайване.
Кодек требует себе EEPROM, и даже предлагает конкретную, аналог от STMicroelectronics M93C46-WMN6TP быстро нашелся на том же digikey (Integrated Circuits (ICs) > Memory). На всякий случай подключил его питание через фильтр, чтобы не привел нам ничего плохого в питание кодека.
Так же кварц, и т.к. я любитель сделать все по меньше и компактней то ставлю серию ABM3 (ABM3-12.000MHZ-B2-T) 5 на 3.2 мм (не ставить же гигантский HC-49)
Аудио коннекторы
После ищем сами коннекторы для наушников и микрофона. Я лично предпочитаю CUI для аудио и простых бытовых коннекторов питания 5.5, всегда их ставлю, конечно же поиск на digikey (Connectors, Interconnects > Barrel — Audio Connectors).
В моем случае у меня уже был готов компонент в библиотеке под SJ2-3574A-SMT т.к. раньше я его уже использовал, можно было бы выбрать разноцветные (у CUI есть), но мне не хотелось (для себя же делаю, как-нибудь разберусь).
Обычно последовательно ставят конденсаторы (0.47uF или 1uF, можно 4.7uF), это может быть тантал или керамика, но лучше всего использовать пленочные. В референс схеме в даташите предлагают 470uF, что слишком уж много, выбираем 0.47uF (если нужны очень низкие басы то можно и 1uF). Пленочные конденсаторы есть в SMD корпусах, что очень удобно, я поставил ECP-U1C474MA5 в корпусе 1206.
Гальваническая развязка по питанию
А теперь самое интересное
CM108 имеет 2 режима, 100mA и 500mA, разумеется я выбрал по жирнее, чтобы с размахом, 500mA * 5V = 2.5W, немного с запасом нам нужно найти развязку где-то на 3W, выставляем параметры (в разделе Power Supplies — Board Mount > DC DC Converters) и смотрим, что по дешевле, так же не забывая отсеивать производителей, которым вы не очень доверяете. Выбор пал на CC3-0505SF-E от TDK (хотя мне очень хотелось поставить от мураты!).
Стоит он жирно, 11 баксов, но ничего не поделаешь.
После него я поставил фильтр, не забывая про конденсаторы 0.01uF и 0.001uF чтобы отсеять всякую ВЧ ересь т.к. она пролезает даже через гальванику. Ещё 100uF электролит, он точно лишним не будет.
Развязка интерфейса
Развязка питания это хорошо, но не помешает развязать и сам USB интерфейс. В разделе Digital Isolators (Isolators > Digital Isolators) можно найти подходящее, я выбрал ADUM4160 от Analog Devices.
Не забываем подтянуть DATA P на USB интерфейсе к 3.3V, т.к. это говорит хосту (ПК), что в порт воткнули девайс и надо бы начать с ним работать, по-хорошему в микросхеме эта подтяжка должна быть внутри, но её почему-то нет.
Ну и по мелочи
Сам USB конектор конечно же от Molex, ещё можно от TE или Wurth. Или поискать и у других, но я считаю что подобные конекторы лучше выбирать у этих трех, остальные хороши, но в другом.
Так же я решил, что если столько денег ушло на чистое питание, то делать надо все хорошо до конца, и развязка цифровой земли и аналоговой не исключение. Более того, вместо обычной перемычки на плате я поставил фильтр BLM15 (при разводки платы разделение земли лучше пододвинуть поближе к главной земле, т.е. к GND выводу нашего изолятора по питанию, там и должна расходится цифровая и аналоговая земля)
Заключение
Ну, на этом все, плату я развел в 4 слоя стандартного класса, после подготовки производства она будет стоить около 130р. Так же 4 слоя лучше в плане того, что полигоны питания, земли и цифровой земли лучше делать собственно полноценными полигонами, по-хорошему вообще на каждое питание свой слой, но у меня питание и цифровая земля на одном.
От идеи до полной разводки ушло где-то полтора часа. Плата вышла размером 22 на 66 мм.
Честно говоря, пока писал статью уже расхотелось заказывать плату (ну как всегда), так что пусть будет хотя бы статья.
