DIY自己制作的USB声卡解读

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1、DIY自己制作的USB声卡声卡零件与电路图USB电子管声卡主电路原理图USB电子管声卡电源电路原理图USB电子管声卡印刷电路图主要零件介绍1主芯片 PCM2702E图6主芯片PCM2702E（手工焊接）PCM2702 D/A芯片的基本规格特性兼容USB 1.0支持 16bit 32 KHz/44.1 KHz/48 KHz 取样动态范围：100dB噪信比:150db（典型值）THD+N:0.002%内部集成有独立的12MHz时钟发生器内建8 xOversampling数字滤波采用双电源供电其中模拟部分为+5V;数字部分为+3.3V采用SSOP-28封装形式PCM2702是一块单片数模转换芯片它有

2、两个数模转换输出通道和一个一体化的 USB接口控制器该接口符合USB1.0标准.它采用最新开发研制的 SPActTM（采样期内自适应控制 跟踪）系统.该系统能够从USB接口的音频数据中分离出一个稳定的、偏差较小的时钟信号以协调PLL和DAC工作.PCM2702主要由三部分组成：一个是Burr-Brown公司研制的增强型多层次Ac调制器,一个是8x重复采样数字插值滤波器，还有一个模拟输出低通滤波器PCM2702可以接收48KHz、44KHz和32KHz采样速率的16位立体声或单声道音频数据,芯片内部集成有数字电位器的软件静音功能，通过USB的音频等级需求可以控制电位器和静音功能KT L VDK逗

3、3 XTODG闻G讯EVoitL耳也-Vpn 7DGKftU 巨3、阿rTTiiu； 33郦叵眄3 testDTfeSTiE图7.PCM2702的引脚排列PCM2702的参数：TA=25 C ,VCC=VCCL=VCCR=VCCP=5.0V ,VDD=VDDC=3.3V ,fs=44.1KHz,信号频率 1kHz,16 位数据.管脚 8、13、14、15、16 分另U为 VBUS、TEST3、TEST2、TEST1 禾口 TEST0; 管脚 10、11、12、28 分别是 PLYBCK、SSPND、ZERO 和 XTO.参数中的动态性能取决于标准主机的信号质量，并随系统不同而不同，动态性能的各

4、项参数是用一台Shibasoku#725 THD测量仪测得的.该仪器的特点是带有 400Hz的高通滤滤器、 30kHz的低通滤波器、通用模式且具有20kHz的带宽限制通过交流耦合器的模拟输出端负载为5k Q或更大.PCM2702的工作原理图8.PCM2702的组成框图控制信号和音频数据信号均通过D+（6脚）和D-（7脚）送入PCM2702中心所有数据都以全速输入或输出.USB总电源VBUS（8脚）和USB数字地DGNDU（9脚）均与USB总线相连，由于VBUS仅用来分离芯片与 USB总线的连接，所以VBUS不消耗USB总线电源功率.图9.USB音频功能逻辑框图PCM2702有两个接口，每一个接

5、口都由一些可供选择的设置成 .接口 #0有一个备选设置, 备选设置#0是一标准的音频控制接口 ，该接口有一个端口 .PCM2702有下列三个端口 ，输入端 口（IT）、输出端口 （OT）和功能单元（FU）.输入端口定义为 “USB数据流（口类型0X0101）,输入端 口可以接2个通道的音频流，这2个通道分别可作为音频流的左右声道的压缩数据传输通道.输出端口为扬声器”端口（端口类型0X）301.）功能控制单元支持音量控制和静音控制功能.内建的数字音量控制电位器可根据音频级别的具体要求以步进量为1.0dB在0.0dB64.0dB之间进行调节 海个声道可独立设置，同时也支持主音量控制，内建的数字静音

6、控制器也可以根据音频等级的具体要求进行操作，以支持主静音控制，但不支持单独的声道进行调节控制接口 #1有3个可选择的设置:#0备选设置是零带宽设置；#1设置是16位立体声设置，它 是一个可操作性设置；#2设置是16位单声道设置，也是一个可操作性设置.PCM2702有两个终端,即:控制终端（EP#O）和同步音频数据流终端 （EP#2）.控制终端是默认终端，常用来根据标准USB需求和USB音频等级的具体需求对 PCM2702的所有功能进行控制同步音频数据流终端是音频吸收终端，它接收来自PCM的音频数据流和接收重配的传输模式图10.12MHz晶振连接图PCM2702需要一个12MHz（ 500ppm

7、）的时钟来协调 USB和音频功能控制部分的工作 . 该时钟信号可由内部集成的12MHz晶振提供，也可以从XTI（脚1）输入12MHz内部时钟信号（如图10所示）,12MHz晶体谐振器与一个 1MQ电阻和两个小电容一起连至XTI和XTO,电容值的大小取决于具体的晶体谐振器的负载如果使用内部时钟则应从XTI输入,而且XTO必须悬空，XTI脚时钟信号的逻辑电平为 +3.3V,而不是5V.图11是外部12MHz时钟连接电路.灯测卫莽那时曲耳粗替图11.外部12MHz时钟输入PCM2702包含一个内部电源接通恢复电路 当VDD电平大于2.0V时,该电路将自动恢复 起始数字逻辑电平，整个过程大约需要 35

8、0卩s为确保接电时序的正常工作 ,VDD电压必须在 10ms内升至2.0V.当电路完成起始电平的恢复并在 USB总线接通后,PCM2702设置准备完毕当建立和 USB总线的连接后,PCM2702准备接收USB音频数据在待音频数据送来时，模拟输出设置为 双零点零标志，ZERO（脚12）为高电平当接收到音频数据后,PCM2702将第一批数据包（含1ms的音频数据）存贮到一个内部存 贮器中，当检测到头帧后，PCM2702开始回放.图12.播放停止分离时序图当主机完成或停止音频回放时,PCM将在最后传输的音频数据接收后停止播 放,PCM2702的播放停止和分离时序如图12所示.PLYBCK、SSPND

