Звуковая карта это схема

Обновлено: 23.01.2025

Специализированное звуковое устройство, о котором упоминается ранее, в персональном компьютере может быть реализовано несколькими способами. Перечислим их в порядке распространенности:

· звуковая карта (возможно, с внешним блоком);

· интегрированный в системную плату звуковой кодек;

· внешний декодер или цифро-аналоговый преобразователь с S/PDIF-входом;

· внешний декодер или цифро-аналоговый преобразователь с USB-входом.

Звуковая карта – это отдельное специализированное звуковое устройство, которое устанавливается в слот расширения системной платы и реализует (полностью или частично) этапы обработки цифровых звуковых данных.

Альтернативой звуковой карте в современном персональном компьютере является встроенная в системную плату гибридная микросхема, получившая название кодек (CODEC, Coding/DECoding, кодировщик/декодировщик).

Кодек совмещает функции аналоговой и цифровой обработки звуковых данных, поэтому может включать одно или несколько устройств ЦАП/АЦП и контролер ввода/вывода.

В 1997 году, на очередном саммите по обсуждению проблем развития персональных компьютеров, был принят новый стандарт "современного персонального компьютера", согласно которому все звуковые карты должны отвечать требованиям спецификации АС-97 (Audio Codec - 97).

Спецификация АС-97 версии 1.0 предполагает следующие параметры звуковых устройств:

· низкая загрузка процессора;

· полный дуплекс (full duplex) – возможность записи во время воспроизведения с различными частотами дискретизации;

· высококачественный звуковой выход (не менее 90 дБ сигнал/шум – SNR);

· единый микшер для всех устройств, поддерживающий запись и воспроизведение;

· высококачественный микрофонный вход (=70-80 дБ SNR при АЦП, программно регулируемое усиление);

· линейный выход для подключения к бытовой аппаратуре;

· декодирование потока АС-3 (звуковая схема 5.1) для DVD-фильмов;

· аппаратная поддержка MIDI-синтеза.

Структурная схема звуковой карты показана на рис..1.

Рисунок1 - Структурная схема звуковой карты

Для того, чтобы разнести довольно шумные цифровые шины с высоким уровнем сигнала и аналоговые чувствительные цепи с амплитудой 1–2 В, спецификация АС-97 предусматривает разделение звуковоспроизводящего устройства на 2 части: цифровой контроллер (Digital Controller) и кодек (Audio Codec). Соединены они по синхронной 5-контактной шине AC-link, стандартно работающей на частоте 48 кГц и разрядности 16 бит.

Контроллер выполняет цифровую обработку, а кодек – оцифровку, воспроизведение, а также цифровое и аналоговое микширование сигналов от разных источников.

Внешний вид типовой звуковой карты с описанием стандартных разъемов (интерфейсов) показан на рис. 2.

Звуковая карта (звуковая плата, звуковой адаптер) - это компьютерный модуль, предназначенный для ввода/вывода аудио сигнала.

Звуковая карта преобразует аналоговый сигнал звука в цифровой сигнал, который поступает в компьютер, и наоборот.

Виды звуковых карт

Интегрированные – встроенные в системную плату, малопроизводительны, работают за счет ОЗУ и ЦПУ

Внутренние – отдельное устройство, вставленное в слот расширения на системной плате

Внешние – подключаемые извне

Устройство звуковой карты

Аналого-цифровой преобразователь - это устройство, превращающее входящий в аудиокарту звук (электрические звуковые колебания) в цифровую форму
Цифроаналоговый преобразователь - это устройство, превращающее звук, существующий внутри компьютера цифровой форме, в электрические звуковые колебания на выходе
Микшеры - выполняют подключение или отключение источников и приемников звуковых сигналов, регулируют их уровень, смешивают сигналы
Цифровой эквалайзер – устраняет недостатки преобразования звука, акустики и помещения
Аудиопроцессор

Характеристики звуковой карты

Производитель, модель
Частота ЦАП
Разрядность ЦАП
Формат карты
Интерфейс подключения
Отношение сигнал/шум

Производитель - сегодня на рынке большой перечень производителей, например:

Частота ЦАП - определяет максимальную частоту звукового сигнала, которая примерно равна половине частоты дискретизации.

Для речи может быть достаточно 6-8 кГц, для музыки среднего качества - 20-25 кГц, для высококачественного звучания необходимо 44 кГц и больше.

Разрядность ЦАП – разpядность цифрового представления звука – количество бит информации, с помощью которого кодируется звук (8, 16, 24 бит).

Формат звуковой карты - количество каналов звучания (колонок) необходимое для воспроизведения стереозвука.

Сегодня 2.0, 4.0, 5.1, 7.1

Канал низкочастотных эффектов требует лишь часть от пропускной способности других каналов обозначается как «.1» - реализуется с помощью специального устройства - сабвуфер.