P.S. Частенько убиваю время вот так разводя разные проекты, от простых беспроводных зарядок до разводки процессоров и… оставляю их пылится в папке жесткого диска т.к. теряю интерес в большинстве случаев (и потому что it’s free, не надо тратить деньги на компоненты). Если вам интересны такие статьи то можете предлагать свои идеи для следующих проектов
P.P.S. Из-за того что плату не заказывал и не проверял возможны ошибки.
Usb звуковая карта своими руками. Юсб звуковая карта
Автор admin На чтение 5 мин Просмотров 5.2к. Опубликовано
Звуковая карта – важная часть персонального компьютера. Без этого устройства нельзя слушать музыку в хорошем качестве и просматривать кинофильмы с несколькими звуковыми дорожками. Любителям компьютерных игр, аудио контроллер обеспечивает полное погружение в виртуальный мир. Аудио карта необходима для подключения микрофонов и музыкальных инструментов.
Содержание
- USB звуковая карта своими руками
- Внешняя звуковая карта USB своими руками
- Многоканальная звуковая карта своими руками
- Из чего можно сделать звуковую карту
Содержание
- USB звуковая карта своими руками
- Как сделать звуковую карту своими руками
- Внешняя звуковая карта USB своими руками
- Как сделать внешнюю звуковую карту своими руками
- Внешняя звуковая карта своими руками
- Многоканальная звуковая карта своими руками
- Из чего можно сделать звуковую карту
USB звуковая карта своими руками
Аудио устройства, подключаемые через порт USB, имеют различную конструкцию. Самые простые контроллеры вставляются непосредственно в разъём. Более сложные и многофункциональные устройства подключаются к порту с помощью кабеля.
Как сделать звуковую карту своими руками
Для изготовления самодельного USB устройства используются микросхемы РСМ27-РСМ29. Это цифро-аналоговые преобразователи, которые обеспечивают выход на наушники или малогабаритные колонки, высококачественного звукового сопровождения. РСМ2705 представляет собой стереофонический ЦАП с интерфейсом USB. Предназначен для обработки стереофонического сигнала. Контроллер не требует прошивки, но имеется возможность изменения ID производителя или устройства.
- 16-битный ЦАП
- Частота преобразования – 32, 44,1 и 48 кГц
- Выход S/PDIF
- Тактовый генератор 12 МГц
Внешняя звуковая карта USB своими руками
ЮСБ звуковую карту своими руками можно реализовать на микросхеме РСМ2705. Конструкция имеет минимальное количество дискретных элементов. В схеме не используется цифровой выход, но его всегда можно задействовать. Он находится на 5 пине микросхемы. При увеличении конденсаторов С14 и С15 улучшается передача низких частот. +5 В с USB преобразуется в напряжение 3,3 В с помощью отдельного стабилизатора и подаётся через дроссель и конденсаторы фильтра.
Как сделать внешнюю звуковую карту своими руками
Более сложная и качественная звуковая карта для ПК изготовленная своими руками реализуется на цифро-аналоговом преобразователе РСМ2902-Е.
Для обеспечения качественной работы устройства нужно не использовать питание от USB, а подавать напряжение на VCCCI от внешнего стабилизатора с напряжением 3,3 В. Чтобы снизить искажения, в устройстве использован диод VD1,который повышает напряжение до 3,5 В. Помехи от компьютера снижаются разделением «земли» на цифровую и аналоговую. Для управления громкостью и снижения уровня используются кнопки управления. Для питания аналоговой и цифровой части схемы лучше использовать отдельные стабилизаторы. Светодиод LED2 показывает состояние микросхемы. Когда контроллер работает в нормальном режиме, он не светится. Индикатор LED1 загорается при подключении аудио платы к порту. На качество входного сигнала заметно влияют конденсаторы С3 и С4, поэтому они должны быть плёночными. Выходные аналоговые сигналы снимаются с пассивного LC фильтра. Он обеспечивает частоту среза 28 кГц и очищает сигнал от шумов цифрового квантования.
Внешняя звуковая карта своими руками
Для того чтобы сделать USB звуковую карту удобной для использования придётся разработать и изготовить печатную плату.
