一款便携解码器的设计与制作-《无线电》2014.03
2014-03-31 16:43:54笔者曾经设计了多个解码器和耳机放大器。虽然效果都还不错,但个头都较大,不仅出差时不方便携带,而且放在电脑桌上也比较占地方。为节省空间、便于携带,笔者设计了这个小巧便携、带耳机驱动的解码器。
该解码器的特点
(1)使用电脑usb口供电,不需要额外的电源变压器,便于携带。
(2)解码器内部采用隔离dc-dc模块,把核心电路的地和usb的地相隔离。在模拟信号连接到其他设备时,避免因共地问题引入干扰。
(3) 采用单联电位器,通过软件控制音量。传统双联电位器做音量调节有几个缺点:首先,双联电位器两个通道不容易同步,特别在小音量时尤为明显。其次,双联电位器使用一段时间后,在转动时,因接触问题,通常有“沙沙”的噪声;再次,双联电位器直接接在音频信号通道上,电位器不仅自身存在热噪声,较长的音频走线还会拾取外界的干扰噪声。
这里采用的单联电位器不在音频通道上,而是连接到单片机的adc输入端,这就克服了双联电位器带来的问题。这种调节方式也有自身的缺陷:在小音量时,thd n、信噪比等指标可能不如使用双联电位器的设计。这可以通过选用小信号性能优异的dac来缓解。在这方面,delta-sigma dac相对传统多比特dac有着先天优势。
( 4 ) 本制作采用了德州仪器的src4392芯片进行时钟抖动滤除。我们知道,一副2d平面图像可以用互相垂直的x 轴、y 轴两个坐标表示。当一副图像沿x轴方向上被拉伸或压缩时,图片会产生变形。类似的,dac输出的音频信号可以用幅度轴和时间轴来表示,当时间轴由于抖动的影响变得不均匀时,我们得到的是一个失真的声音信号。
相对于传统的多比特dac,sigmadelta结构的dac更容易受到时钟抖动的影响。对于高性能的dac,在音频的高频部分,抖动经常成为限制dac性能发挥的瓶颈。
src4392在做采样率转换时,采用了两个数字伺服环路:输入数字伺服环路和输出数字伺服环路。这两个数字伺服环路对抖动有优异的抑制能力。如图1所示,从中可以看出,当src4392的输入和输出数字伺服环路都处于slow模式时,数字伺服环路对很低频率的抖动都有良好的抑制作用,而对更高频率抖动的抑制能力更加优异。这为后面高性能dac性能的发挥提供了保证。
(5) 模拟音频信号采用全直流耦合,而没有采用对声音影响较大的隔直电容。
电路原理与制作
图2所示为该设计的系统框图,下面按照模块逐步介绍它的原理与制作。
◆ 电源部分
图3所示是电源部分的原理图,图中ic10、ic12是dc-dc隔离电源模块。供电取自usb口的vbus,该dc-dc模块输出电压为5v,输出最大电流为200ma。
■ 图1 src4392异步采样率转换数字伺服环路的频率响应开关频率实测值为120khz。
未完。。。
全文详见《无线电》2014.03