Интерфейс подключения

PCI-E (PCI-Express) — стандартная шина.
USB — используется для подсоединения внешних звуковых карт, как к ноутбуку, так и к стационарному ПК.
FireWire — используется для подсоединения внешних звуковых карт и обеспечивает высокую пропускную способность.
PCMCIA, или PC Card, — чаще всего применяется в ноутбуках для подключения периферийных устройств.
ExpressCard — это стандарт, пришедший на смену PCMCIA (PC Card) и отличающийся большей скоростью передачи данных.

Отношение сигнал/шум - позволяет понять взаимное отношение мощности сигнала и мощности шума на входе/выходе прибора.

При выборе лучшей звуковой карты значение этого показателя должно быть как можно больше (желательно от 85 до 121 дБ), тогда количество посторонних шумов будет минимальным.

Перед изобретением звуковой карты, персональный компьютер (далее –ПК) мог сделать всего лишь один звук – однотонный звуковой сигнал. Конечно, он мог изменить частоту звукового сигнала и его продолжительность, но он не мог изменить его объем или создать звуки другой тональности.

Изначально звуковой сигнал в ПК действовал, прежде всего, как сигнал различного рода предупреждения. Позже, разработчики пытались создать музыку для самых ранних компьютерных игр, используя звуковые сигналы различных частот и длин. Эта музыка не была особенно реалистична, кто–то возможно вспомнит звуковое сопровождение самых ранних игр для ПК.

Но к нашему счастью, звуковые возможности компьютеров их так сказать их многоголосность значительно увеличилась в 1980-ых, когда несколько производителей представили расширительные платы, предназначенные для управления звуками. Сегодня, компьютер со звуковой картой это норма, он может сделать намного больше, чем однотональный звуковой сигнал (в современных материнских платах также используется небольшой динамик для воспроизведения звуков). ПК может воспроизводить 3-D аудио в играх или объемный звук в DVD. Также предусмотрена возможность записать звук из внешних источников таких как микрофон, плеер и др.

В этой серии статей постараюсь рассказать как звуковая карта позволяет компьютеру создавать и записывать высококачественный звук.

Аналог по сравнению с цифрой.

Звуки, которые мы слышим и компьютерные данные звуков существенно отличаются. Аналоговый звук состоит из волн, которые перемещаются по воздуху. Люди слышат звуки, когда эти волны физически вибрируют и «бьют» по их барабанным перепонкам. Компьютеры, для воспроизведения звука в цифровой форме, генерируют электрические импульсы, которые представляют 0 и 1. Как и видеокарта, звуковая карта выполняет роль преобразователя между цифровой информацией внутреннего компьютерного мира и аналоговой информацией внешнего мира.

Самая обычная звуковая карта почти всегда изготавливается на печатной плате, использует четыре компонента, чтобы преобразовать аналоговую и цифровую информацию межу собой, это:

Вместо отдельных ADC и DAC, некоторые звуковые карты используют микросхему кодера/декодера, так называемый CODEC, который выполняет обе функции.

Предположим, вы хотите использовать свой компьютер, чтобы записать свою речь. Первое что вы делаете, это говорите в микрофон, который в свою очередь подключен к звуковой карте. ADC преобразовывает аналоговые волны вашей речи в цифровые данные, которые может понять компьютер. Чтобы проделать это он выбирает и оцифровывает произносимый вами звук, производя измерения волны через короткие интервалы времени.

Число измерений в секунду, называется частотой дискретизации и измеряется в Гц. Чем выше частота дискретизации карты, тем более точно она записывает звуки.

Далее вы захотели воспроизвести свою запись через динамики, DAC выполнил те же самые шаги, что и ADC только наоборот. С точными измерениями и быстрой частотой дискретизации, в результате восстановленный аналоговый сигнал может быть почти идентичным исходной звуковой волне. Но, даже очень высокие частоты дискретизации все же вызывают некоторое ухудшение качества звука. Физический процесс движущегося звука через провода также может вызвать его искажение.

Производители звуковых карт используют для оценки качества звуковой карты два вида измерений, это:

Суммарный коэффициент гармонических искажений (THD), выраженный в процентах;
Соотношение сигнал/шум (SNR), измеренный в децибелах.

И для THD и для SNR, меньшие значения указывают на лучшее качество. Некоторые карты также поддерживают цифровой ввод, позволяя сохранять цифровые записи, не преобразовывая их в аналоговый формат.

В следующей статье рассмотрим другие компоненты звуковых карт. А эту статью можете обсудить в комментариях.