Входные цепи выполняются экранированным проводом, оплётка которого заземляется. Для разделения «земли» используется безвитковый дроссель FВ1.
Многоканальная звуковая карта своими руками
Обеспечить питанием многоканальную звуковую карту изготовленную своими руками
, лучше всего с помощью внешних источников. Для этого используются малогабаритные сетевые адаптеры для внешних устройств. Они могут быть любого типа, но должны выдавать 9 В постоянного напряжения. В схеме применяются два адаптера, которые подключаются к стабилизаторам на микросхемах LM317. Они включаются по классической схеме.Подстроечные резисторы R2 и R4 служат для точной установки напряжения +5 В на выходах стабилизаторов. Конденсаторы С1 и С8 имеют ёмкость 10 мкф Х 25 В. С4,С11 – 100 nf. Остальные конденсаторы – 1000,0 Х 25 В. Система питания собирается на отдельной печатной плате.
Из чего можно сделать звуковую карту
Как сделать звуковую карту внешней.
После завершения монтажных работ нужно проверить работоспособность аудио платы. Сначала проверяется напряжение питания на ЦАП. Далее устройство подключается к компьютеру. В ОС Windows имеются все драйверы, которые будут установлены после подключения карты к порту USB. Звуковой контроллер PCM2902 определяется, как USB Audio codec. Далее в Диспетчере устройств, в строке «Звуковые, видео и игровые устройства» находим USB Audio codec. Осталось выполнить несколько простых настроек.
В Панели управления открывается пункт «Звук» и там, на вкладке «Воспроизведение», USB Audio codec устанавливается устройством по умолчанию. Далее в меню «Свойства», на вкладке «Дополнительно» выставляется формат: 16 бит 48000 Гц (Диск DVD). Далее в пункте «Звук» нужно открыть вкладку запись и выбрать микрофон USB Audio codec по умолчанию. Затем нужно открыть «Свойства» и вкладку «Прослушать». Там должны быть установлены указанные параметры.
Поле этого, во вкладке «Дополнительно» устанавливается следующий формат: 2 канал, 16 бит, 48000 Гц (Диск DVD).
На этом настройка цифро-аналогового адаптера, сделанного своими руками, заканчивается. К аналоговому выходу подключаются наушники или вход НЧ усилителя. Используя технические принципы, аудио плату USB можно сделать на базе любого цифро-аналогового преобразователя.
Интерфейс звуковой карты
Интерфейс звуковой картыДомашняя аудиосистема своими руками
Интерфейс звуковой карты / Вольтметр переменного тока RMS
ПРИМЕЧАНИЕ. В схеме допущена ошибка. BOM в значениях R14 и R15. R14 должен быть 27,4к, а R15 должен быть 15к. Файлы здесь исправлены. С неправильным резистором значений, счетчик будет показывать примерно в 2 раза больше, чем должен. я Приносим извинения за неудобства!
(Обратите внимание, что фотографии имеют гиперссылки на полноразмерные фотографии с ужасными деталями)
Я устал ждать, пока это сделает кто-то другой…
Продам печатные платы и передние/задние панели для этого
проект – см.
Много информации об этом и других конструкторах опыты, твики и т.д. в этой теме на форуме Tubes в DIYAudio. Вы можете прочитать его, если вы еще не сделал этого.
Большинство из нас, любителей аудиотехники своими руками, используют звуковые карты для ПК. измерения. Есть отличные и недорогие программы. тестирование и измерение аудиооборудования в наличии. Лично я использую Аудиотестер. Если вы были на моем веб-сайте, вы видели графики БПФ, сгенерированные таким образом.
Чего всегда не хватало, так это приличного интерфейса между звуковой картой и тестируемое устройство (DUT для гиков). Было много обсуждений на форумах типа DIYaudio об этом и много предложений и схем показано, но пока я не видел ничего реализованного.
Проблема со звуковыми картами в том, что они рассчитаны на фиксированный линейный уровень.
входы и выходы. В зависимости от карты это может быть от 1В до 5В.
Максимум среднеквадратичного значения.