9、和ZERO标志定义如下：PLYBCK:当PCM音频输入数据正在播放时，PLYBCK（脚10）为低电平有效；SSPND:USB接口处于挂起状态时，SSPND（脚11）低电平有效；ZERO:如果PCM音频输入数据持续 102个采样周期为0,则进入ZERO状态.ZERO（脚12）为 高电平有效PCM2702的应用图13.PCM2702的典型应用电路这个PCM2702芯片，根最近的一些主流整合型Audio D/A芯片的特性相比都毫不逊色属于音响级的DAC芯片，跟一般声卡上所用的D/A芯片相比性能好很多，输出音质比起多数专业录音卡都不会输，可以算是高档次的电脑声源之一 那为什么很少见到厂商推出使用这款

10、D/A芯片的声卡呢？原因是这个芯片的价格太高以成本效益来说，几乎根本没有厂商愿意利用这个芯片，低阶的整合型D/A芯片的单价或许只有这个芯片的1/10；而且在一般的电脑应用上,标榜多声道的产品大行其道，纯两声道的产品很难在市场上销售，这也是一个主要的原因因而，这个体质极佳的 USB接口的D/A芯片，在价格的因素下，自然很难成为消费性电子市场 的宠儿，不过优异的音质输出却是我们选用这个芯片的主要原因使用方便，音质优异，结构简单，都是这个芯片的优点但是PCM2702E最早是为USB喇叭使用而开发的芯片，可以把通过 USB接口传输的音频数字信号转换成模拟信号，经过放大以后，就成为我们听到的声音接上US

11、B连接线，操作系统就会检测到这个设备一一USB音效设备，对电脑来说，这个就是“ USB喇叭”所有系统发出的 声音”都通过USB接口传输音频数字信号到这个USB DAC，在转换成两声道的模拟信号由于D/A芯片的特性的缘故，只有两声道，而比如一般声卡所具备支持的 LINE IN、MAC IN、SPDIF数字输出、录音、MIDI等功能它都不具备，也不能通过一次接两 张卡来实现四声道，它是一个单纯的 USB数字信号输入，模拟信号输出的只有两声道放音功 能的装置，在功能上是无法取代传统声卡的，因而称之为USB DAC.跟一般的DAC的差别就在PCM2702仅仅只能接收USB数字信号，而不像一般的DAC可

12、以接收SPDIF与光纤等等的数 字输入，也因为如此，它只能用在具有 USB接口的的电脑上，而不管是桌上型电脑或者是笔记 本电脑PCM2702可用于标准的独立 USB音频扬声器、CRT/LCD 一体化USB音频扬声器，USB 音频放大器等各种 USB音频设备中台湾的KECES曾生产了基于 PCM2702E的USB声卡， 但与hifi制作的声卡不同，采用了运放而不是电子管，使声卡的体积较小，在音质方面也有所区 别，各具特色2电子管6N11J图15.6N11J电子管6N11电子管原本用于电子管电视机或电子管高频VHF放大的Cascode线路.该管制作非常精致，二层带齿的云母片、单柱圆表除气环，尤其是

13、方形灰色短屏使它和别的管子不同由于三极部分距离很近，因此用不锈钢片屏蔽将它们隔离开，并与9脚相接，使二边串扰减到最小为使噪音低、隔离度好，焊机时9脚要妥善接地，该管的管脚排列见下图所示：图16.6N11管脚图现代很多电子管名厂如Audio Research、Conrad Johnson、Sonic Frontiers及近期的几个品牌的国产前极都使用该管，由此可见它的声音自然有可取之处6N11的最大屏极电压为130V,灯丝供电为 6.3 &34（V冯,它的最大屏极耗散功率为2.2W,最大阴极电流 22mA,灯丝与阴极间击穿电压为 +/-130V,屏极工作电压为90V,屏极电流约10mA,阴极电阻

14、为90欧胯导为12.5gm;放大因数约30u.近几年来该管在电子管放大器应用日见频繁，尤其是在SRPP（分流调节推挽线路）前极放大器中，土炮烧友对其已达到非用不可”的地步，由于媒介的大力渲染以及市场的需要，一枚国产6N11售价已由八九元炒至三四十元.与6N11技术指标近似的国外同类管还有6DJ8、ECC88、6H11N、CV2492、6922、E88CC、cca、从名称来区分,6N11 和 6DJ8、ECC88、CV2492 是同一类管能互相更换的管子（6H11N是前苏联管）,而6922、E188C、E88CC是更高屏压的同类管（屏极工作电压为 220V屏极电流15mA,灯丝电压6.3V,灯丝电流0.36A）,cca（或CCA） 则是厂方依照6922或E88CC的参数造出来的特别版.随着国内外Hi-Fi界的交流，上述不少电子管在国内都可以购到，尽管它们的技术参数相 似也因生产厂家和制作工艺的不同而呈现出不同的产品质素与声音表现.目前,6N11已广泛应用于音响器材，其放大能力属中u管（u=30）,同时其EP-IP特性曲线优良，比12A系列更精良. 它的声音比其他不同类型的电子管显得快速而分析力高，音染极少，拾取微弱信号的能力强，并以音色通艉、消澈而著称，若和胆味浓烈的12AX7相比,12AX7就好像是属音响界的 Jadis派（音色浓烈,音染味重）,6N11则属C