$2 za prototyp PCBs
„Napęd” do zaprojektowania niniejszego urządzenia stanowiła chęć stworzenia zewnętrznej karty muzycznej z interfejsem USB, która mogłaby:
1. Działać jako karta zewnętrzna z wyjściem słuchawkowym/liniowym i wejściem liniowym.
2. Umożliwić przesyłanie sygnału audio na duże odległości (20 – 100 m).
3. Odbierać i przetwarzać sygnały audio generowane w podobnego typu kartach, a następnie przesyłać je do komputera przez USB lub podawać je na wyjście analogowe.
Do transmisji sygnału na duże odległości wybrano światłowody plastikowe.
Światłowód plastikowy (POF) jest to włókno z tworzywa sztucznego, włókno o średnicy 1 mm jest ponad 500 razy grubsze od szklanego odpowiednika. 96% przekroju poprzecznego włókna aktywnie uczestniczy w przesyle danych, podobnie, jak w przypadku włókien szklanych. Maksymalny zasięg przesyłu (bez używania wzmacniaczy sygnału) wynosi ok. 100 m. Włókna polimerowe są zwykle używane do szybkiego przesyłania danych w aplikacjach domowych, przemysłowych czy w samochodach lub samolotach. Zastosowanie plastikowego światłowodu jest proste, można go łatwo przyciąć a w dodatku, nie są potrzebne jakiegokolwiek rodzaju „końcówki”. Ponadto, takie włókno nie generuje zakłóceń i jednocześnie jest odporne na sprzężenia elektromagnetyczne i przesłuchy, zapewnia izolację galwaniczną, jest lekkie, proste w stosowaniu, odporne na wilgoć, ciepło i wibracje. Więcej informacji o światłowodach plastikowych można znaleźć na stronie http://www.innodul.com/.
W opisywanej karcie do przesyłu danych audio wykorzystano protokół S/PDIF. Po przeszukaniu zasobów Internetu, autor zdecydował się na zastosowanie kodeka TI PCM2906. Do nadawania/odbierania danych światłowodem POF zastosowano nadajnik/odbiornik Firecomms Optolock FC3000T, który w swej strukturze zawiera diodę nadawczą LED oraz fotodiodę odbiorczą PIN. Użyty element jest analogowy – w razie potrzeby można użyć innego nadajnika/odbiornika, lecz wtedy konieczne będą zmiany pewnych obwodów karty muzycznej.
Wykorzystane w urządzeniu wzmacniacze operacyjne są również produkcji TI, w kanale audio najlepiej użyć wzmacniaczy OPA2353UA w miejsce widocznych na schemacie OPA2340UA). Ponadto, autor zastosował metalizowane rezystory, tantalowe kondensatory elektrolityczne oraz diody Schottky’ego (o parametrach: VF < 350 mV@10 mA oraz IR < 2 µA@4 V) typu BAT43. Do poprawnego działania urządzenia wymagany jest także kwarc 12 MHz. Projekt płytki i schemat zostały przygotowane w Eagle’u. Wartość rezystora R32* może być zmieniana, aby skalibrować pracę karty ze światłowodami plastikowymi o różnych długościach.
Urządzenie może być zmontowane w czterech wariacjach:
1. Karta USB wyłącznie z wyjściem audio (część transmitera POF i wzmacniaczy wejściowych może zostać pominięta).
2. Karta USB z wejściem i wyjściem audio.
3. Karta USB z nadajnikiem dla POF
4. Karta USB z nadajnikiem i odbiornikiem dla POF
Poprawnie zmontowany układ nie wymaga uruchamiania i jest automatycznie rozpoznawany w systemach Windows. Do współpracy z systemem Win7 musi zostać użyty układ PCM2906c. W przypadku niższych wersji systemu operacyjnego, wystarczy układ PCM2906b. Karta współpracuje także z systemami Linux.
Dwie identyczne karty zostały połączone światłowodem o długości 20 m, oscylogramy przesyłanych danych można zobaczyć poniżej (zielony – sygnał nadawany, żółty – sygnał odbierany). Rzecz jasna, do współpracy z odbiornikiem optycznym można zastosować inne wzmacniacze – autor rekomenduje wzmacniacze operacyjne z wejściem JFET (o niskiej pojemności wejścia), szerokim paśmie (ponad 100 MHz) i wysokiej szybkości narostu sygnału wyjściowego.
Źródło
Fajne! Ranking DIY