Так же они не терпимы к перегрузкам – случайно подать 20В
во вход вашей звуковой карты, и вы, скорее всего, будете искать новые звуки
карта.
Другая проблема со звуковыми картами связана с калибровкой. Я знаю можно откалибровать уровни, но мне не очень повезло с этим это. Так что, если у вас нет другого типа вольтметра, трудно получить измерение абсолютного уровня со звуковой карты. Это важно для многих вещей, как измерение выходной мощности усилителя.
Итак, нам нужна волшебная шкатулка со следующими характеристиками:
- Способен принимать широкий диапазон напряжений и масштабировать их для звуковой карты ввод
- Выдержать входы перенапряжения без повреждений
- Обеспечьте связь по переменному току для защиты от постоянного напряжения (например, напряжения пластины на трубный столик)
- Обеспечьте вход с достаточно высоким импедансом, желательно с возможностью делать плавающие измерения
- Буферизация и усиление выходного сигнала звуковой карты с очень низким уровнем искажений и низким выходное сопротивление
- Обеспечить калиброванное измерение истинного среднеквадратичного значения напряжения переменного тока
.
..вот что я придумал.
Вот обход схемы:
(Вы можете скачать схему в формате PDF, немного легче читать)
Вход осуществляется через разъем BNC. Я выбрал BNC, потому что он маленький и легко адаптируется ко всему, что вам нужно (RCA, бананы и т. д.). Внешний проводник BNC не заземлен (если вы этого не хотите, нажав кнопку кнопку «ЗЕМЛЯ»). Вход также может быть подключен к выход “генератор”, для контроля уровня сигнала, выходящего из звуковая карта.
Входной каскад представляет собой плавающую несимметричную цепь. Это означает, что
схема действительно не сбалансирована, но не заземлена, а вход
дифференциал. Я сделал это, потому что это проще реализовать, чем по-настоящему сбалансированный вход.
и именно так работает мой HP 8903A, и я обнаружил, что он вполне подходит для того, что мне нужно.
делать. Вход соединен по переменному току с переключаемым аттенюатором 100k, что дает 1x, 10x,
Коэффициенты 100x и 1000x. Поскольку модуль цифрового вольтметра (DPM) имеет
полная шкала 199,9 мВ, диапазоны обозначены как 200 мВ, 2 В, 20 В и
200В.
Отрицательная сторона входа подключена через резистор 100к
на землю, чтобы обеспечить источник тока смещения для входных усилителей.
Можно масштабировать все входные резисторы в 10 раз и получить сопротивление 1 МОм. входное сопротивление. Это может показаться желательным, поскольку позволит использовать 10x или Пробники со 100-кратным увеличением, которые обеспечивают очень небольшую нагрузку на цепь под тест. Проблема в том, что входной шум и смещение также будут расти. (возможно, также в 10 раз), так как входной ток смещения и текущий шум усилители превратятся в нос и напряжение смещения. я выбрал ниже шума и держал зин на 100к, как и мой хп 8903А. Кстати, убедитесь все эти входные резисторы представляют собой малошумящие металлопленочные резисторы. Нет углерода резисторы здесь…
Из-за конфигурации входа отрицательная сторона входа должна быть
с +/-15В земли (земля звуковой карты). Любой сигнал выше 10В
Среднеквадратичное значение приведет к клиппингу входного усилителя.
Так что отрицательная сторона действительно
предназначен для соединения с землей на ИУ. Вы можете успешно
измерять дифференциальные сигналы, пока они низковольтные,
как сбалансированный сигнал линейного уровня. Обратите внимание, однако, что входное сопротивление
сопротивление 100 кОм между входом – и землей и 100 кОм между входом +
и – ввод. Не сбалансирован…
Защита обеспечивается резисторами и диодными клещами. Обе стороны вход может выдерживать до 200 В RMS относительно земли звуковой карты, даже если диапазон установлен на 200 мВ. Входные колпачки блокируют постоянный ток до 400 В, опять же, как на +, так и на – входах. Так вы могли бы, например, сделать измерение относительно B+ (при условии, что B+ находится ниже 400 В и имеет пульсации менее ~ 10 В).
