告诉你怎么自己制作USB驱动+供电的耳放

最近单位手头任务基本上完成，有点空闲时间了，就会想着折腾点啥，曾经弄过USB驱动+供电的耳放，效果不怎么理想，底噪有点大(和USB供电有直接关系)，这就想起了，重新折腾一个。

首先说一下机器的工作原理：

先看简单流程图：

PC端，安装好CM108B兼容声卡驱动后，应用程序，将音频文件，解释成为USB数据流，到本声卡的CM108B芯片，芯片接收USB音频数据流(不稳定)，并通过内部时钟，进一步编码成为I2S音频数据，传输到TLV320AIC23B。

TLV320AIC23B，内部DAC将I2S数据，转换为音频输出，并送到耳机放大器，输出。

N76E003，负责播放状态和MIC插入等的检测，并切换CM108B到相应工作状态，同时，根据按钮、上电等，通过I2C控制TLV320AIC23B的增益和静音、开机冲击消除等。

很明显，这里从PC端--声卡I2S输出，都是纯数字操作，中间不会引人任何附加噪音和其他不可知失真，唯有I2S编码的时钟稳定性，会造成jitter失真，因此这里选择CM108B也是因为该芯片jitter参数和高档芯片比并不差，处于中档以上水平。同时为了进一步控制jitter，采用了外接有源晶振并用AMS1117-3.3单独供电。获得最大稳定性。

TLV320AIC23B内部DAC SNR=100dB 耳放 SNR=97dB，这个指标，已经超过CD音乐标准。所以实现Hi-Fi应该不是问题。对于48KHz采样音频，TLV320AIC23B提供96KHzDAC采样率，也就是2倍过采样，也完全符合中档Hi-Fi信源标准了。

而上面的所有过程，除了jitter失真、就唯有TLV320AIC23B把I2S数据转换为音频的失真过程，这里TLV320AIC23B的DAC部分 Total harmonic distortion(总谐波失真)=−92dB (1KHz -3dB)该指标也虽非非常惊人，但也是相当可以了。

这样构成的系统，根据上面所述，做一个小小的Hi-Fi耳放，完全足够了。唯一担心的就是电源条件，毕竟采用的是USB直接供电，而USB供电质量大家都明白，虽然采用了一片AMS1117-3.3为音频部分单独供电，还必须对音频地和数字地进行进一步处理，加强退偶滤波，并且稍大退偶电容全部采用钽电容。

作为这类东西的主控管理芯片。N76E003硬件够齐全，体积小，关键是性价比高，主控就是它了。

准备搞的东西，体积应该很小，因此，音量控制什么的都只能用按钮，而舍弃数字音量控制常用的飞梭。

TLV320AIC23B的控制，可以选择SPI也可以选择I2C，本着越简单越好的原则，就I2C了，003通过I2C,控制TLV320AIC23B的初始化、增益、静音、过采样率、掉电。

TLV320AIC23B是3.3V供电，考虑LDO数字部分可以共用，N76E003供电也采用3.3V。

下面是主控部分线路。经过修改，取消了PMOS开关，后级软关机都由单片机进行，且把CM108B的MODE和MSEL引脚也进入单片机，测试是否可以由单片机软控。PDSW和RUN引脚分别用于检测关机信号和工作状态，通过MIC插坐，引入3.3V的MIC插入信号，如果MODE可以软控，这里就是一个检测端口。另外就是3个按钮端口和2个I2C端口加上编程端口、串口了。

TLV320AIC23B的I2S解码、耳放部分

继续：

I2S解码、耳放选择TLV320AIC23B，

由于只使用了I2S解码输出部分，其他指标直接无视，具体如下：

DAC信噪比：DAC SNR (Typ) (dB)：100

立体声耳放部分：

0分贝输出：0-dB full-scale output voltage 1.0 VRMS

输出功率：Maximum output power 32Ω 30mW 16Ω 40mW

信噪比：Signal-to-noise ratio, A-weighted (see Note 4) AVDD = 3.3 V ≥90 dB 标准97dB

电源抑制比：Power supply rejection ratio 1 kHz, 100 mVpp 50 dB

带开关机噪音抑制和数字静音。

想来这个芯片做个数字解码耳放应该是够了。

下面是线路图

CM108B USB 声卡部分：

USB声卡芯片选择CM108B，有完善的ASIO 声卡驱动(HI-FI的前提)性价比高，功能多，抖动jitter数据中等水平，作为一款SOUND-I2S接口，在HI-FI范围应用，完全足够了。为了进一步降低jitter失真，采用单独电源供电的有源12MHz晶振。

实际上只用了内部 SOUND CARD I2S编码部分硬件资源，其余只选择了一个简易MIC输入，好方便网络音频使用，其余全部咔嚓。

考虑到声卡芯片和单片机是同时即插即用，因为没测试过是不是可以通过MCU的IO来控制该2种模式，故保留2种跳线选择，(选择声卡纯耳机模式、耳麦模式和电脑混音器路径选择，适应最多功能应用和最精简模式)实际做板子会连接2个IO口，测试是不是能够由单片机来控制完成。

