Pro svůj kvalitní D/A převodník jsem potřeboval převodník z USB na S/PDIF. Zvolil jsem obvod PCM2704, který jsem si nechal zaslat od firmy TI jako vzorek. Zapojení má analogový výstup na sluchátka a digitální výstup S/PDIF s elektrickým a optickým rozhraním (TOSLINK). Lze použít také 3 HID tlačítka pro ovládání hlasitosti a umlčení.
Schéma vychází z doporučeného katalogového zapojení obvodu PCM2704. Obvod obsahuje D/A převodník, S/PDIF výstup a dále HID část se 3 tlačítky MUTE, VOL+ a VOL-. Pro USB vstup je použitý standardní miniUSB konetor. Výstup na sluchátka používá standardní zdířku na 3.5" jack. Pro převod signálu z úrovně TTL na diferenciální signál je použitý budič RS-485 sběrnice 75176B. Pro převod na optiku se používá optický vysílač firmy Toshiba s označením TOTX173.
schéma verze 1.1 ve formátu Eagle 5
Po vyvrtání děr pro krystal, propojky, konektory a tlačítka jsem jako první osadil integrovaný obvod PCM2704, abych měl okolo dost místa na pájení. Obvod jsem položil na správné místo, připájel jednu nožičku na kraji a poté projel páječkou a tenkým trubičkovým cínem celou druhou stranu nožiček najednou. Potom to samé s první řadou. Výsledkem je, že jsou skoro všechny vývody propojené cínem. Následně jsem pomocí měděného pleteného pásku a páječky odsál přebytečný cín. Pokud bylo na místě dost kalafuny, tak se vývody díky povrchovému napětí bezproblému oddělili. Dále jsem osadil obvod 75176B, SMD rezistory a kondenzátory. Tyto součástky osazuji tak, že je po umístění na správné místo držím nehtem, případně šroubováčkem, či pinzetou. Jeden vývod připájím malým množstvím cínu. Pokud součástka drží na správném místě, tak ji připájím na druhé straně a následně finálně na první straně. Dále jsem osadil SMD konektor, drátové propojky a následně všechny součástky z horní strany. Zapojení by mělo fungovat hned po připojení do systému a přihlásit se jako standardní USB zvukovka. Pro běžné operační systémy typu Linux, či Windows XP nejsou potřeba žádné ovladače. Mělo by fungovat i ovládání hlasitosti pomocí tlačítek.
Plošný spoj je navržen jednostranný se dvěma drátovými propojkami v programu Eagle 5. Většina součástek a USB konektor jsou osazeny ze spodní strany. Z horní strany jsou propojky, tlačítka, tlumivka, krystal a ostatní konektory. Snažil jsem se oddělit analogovou část od digitální a také správně tahat zemní spoje, abych co nejvíce eliminoval rušení a interference. Plošný spoj je navržen tak, že ho lze vyrobit v běžných amatérských podmínkách. Já si ho nechal udělat u firmy Kohout Spoj .