Входной усилитель состоит из комбинации операционных усилителей в дифференциальном
конфигурация усилителя и микросхема приемника дифференциальной звуковой линии. Этот
схема была выбрана для обеспечения высокого входного импеданса, достойного CMRR и очень низкого
искажения и шум.
Обратите внимание, что на схеме показан OPA2604 — позже я обнаружил
OPA2134 на самом деле немного лучше. Усиление входного усилителя установлено
до 500 мВ от полномасштабного входа 200 мВ.
Выход этой схемы также питает вольтметр среднеквадратичного значения (выкл. справа) как буферный усилитель, управляющий звуковой картой. Вторая схема ограничения помещается перед буфером, чтобы ограничить выходное напряжение звуковой карты примерно до 2 В RMS. Буфер представляет собой сбалансированный звуковой драйвер с коэффициентом усиления 2, который может управлять балансным или небалансные звуковые карты любого входного сопротивления (включая 600 Ом) с очень низким искажение. Выходной уровень составляет максимум 1 В RMS для полномасштабного входа.
Выход (на вход звуковой карты) подается через 1/4-дюймовый телефон
jack, подключенный в стандартной сбалансированной конфигурации. Логика здесь была
просто это то, что использует моя звуковая карта (M-Audio Audiophile 192).
Это
тоже недорого и доступно.
Секция вольтметра истинного среднеквадратичного значения принимает сигнал из входного буфера и подает его через микросхему преобразователя истинного среднеквадратичного значения AD536 компании Analog Devices. Выход представляет собой напряжение постоянного тока, указывающее истинное среднеквадратичное значение входа. Это отправляется в готовый модуль DPM через разделитель, который позволяет настроить натурные показания счетчика (и через еще одну диодную защиту схема). Логическая схема используется для управления десятичными точками и Индикаторы «милли» на DPM, поэтому счетчик показывает правильное значение в зависимости от настройки переключателя диапазонов.
Далее идет выходной буферный усилитель. Этот
Схема использует микросхему дифференциального аудиоприемника для получения сигнала от
звуковая карта (опять же через 1/4-дюймовый сбалансированный телефонный разъем) и буфер, который может управлять несимметричным или дифференциальным
выходы.
На выходном разъеме (BNC)
переключатель предназначен для заземления одной стороны выхода для несимметричного
операция. Схема имеет коэффициент усиления 2, так что вы можете получить немного больше
выходную амплитуду и управлять нагрузками с более низким импедансом, которые вы можете
звуковая карта.
Наконец, блок питания. Одна из проблем проведения измерений с
звуковая карта внутри ПК заключается в том, что ПК очень шумное место. Заземляющие контуры
может вызвать ужасный шум пола. Таким образом, источник питания для схемы
изолированное питание, и единственное соединение с землей через сигнал звуковой карты
клеммы заземления. Я использовал изолированный DC/DC преобразователь для генерации
требуется биполярное питание (здесь +/- 15 В) с одного входа. Поскольку вы
уже есть гигантский блок питания (ПК), я добавил разъем USB, чтобы вы могли
питание бокса от USB-порта (или опционально от адаптера переменного тока 5-6В).
Поскольку заземление USB изолировано от сигнального заземления, оно не
шум.
Я разработал печатную плату, содержащую эту схему и помещающуюся в недорогой готовый пластиковый бокс.
Сборка так же проста, как набивка деталей. Все сквозное, нет СМТ. Я использовал сокеты для аудио микросхем, хотя вам это и не нужно.
Модуль DPM, подключенный к печатной плате через прямоугольный разъем, поэтому его можно установить через переднюю панель.
Детали должны быть легко доступны из «обычных источников», включая Mouser, Digi-Key, Ньюарк, Фарнелл, Allied и т. д. Пластиковый корпус может быть проблематичным за пределами США – это исходит от Bud Industries, американская компания. У них ограниченный международный распределение. Вы всегда можете купить в одном из дистрибутивов каталога США, хотя доставка может быть неприятной. Конечно, вы всегда можете превратить это в дело. по вашему собственному выбору.
После того, как набьете, нужно сделать пару регулировок для калибровки
метровая секция.
