Zaloguj się
Wszystkie
5 maja 2023
1330
- Stereofoniczne wejście i wyjście o bardzo niskim poziomie zniekształceń i szumów
- Podłączenie do komputera przez USB
- Wsparcie dla sterowników Windows, MacOS i Android
- Asynchroniczna konwersja częstotliwości próbkowania (całkowicie przezroczysta)
- Pełna izolacja galwaniczna pomiędzy komputerem a złączami audio
- Umieszczony w eleganckiej aluminiowej obudowie
- Zasilanie 12 V DC (np. z zasilacza wtyczkowego)
- Diody LED sygnalizacji zasilania i przesterowania
Ten projekt powstał z inspiracji Czytelnika, który chciał przenieść do plików cyfrowych swoją kolekcję płyt LP i zapytał, czy dysponujemy analogowo-cyfrowym interfejsem dźwiękowym USB (ADC), który pozwoliłby mu nagrywać z bardzo wysoką wiernością.
Jeśli chcesz uzyskać lepszą jakość dźwięku ze swojego komputera, w tym możliwość nagrywania i odtwarzania z wysoką częstotliwością próbkowania i rozdzielczością bitową (do 192 kHz, 24-bit), ten tekst na pewno Cię zainteresuje.
Oprócz nagrywania i odtwarzania muzyki lub innego dźwięku, projekt ten pozwala Twojemu komputerowi PC stać się zaawansowanym analizatorem jakości dźwięku. Potrzebne jest tylko odpowiednie oprogramowanie; omówimy to później.
Z dodatkiem Silicon Chip Balanced Input Attenuator for Audio Analysers and Scopes z numeru majowego w 2015 roku (siliconchip.com.au/Article/8560), będziesz miał rzeczywiście potężne narzędzie pomiarowe.
Pozwala ono zmierzyć zawartość zniekształceń w najlepszych wzmacniaczach, przedwzmacniaczach, korektorach i innych urządzeniach audio.
Projektując ten moduł zaczęliśmy od szukania, jako rozwiązania problemu, prostego kodeka zintegrowanego w układzie scalonym. Istnieje kilka dostępnych chipów audio USB typu "wszystko w jednym", ale z kilku powodów nie spełniają one oczekiwań. Generalnie ograniczają się do korzystania z próbkowania dźwięku z maksymalną częstotliwością 48 kHz i rozdzielczością 16-bitów, ale co ważniejsze, mają dość wysokie zniekształcenia, około 0,1%, ze stosunkiem sygnał-szum sięgającym zaledwie 85 dB. Potrzebujemy więc czegoś lepszego.
Pierwszy prototyp tego projektu wykorzystał te same płytki przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC) i cyfrowo-analogowego (DAC), co w projekcie DSP Active Crossover (maj-lipiec 2019; siliconchip.com.au/Series/335).
Płytki te zawierają odpowiednio układy Cirrus Logic: CS5381 i CS4398.
Choć mają one już kilka lat, ich jakość jest fenomenalna.
Przetwornik DAC CS4398 ma zakres dynamiki 120 dB i stosunek sygnału do szumu (SNR) 107 dB; przetwornik ADC CS5381 osiąga SNR 110 dB, czyli 0,0003%.
Zdecydowaliśmy się więc pozostawić te układy, ale oprócz nich umieścić jak najwięcej elementów na jednej płytce, aby ułatwić budowę i uzyskać ładny, zwarty wygląd. Parametry, jakie zapewnia ta karta dźwiękowa USB, powinny odpowiadać pragnieniom nawet najbardziej zagorzałych entuzjastów Hi-Fi.
Wprowadziliśmy jednak kilka zmian i ulepszeń w stosunku do wspomnianego, wcześniejszego projektu. Przedstawione rozwiązanie maksymalnie żyłuje wydajność tych IC, w bezkompromisowym poszukiwaniu niskiego poziomu szumów i prawie niemierzalnych zniekształceń.
Dodatkowo zapewniliśmy działanie modułu w trybie "plug-and-play" dla komputerów z systemami Windows, Mac i Android. Testowaliśmy go w systemie Windows, ale ufamy zapewnieniom producenta o kompatybilności z komputerami Mac i Android.
Podczas projektowania podjęliśmy kilka kluczowych decyzji:
- Aby uzyskać najlepszą wydajność, musimy odizolować masę komputera od masy karty dźwiękowej USB. Komputery z reguły szumią, więc musimy przerwać pętlę masy.
- Karta musi być obsługiwana przez odpowiednie sterowniki w systemie Windows, a najlepiej we wszystkich innych popularnych systemach operacyjnych.
- Ważna jest możliwość obsługi różnych częstotliwości próbkowania, ale raz ustawiona, powinna na ogół pozostawać bez zmian.
- Układ PCB musi minimalizować szumy, a dodatkowo musimy mieć możliwość łączenia wejść i wyjść na różne sposoby.
- Umieszczenie transformatora w obudowie wprowadziłoby mierzalny szum związany z częstotliwością sieci 50 Hz, nawet jeśli podjęlibyśmy działania mające na celu jego minimalizację. Ponieważ nie chcemy skomplikowanego układu zasilania, wybraliśmy zasilacz wtyczkowy DC.
- Dla najelegantszego projektu wg konstruktorów Silicon Chip, wszystko powinno być na jednej płytce PCB.
Jak już zauważyliśmy w przeszłości, w projektach takich jak ten, nieuniknione jest użycie montażu powierzchniowego niektórych komponentów. Musimy użyć specyficznych części, aby uzyskać takie parametry, a w wielu przypadkach są one dostępne tylko w wersji SMD. W tym przypadku dotyczy to interfejsu USB oraz układów ADC i DAC.
Tam gdzie było to możliwe, użyliśmy komponentów przewlekanych. Spowodowało to, że płytka drukowana jest nieco większa niż byłaby w wersji all-SMD, ale znaleźliśmy bardzo ładną obudowę, która zgrabnie ją otula.
Adaptacja do wydania polskiego - Andrzej Nowicki
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
