Áudio USB DAC: 12 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

• Usa drivers padrão, funciona com Windows, Macs e muitas distribuições de Linux, mas limita o desempenho a 16 bits, 48 kHz
• Saídas de nível de linha balanceadas (profissionais) na parte traseira (XLR / 6,35 mm)
• Saída de nível de linha de terminação única (pro) na frente (RCA)
• Sem capacitores em série de saída
• SMPS capacitivo
• Alimentado por USB
• Conector para placa de processamento de sinal externo (por exemplo, controle de volume)

Originalmente construído para evitar que o ruído da rede elétrica (zumbido de 50 Hz) seja amplificado por alto-falantes ativos do tipo monitor de estúdio, apenas redesenhando as fontes de alimentação. Alguns pré-amplificadores comerciais captaram o mesmo ruído do adaptador de força ou das interfaces USB ou SPDIF, então fiquei sem opção a não ser construir o meu próprio.

Suprimentos

- Caixa: Caixa do botão

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

Etapa 1: Esquema - Fontes de alimentação

SMPS capacitivos são usados (em vez de indutivos) para eliminar o ruído de 50 Hz. A filtragem RC adicional reduz o ruído de alta frequência. O ruído de alta frequência não é audível, mas nos piores casos pode afetar o desempenho do amplificador, etc. As tensões caem com os reguladores lineares antes dos estágios analógicos.

Etapa 2: Esquemático - Interface USB

O PCM2707 oferece um bom suporte plug and play para vários sistemas operacionais e não requer licenças, embora os recursos sejam limitados. O sinal é convertido em I2S. A otimização do jitter deve começar com este pedaço de circuito.

Etapa 3: Esquema - DAC

O PCM1794A converte o sinal digital em analógico com saídas de corrente. Fora dos recursos adicionais, apenas mudo é usado.

Etapa 4: Esquemático - Analógico

Dois amplificadores LME49724 fazem uma conversão diferencial de corrente em voltagem, um por canal. Filtragem de alta frequência adicional pode ser adicionada.

Etapa 5: Esquema - Conector

O sinal é encaminhado para um cabeçalho de pino, onde cada linha pode ser processada separadamente com uma placa externa de escolha. Usei-o para uma placa atenuador de resistor discreto controlável (alguns chamam de amplificador). Além disso, o sinal mudo é roteado aqui. Silenciar funciona bem, mas nenhum feedback é enviado ao sistema operacional.

Etapa 6: Esquema - Sinal de extremidade única

O sinal de áudio também é convertido em terminação única, pois alguns dispositivos não suportam sinal balanceado.

Etapa 7: Projeto Mecânico

O invólucro de alumínio extrudado foi selecionado com painéis de extremidade de alumínio que podem ser fresados com uma máquina CNC. Outra opção seria usar PCBs como painéis finais. O Fusion 360 foi usado para construir o modelo e o esboço do PCB.

Etapa 8: Layout de PCB

O SMPS e os circuitos digitais precisam ser isolados dos estágios analógicos. O mesmo se aplica à alimentação dos dispositivos e níveis de aterramento. Os cabos captam ruído e o cabo USB injeta muito ruído.

O toque final é adicionado à arte em tela de seda:)

Etapa 9: Montagem de PCB

É necessário refazer o forno ou uma estação de ar quente para alguns dos componentes para soldar as almofadas ocultas sob o componente. Deixar a almofada oculta sem solda afeta o desempenho térmico ou pode causar uma conexão de aterramento ruim para o chip.

Os conectores em ângulo reto nas bordas da placa precisam ser colocados com cuidado, especialmente porque a placa é fixada por parafusos de ambos os lados e ter um erro de mais de 2 mm resultará em estresse excessivo para o conector RCA.

Etapa 10: painéis finais

Os painéis de extremidade podem ser fabricados por fresamento CNC, corte a laser ou projetando uma placa de circuito impresso. Fusion 360 foi usado para caminhos de ferramentas.

Etapa 11: e aí está

Conecte-o a um PC e ele será reconhecido sem qualquer instalação ou configuração.

Etapa 12: Bônus: Placa do atenuador

Relés e resistores discretos foram usados para criar uma escada com 64 passos logarítmicos para controle de volume. Uma placa semelhante servirá para qualquer outro processamento de sinal.