На плате есть две регулировки. Один из них
обнулите смещение по постоянному току входного усилителя – это, вероятно, можно было бы оставить без
вредные последствия. В основном вы устанавливаете диапазон на 200 мВ, закорачиваете вход и
поверните потенциометр, чтобы максимально приблизиться к нулевому показанию DPM. Ты
никогда не достигнет нуля, потому что здесь также присутствует шум переменного тока. Мой
«нули» до 0,3 мВ.
Другая регулировка — полномасштабная регулировка. Если у вас калиброванная
Вольтметр переменного тока, вы можете установить полномасштабную регулировку, чтобы DPM соответствовал
показания вашего счетчика с входным сигналом по вашему выбору. Если вы только
Если у вас есть цифровой мультиметр, вы можете его использовать — просто подайте сигнал частотой 50 или 60 Гц (напряжение накала
будет работать) как к цифровому мультиметру, так и к интерфейсу звуковой карты, и отрегулируйте
полномасштабный потенциометр, чтобы показания, которые вы получаете, соответствовали вашему цифровому мультиметру.
(Не пытайтесь это
с любой другой частотой или чем угодно, кроме синусоидальной волны, если у вас нет действительно
хороший цифровой мультиметр – большинство из них точны только на линейной частоте).
Вот полная спецификация в формате PDF или XLS формат. Общая стоимость сборки, включая корпус, печатную плату и передняя/задняя панели, составляет около 170 долларов. Продам печатную плату и перед/зад. панели в комплекте на eBay – вы можете найти мои товары для продажи, выполнив поиск для продавца “pmillett”.
Конечно, для того, чтобы эта вещь была полезной, она должна добавить очень мало дополнительных шум и искажения в пути сигнала, чтобы не влиять на измерения. Вот некоторые графики БПФ и другие измерения интерфейс… (Сюжеты снабжены гиперссылками, поэтому вы можете видеть полноразмерные изображения.)
На первом графике БПФ показана карта M-Audio Audiophile 192 с входами
заземление непосредственно на розетку. Так это минимальный уровень шума звуковой карты
один.
следующие два графика показывают БПФ генератора HP 8903A, подключенного непосредственно к звуковой карте. вход. Первый 200мВ, 1кГц – второй 2В RMS – и третий 19кГц при 200 мВ СКЗ. Вы можете видеть появление гармоник и других артефактов. здесь. 8903 имеет очень хороший генератор, поэтому я считаю, что большая часть этого генерируется самой звуковой картой, хотя часть 2-й гармоники может быть от генератора.
Следующее БПФ показывает интерфейс звуковой карты, подключенный к входу звуковой карты,
с закороченным входом BNC интерфейса. Это минимальный уровень шума звуковой карты.
плюс входная схема интерфейса. Теперь вы можете видеть 60 Гц и гармоники
60 Гц появляются. Интересно, что они присутствуют (на несколько более низком
уровней) даже при отключенном питании, поэтому они подхватываются из
среда. Я не пытался экранировать печатную плату – эти измерения
с доской, лежащей на моей скамейке. Эти компоненты могут быть уменьшены с
некоторое экранирование – я заметил, что они падают до 20 дБ, когда я поднимаю устройство
моя скамейка! Тем не менее, более 95дБ вниз.
Имейте в виду, что 0,01% THD+N
-80дБ…
Теперь подаем сигнал от 8903 на вход интерфейса. Первый 1кГц при 2В RMS на диапазоне 2В (два графика – второй с единицей снято со стенда, что снижает компонент 60 Гц на 20 дБ), затем 200 мВ в диапазоне 200 мВ и, наконец, 200 мВ в диапазоне 200 В. Наконец, 19 кГц, 200 мВ в диапазоне 200 мВ. Результаты аналогичны подключению 8903 напрямую к звуковой карте. Уведомление THD+N на втором графике: менее 0,005%.
Далее мы смотрим на генератор звуковой карты, подключенный непосредственно к звуковой карте. вход (прямая петля), с выходом на 0 дБ полной шкалы (полная шкала) и на -20 дБ полной шкалы. При 0 дБ полной шкалы видно много неприятных гармоник высокого порядка, вероятно, потому, что вход близко к отсечению при 0 дБ полной шкалы.
