原創分享：DIY音頻採集卡
這是我個人DIY作品中迄今為止完成度最高的。計劃做這麼個小東西：可以用2節磷酸鐵鋰電池供電，輸入雙聲道的音頻信號，以48kHz/96kHz (或支持192kHz) 24-bit 規格進行採樣，S/PDIF光纖數字輸出。這樣可以做到採集電路和後面的信號處理電路(或PC機、專業音頻設備)電氣隔離。去年我DIY過一個Cirrus Logic CS5341的應用電路，I2S輸出用排線連FPGA開發板，工作得很好，缺點就是工頻干擾的屏蔽處理不好做。這次就在上一版的基礎上改進，做成一個功能完整的小盒子。下面是完整的電路圖：
在畫PCB之前，我就買好了外殼——這是50x60mm的鋁殼體，估計了裝下所有東西還有些余量。PCB最後大小就按照這個盒子來設計。
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這是完成的PCB布局和Layout. 軟體是我DIY慣用的Eagle 4.61免費版。
做回來的 PCB. 因為和另外幾個小電路拼板做省錢，裁開就要自己動手了。
然後是打磨邊角，確保剛好能插入到外殼的PCB槽中，不要太松。前後也要磨得和外殼邊緣齊平。
OK. 接下來就可以開始焊接調試了。
這個小裝置我設計了一個分立的穩壓電路給模擬部分供電(5V)，如下圖。因為電池電壓在6V以上，這樣一個運放+射隨的串聯穩壓可以工作，性能比集成的LDO要好，我已經實驗過了。圖中的運放是SOT-23-5的，我用的AD8605. 電壓基準是SOT-23的TL431. 調整管是BC337, TO-92封裝。(其實功耗小，完全可以用 SOT-23的管子,我從其它工程裡面挪過來的沒改), 左邊兩個三極體是做恆流源的，R25換成鍺二極體更好。
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先調試這個分立電源吧，別出啥問題把晶元搞壞了。使用了先前實驗的電阻值——R22: 390, R25: 1.2k, R27 10k, R24: 10k, R23: 2.4k. 直插電容C31臨時焊到板子背面，C32, C30則不焊，不要緊。因為直插電容比較高，對後續的焊接有影響，所以留到最後再焊了。 調試必要的就臨時焊一下再拆。
這個分立電源焊上就成功了，沒有出現異常。R24, C32的作用是濾除TL431的雜訊，沒有焊C32的時候電源輸出雜訊明顯要高不少。給ADC晶元供電的3.3V組VD和VL，我就用LDO來搭了。VD用的是SPX3819, VL則用了最便宜的1117-3.3. VD本來想的是用TPS79333, 焊之前忽然意識到它最高輸入只有5.5V，於是換，找到了引腳兼容的SPX3819. 實測空載時SPX3819的輸出雜訊異常地低，比我的分立穩壓還要低……頭一次用這款LDO。
LDO也測試下，一般不會有啥問題。1117在板子背面。
電源確保沒有異常之後，就開始焊接主要的晶元了。核心部分是ADC: CS5341. 外圍的電路就是按照手冊上的，除了設置採樣頻率的M0, M1引腳，以及RESET引腳我連到單片機外，沒有什麼特別的。
ADC晶元和S/PDIF編碼器之間信號是I2S. WM8805在這裡用於S/PDIF的編碼，只用到晶元的部分功能，接成hardware模式，外圍也是按手冊上面的連就是了。CS5341和WM8805共用一個24.576MHz的時鐘。
單片機在這裡的作用僅僅是上複位其它數字晶元(CS5341 好象沒有POR)，以及設置ADC的採樣頻率。因為我對AVR用得最熟，就用了ATTiny13這個SOP-8封裝的單片機了。兩個I/O連接ADC，一個I/O產生Reset信號，一個I/O接按鈕，一個I/O接LED，剛好用滿。操作界面最簡化了，一鍵控制。
焊上單片機之後就寫程序，飛線連出來接下載器調試。這個程序不複雜，LED指示沒問題了大概就沒啥問題了，然後拆掉飛線。
最後的IC是模擬部分的輸入緩衝運放。這部分電路我就照搬CS5341手冊中的參數了，只不過換了運放型號為AD8656.
手冊上的元件參數
到此大部分的焊接工作就完成了，餘下晶振、電解電容、輸入輸出插座等器件。裝上晶振后簡單測試了一下S/PDIF輸出有信號，檢查了總電流大概正常，就放心了。我的PCB上有一條設計的飛線，是從CS5341的Reset引腳出來的。因為太繞了，兩層板嘛，顧及到GND平面的問題還是飛線比較好。下面是整個PCB 完成之前的樣子
PCB 完工之後
到這裡已經可以測試整個裝置的性能了。剩下來的工作還有並不是那麼簡單的——外殼開孔。我的工具只有小鑽和銼刀，這個手工活挺費工夫的。最後的樣子，前面
後面：光纖輸出，選擇按鈕和指示燈，電源輸入
這個裝置就可以用光纖連接到帶有光纖輸入口的音效卡上進行錄音了。
測試了下輸入插座懸空時候的本底雜訊。我喜歡用CoolEdit這個軟體來處理和分析音頻（FFT懶得自己去寫了:P）。CS5341的THD+N典型值為-98dB，從這個測試看雜訊還是達到了。如果模擬輸入端短接到地，相當於把bias電阻上的熱雜訊濾掉，噪底還能更低一點點。下面三幅圖是CoolEdit的64k點FFT分析結果，分別是48k, 96k, 192k採樣頻率。
令人欣慰的是，工頻干擾終於被幹掉了。
以上圖文內容均是EEWORLD論壇網友：cruelfox 原創，在此感謝。
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