玩音响的发烧友们估计都深有体会，一款优秀的解码 器，可以很大程度地提高音响系统的还原水平。笔者 也喜欢音频解码器的制作，并经常和网络论坛里的发烧友交 流心得。部分动手派的发烧友希望能拥有一款线路简单、易 做，成本不高，又特别适合手工焊接的解码器。因此，萌发 了设计一款小巧简单的高素质解码器的念头。结合音响艺苑 周年系列解码器的设计理念和制作经验，决定采用BB公司出 品的高性能数字接收芯片—DIR9001，以及同样是BB公司的 解码芯片—PCM1738，作为该音频解码器的主要芯片。PCB 经过反复的排版优化，最终尺寸只有10cm×7cm大小。除了 主要的3个IC芯片是贴片元件，其他均采用直插元件，特别 适合手工焊接。别看PCB尺寸小，却包含了100多个元件， 并且拥有了SPDIF同轴和光纤输入，适合驳接CD，DVD，电 脑声卡等。由于尺寸小巧，可以将解码板整合到CD机内， 更加节省空间，也可以另外购买市面上常见的铝型材外壳， 装成一台解码器整机。下面我们先来看看主要芯片的基本资 料吧。
DIR9001是28针TSSOP封装的，可接收24bit（28 ～108kHz）采样率的数字接收芯片。它有极低的抖动 （jitter），支持标准的SPDIF、AES等多种信号输入方式。 可选择的多种系统时钟：：128f s，256f s，384f s以及512f s （f s为输入数字信号采样率），并支持多种输出方式，比如 24bit I²S、24bit Left-Justified、16~24bit Right-Justified。可 以选择通过MCU，DSP等来控制芯片，设定芯片的工作状 态。工作电压范围为2.7~3.6V，典型应用电压为3.3V。数 字输入要求为5V TTL电平。
PCM1738则是28针SSOP封装的24bit（192 kHz）采 样率的数模转换芯片。它的动态范围高达117dB，信噪比 也是117dB。总谐波失真加噪声是0.0004%；自动检测的 系统时钟有多种选择：：128f s、192f s、256f s、384f s、512f s以及768 f s。从16~24bit的多种输入格式可选，可以非常方便 地搭配数字接收IC。它还支持外接MCU进行工作方式控制； 也支持PCM和DSD两种格式的数字信号。需要注意的是， PCM1738需要一组3.3V的电压供给芯片内的数字电路部分； 一组5V电压供给芯片内的模拟电路部分。
简单介绍了主要芯片的一些基本参数之后，我们接下来 看看这款音频解码器的具体电路和应用，芯片的一些引脚功 能也将在文章中结合电路做简单介绍，更详尽的资料可以参 考官方提供的应用手册。 图 1所示的是光纤输入部分的电路。采用的是东芝的 RX178B光纤接收器件。这里需要注意的是，光纤接收器件的 电源脚要尽量在近处接一个0.1mF的退耦电容。另外，由于 DIR9001要求的是5V TTL电平输入，因此，对光纤和同轴输入 信号都用74HC04电路做了整形。DIR9001只有一个输入端， 因此，需要多个输入接口的时候，可以考虑用继电器进行输 入信号的切换。
DIR9001的第20脚(RXIN)为数字信号输入脚。经过整形的 信号就是接到此脚，具体看 图2。 由图2可知，DIR9001需 要2组3.3V电源，5脚(VDD)为 数字部分电源，24脚(VCC)为 模拟部分电源，因此，这两路电源最好分开供电。8脚(XTI)为外接晶体振荡器输入端， 如果不需要外接晶体振荡器，要将此脚接地。7脚(XTO)为外 接晶体振荡器输出端，没有接晶体振荡器时，留空即可。 28脚(CKSEL)为DIR9001模式选择脚。此脚拉低时，为PLL 模式；拉高为XTI模式；连接到27脚(ERROR)为自动模式。 电路图上的方式为无外接晶体振荡器模式，因此，28脚和 27脚连接起来为自动侦测模式。当ERROR脚位为低电平 时，电路处于工作状态；当ERROR脚位为高电平时，电路 处于静音状态。此时，系统输出时钟由13脚(PSCK0)和14脚 (PSCK1)决定。详细组合见表1。
图2中 ， 将 CKSEL脚接ERROR脚，使用的是自动侦测模 式。PSCK1，PSCK0脚均接地，使得SCKO为128fs 。此时 DIR9001接收到的是不同的数字信号的采样率，将输出不同 的系统时钟频率SCKO和音频数据位时钟BCKO。详见表2。 在图2中，25脚(FMT0)和26脚(FMT1)均接地，这2个脚的 电平高低组合，决定了DIR9001的数据输出格式。它们的组 合见表3。 可见，这里选择的是组合1，数据输出格式是16bit， MSB-first，right-justified的。这是因为PCM1738在没有外接 MCU作控制的话，它默认只能接收16bit right-justified ，PCM 格式的音频数据。 图 2中的DIR9001芯片外围只有2个电容和1个电阻。这是 DIR9001芯片内建的PLL所需的外部环路滤波器。在PCB布线 的时候，应该将它尽量地靠近芯片。这3个元件需要误差在 5%之内，当然能有更高精度的更好。第12脚(DOUT)为输出的 数字音频数据，它将和PCM1738的第5脚(DATA)相连。 以上简单介绍了DIR9001在实际电路中的应用和一些注 意事项。当然，还有更多复杂的功能可以实现，比如外接 MCU，外接晶体振荡器等，大家可以参考官方的数据手册。 下面我们来介绍PCM1738部分的电路，见图3。