Теперь функция loopback через интерфейс, используя “gen mon”
функция, которая соединяет выходной сигнал (на BNC) непосредственно со входом
(тоже в БНК).
Сначала с выключенным генератором в диапазоне 200 мВ,
затем на частоте 1 кГц 0 дБ полной шкалы, что соответствует 8,29В
RMS на выходе (измерено в диапазоне 20 В), затем -20 дБ полной шкалы (830 мВ на выходе, измерено на
диапазон 2В). Вы можете увидеть, как некоторые продукты искажения появляются при выходном напряжении 8 В RMS.
это приближается к максимальной возможности выходного буфера.
Наконец, на частоте 20 кГц -20 дБ полной шкалы (840 мВ в диапазоне 2 В).
Из всего этого видно, что интерфейс действительно добавляет некоторые артефакты –
особенно какой-то шум 60 Гц – но
по большей части они не должны быть проблематичными (особенно для ламповой схемы
измерения). Здесь помните о масштабе — в нижней части этих графиков БПФ.
составляет -160 дБ! Audio Precision 2700 (рекламируемая как «Самая высокая производительность
Audio Analyzer in the World») указан при коэффициенте нелинейных искажений -112 дБ + шум.
с входом 2В! Для тех, кто думает в процентах THD+N, -100 дБ
0,001%, а -80 дБ составляет 0,01%.
Еще одна важная спецификация: CMRR (коэффициент подавления синфазного сигнала). входной усилитель не является настоящей дифференциальной реализацией — это «плавающий “несимметричная” схема. Однако она обеспечивает некоторый общий режим отказ.
Путем соединения обеих сторон входа вместе и применения синуса 1 В, 100 Гц волна на них – относительно земли звуковой карты – я измерил 1,7 мВ или -35 дБ ЦМРР. Обратите внимание, что это отклонение в значительной степени не зависит от диапазона параметр. Это без попыток сделать что-то особенное для его оптимизации. (например, согласующие резисторы на входном усилителе). Я думаю, этого достаточно, чтобы помогите удалить некоторые шумы земли, которые вы, вероятно, получите при измерениях.
Другой частью этой конструкции является цифровой вольтметр истинного среднеквадратичного значения. я
откалибровал измеритель, чтобы он соответствовал моему измерителю HP 8903A на частоте 1 кГц, 2 В RMS, на 2 В
диапазон.
Потом сделал кучу замеров при разном напряжении,
частоту и типы сигналов, а также измерили ошибку. Имейте в виду
8903 не идеален, поэтому некоторая погрешность измерения может быть в 8903…
| Форма волны | Частота | Приложенное напряжение | Диапазон | Ошибка (%) |
| Синус | 1 кГц | 199 мВ | 200 мВ | +0,2% |
| Синус | 1 кГц | 1,999 В | 2В | 0 (ссылка) |
| Синус | 1 кГц | 1,999 В | 20В | +2% |
| Синус | 1 кГц | 1,999 В | 200В | +15% |
| Синус | 1 кГц | 104,5 В | 200В | +0,9% |
| Синус | 20 кГц | 199 мВ | 200 мВ | +0,5% |
| Синус | 20 кГц | 1,999 В | 2В | -0,3% |
| Синус | 20 кГц | 1,999 В | 20В | +2% |
| Синус | 20 кГц | 1,999 В | 200В | 0 |
| Синус | 20 Гц | 199 мВ | 200 мВ | -2% |
| Синус | 20 Гц | 1,999 В | 2В | -2% |
| Синус | 20 Гц | 1,999 В | 20В | 0 |
| Синус | 20 Гц | 1,999 В | 200В | +15% |
| Синус | 20 Гц | 104,5 В | 200В | +1% |
| Квадрат | 1 кГц | 2,85 В | 20 В | 0 |
| Треугольник | 1 кГц | 1,618 В | 2В | +0,06% |
Большинство измерений было выполнено с синусоидальными волнами с низким уровнем искажений при различных
напряжения и частоты.
Я также пробовал прямоугольные и треугольные волны просто для того, чтобы
убедитесь, что истинная схема MS работает правильно.
