过年了,Show一下我历时一年半时间完成的DIY CD机

zlxsmile · 发表于 2011-2-3 16:02

1# zlxsmile

控制和显示：
采用MCS51单片机电路实现CDROM的控制、LCD显示功能。配合按键和红外接收头，实现按键控制、遥控控制等功能。

原理图和PCB板如下：

PCB板之所以重新设计，是为了和网上购买的机箱完美的配合。这块PCB，组装之后，定位孔、键盘、遥控接收、LCD显示均和目标机箱完美匹配，且具有红外遥控、按键控制等功能。

LCD屏幕采用1602系列工业级显示屏，背光，美观大方。价格也不菲，是市面上出售的1602显示屏的3倍以上。当然显示效果也非常大气。

控制和显示板上自带整流滤波和稳压，同时也有DC输入的接口。既可以输入交流电压，也可以用+5V电压直接驱动。

USB 输入的设计：
　　USB输入采用Ti公司的PCM2706芯片，抛弃其模拟部分，取其数字输出部分，输入CD Reference Board...

USB声卡看似简单，实则不然。因为需要和PC机相连，如果电路设计不到位，势必会引入各种干扰和杂讯。其中最常见的表现就是，用某品牌或某型号的PC效果可能还不错，可是换一个PC效果就会打折扣；还有探讨电源、主板、声卡音质表现的；还有自己改造电源给声卡单独供电的...总之，效果可能也是影响PC Hifi在烧友中大量推广的原因。

大家可能感到奇怪，SPDIF是数字输出接口，音频是模拟信号，数字输出如何影响模拟电路部分？这个原因我在前文中有讲述，理由如下：
1、SPDIF信号频率较高，最高可达到2MHz以上，而且波形的脉宽随音乐内容而变化。对于这样一个高频、占空比差别较大的信号，如果SPDIF电路的方波阶跃响应不良，在面对不同频率或不同脉宽的方波时，电路的响应也不一样，最终会造成波形的脉冲响应不一致。这种不一致的脉冲，经过后面的解调电路后，还原出的时钟可能会产生额外的漂移。
2、数字解调电路内部也是边缘触发的。上文谈过，SPDIF的输出波形中，波形信号脉宽（频率）是随时变化的，如果SPDIF电路上升时间变慢了，将可能导致后面的数字电路在翻转的时候，“翻转时间”上产生差异，导致还原出来的数字信号上叠加一些高频的“Jitter”，从而影响音质。
3、SPDIF规定，输出信号波形幅度为1Vpp，电路要将电平控制在这个范围内。
4、噪声和干扰：要尽量降低，理由如2，因为额外的噪声会在数字电路中体现，最终导致解调恢复出的时钟和数字信号上叠加"Jitter"。

对于USB声卡而言，和CD转盘相比，1，2，3点对声卡的影响不是最主要的，最为重要的是第4点。

对于和PC相连的USB设备而言，开关电源的噪声是不可避免的，开关电源噪声可分为共模噪声、差模噪声和辐射噪声。这里共模噪声是指主回路与机壳间传导的噪声；差模噪声指回路中的常态噪声；而辐射噪声既包括外界通过空问向外发射的噪声，又包括开关电源对外界辐射的噪声。

对于PC Hifi而言，我们需要重点关注的核心问题也在于此！而这个问题，则是一个系统性问题，不是单靠某一个环节就可以完全消除掉的。比如说，PCB板受到了干扰，引发了EMI问题，往往可能我们尝试了很多方法，都无法取得立杆见影的功效。这不是说这些方法无效，而是因为，可能我们的某一种方法只能消除部分的影响，而不是全部。当消除部分影响时，有时很难看出明显的变化，会让我们误判为这种方式无效。而换另外一种方法时，也会如此...于是这个问题就感觉非常棘手了。因此，我们需要最大程度的考虑到各种可能性，才能彻底解决问题。

之前，我试制过一个USB声卡，效果还不错。在连接我的IBM X60笔记本电脑时，Spdif数字信号的输出效果确实很不错。可是，当我将这个声卡和普通PC相连时，发现音质有了明显的恶化...

因此，我一方面考虑Hi-Fi PC 播放机的可行性，另一方面，也需要从USB声卡的设计上下功夫，要尽量的规避这个影响。

为了尽可能减小这个影响，在USB声卡系统方案上，也采用了大量的措施，包括了一些价格昂贵的专用器件的应用。

输入信号切换：
　　采用5V双刀双掷继电器，CDROM的SPDIF接常闭，USB的SPDIF接常开。当连上电脑后，继电器吸合，切换为USB模式。拔下USB线或电脑关机后，继电器还原，进入CD播放模式。

USB输入的设计理念：将PCM2706 芯片性能发挥到极致。

USB输入电路的主要设计亮点：

大功率多路独立供电，提供充沛能量

大容量退耦电容，总容量接近10000uF

高精度、超低相位噪声时钟源，提供精密的全局时钟供给。

极低漏感的脉冲变压器设计，完美传输数字音频信号。

专业级的EMI控制技术，杜绝PC干扰，声音更纯净。

支持SPDIF同轴输出、光纤输出、模拟音频输出，I2S数字音频输出...

支持额外一路SPDIF输入。两路SPDIF输入之间可切换。

专家级的数字音频信号传输。50欧姆的阻抗匹配，信号完整性更佳。

多层板设计，杜绝噪音和干扰...

