USB-audio-DAC: 12 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

• Gebruikt standaard stuurprogramma's, werkt met Windows, Macs en veel Linux-distributies, maar beperkt de prestaties tot 16 bit, 48 kHz
• Gebalanceerde (pro) lijnuitgangen aan de achterkant (XLR / 6,35 mm)
• Single-ended (pro) lijnniveau-uitgang aan de voorkant (RCA)
• Geen output serie condensatoren
• Capacitieve SMPS
• USB gevoed
• Connector voor externe signaalverwerkingskaart (bijv. volumeregeling)

Oorspronkelijk gebouwd om te voorkomen dat het net zoemgeluid (50 Hz brom) wordt versterkt door actieve luidsprekers van het type studiomonitor, gewoon door de voedingen opnieuw te ontwerpen. Sommige commerciële voorversterkers pikten hetzelfde geluid op van een voedingsadapter of USB- of spdif-interfaces, dus ik had geen andere keuze dan mijn eigen te bouwen.

Benodigdheden

- Behuizing: Bud-behuizing

fi.farnell.com/box-enclosures/b3-080bk/cas…

Stap 1: Schematisch - Voedingen

Capacitieve SMPS worden gebruikt (in plaats van inductieve) om 50 Hz ruis te verwijderen. Extra RC-filtering vermindert hoogfrequente ruis. Hoogfrequente ruis is niet hoorbaar, maar kan in het ergste geval de prestaties van de versterker beïnvloeden, enz. Spanningen worden verlaagd met lineaire regelaars voor analoge trappen.

Stap 2: Schematisch - USB-interface

PCM2707 biedt goede plug-and-play-ondersteuning voor meerdere besturingssystemen en vereist geen licenties, terwijl de functies beperkt zijn. Signaal wordt omgezet in I2S. Jitter-optimalisatie zou met dit stuk circuit moeten beginnen.

Stap 3: Schematisch - DAC

PCM1794A zet het digitale signaal om naar analoog met stroomuitgangen. Van extra functies wordt alleen mute gebruikt.

Stap 4: Schematisch - Analoog

Twee LME49724-versterkers voeren een differentiële stroom-naar-spanningsconversie uit, één per kanaal. Extra hoogfrequente filtering kan worden toegevoegd.

Stap 5: Schematisch - Connector

Het signaal wordt naar een pinheader geleid, waar elke lijn afzonderlijk kan worden verwerkt met een extern bord naar keuze. Ik gebruikte het voor een bestuurbare discrete weerstandsverzwakkerkaart (sommigen noemen het een versterker). Ook het mute-signaal wordt hier gerouteerd. Dempen werkt prima, maar er wordt geen feedback naar het besturingssysteem gestuurd.

Stap 6: Schematisch - Single Ended Signaal

Het audiosignaal wordt ook geconverteerd naar single-ended, omdat sommige apparaten geen gebalanceerd signaal ondersteunen.

Stap 7: Mechanisch ontwerp

Er is gekozen voor een aluminium extruderbehuizing met aluminium eindpanelen die met een CNC-machine kunnen worden gefreesd. Een andere optie zou zijn om PCB's als eindpanelen te gebruiken. Fusion 360 werd gebruikt om het model en de PCB-omtrek te bouwen.

Stap 8: PCB-layout

SMPS en digitale circuits moeten worden geïsoleerd van de analoge trappen. Hetzelfde geldt voor het voeden van de apparaten en grondniveaus. Kabels zullen ruis opvangen en de USB-kabel zal veel ruis injecteren.

De finishing touch wordt toegevoegd met zeefdrukkunstwerken:)

Stap 9: PCB-assemblage

Voor sommige componenten is een nabewerkingsoven of een heteluchtstation nodig om verborgen pads onder het onderdeel te solderen. Als u de verborgen pad ongesoldeerd laat, heeft dit invloed op de thermische prestaties of kan dit een slechte massaverbinding voor de chip veroorzaken.

Rechthoekige connectoren aan boordranden moeten zorgvuldig worden geplaatst, vooral omdat het bord aan beide zijden met schroeven wordt bevestigd en een fout van meer dan 2 mm zal resulteren in overmatige spanning voor de RCA-connector.

Stap 10: Eindpanelen

Eindpanelen kunnen worden vervaardigd door middel van CNC-frezen, lasersnijden of het ontwerpen van een passende printplaat. Fusion 360 werd gebruikt voor gereedschapspaden.

Stap 11: En daar heb je het

Sluit hem aan op een pc en hij wordt herkend zonder enige installatie of configuratie.

Stap 12: Bonus: verzwakkerbord

Relais en discrete weerstanden werden gebruikt om een ladder te creëren met 64 logaritmische stappen voor volumeregeling. Een soortgelijk bord past in elke andere signaalverwerking.