基于PCM2702E的USB声卡设计

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基于PCM2702E的USB声卡设计

    内置式电脑声卡易受机箱内电磁辐射的干扰,造成信噪比下降,为了改善声音效果,利用USB接口设计外置声卡可以很好地解决这一问题。PCM2702E内部带有USB接口控制芯片及16bit D/A,符合USB1.0接口标准,在Windows98SE、WindowsMe、Windows2000下使用,无须编写专用的驱动程序,开发使用方便,并且价格低。
    显然,利用PC机提供的数据流,16bitD/A转换的结构形式达不到追求日高的发烧级要求,不过如果电路设计合理的话,出声水平也相当不错。PCM2702极其简洁的应用方案可以避免编写USB驱动程序。PCM2702的应用电路如图1所示,本文重点就外置声卡的构成、设计思路和应用中的关键问题给予介绍。
PCM2702电路 
    PCM2702的特点:支持USB1.0接口标准;支持16bit32kHz/44.1kHz/48kHz取样;信噪比为105dB(典型值 动态范围为100dB;THD+N为0.002%;内部集成有独立的12MHz时钟发生器。
    由图1可以看出,PCM2702E的电源部分采用了两组电源,其中模拟部分为+5V;数字部分为+3.3V,该组电源可通过LM317稳压芯片获得,电路如图2所示。
 
    PCM2702E的工作状态通过芯片的10、11、12脚来检测。当PCM音频输入数据播放时10脚为低电平;USB接口处于挂起状态时11脚输出低电平;正常状态下12脚输出低电平,输入数据持续为0。12脚则输出高电平。可利用三色发光二极管做指示,以方便用户了解PCM2702当前的工作状态。由于PCM2702内置了数字电位器、软件静音功能,所以用户可利用PC机的音量控制功能设置输出音量,而无需单独编程。
    由PCM2702输出的是左右声道模拟信号,继而需要解决的问题是以何种方式驱动耳机。由于是外置声卡,声卡体积的大小并不是考虑的主要因素,所以可供采取的方案基本有:运放输出、电子管SRPP或阴极输出、电子管变压器输出。如果采用电子管输出,需考虑的因素有以下几点:1)阳极高压的获取,需要专用的变压器;2)电子管灯丝的供电,如采用交流供电,则需设置双绞线,且可能仍然存在交流声;如采用直流稳压供电,电路需另加一片LM317。关键是无论怎样,采用电容输出往往听感不好,而采用输出变压器输出则成本上升。为解决以上的问题,采用图3电路,PCM2702的输出信号经AD827JN放大后,送入RCA插座,以便连接功率放大器,同时一路送入由K413/J118组成的扩流电路,可以推动一般的书架音箱,加入适配网络后输出可推动耳机。
 
     K413/J118为工业用管,价格不高,音质却出奇的好。使用中发现该对管开启电压较高,约为7v左右。该部分电路调试中应注意的问题是,检查线路无误后,将5kΩ电阻调到最大值,调节中点电位调零电阻,即图3中的10kΩ可调电阻至5kΩ左右。通电,利用数字万用表检查中点电位是否接近0V;而后逐步减小5kΩ的工作点调整电阻,提高场效应管的工作点,同时注意中点调0,重复上述步骤。使用中,若选取较高的工作点,应注意K413/J118的散热。
    由于PCM2702E为贴片封装,在业余条件下,可使用“热转印法”制作整个声卡的EDAPCB/PCBjishu/" target="_blank" class="infotextkey">PCB板,以方便元件安装。这款声卡在设计上采用较少的元器件,实现了线输出、功率输出、耳机驱动输出功能,实际听音效果的确不错,清晰醇和。由于采用无大环路反馈的线路,所以互调失真小。

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