Pro potřeby testování D/A převodníků jsem si postavil jednoduchou USB zvukovou kartu s obvodem PCM2902. Karta má analogový vstup i výstup, elektrický S/PDIF výstup a galvanicky oddělený vstup a také optický vstup i výstup TOSLINK.
Srdcem celého zapojení je obvod PCM2902, což je kompletní USB codec. Obvod zvládá vzorkovací frekvenci do 48kHz. Integrovaný obvod obsahuje USB řadič pro A/D a D/A převodník, HID část pro 3 tlačítka, regulaci hlasitosti, vlastní převodníky a S/PDIF enkodér a dekodér.
Zapojení vychází z doporučeného zapojení z katalogového listu. Pro lepší kvalitu analogového výstupu je použitý externí stabilizátor napětí s obvodem IC2. Všechna napájecí napětí jsou blokována kondenzátory 1uF. K obvodu je dále připojen optický vysílač TOTX173 a přijímač TORX173. Elektrický S/PDIF výstup je realizovaný pomocí RS422 vysílače IC4. Protože je pro přenos komerčního S/PDIFu použitý nesymetrický koaxiální kabel s impedancí 75 ohmů, tak jsem použil pouze jeden výstup a pomocí odporového děliče R13/R14 jsem zmenšil výstupní napětí a přizpůsobil výstupní impedanci normě. Většinou se udává výstupní napětí maximálně 0.6V špička-špička. Na výstupu děliče je trochu větší napětí, ale nemělo by to vadit. S/PDIF přijímač obsahuje také RS422 budič tentokrát zapojený obráceně jako převodník na TTL. Vstup je zaterminován rezistorem R7, který je možné umístit před, nebo za oddělovací pulsní transformátor. Já měl lepší zkušenosti s rezistorem před trafem. Pulzy vypadaly na osciloskopu lépe. Digitální vstup je zapojen přes přepínač elektrika/optika. Obvod se přepne automaticky z analogového vstupu na digitální, pokud zdetekuje přítomnost S/PDIF signálu. Analogový výstup neobsahuje žádný přídavný zesilovač, takže ho není možné připojit např. přímo na nízkoimpedanční sluchátka. Předpokládá se připojení k zesilovači.
Nejsou potřeba žádné speciální ovladače. Vyzkoušel jsem plnou funkcionalitu v Linuxu, Windows XP, Windows 7. Ovladače jsou součástí operačního systému. Fungují také HID tlačítka, regulace hlasitosti a umlčení.
Plošný spoj osazujeme od nejmenších součástek po největší. Nejdříve jsem připájel obvod IC1, který je opravdu již dost malý. Obvod jsem přichytil za dvě krajní nožičky mikropájkou. Když jsem si byl jistý, že je obvod správně umístěn, tak jsem nanesl na všechny vývody tekuté tavidlo, které usnadňuje rozlévání cínu a projel jsem páječkou a trubičkovým cínem nejdříve jednu celou stranu a pak druhou. Spousta vývodů se slila dohromady. Přebytečný cín jsem snadno odsál měděným knotem, který se pro tento účel prodává. Dále jsem připájel ostatní obvody a pokračoval jsem SMD rezistory a kondenzátory. Následně jsem osadil drátové propojky a všechny součástky z horní strany a nakonec konektory.
Plošný spoj je navržen jako jednostranný se dvěma drátovými propojkami. To nám umožní jeho snadnou výrobu v amatérských podmínkách. Jeho rozměry odpovídají plastové krabičce U-KP35B. Po sestavení jsem zjistil, že přepínač vstupů je zapojen obráceně. Zde je spoj již opraven. SMD součástky mají velikost 1206 a jsou rozmístěny tak, aby se dobře pájely.
Většinu součástek jsem sehnal v GM Electronic. USB konektor v GES Electronic a integrovaný obvod PCM2902 prodávají např. v FK Technics. Pulsní transformátor jsem sehnal na EBay a to konkrétně PE-65612. Pokud nám nevadí, že vstup nebude galvanicky oddělen, můžeme ho nahradit dvěma 100nF kondenzátory.
| označení | hodnota a typ | počet |
|---|---|---|
| R1-R2 | 22R SMD1206 | 2ks |
| R3 | 1M SMD1206 | 1ks |
| R4,R9-R11 | 1k5 SMD1206 | 4ks |
| R5 | 180k SMD1206 | 1ks |
| R6 | 91k SMD1206 | 1ks |
| R7 | 75R SMD1206 | 1ks |
| R8 | 2R2 SMD1206 | 1ks |
| R12 | 8k2 SMD1206 | 1ks |
| R13 | 360R SMD1206 | 1ks |
| R14 | 91R SMD1206 | 1ks |
| R15 | 330R SMD1206 | 1ks |
| C1-C8 | 1uF SMD1206 keramika | 8ks |
| C9-C14 | 10uF/25V elektrolyt SMD velikost B | 6ks |
| C15-C16 | 22pF SMD1206 keramika | 2ks |
| C17 | 10nF SMD1206 keramika | 1ks |
| C18-C20 | 100nF SMD1206 keramika | 3ks |
| IC1 | PCM2902, PCM2902B | 1ks |
| IC2 | LP2951CM SMD SO-08 | 1ks |
| IC3-IC4 | 75176B SMD SO-08 | 2ks |
| L1 | 47uH axial | 1ks |
| LED1 | LED zelená 2mA | 1ks |
| OX1 | TORX173 toshiba | 1ks |
| OX2 | TOTX173 toshiba | 1ks |
| Q1 | 12MHz krystal mini | 1ks |
| S1-S3 | mikrospínač 6x6mm vysoký | 3ks |
| S4 | Přepínač P-KNX125 | 1ks |
| TR1 | LL1572, nebo S22083, nebo PE-65612 | 1ks |
| X1 | miniUSB zdířka USB PCB MBW | 1ks |
| X2-X3 | 3.5" zdířka EBS35 | 2ks |
| X4-X5 | cinch zdířka do PCB TOBU3 | 2ks |
| Krab1 | Plastová krabička U-KP35B 23mm x 54mm x 104mm | 1ks |
Uvedené zapojení funguje spolehlivě. Naměřené parametry přibližně odpovídají údajům v katalogovém listu. Pokud chceme použít jen některé ze vstupů, či výstupů, není nutné osazovat všechny konektory. Kromě obvodu PCM2902 jsou nejdražší optické transceivery a transformátor. Zapojení lze použít jako druhou zvukovou kartu, nebo jako S/PDIF výstup do STEREO zesilovače s digitálním vstupem. Digitální vstup lze použít pro připojení jiného zdroje digitálního audia, např. DAT, miniDISC, CD Player apod. Měření parametrů jsem prováděl programy RightMark Audio Analyzer (RMAA) a Baudline. S programem RMAA jsem z nějakého důvodu dosahoval pod Windows 7 mnohem horších výsledků, než pod Windows XP. Také tam fungovala divně regulace hlasitosti. Dále jsem se zabýval pouze testování pod linuxem.
-
English
Česky
