基于PCM2702E的USB声卡设计

内置式电脑声卡易受机箱内电磁辐射的干扰，造成信噪比下降，为了改善声音效果，利用USB接口设计外置声卡可以很好地解决这一问题。PCM2702E内部带有USB接口控制芯片及16bit D/A，符合USB1.0接口标准，在Windows98SE、WindowsMe、Windows2000下使用，无须编写专用的驱动程序，开发使用方便，并且价格低。
显然，利用PC机提供的数据流，16bitD/A转换的结构形式达不到追求日高的发烧级要求，不过如果电路设计合理的话，出声水平也相当不错。PCM2702极其简洁的应用方案可以避免编写USB驱动程序。PCM2702的应用电路如图1所示，本文重点就外置声卡的构成、设计思路和应用中的关键问题给予介绍。

PCM2702的特点：支持USB1.0接口标准；支持16bit32kHz/44.1kHz/48kHz取样；信噪比为105dB(典型值 动态范围为100dB；THD+N为0.002％；内部集成有独立的12MHz时钟发生器。
由图1可以看出，PCM2702E的电源部分采用了两组电源，其中模拟部分为+5V；数字部分为+3.3V，该组电源可通过LM317稳压芯片获得，电路如图2所示。

PCM2702E的工作状态通过芯片的10、11、12脚来检测。当PCM音频输入数据播放时10脚为低电平；USB接口处于挂起状态时11脚输出低电平；正常状态下12脚输出低电平，输入数据持续为0。12脚则输出高电平。可利用三色发光二极管做指示，以方便用户了解PCM2702当前的工作状态。由于PCM2702内置了数字电位器、软件静音功能，所以用户可利用PC机的音量控制功能设置输出音量，而无需单独编程。
由PCM2702输出的是左右声道模拟信号，继而需要解决的问题是以何种方式驱动耳机。由于是外置声卡，声卡体积的大小并不是考虑的主要因素，所以可供采取的方案基本有：运放输出、电子管SRPP或阴极输出、电子管变压器输出。如果采用电子管输出，需考虑的因素有以下几点：1)阳极高压的获取，需要专用的变压器；2)电子管灯丝的供电，如采用交流供电，则需设置双绞线，且可能仍然存在交流声；如采用直流稳压供电，电路需另加一片LM317。关键是无论怎样，采用电容输出往往听感不好，而采用输出变压器输出则成本上升。为解决以上的问题，采用图3电路，PCM2702的输出信号经AD827JN放大后，送入RCA插座，以便连接功率放大器，同时一路送入由K413/J118组成的扩流电路，可以推动一般的书架音箱，加入适配网络后输出可推动耳机。

K413/J118为工业用管，价格不高，音质却出奇的好。使用中发现该对管开启电压较高，约为7v左右。该部分电路调试中应注意的问题是，检查线路无误后，将5kΩ电阻调到最大值，调节中点电位调零电阻，即图3中的10kΩ可调电阻至5kΩ左右。通电，利用数字万用表检查中点电位是否接近0V；而后逐步减小5kΩ的工作点调整电阻，提高场效应管的工作点，同时注意中点调0，重复上述步骤。使用中，若选取较高的工作点，应注意K413/J118的散热。
由于PCM2702E为贴片封装，在业余条件下，可使用“热转印法”制作整个声卡的PCB板，以方便元件安装。这款声卡在设计上采用较少的元器件，实现了线输出、功率输出、耳机驱动输出功能，实际听音效果的确不错，清晰醇和。由于采用无大环路反馈的线路，所以互调失真小。