usb接口的声卡设计

高保真USB外置声卡的设计管康【摘要】本外置声卡设计使用PCM2706作为USB接口芯片，使用DIR9001接收，用wolfson WM8740音频DAc解码，实现高品质音频信号输出、耳机驱动。

本文简要阐述了利用上述芯片设计USB外置声卡的方案、构架、各部分特性以及性能测试结果。

【期刊名称】《无线互联科技》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】1页(P96-96)【关键词】USB声卡;音频解码器【作者】管康【作者单位】浙江传媒学院电子信息学院,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TP334.71 引言在人们对声音质量要求日益提高的今天，大量普及的板载声卡已经不能满足高品质音乐回放与娱乐的需求。

受制与集成化与成本的控制，以及电脑内部复杂电磁环境的干扰，板载声卡并不能发出令人满意的声音。

加上笔记本电脑逐渐普及，却又不能通过加装板卡式独立声卡来改善音质，使用USB外置声卡成了提高音频质量最合适的方案。

2 工作原理该设备使用标准的USB音频协议，在WINDOWS以及MAC平台上都不需要安装特定驱动。

声卡与电脑通信，从USB接口获得数据流，通过PCM2706将信号转换成S/PDIF格式，然后利用DIR9001将S/PDIF信号转化为音频I2S信号，接下来由WM8740解码，还原出模拟信号。

最后经过LPF电路与耳机放大电路，分别将信号送至线性输出端口与耳放端口。

结构如下：PCM2706是TI公司生产的具有 USB 接口、耳机输出和 S/PDIF 输出的立体声音频DAC，支持USB1.1标准，采样率最高支持48khz，16bit精度。

该器件自带解码输出，但为了获取更好的音质，只将其作为USB通信接口使用。

DIR9001是最高支持96kHz，24bit的数字音频接收器，支持S/PDIF, EIAJ CP-1201, IEC60958, AES/EBU协议的数字音频格式。

DIR9001有一个突出的技术优点，它内建低抖动的时钟恢复系统，理论值为50ps，这对确保数字信号的品质大有帮助，这也令DIR9001名声在外，获得不少发烧友的青睐。

体验自带KX机架的USB外置声卡联想UC20随着生活节奏的加快，人们似乎每天在上班、下班反复进行着机械式的生活，生活变得毫无活力。

人们总是在找各种途径和方法去改变这种生活模式，试图在死水一般的生活节奏中荡起那么一丝涟漪，K歌似乎是个不错的选择。

但对于每天上班、时不时还需要加班的白领来说，时间没有那么自由，只能等到周末才能尽情欢唱；而且就现阶段的大部分白领来说的话，去一次KTV的费用虽然不多，但似乎也占了当月工资的1/20，一个月去个一两次的话，也算是一部分比较大的开销了；KTV包间在节假日的时候根本供不应求，很多时候不能如愿的K歌释放压力；KTV的效果有限，对于一些要求较高的K歌爱好者来说的话，KTV的效果根本满足不了他们对于完美演唱的需求……诸如此类的种种原因，导致了人们对于在家K歌的迫切渴望。

联想鉴于精准的市场需求调查，推出了一款可以解决所有问题的产品——联想家庭娱乐K歌系统UC20。

联想在2015年重磅推出家庭娱乐K歌宝产品，具体分为“联想家庭娱乐K歌系统”和“联想移动K歌伴侣”两个系列。

联想家庭娱乐K歌系统UC20声卡（以下简称联想UC20又称Lenovo UC20）是目前联想强力推出的诚意之作，是一款适合于家庭K歌的声卡。

可以叫上两三好友，只需要简单的设备——联想UC20，连接上电脑，就可以在家享受非一般的K歌体验了。

一．前卫的设计理念成就非凡品联想UC20是全球首款自带KX机架的USB外置声卡！这个概念一出，震惊了整个行业！对于声卡行业有一点了解的朋友应该都清楚，KX机架是一个DIY的高性能软件，可以根据自己的喜好或者需求调节出成千上万个音效，是音乐、K歌发烧友都极其喜欢和依赖的一款软件。

可是以往的KX机架只能用在PCI/PCI-E等声卡上，而且并不是所有的电脑都有安装PCI或者PCI-E声卡的卡槽，所以就声卡而言，使用起来就非常的不方便。

而且PCI和PCI-E 声卡在使用KX机架时都必须先安装驱动，否则无法使用。

常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作者：戴铮学号：40831406华思佳学号： 40831415车飞学号： 40831403系部：电气工程系专业：应用电子技术题目：USB声卡的设计与制作指导者：朱小刚柏军基评阅者：2010年 5 月毕业设计（论文）中文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。