线路图：

今天开始做PCB，突然想到，单片机可以sleep，而TLV320AIC23B有Power Down Control 功能，那么CM108B的PDSW输出控制信号，只需要引入到N76E003中断，或N76E003轮询，就可以实现后面级Power Down功能，很明显这样的话，Q1的PMOS管开关就完全不需要了，上传的线路就不改了，这部分大家直接无视，另外把CM108B的PDSW输出连接到N76E003的IO，后级的Power Down功能由N76E003软控就好。

等PCB做好，上传PCB图。

看线路有点复杂，其实器件并不多，可弄到的盒子就这么大，板子必须配合，所以器件排的非常空闲，不过这样也好处理混乱的AGND和GND分块，可以更充分考虑音频干扰什么的。板子上所有看上去像电解电容的东东，全部都是钽电容，一个是提高性能，另一个就是为了降低高度。

板子实际大小：85*55mm。

板子焊接好了，大家上眼，就这么个样子：

板子上面由于都是钽电容，所以很多大电容并联的0.1直接暂时忽略。

MIC输入部分，不是整个测试的重点，果断暂时不弄。

单片机程序也只是纯粹的TLV320AIC23B初始化，其他什么都没写。

下面开始测试：

第一次插入USB，电脑没认，怀疑没有焊接好，对USB插座再进行一次补焊。

插入电脑，设备顺利出现。CM108B，系统自己认识，基本驱动直接就装上了。

接着就是安装ASIO驱动：AudioDevice on USB Bus 2.8.40

也顺利完成。一路好消息：

下面上基础波形测试：

MCLK和SCK信号，采样44.1KHz 32Bit IIS SCK频率=2.8224MHz，至少示波器直读还是非常准的，看波形速度限制非常合适，无明显过冲，波形稳定，这是Hi-Fi的基本保障。

IIS的LRCK和DATA。没什么好说的，反正就是干净利落。

下面就说一下调试过程：

IIS波形、上位机程序都正常。

N76E003程序只做了最简单的，就是官方IIC MASTER 范例直接改改就用。

控制单元也是很简单，就0x00-0x09 和0x0F 共10个单元，其中好几个还可以用上电缺省值。

IIC地址对了，ACK正确了，IIC通信正常。。

按照官方数据表，初始化完成，对不起，耳机完全无声。

检查输出直流电压，0V，说明完全不能工作，仔细回头检查线路，发现自己大意了。本身因为不需要LINE输入和MIC输入。所以画图纸时候，把TLV320AIC23B的20、19、18直接给接地了。但是芯片内部可都是直流耦合，直接接地造成的结果就是连中位滤波16脚VMID电压=0.直流电位问题肯定就在这，

仔细的挑起20-18脚，直接掰断或者悬空都成。再测量VMID，上电慢慢上升到1.6V，耳放电压也正常=1.6V，到这里直流状态完全正常，可耳放就是不开声。

继续折腾，对Analog Audio Path Control (Address: 0000100)单元修改，开启MIC单元和LINE的模拟通路，用镊子钳触碰LINE端子和MIC端子，欢乐的咔咔嗡嗡声在耳机里面清晰发声。说明整个模拟通道已经正确工作了。可为什么DAC就是没声音呢?

官方文档里面，Digital Audio Path Control (Address: 0000101)单元的D3位，功能叫DACM DAC soft mute 0 = Disabled 1 = Enabled。

因为音量控制寄存器里面，D6-D0 为音量数值，=0是MUTE。这里有MUTE了，那么101寄存器这里的soft mute 我就理解为软静音，也就是静音不是突然没声，而是慢慢的静音。这个功能应该是不错，当然要使能，所以D3单元没有修改，就用的缺省值1.它哪怕这里1=MUTE，那么我肯定不会这么理解了。

因为耳放就是不开声，没办法，说不定这个soft mute 是一个画蛇添足的独立软件静音位呢，关闭试试看马上修改该位=0，重启单片机...............................

哈...耳边传来甘雅丹的爱情海....................。

天蓝了，一片明亮。

甘雅丹那毫无杂质的声音，在ZST双动铁耳机表现出来，咋感觉有点甜呢?

接着当然就是一系列试听，插着耳机，插拔USB，耳机里面有非常轻微的1-2声咔嚓，完全听不见冲击。

关闭foobar输出。增益开到最大，耳机完全无声，反正我是听不出来，AMS1117-3.3的 0.003%输出噪音加上TLV320AIC23B的50dB 电源抑制比的威力就体现出来了。完全感觉不到电源就是由USB直接供电的。太干净了。

配器、声像、定位那是相当满意，人声有点毒，完全离场独立成像。

顺便吐槽一下这个网购的ZST耳机，音质什么的都非常对得起价格，可声场实在有点太小了，所有东西貌似都只在脑袋那么大的地方发声。