formát PDF verze 1.1
formát Eagle5 verze 1.1
| označení | hodnota a typ | počet |
|---|---|---|
| R1 | 1M SMD 0805 | 1 ks |
| R2 | 1k5 SMD 1206 | 1 ks |
| R3, R4 | 22R SMD 0805 | 2 ks |
| R5, R6 | 16R SMD 0805 | 2 ks |
| R7-R10 | 3k3 SMD 0805 | 4 ks |
| R11 | 1k5 SMD 0805 | 1 ks |
| R12 | 8k2 SMD 0805 | 1 ks |
| R13 | 360R (56R) SMD 0805 | 1 ks |
| R14 | 91R SMD 0805 | 1 ks |
| JMP1 | 0R (56R) SMD 0805 | 1 ks |
| C1, C2 | 22pF SMD0805 keramika | 2 ks |
| C3-C7, C13 | 1uF SMD0805 keramika | 6 ks |
| C8 | 10uF/25V SMD tantal velikost B | 1 ks |
| C9, C10 | 100uF/6.3V SMD tantal velikost B | 2 ks |
| C11, C12 | 22nF SMD0805 keramika | 2 ks |
| IC1 | PCM2704 SSOP28 | 1 ks |
| IC2 | 75176B SMD SO-08 | 1 ks |
| L1 | 10uH | 1 ks |
| OX1 | TOTX173 | 1 ks |
| Q1 | 12MHz krystal mini | 1 ks |
| S1-S3 | mikrospínač 6x6mm | 3 ks |
| X1 | miniUSB zdířka | 1 ks |
| X2 | cinch zdířka | 1 ks |
| X3 | 3.5" zdířka EBS35 | 1 ks |
S/PDIF [Sony/Philips Digital Interface] je rozhraní sloužící pro digitální přenos audio signálu. Existuje ještě jeho profesionální varianta AES3. Používají stejný protokol, který se liší např. v existenci ochrany proti kopírování u komerčního S/PDIFu. Liší se také napěťové úrovně signálů, konektory, impedance a typ přenosu (symetrický/nesymetrický). Komerční S/PDIF existuje ve třech variantách: Elektrický s výstupem TTL (např. na CDROM), elektrický s úrovní 0.5Vpp na konektoru cinch (RCA) používající pro přenos nesymetrický kabel s impedancí 75R běžný na spotřební elektronice a optický nazývaný TOSLINK, který zavedla TOSHIBA. Všechny 3 způsoby přenosu mají identické kódování signálu a lze je mezi sebou libovolně konvertovat. Frekvence přenosu se liší dle vzorkovací frekvence, počtu bitů a počtu kanálů. Kromě základního nekomprimovaného kódování PCM se rozhraní dnes používá i k přenosu zakódovaného vícekanálového audia, např. Dolby Digital, DTS apod. Rozhraní má výhodu, že stačí jeden vodič pro přenos kompletního signálu pro přenos audia. To je zároveň nevýhoda, protože přijímač musí rekonstruovat hodinový signál z přenášených dat a může vznikat jitter, který se projeví jako drobné zkreslení po průchodu D/A převodníkem. Pro přenos digitálního audia v rámci přístroje je výhodnější použít sběrnici I2S.
| Rozhraní | AES3 | S/PDIF |
|---|---|---|
| Přenos | symetrický | nesymetrický |
| Konektor | XLR-3 | cinch (RCA) |
| Impedance | 110 ohmů | 75 ohmů |
| Výstupní napětí | 2-7V p-p | 0.5V p-p |
| Max. napětí | 7V p-p | 0.6V p-p |
| Max. proud | 64mA | 8mA |
| Vstupní citlivost | 0.2V | 0.2V |
| Kabel | STP | koaxiální |
| Maximální dosah | 100m | 10m |
Zapojení jsem postavil ve dvou exemplářích a v obou případech fungovalo na první zapnutí. Analogový výstup má poměrně solidní zvuk bez rušení a je rozhodně lepší než běžné interní zvukovky na základních deskách PC. Nízké kmitočty a středy mi připadaly vynikající, ale vyšší frekvence byly lehce zastřené. Holt úplné HiFi to není, ale pro většinu lidí bude kvalita zvukového výstupu dostatečná. Já jsem zapojení postavil hlavně kvůli S/PDIF výstupu, který mi funguje jak v optické tak elektrické podobě.
Byla doplněna část o S/PDIF. Problémy s elektrickým S/PDIF výstupem byly způsobeny na straně přijímače. Bylo upraveno zapojení a plošný spoj. Elektrický digitální výstup je nyní možné zapojit jako symetrický (AES3), nebo nesymetrický (S/PDIF). V případě S/PDIFu se zapojí výstup přes odporový dělič R13(360R)/R14(91R), který zajistí správnou napěťovou úroveň výstupu. Výstupní impedance je asi 72R. Výstup B z budiče 75176B zůstane nezapojen. Stínicí vodič se zapojí SMD propojkou na zem. V případě použití AES3 s impedancí 110R se jako R13 použije rezistor 56R, R14 se nezapojí a jako SMD propojka poslouží rezistor 56R propojující výstup B s druhým výstupem. Tím by mělo být dosaženo přibližné impedance 110R a symetrický výstup. Jako konektor se používá 3 pinový XLR, který má na 3. pinu zapojenou zem.
English
Česky