从图3中我们可以看到，从DIR9001输出的LRCK， DOUT，BCK，SCK等信号都接到PCM1738相应的输入脚。 PCM1738需要一组3.3V的电压给第9脚(VDD)，一组5V电压 给第23，24，28脚。第1脚(RST)为上电复位脚，DIR9001 同样有一个类似的脚，它们接到由R6和E6组成的RC电路， 这里的VD9起保护作用，可接也可以不接。其中DIR9001要 求上电复位时间最短为100ns，而PCM1738最短为20ns。
第21脚(IREF)接一个16kΩ电阻到地，这是提供芯片内部参 考电流的电阻，必须是16kΩ，并且要求精度为1%，这点 需要注意。 另外，从图3可知，PCM1738是差分电流输出型的芯 片，需要进行外部的I/V转换。它的输出电流，在0dB时候 是2.48mA( p-p)，I/V转换后的电压可以按照公式进行计算： V out=2.48 mV( p-p)×R f 。R f为I/V电路的反馈电阻。而20脚 VCOM2是提供给I/V电路的基准参考电压，是直流2.5V。第15 脚(MUTE)是静音脚，可以通过MCU控制，也可以通过电路控 制。在电路控制时，高电平为静音模式。第16，17，25，26 脚为差分电流输出，连接到图4的I/V电路(负责I/V转换的是U8 运放。图4只画出左声道，右声道类似)。
在图4中，IC8电路后面接了一个IC10组成的低通滤波兼 放大电路。图中元件参数为官方推荐的参数。利用该电路， 得到的输出电压为2.2Vrms，低通滤波的截止频率为45kHz，电路增益为1。 至此，此音频解码器的主要电路部分介绍完毕了。对 于其他方面的细节处理，简单介绍如下。该解码器需要两组 电源，其中一组是交流双15V，整流滤波并稳压后供给I/V和 低通滤波电路的运放。另外一组是交流单7V，同样经过整流 滤波后，分两组独立的稳压，一组3.3V，另外一组5V，供给 74HC04、DIR9001，以及PCM1738。在这里，由于考虑到板 子需要小型化设计，就使用了两组交流电源，如果各位读者 要自行设计时，可以每一路电源都独立分开。
不过，此解码 器虽然只用了两组电源，但经过稳压后供给数字电路部分的 电源，都经过独立的LC滤波，可以降低相互之间的干扰。 对于PCB的焊接，遵循从元件低到高的顺序焊接。比如 先焊接贴片芯片再焊接电阻，然后是CBB电容，最后是电解 电容和其他接插件。在焊接贴片IC的时候，可以用尖嘴烙铁， 烙铁头上要尽量少的锡，然后一个引脚、一个引脚地焊接。 也可以用平头烙铁进行拖焊，还可以用堆锡法焊接。所有元 件焊接完毕后，要检查是否有漏焊，或者是否有焊接错误的 地方，特别是一些IC的方向和电解电容的极性不能搞错。这个 解码器电路简单，焊接完毕后无需进行其他调试。图5所示是 焊接完毕的成品板图片，非常小巧，很适合安装到现有的CD 机箱内，或者用有机玻璃也可以做成很漂亮的外壳。 把解码器的同轴输入接到电脑声卡的数字输出，解码器 模拟输出接功放的输入端子，接通电源，播放熟悉的乐曲。 细细地倾听，发觉声场变宽，动态也明显加强了，细节也多 了不少，同时乐曲也更加耐听了。把音源换作台式CD机， 同样发现效果提升了不少。如果您有兴趣，不妨也动手DIY一 个。100多个元件，一片小小的PCB，可以给你带来意想不到 的收获。也许这就是动手派Hi-Fi 发烧友乐此不疲的乐趣吧！
◇作者简介
20世纪90年代初，笔者还是一个初中生，在一位同学的影响下，迷上了电子制作，然后 自学电工基础、电子基础等知识。因为喜欢音乐的缘故，后来就对音响电路DIY产生了浓厚 的兴趣，第一个功放是用LM386装的，简单、焊好即响。现在想想，那时候对音响电路方面 的知识还是一知半解的，后来随着烧龄的增长和经验的积累，陆陆续续又制作了许多音响电 路，也开始了音箱的制作。
在上大学期间，由于学校条件限制，我只好停止了音响DIY。毕业后，随着网络交流的便 利和业余时间的充足，我又重新迷上了音响发烧，在网络的帮助下，结识了许多电子制作和 音响制作的高手，他们给了我很大的帮助和指导，因此，我也将自己的制作经验写出来，希 望和广大音响发烧友互相交流、共同提高。