和同样采用PCM2706芯片的USB声卡彩虹(Rainbow)进行对比。发现：和彩虹相比，本设计音场更宽深，声音更接近真实，全频更加宽松自然。普通人即可听出二者的区别。本USB 转换电路的设计取得了圆满成功。

zlxsmile · 发表于 2011-2-3 16:15

21# zlxsmile

有了DIY的USB SPDIF转换器以及Reference CD板的支持，DIY音源的工程总算接近完工了。

平时调试期间，在没事的时候，总是喜欢用耳机接入DAC，听一听美妙的音乐。可是很快我就发现，由于缺少缓冲级，输出音量无法开得过大，否则声音会变差。与此同时，由于缺少音量控制环节，CD播放时，音量过大，也无法用耳机监听。

于是，我设计了这块PCB。使用时，只需要叠加在Reference CD板之上即可，可以为该机器增加一个高品质的耳机监听端口。同时，输出音量可以方便的设定到适中的位置...

我将这块PCB命名为“Ear Reference”。

电路解说：
在平衡输出的DAC上，提取单端信号，作为输入。输入端采用“渥尔曼”结构的共射共基电路作为缓冲器。

缓冲输出后，进入衰减式音量控制环节。采用8位二进制编码方式进行音量控制，音量控制级别可达256级。

音量控制之后，是一个三级达林顿结构的“Diamond Buffer”电路。该电路为经典的OdB输出电路。

为了增强耳机的推动力，除了选择三级达林顿结构的输出级之外，还采用了每声道3对输出管并联的方式做最后的电流输出。

为了增强电源供给能力，每路供电均用上了4个大电解电容进行滤波。总容量接近10000uF。

zlxsmile · 发表于 2011-2-3 16:20

基本设计理念和思路描述完毕。欢迎大家跟帖讨论。特别是技术问题的讨论。让我们共同进步！

今后，老虎180还会继续DIY的步伐，针对前级、功放、音箱等进行尝试。大家的鼓励就是我前进的动力。

老虎180祝大家新年快乐！！！

雨后初烧 · 发表于 2011-2-3 16:23

强大

dsh5611 · 发表于 2011-2-3 16:33

记号一下。

gztankboy · 发表于 2011-2-3 16:40

强呀,记下慢慢看,同样喜欢1955.

机械白痴 · 发表于 2011-2-3 16:46

我来个擦！！你你你这未免也太生猛了吧汗哦...

音生音世 · 发表于 2011-2-3 16:48

很强大

句子 · 发表于 2011-2-3 16:50

焊接工艺有代加强,随便问一下有套件吗?

790802 · 发表于 2011-2-3 17:21

强~

gz_zxq · 发表于 2011-2-3 17:32

楼主的技术很强，而且资料解析也很详细，谢谢！

G.R.M · 发表于 2011-2-3 17:44

新年快乐
漂亮的机子，口水呀！

hz_zhc · 发表于 2011-2-3 18:53

论坛对图片的限制太那个了！很多东西想看清楚点都不行！焊接工艺还有提高的空间。顺便问一句，楼主还有什么您不会的吗？

czxcv · 发表于 2011-2-3 19:15

新年快乐！强大.......牛......

czxcv · 发表于 2011-2-3 19:33

新年快乐！强大.......牛......

98989 · 发表于 2011-2-3 20:08

祝楼主新年快乐！！！

辛苦了！

一口气拜读你新年大作的一部份，很好！明天继续拜读。谢谢！

如果设计自已玩的话，辛苦您了！
如果设计用于商业的话，估计成本会偏高些。

广东第一恶霸 · 发表于 2011-2-3 20:11

强悍，拜一个

lqui76 · 发表于 2011-2-3 20:33

这贴强大,要顶,菜鸟学习下,也想搞一个音源,但技术太差

问下怎么改坛上很火的W540E光驱中啊,
手上有一个,还有论坛的光驱控制套件.试装过但效果不是很好

lqui76 · 发表于 2011-2-3 20:34

这贴强大,要顶,菜鸟学习下,也想搞一个音源,但技术太差

问下怎么改坛上很火的W540E光驱中啊,
手上有一个,还有论坛的光驱控制套件.试装过但效果不是很好

zlxsmile · 发表于 2011-2-3 21:07

这贴强大,要顶,菜鸟学习下,也想搞一个音源,但技术太差问下怎么改坛上很火的W540E光驱中啊,
手上有一个,还有论坛的光驱控制套件.试装过但效果不是很好
lqui76 发表于 2011-2-3 20:34

W540E我也试着改过,最后放弃了.因为我买的不是日本原产的,好象是马来西亚产的...这个光驱对CD格式识别上面有局限,一些格式的CD碟片不能识别.要先升级固件才能识别. 此外,这个光驱里面好象有3个陶瓷晶体,是村田公司贴片的那种,频率各不相同.首先应该要替换那个33M的.另外两个是否需要更换我心里也没底.因为如果要换的话,我的板子也不支持了...加上光驱托盘是白色的(不太美观),长度也长一些......综上所述,最后只能放弃了,因为里面有两片芯片不知道是干什么用的,自己也感觉改造的把握不是很大. 相比之下,采用MTK主芯片的光驱改造起来把握性大一些.因为它的里面一个主芯片基本上就全部搞定了,改造相对比较容易一些...

改光驱的核心在于改电源和时钟.还有就是光头一定要新,机械结构一定要可靠.把握住这几点,基本上就离成功不远了. 很多diy光驱转盘的兄弟只是在数字输出上做文章,对电源和时钟重视程度不够.要知道如果不换电源,采用开关电源,光共模噪声的干扰,就可以让任何一个系统变成一个劣质系统...光驱上标配的陶瓷震荡器,谐振频率精度200ppm,这个200ppm要带来多大的相噪和抖动呀...不关注电源和时钟,这样的改造是不会有好结果的.

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