Не ожидается, что измерения, выделенные серым цветом, будут очень точными, так как они сделаны при неправильной (слишком высокой) настройке диапазона. Например, измерение 1 В на шкале 200 В даст вам не очень точное измерение. в процентах из-за таких вещей, как ошибки смещения. Они показаны здесь просто чтобы вы могли видеть, что происходит.
Если их исключить, измерения находятся в пределах 2% или в пределах 1% при более высоких значениях. частота. К вашему сведению, 2% — это 0,17 дБ. Это не использует ничего лучше 1% везде резисторы. Как по мне, вполне достаточно для экспериментов с домашним звуком.
Обратите внимание, что (действительные) измерения 20 Гц занижены примерно на 2%. Это до
к спаду НЧ, который происходит на входных конденсаторах. Это должно быть
несколько улучшены за счет использования больших колпачков, но они становятся немного физически
большой.
Я использовал конденсаторы 1 мкФ, 400 В, поэтому на вход можно было подать до 400 В постоянного тока.
(например, подключить его непосредственно к пластине лампового столика). Если вы цените
частотная характеристика по постоянному напряжению, вы можете поставить на его место конденсатор 10 мкФ 100 В.
Звуковая карта USB
с PCM2702
Сделать звуковую карту больше не сложно. Если вы используете отличную микросхему PCM2702 от BURR BROWN / Texas Instruments, вы можете создать полнофункциональную звуковую USB-карту. Эта звуковая карта может питаться от USB-порта и имеет один стереовыход. Вам не нужно устанавливать никаких драйверов для Windows XP и Vista, потому что они уже есть внутри. Это действительно подключи и играй.
Несколько месяцев назад я видел USB звуковую карту под названием Alien DAC. Конструкция на веб-странице проекта вдохновила меня на создание этой штуки.
Описание
Основой этой конструкции является 16-битный стереофонический цифро-аналоговый преобразователь с интерфейсом USB PCM2702.
Для работы PCM2702 требуется всего несколько дополнительных деталей. Схема не сложная. Звуковая карта может питаться напрямую от порта USB (перемычка W1) или от внешнего источника питания (перемычка W3). Для PCM2702 требуется два источника питания 3,3 В (3 В-3,6 В) и 5 В (4,5 В-5,5 В). Я использовал фиксированное выходное напряжение LDO TPS76733Q для 3,3 В (IO2) и регулируемое выходное напряжение LDO TPS76701Q для 5 В (IO3). Оба LDO произведены TI, я использовал этот, потому что он был у меня в ящике. Можно использовать любой аналогичный LDO. Выходное напряжение IO3 должно быть немного ниже входного, чтобы обеспечить хорошую стабилизацию LDO, в моем случае выходное напряжение установлено на 4,8 В. Выходное напряжение можно установить регулируемым резистором R33. В случае низкого напряжения питания IO3 можно закоротить перемычкой W3. Светодиод D3 сигнализирует о включении питания.
Небольшие ферритовые бусины размещаются перед всеми контактами питания PCM2702, а также на Vbus и GND USB.
Эти маленькие шарики уменьшают высокочастотный шум. У меня была проблема найти эти маленькие ферритовые бусины SMD в местных магазинах, но, в конце концов, я приобрел несколько из них со старого жесткого диска. Они не являются абсолютно необходимыми, вместо них можно использовать резисторы с нулевым сопротивлением.
Фильтр нижних частот размещается на пути выходного сигнала для уменьшения частоты дискретизации. Сдвоенный операционный усилитель OPA2353UA сконфигурирован как стереофонический фильтр нижних частот 2-го порядка. Светодиод D1 загорается, когда PCM2702 воспроизводит аудиоданные, полученные с шины USB. Светодиод D2 загорается, когда шина USB приостанавливает передачу аудиоданных на PCM2702.
Схема
Фотографии
Нижняя сторона печатной платы (одиночная сторона PCB, сделанная стандартным методом травления)
Сборная нижняя сторона
Заключение
. Я закорачивал только кристалл во время пайки, поэтому схема не работала, но после устранения замыкания звуковая карта заработала.