USB设备之所以会被大量应用,主要是因为其具有支持热插拔、携带方便(USB 设备大多“小、轻、薄”)、标准统一、可以连接多个设备、高速度、简单的网络互连功能优点。

当前的USB设备被局限在PC平台下才能进行数据交换,这是当前USB设备面临的最大局限。

在这个环境下，USB声卡逐渐的出现在市场上，并越来越流行。

USB声卡将USB 接口的特点和声卡的需要完美的结合，更方便了人们在生活中的需要。

尤其是PCM2702之类的芯片出现，使USB声卡越做越小，在实用的基础上追加了外观的设计，强调了便携性，并运用在了耳机上，相信在今后生活中将会越来越普及。

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。

在USB声卡设计中具有主导地位。

关键词： USB接口声卡 PCM2702目录1 引言 (1)1.1 声卡的基本功能 (1)1.2 声卡的主要类型 (2)1.3 声卡的接口 (6)1.4 声卡的发展历史 (6)1.5 声卡的厂家介绍 (9)2 USB接口及声卡各主要芯片介绍 (15)2.1 USB接口的介绍 (15)2.1.1 USB接口的发展趋势与行业速递 (15)2.1.2 USB接口的优点 (15)2.1.3 USB接口布置 (16)2.1.4 USB数据传输 (17)2.2 USB声卡各主要芯片介绍 (20)2.2.1 PCM2702介绍 (20)2.2.2 asm1117介绍 (25)2.2.3 APA3544 介绍 (26)3 基于PCM2702的USB声卡设计与制作 (27)3.1 USB声卡的设计要求 (27)3.2 设计方案论证 (30)3.3硬件设计 (31)3.4软件设计 (32)3.5电路的制作 (33)4 USB声卡性能测试 (38)结论 (48)致谢 (49)1 引言1.1 声卡的基本功能声卡是计算机进行声音处理的适配器。

编号南京航空航天大学毕业设计题目基于PCM2912的USB声卡学生姓名黄尧禹学号041020501学院电子信息工程学院专业信息工程班级0410205指导教师郭荣辉副教授二〇一四年六月南京航空航天大学本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：基于PCM2912的USB声卡）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。

尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

作者签名：年月日学号：基于PCM2912的USB声卡摘要声卡是现代录音技术的一个重要设备，在专业音乐领域、电子技术领域和家庭娱乐中都有应用。

USB声卡由PC USB接口外扩编解码电路构成，可广泛应用于各种不同的具备USB 接口的计算机以弥补板载声卡的不足、提升音质和扩充功能。

PCM2912是Texas Instruments 推出的单片USB接口的语音编解码芯片，具备简单的回放和录音功能，外围电路简单，价格便宜，系统自带驱动，具有良好的音质，但不支持混音，不能实现K歌功能。

本文以PCM2912为数字媒体编解码芯片，采用发烧级运放NE5532、M5227P、M65831P、TDA2822等芯片实现了多功能USB声卡，弥补了PCM2912声卡的不足。

该声卡具备噪声抑制、硬件混音（K歌）、数码混响、听湿录干、五波段均衡、双路麦克风、双路麦放增益调整、回放音量控制、监听、功放等功能。

本文设计了完整的声卡硬件电路，包括数字媒体编解码电路、前置放大电路、音量调节电路、加法器、高低音升降调电路、均衡电路、延时混响电路、和输出电路、功放电路，并对部分电路进行了仿真，给出了系统PCB版图。

