Audio Interface for Embedded PC

Obsahem diplomové práce je návrh a realizace zvukového rozhraní pro průmyslový počítač včetně změření realizovaného prototypového vzorku. Práce se zabývá jak návrhem analogových vstupně - výstupních obvodových částí, tak i digitálních podpůrných částí. V návrhu je využito sigma - delta A/D a D/A převodníků, které jsou realizovány na dvou samostatných deskách plošných spojů. Všechny signálové trasy v navrhovaném zapojení jsou řešeny symetricky. V návrhu jsou využity moderní obvodové prvky, jako například plně symetrické operační zesilovače, předzesilovače s elektronicky řiditelným ziskem, stabilizátory s nízkým šumem, obvody pro kompenzaci napěťové nesymetrie, prvky potlačující kolísání hodinového signálu a další. Teoretická část obsahuje specifikaci vybraných zvukových pojmů užívaných ve zvukové technice a zabývá se problematikou definicí úrovní a jednotek používaných ve zvukové technice. Dále jsou zde uvedeny kritéria výběru vhodných obvodových prvků a výpočty stěžejních součástek. Práce rovněž uvádí obvodovou simulaci jednotlivých funkčních bloků. Praktická část zahrnuje vedle návrhu kompletního obvodového schématu A/D a D/A převodníků také návrh desek s plošnými spoji, jejich realizaci, osazení a oživení včetně změření funkčních prototypů. Navržené zařízení má široké aplikační využití. Je ho možno použít nejenom v průmyslových počítačích, ale také v dedikovaných zvukových převodnících, měřících kartách, mixážních pultech, přepojovacích polích, v aktivních reproduktorových soustavách, embedded systémech a dalších obdobných aplikacích.The scope of my master thesis is a designing computer sound interface including measurement of audio performance. This work is concerning both design analog front - ends and digital support circuits. The sigma delta Analog to Digital (ADC) and Digital to Analog (DAC) converters is included in this conception. Those converters has been made into two separate printed circuit boards. All signal paths in this circuitry are utilizing differential mode that are quoted as balanced among audio engineers. Modern circuit components are used in this design, such as fully differential operational amplifiers, electronically controlled gain preamplifiers, low drop linear stabilizers with low noise level, DC component suppression circuits and low jitter active components. Theoretical part of this thesis contains specification of choosed sound defitions, questioning audio program loudness leveling. Further criteria of suitable active and passive components are included. In this thesis the simulations of fundamental circuits block are meant likewise. Practical part involve complete layout of printed circuit boards of and prototyping. Designed prototype device has wide application usage. It is intended to use not only as industrial computers, but also as dedicated sound converters, measurement cards, mixing consoles, switching matrixes, active loudspeakers, embedded systems.