USB+同轴输入解码耳放 - 嘉立创EDA开源硬件平台

一、置顶（Top）

        本项目依据"CC BY-NC-SA 3.0"开源协议，不允许商业使用，转载时请标明作者以及出处，请自觉遵守开源协议~

二、项目修订（Revision）

• Rev. 1.1 

         问题修复：

         1）修复了MDL7601原理图符号的问题（USB数据差分对搞反了）；

         2）修复了多功能开关无法正常使用以及GPIO上拉问题。

• Rev. 1.0 

         初始版本（initial release）

三、项目介绍（Introduction）

本项目是一款高规格数字解码耳放，支持USB Audio、同轴以及Toslink®（光纤音频）三种输入，支持模式切换。

四、功能实现（Function）

       本项目主要功能实现依靠MDL7601-9018_A1这款高清数字音频模组，搭载了CT7601CR高性能USB音频芯片以及ES9018K2M高保真音频DAC配合低噪声音频运放，从而实现高品质音频回放。

       耳机放大器功能实现依靠TI的TPA6120，这是一颗高保真耳机放大器，具有1.5W的高输出功率、128dB的DNR（Dynamic Range，动态范围）、低于-105dB的THD+N（总谐波失真加噪声）以及低输入噪声（典型值0.9μVrms），以上特点使其适用于专业音频设备以及高端音乐播放器。

       辅助功能模块包括电源、多功能开关、状态指示、输入输出端口以及输出静噪。

       1）电源部分包括耳机放大器电源以及数字IO接口供电，耳机放大器供电部分采用Boost升压+电荷泵组合，用于产生耳机放大器工作所需的正负电源（由于二极管压降，负电源部分电压会比正电源低0.3V左右，属于正常现象），这部分电路见下图；

数字IO部分供电无特殊要求，采用LDO供电，为IO部分电路提供3.3V供电。

2）多功能开关部分通过单个开关实现音量增减以及模式切换功能，向左拨动开关实现音量减、向右拨动开关实现音量增、垂直短按开关切换输入源，长按一秒后切换滤波器风格*，断电状态下垂直按下开关不放再连接电脑实现USB Audio Class的切换（切换到UAC 1.0模式，实现对Windows 10以下系统以及对Switch游戏机的支持）；

*滤波器风格有3种，具体见下面表格

3）状态指示通过双色LED指示灯实现，支持输入模式指示、音量状态指示以及滤波器模式显示；

状态指示灯指示的状态如下表所示

4）输入输出端口包括USB Type-C接口、Toslink接口、同轴数字音频接口以及耳机输出接口。Type-C接口用于连接电脑等USB主机设备，起到供电和音频串流的作用、Toslink接口用于S/PDIF光纤输入、同轴接口用于S/PDIF数字音频输入、耳机接口用于输出耳机放大器放大后的模拟音频信号。

5）输出静噪部分实现上下电耳机输出静噪功能，采用检测VBUS电压是否达到静噪阈值来控制继电器断开闭合，从而实现输出静噪。

五、主要参数（Parameters）

1）默认上电工作模式：USB Audio（UAC 2.0），带掉电记忆功能；

2）电源输入：4.8-5.2V直流，电流500mA-1A；

3）S/PDIF同轴输入电平：300mV-3.3V（端接阻抗75Ω）；

4）S/PDIF光纤输入：Toslink接口；

5）耳机输出0dBFS电平：1.8Vrms；

6）耳机输出频率响应：20Hz-50kHz（采样频率192kHz下）;

7）耳机输出频率响应平坦度：+0.02，-0.2（20Hz-20kHz）;

8）耳机输出信噪比（SNR）：>118dB；

9）耳机输出动态范围（DNR）：>118dB；

10）耳机输出总谐波失真+噪声（THD+N）：-105dB

六、功能演示（Demo）

实物展示

（演示视频待补充）