关键词：USB声卡，PCM2912，电路设计，功能拓展USB sound card based on PCM2912AbstractSound card is an important equipment of modern recording technology in the professional field of music,electronic technology and home B sound card is combined by the PC USB interfaces expanded decoding circuit，can be widely used in a variety of different computer with a USB interface to compensate for the lack of onboard sound to enhance the sound quality and expanded functionality.PCM2912is a voice codec chip introduced by Texas Instruments,with single USB interface which has simple playback,recording functions and simple external circuit, low price,good sound quality.But does not support mixing and Kara OK.In this paper,PCM2912codec chip for digital media will use fever-op-amp NE5532,M5227P, M65831P,TDA2822,etc.As a multi-functional USB sound card,it makes up for the lack of PCM2912.The sound card has noise suppression,hardware mixing(Kara OK),digital reverb,listen dry while recording wet,five-band equalizer,dual microphones,dual wheat amp gain adjustment, playback volume control,monitor,amplifier and other functions.This paper designs a complete sound hardware circuits,including digital media codec circuit,preamplifier circuit,volume control circuit,adder circuit,high bass lifting tone circuits,balanced circuit,delay reverb circuit,output circuit,and an power amplifier circuit.At the end of the paper shows part of the circuit simulation, and the system PCB.Key Words：USB sound card;PCM2912;Circuit Design;Function expansion目录摘要 (ⅰ)Abstract (ⅱ)第一章引言 (1)1.1数字音乐 (1)1.1.1艺术欣赏 (1)1.1.2专业制作 (1)1.2音频技术 (2)1.2.1软件使用 (2)1.2.2硬件支持 (2)1.3认识声卡 (3)1.3.1结构原理 (3)1.3.2主要作用 (3)1.4发展现状 (4)1.4.1简要历史 (4)1.4.2主流类型 (4)1.4.3市场需求 (5)第二章PCM2912 (6)2.1引脚说明 (6)2.1.1引脚图 (6)2.1.2功能介绍 (6)2.2分区介绍 (8)2.2.1功能框图 (8)2.2.2模块概述 (8)2.2.3基本电路 (9)2.3研究方向 (10)2.3.1设计目标 (10)2.3.2设计思路 (10)第三章外围电路设计 (12)3.1降噪电路 (13)3.1.1工作原理 (13)3.1.2技术要求 (14)3.1.3器件选型 (14)3.2前置放大电路 (16)3.2.1工作原理 (16)3.2.2器件选型 (16)3.3频率均衡电路 (17)3.3.1工作原理 (17)3.3.2器件选型 (19)3.4延时混响电路 (21)3.4.1工作原理 (21)3.4.2器件选型 (22)3.5辅助电路 (25)3.5.1电源滤波电路 (25)3.5.2高低音升降调电路 (25)3.5.3混音电路 (26)3.6功率放大电路 (27)3.6.1工作原理 (27)3.6.2器件选型 (27)第四章总结与展望 (28)4.1总结 (28)4.2展望 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录 (32)第一章引言1.1数字音乐电子技术的飞跃式发展使得音乐的传播范围覆盖了全球的各个角落。

专业声卡和音频接口【简介】专业声卡（Professional Soundcard）是为影视录音、歌曲制作等专业音频领域而设计的具有极高品质的电脑音频接口。

它们大多价格不菲，有的甚至比一台PC机还要昂贵。

正如专业图形卡能提供的超凡画质和无与伦比的图形运算能力那样，性能卓越的专业音频卡所营造出的真实声音世界也绝非普通多媒体声卡（甚至是顶尖的多媒体声卡）所能比拟。

一、专业声卡及其特点专业声卡（Professional Soundcard）是为影视录音、歌曲制作等专业音频领域而设计的具有极高品质的电脑音频接口。

它们大多价格不菲，有的甚至比一台PC机还要昂贵。

正如专业图形卡能提供的超凡画质和无与伦比的图形运算能力那样，性能卓越的专业音频卡所营造出的真实声音世界也绝非普通多媒体声卡（甚至是顶尖的多媒体声卡）所能比拟。

为了做到这一点，专业声卡通常都会具备以下几个特征：1、采用超高品质（24bit / 96kHz）的A/D、D/A转换芯片，某些顶级专业声卡支持的采样率甚至高达192kHz（普通声卡的最高采样率为44.1kHz）。

图一：采样率高达192kHz的WaveTerminal 192 L●产品名称：Waveterminal 192L●规格概要： 2进6出数字音频接口（24-Bit/192-KHz）●生产厂商：EGO.SYS（韩国）●参考价格：1950●官方网址：/2、板卡做工精细、元件用料考究，具备极高的性能指标（低失真、高信噪比等）。

图二、做工精细、用料考究的Echo MIA●产品名称：MIA●规格概要：2进2出数字音频卡（24-Bit/96-KHz ）●生产厂商：ECHO（美国）●参考价格：2450●官方网址：/3、为了减小来自电脑内部的电磁干扰，高档的专业声卡多将A/D、D/A转换电路设计成单独的外置盒。

