十八、自制USB声卡功放电路
摘要：随着计算机硬件飞速发展，外围设备日益增多，键盘、鼠标、调制解调器、打印机、扫描仪早已为人所共知，数码相机、MP3随身听接踵而至，这么多的设备，如何接入个人计算机？USB就是基于这个目的产生的。USB是一个使计算机周边设备连接标准化、单一化的接口。
关键词： USB接口声卡；PCM2702；CM102
声卡的基本功能：声卡是计算机进行声音处理的适配器。它有三个基本功能：一是音乐合普通PCI声卡成发音功能；二是混音器（Mixer）功能和数字声音效果处理器（DSP）功能；三是模拟声音信号的输入和输出功能。声卡处理的声音信息在计算机中以文件的形式存储。声卡工作应有相应的软件支持，包括驱动程序、混频程序（mixer）和CD播放程序等。
声卡的接口：
●线性输入接口，标记为“Line In”。Line In端口将品质较好的声音、音乐信号输入，通过计算机的控制将该信号录制成一个 文件。通常该端口用于外接辅助音源，如影碟机、收音机、录像机及VCD回放卡的音频输出。
●线性输出端口，标记为“Line Out”。它用于外接音箱功放或带功放的音箱。
●第二个线性输出端口，一般用于连接四声道以上的后端音箱。
●话筒输入端口，标记为“Mic In”。它用于连接麦克风（话筒），可以将自己的歌声录下来实现基本的“卡拉OK功能”。
●扬声器输出端口，标记为“Speaker”或“SPK”。它用于插外接音箱的音频线插头。
●MIDI及游戏摇杆接口，标记为“MIDI”。几乎所有的声卡上均带有一个游戏摇杆接口来配合模拟飞行、模拟驾驶等游戏软件，这个接口与MIDI乐器接口共用一个15针的D型连接器（高档声卡的MIDI接口可能还有其他形式）。该接口可以配接游戏摇杆、模拟方向盘，也可以连接电子乐器上的MIDI接口，实现MIDI音乐信号的直接传输。
声卡基本原理：电路原理图如图1所示。PCM2702(IC1)为美国TI公司属下的BB公司生产的USB接口DAC芯片。PCM27O2支持USB1.0标准，可接收16bit的立体声或单声道的USB音频数据流，其基本参数如表1所示。IC2为集成双运放，用作输出缓冲放大。 IC1的左边为数字输入部分，右边为模拟输出部分，PCM2702的2脚要求电压为3．3V，在这里，巧妙地用一个红色发光管降压，并兼作电源指示，只要插上USB口它就会亮，并接R1是为了减轻LED的负担。R2为上拉电阻，考虑到计算机提供的电源高频纹波较大，故采用较强的滤波措施。C3～C11和C18均为电源滤波和退耦电容，加一个电感作模拟部分的滤波。
PCM2702的音频输出偏置为1~2Vcc，因后接的缓冲运放为单电源应用，故不加隔直电容，这样运放也不用加偏置电阻。IC2构成一个直流放大倍数为1、交流放大倍数为2的缓冲放大器，C16、C17、C19、C20 为隔直电容。若忽略运放输出电阻，隔直电容容量计算公式如下：
式中，fL为下限频率，RL为负载阻抗，若设定下限频率为40Hz，两个耳机并联使用，因一个普通耳机阻抗通常为32Ω，那么RL为16Ω， 可计算得隔直电容值为580.5uF，这里用680uF， 并一个0.22uF的CBB电容可改善高频音质。当然，由于PCM2702输出已具有较大的幅度， 可以直接推动如TDA2282等小功率功放，故可将运放改为功放，这样，输出功率会大些。
实物图声卡实物如图2所示。
声卡效果及其评价：从USB的原理及特点出发，根据PCM2702芯片的工作原理，并以便携方便实用为基本目的，设计了USB声卡电路，在电路设计中，首先阐述了声卡的发展及USB接口的基本原理和结构，给出理论依据。然后根据PCM2702的功能需要进行了电路的总体设计，并针对各自应用特点提出改进建议。用试验的方式论证了方案的可行性。在USB声卡的设计中，考虑各种因素，成功的完成了主要用PCM2702设计的USB声卡，音频数据好，音质效果好，滤波效果优良，噪音低，使电压更稳定，通用性高，使我们看到了声卡的发展有了新的发展方向。
参考文献
[1]李涵. USB接口驱动的研究与设计.山东：山东科技大学硕士学位论文 ，2005.5.
[2]许永和.USB外围设计与应用.北京：中国电力出版社，2002.
