Design Surikat .1

Conversion A/N & interface USB

Coté numérique, mon choix s'est porté sur un composant Burr-Brown / Texas Instruments PCM2704. Il intègre l'interface USB 1.1 full-speed (12 Mbits/s), supporte des taux d'échantillonnage de 32 KHz, 44.1 KHz et 48KHz et est équipé d'un DAC Delta-Sigma 16 bits + d'un filtre numérique.

Les diverses alimentations peuvent être régulées en interne à partir du 5V du bus USB, mais les performances sont meilleures avec des alimentations externes. J'ai donc choisi de l'alimenter à partir d'un LM1117-3.3. Les différents circuits d'alimentation sont filtrés par des ferrites et des condensateurs céramiques. Un quartz 12MHz permet de générer les horloges (PLL interne). Les résistances (22 ohms) placées en série sur D+ et D- servent d'adaptation d'impédance. Le D+ doit être rappelé au 3.3V afin de déclencher l'initialisation USB à l'insertion du connecteur.

Amplificateur

La section amplificateur de casque est très proche du "Mini3". Une masse virtuelle est générée avec un TLE2426 afin de simuler une alimentation symétrique pour les amplificateurs opérationnels. Donc, à partir de l'alimentation 8V, on alimente en quelque sorte les amplificateurs opérationnels en +4V / -4V. Ces 2 alimentations sont filtrées en autre avec 2 condensateurs Panasonic FC de 220µF (choisis pour leurs très bonnes caractéristiques). Le TLE2426 n'étant capable de fournir ou d'absorber les courants en provenance des amplificateurs, le circuit de masse virtuelle du casque est donc "bufferisé" par un OPA690 (sortie 140mA). Les amplificateurs des voies gauche et droites sont de type LM6172 (au lieu des AD8397 souvent utilisés sur le Mini3). L'AD8397 peut délivrer un courant nettement plus important mais semble poser quelques problèmes de stabilité. Le gain est de l'ordre de 5. G = 1 + 4.7K / 1.2K = 4.92. Le règlage du volume est confié à un potentiomètre stéréo log. Bourns de 10Kohms. Le couplage des sorties du DAC et des amplificateurs est confié à 2 condensateurs Evox-Rifa MMK de 4.7µF. La fréquence de coupure basse est donc de : F = 1/(2 * pi * C * R) = 1 / (2 * pi * 4.7µ * 10K) =3.38Hz.

Alimentations

Le bus USB fourni une alimentation 5V typique, mais elle peut être comprise entre 4.4V et 5.25V. L'alimentation est filtrée en entrée de la carte par un filtre capacitif Murata NFM41P suivi par une ferrite et un condensateur de 10µF (Valeur maxi. selon la spécification USB). Ce filtrage à pour but de nettoyer l'alimentation délivrée par l'ordinateur. Comme on l'a vu plus plus haut, le PCM2704 est alimenté avec un régulateur 3.3V de type LM1117-3.3. Ce régulateur est très largement dimensionné par rapport au besoin en courant. La chute de tension (LDO) est 1.1V. L'alimentation de la partie amplification est obtenue grâce à un convertisseur Texas Instruments TPS61040 très compact. Les 2 résistances R1 (1 Mohms) et R2 (150K) ont été calculées afin de générer une tension de 9.5V. Cette tension est ensuite ramenée à 8V par un régulateur linéaire LM1117-ADJ. (R3 560ohms et R4 3K). Le courant consommé sur le bus USB doit être limité, le TPS61040 limite le courant à 400mA max. et démarre par palliers 100mA, 200mA, 400mA.

Schéma

Version 'b' du schéma intégrant les modifications après tests de la carte.