一方面用金属外壳增强了对干扰信号的屏蔽作用，另一方面，设计在外置盒上的各种输入输出插口也远比插拔计算机背板上的插头要方便得多。

USB声卡和USB音频解码方案原理近年来USB产品层出不穷，USB音频类在USB开发者论坛的努力下，成为一种标准的规范，USB声卡也开始在市场上悄然出现。

因为USB声卡内置了DAC和有源功放，音频数据以数字方式进入USB声卡，完全杜绝了PC的内部干扰，所以，USB声卡将有可能成为现有内置声卡的替代品。

本文介绍了一种基于ARM处理器的USB声卡设计。

USB声卡原理由USB声卡数据流图(见图1)可以看出USB声卡的工作原理。

在主机端播放音乐时，应用软件或驱动程序把各类音频信号转换为统一的格式，如PCM、MPEG等格式的数据流，通过主机的USB接口发送给USB声卡。

声卡的USB 接口接收到数据后，通过I2S接口把并行音频数据转为串行，再发送给音频编解码芯片进行D/A转换，即可在音频芯片连接的扬声器中发音。

录音过程和播放过程正好相反。

图1 USB 声卡数据流硬件设计USB声卡硬件主要包括MCU和音频编解码芯片。

MCU采用三星公司的处理器S3C2410，S3C2410内置I2S总线控制器和USB Slaver控制器。

S3C2410的I2S控制器实现了一个外部8/16位立体声音频CODEC IC的接口，支持I2S 总线数据格式和MSB-justified数据格式，并且支持DMA传输模式。

音频芯片采用UDA1341TS。

UDA1341TS提供标准的I2S接口，可以直接和SSS1630的I2S引脚连接。

另外，此芯片还提供标准的L3、麦克风和扬声器接口。

L3接口的引脚分别连到S3C2410的3个GPIO输出引脚上，通过GPIO 控制L3接口。

UDA1341TS音频芯片集成数字化音频和混频器功能。

数字化音频功能可以播放数字化声音或录制声音，因为包括这个功能，所以常把此类芯片称为CODEC设备。

混频器用来控制各种输入/输出的音量大小等，在本芯片中通过L3接口进行控制。

图2 USB声卡拓扑图软件设计软件设计包括两部分：USB声卡固件程序设计和主机端Windows驱动设计。

usb外置声卡如何选，⾮常头痛，喜欢的⼀起来YY，常见的芯⽚及⽅案研究 pchifi给喷得最多的⼀点，莫过于杂波⼲扰。

集成声卡有⼲扰，独⽴声卡也不见得⼲净到那⾥去啊。

于是，再次萌⽣了外置声卡，DAC的想法。

希望有兴趣的朋友共同研究。

玩外置声卡，不外乎三个途径，淘宝牌，品牌，diy。

最为熟悉的莫过于乐之邦的产品。

Monitor 01 mini, 02US, 01USD都是很好的基准产品，但是⼀来性价⽐不⾼，⽽来，选择还是有点少。

点击查看原图monitor 01 mini这是⼀颗5万门的XILINX的通⽤现场可编程门阵列芯⽚（FPGA），这款芯⽚本⾝不具备任何功能，它需要写⼊代码后才能实现不同的作⽤。

它在乐之邦新⼀代的USB声卡当中，均有运⽤，包括玲珑V系列。

虽然芯⽚相同，但Monitor系列与玲珑V系列使⽤的算法却不⼀样，因此实现了不同的功能，玲珑V的功能要多的多，但在⾳质部分的算法上，却不如Monitor系列的来的精准，Monitor系列通过FPGA系列的内置时钟管理器来重整，以提⾼⾳质，玲珑V并没有这么做，这也是Monitor系列⾳质明显优于玲珑V的关键原因Cypress CY7C68013A是⼀颗可编程的⾼速USB外围控制器芯⽚，它的基本功能确定，也可以通过写⼊代码来实现拓展，在玲珑V的设计当中，也采⽤了这颗芯⽚。

这款芯⽚承担USB信号输⼊转换的功能。

DAC芯⽚不再是PCM1793，⽽换成了PCM1754。

这款芯⽚同样也⽀持24bit/192kHz，但指标明显低于PCM1793。

这款DAC芯⽚的⾼采样率时的⾳质并不太好，但44.1kHz时的表现却⾮常出⾊。

点击查看原图运算放⼤器不再是OP275，⽽换成了CLC2059，这款运放芯⽚并不多见，它由Cadeka公司出品。

它的主要特征就是低噪声和⽀持4-36V的宽电压范围，它的设计⽬标就是⽤于替换OP275。

从成本上说，它⽐OP275要便宜不少。

01 Mini 依然保持了Monitor⼀贯偏暖的⾳⾊风格DAC芯⽚也与01 US的⼀样，为Burr-Brown PCM1793，⽀持24bit/192kHz，动态范围⾼达113dB。