好音质的 USB DAC

上次 @zeroomega 买 USB DAC 的时候,鉴于自己的 Acer Aspire 4741 极为二逼地把 HDA Codec 放到了无线网卡边上,而且 USB DAC 也不贵,因此就让他帮我带了一台。这台铝壳的小玩意音质相当不错,因此我的 MP3 一类的东西全部都待在屉子里吃灰去了,我现在主要用这玩意加上 clementine 听歌( clementine 能直接跳过 PulseAudio 和 Phonon 将音频输出至 ALSA ,而且可以选择目标声卡,很方便)。

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外观,光溜溜的铝壳。

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两边都由两个螺丝固定,这一面是 USB Type B 插座和一颗紫色的电源指示灯 LED (经测试似乎不是紫外)。

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另一头是 3.5mm 耳机接口和 S/PDIF 数字同轴输出。

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开壳,板子被卡在铝壳的槽里(这种通用铝壳真心还不错的),挡板上面贴了两块绝缘的垫子。放眼看去板子上不少独石电容,退耦电容用的是红宝石的 YXA 系列。

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PCB 正面。板子的做工用料和走线都很不错,贴片元件是回流焊接的,看上去非常舒服。

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背面,直插器件焊得也很规整。除了 S/PDIF 接口那块以外板子上没有残留助焊剂,应该是被洗过。

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声卡的核心是德州仪器家 Burr-Brown 的 PCM2704 ,也就是说接口实际上是 USB1.1 的。用的时候发现挂在外置 Hub 后面会有时不时的卡顿,尽管 Hub 是 MTT 的。

PCM2704 支持 5V 或者 3.3V 的供电,48kHz 的采样率,16 位的 Δ-Σ DAC ,参数並不算太高,只能说是入门级的。不过虽为便宜货,还是比大陆产/台产的芯片好上不少。

PCM2704 内建了耳放,在 10kΩ 负载下总谐波失真为 0.006% ,32Ω 负载下为 0.025% ,而且 32Ω 负载下可输出 12mW 的功率,带一般的耳机够了。信噪比 98dB ,动态范围 98dB ,中规中矩。另外这玩意实际上带了一个 USB HID 的 endpoint ,可以附加按键和 LCD 显示屏。

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振荡电路,由一只 12.000MHz 的石英晶体、1.00MΩ 的精密金属膜电阻和两个独石负载电容组成。有人喜欢改 PCM2704 的晶体,其实没必要,耳朵能有 USB PHY 敏感?

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输入处的一只色码磁珠负责电源的滤波。

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一只 3.3V 的 LDO 进一步保证了电源的纯净。

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所有的退耦均由一颗 16V 220μF 的红宝石 YXA 和一颗 1.0μF 的独石电容共同完成。

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S/PDIF 输出部分采用了 1:1 的变压器来隔离。虽然我基本不用 S/PDIF ,但是这处细节却是我选择这个玩意的一个主要因素,因为它反映了设计者的经验和功力,或者说是对电路的理解深浅和考虑的周全程度。

一般来讲你很难保证相连的两个自带供电的设备是共地的。如果两边的设备没有变压器来隔离信号线的话,那么信号线上将有可能会有很强的共模电流。干扰信号事小,如果两者的地的电势差过大,那么烧板子就是板上钉钉的事情了,所以这个设计还是很有必要的。以太网卡上就有这样的设计,不过有的时候变压器会被集成到插座里。

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驱动变压器的 74HC04 反相器。一共 6 路,每路 4mA 左右的电流,看走线大概只用了 1 到 2 路,并且和变压器之间还有一只 7.50Ω 的精密电阻和 0.1μF 的独石电容。就算变压器不幸隔离失效,74HC04 也能帮 PCM2704 挡一阵子。

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3.5mm 耳机接口是之前没见过的品种(恕我土鳖),输出耦合电容是红宝石 ZLH 低阻抗系列 35V 220μF 的电容,板子上还配了贴片电解电容的脚位,不过这种东西用烙铁不好焊。

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换掉了一些电容,谁叫手头上有一些游手好闲的货,统统给我干活去。

塞回去之前可以先在铝壳里垫张纸,这样可以加强一下 PCB 上焊点和外壳间的绝缘。

最后说下使用的感受吧。本人耳朵没那么灵敏,听不出「水电和火电的区别」,但是我仍然分辨的出来这是我所有音频设备中音质最好的,低音、高音都没有可察觉的塌陷,也没有别扭或者模糊的感觉。关键是这玩意几乎听不到底噪,除非房间非常安静。一般使用时音量调到 10% 左右就够了。最后如前所述,不要尝试挂在外置的 USB Hub 上用。

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