Cadence基于USB音频解码器的电路设计+PCB电路图(2)
1.2 设计目标及指标要求
设计一个通过USB接口与计算机连接，能即插即用，通用性强，音频效果优良的USB音频解码器。本USB音频解码器要求具有优良的D/A转换功能，要求性噪比达到80dB以上，频响范围要大于人耳听力范围（20Hz—20KHz），动态范围达100dB，声道分离度达80dB以上，失真度达-90dB。
1.3 方案的选择
目前市场上的USB-D/A解码普遍采用两种方式：第一种是直接使用D/A解码芯片将电脑中采集出的数字信号转换成模拟信号，再使用功率放大器将信号放大输出。这类方式是最原始的解码方式，效果很不理想，不采用。第二种方式是使用CM102，CM108，PCM2705这类芯片把USB数字信号转换成同轴输出锁相环SPDIF信号，再提供给另一个D/A芯片解码成模拟信号，这种方式虽比第一种方式优化很多，但是由于存在转换精度，匹配等的限制，效果依旧不是很理想，成本也高，而且用SPDIF不仅多了两次转换，还需要经过PLL锁相环，抖动也会增大不少，所以也不采用本方案。
在与音乐DIY发烧友交流过程中，我们得知另外一种更为优良的方案：将电脑中采集出的USB数字音频信号先经过数字信号处理转换成I2S格式的数字信号，再使用D/A芯片将I2S格式的数字信号转换成模拟信号输出。本方案是音乐发烧界大家公认最为保真的方案，为此我们选用本方案最为合适。
1.4 当前国内同类课题研究水平概述
《实验科学与技术》杂志在2005年10月增刊中发表了一篇名为《低功耗 高集成度 高保真度 USB声卡的设计与制作》的文章，作者是电子科技大学的一名学生，他们采用的设计方案是直接使用PCM2702将采集的数字信号解码成模拟信号输出，经后级运放进行滤波后就直接推动耳机发声。采用的是在1.3中介绍的第一种方式进行工作，虽然PCM2702芯片的性能比低端的CM102要好很多，但是最终的结果也不是很理想。他们给出的最后成品性能测试也没有提供各类基本的技术指标参数。
苏州工业职业技术学院在2007年的毕业设计中有一项名为《USB—DAC设计与制作》的课题，他们采用的工作方式同样是上述介绍的第一种方案。他们使用缓冲DIR9001芯片判断接收的信号是否是USB数字信号，如果是，再经过PCM1793解码成模拟信号后直接输出。他们仅仅是实现了将数字信号转换成模拟信号，对失真度等技术指标没有要求，最终结果也没有提供技术指标参数。
2009年江南大学的通信与控制工程学院进行了一项《USB声卡的设计研究》项目，他们依然是采用第一种方案，直接使用了PCM2704解码芯片将数字信号解码成模拟信号再输出，他们再设计之初的指标要求是USB声卡具有较好的D/A转换功能，信噪比达到80dB以上，频率响应应大于人感知范围（20Hz-20KHz）,声道隔离度要达到70dB以上，输出的功率和电源消耗都应较小。最后他们的作品测试结果是：频响带宽为20KHz，信噪比达87.96dB，声道分离度达84.44dB，最大输出功率为21mW，电源消耗为87.5mW。各项指标都达到了设计初的要求。
1.5 解码器的简易工作原理
为了使本解码器具有使用方便，即插即用的特点，我们选用了PCM2706作为USB通信接口，PCM2706将USB数字信号转换成I2S格式信号后输出给后接的D/A解码芯片，本解码器采用顶级级别的水晶CS4398芯片作为D/A解码核心芯片，将I2S格式的数字信号转换成模拟差分信号输出，最后使用平衡模拟滤波电路将差分信号整合成单输出的模拟信号驱动耳机播放。结构图如图1.1：