Встала передо мной задача сделать по возможности простую и компактную звуковую USB карту. Мой выбор пал на микросхему PCM2900. Она все умеет, что мне необходимо, да и потом как-то я с ней уже сталкивался. Выходной усилитель я построил на LM386.

Итак, все схемы начерчены, плата разведена. Приступим к сборке.

Распечатываем из проекта нижнюю сторону платы на глянцевой бумаге. Необходимо заранее подготовить лист фольгированного текстолита и зачистить мелкой наждачной бумагой, чтобы убрать все мелкие царапины и загрязнения а затем обезжирить. Распечатанный листок прикладываем рисунком к текстолиту. Во избежание случайного сдвига рисунка необходимо закрепить его например наклейкой.

Далее переводим рисунок на текстолит используя метод ЛУТ. Описывать метод полностью не вижу смысла, информации и на этом сайте более чем достаточно. После травления просверливаю все необходимые переходные и технологические отверстия согласно проекту.

Вытравливал я только нижнюю сторону. Верхнюю полностью закрыл от раствора скотчем. Так как дорожек у меня на верхней стороне не много, я решил их выполнить навесными проводками. Во избежание замыкания ножек выводных элементов и проводов на верхнем слое с заливкой, сверлом большого диаметра убираем медь вокруг каждого переходного отверстия.

Соединяем дорожками все отверстия согласно чертежу

Затем после промывки платы спиртом приступаем к монтажу всех элементов на нижнем слое платы и еще раз промываем. Не лишним будет использование ультразвуковой ванны для этих целей, правда не у всех есть возможность.

Затем все элементы на верхнем слое

После этого еще раз все промыть и проверить на возможные ошибки. Ну а теперь и первое включение. В микросхеме PCM2900 уже встроены драйвера для WINDOWS. При подключении к компьютеру в системе данное устройство в качестве устройства воспроизведения и устройства записи определяется как USB Audio CODEC.

Затем подготавливается корпус, выпиливаются и просверливаются все необходимые отверстия и плата устанавливается в корпус.

Никаких надписей на корпусе я правда не делал, что не очень удобно, но можно привыкнуть.по поводу качества звучания конкретных цифр сказать не могу. Ничего не замерял и даже не знаю как. Но на слух не плохо, чуть лучше чем встроенная звуковая карта. Я думаю можно было и лучшего добиться, если использовать вместо выходных LM386 хорошие ОУ. Но я попробовал сделать из того, что было у меня.

У меня были изменения в плате которые я делал уже после изготовления - я уменьшил коэффициент усиления выходных микросхем с 200 до 20. И все равно оказалось многовато. Благо для таких изменений понадобилось всего лишь выпаять конденсаторы C25 и С26.

Что такое звуковая карта? Если вы хотите улучшить звук или собрать компьютер, вы, вероятно, задаетесь вопросом, нужно ли вам покупать звуковую карту. К счастью для вас, время, когда это была необходимая покупка для ПК, давно прошло, но все еще есть ситуации, когда вы, возможно, захотите подумать о его покупке. Давайте быстро их рассмотрим.

Но звуковая карта отличается тем, что она почти всегда устанавливается внутри самого корпуса компьютера, а не как внешний компонент. Обычно он подключается к материнской плате через слот для карты PCI или PCIe.

Когда покупать звуковую карту?

Как правило, большинство компьютеров справляются с работой звуковой карты с помощью интегральной схемы на материнской плате. Ноутбуки, как правило, редко используют отдельную звуковую карту, так как в современных тонких устройствах такого типа пространство ограничено.

Когда звук на вашем компьютере заметно хуже, чем на телефоне, вам видимо потребуется приобрести звуковую карту

Когда твоя музыка плохо звучит

Плохой звук на ПК почти всегда вызван шумом, создаваемым другими компонентами, и отсутствием экранирования вокруг материнской платы. Звуковая карта обходит эту проблему, обеспечивая защиту внутренних элементов и удаленность от наиболее шумных частей вашего ПК.

Когда ваша музыка не поддерживается

Некоторые сверхдешевые компьютеры вообще не имеют аудиовыхода. Хотя в настоящее время это чрезвычайно редко, в этом случае нет возможности слушать музыку с помощью компьютера, или вы ограничены дерьмовым Bluetooth. В этом случае вам понадобится звуковая карта или внешний ЦАП и усилитель.

Приобретение звуковой карты, поддерживающей вашу частоту дискретизации, может гарантировать, что вы не столкнетесь с высокочастотными искажениями в вашей музыке

Если вы коллекционер аудиофайлов в формате FLAC, которые сжаты без потерь, то даже некоторые высококачественные аудиочипы на базе материнских плат не будут поддерживать воспроизведение с исходной частотой дискретизации или битовой глубиной вашей коллекции. В этом случае вам понадобится звуковая карта, чтобы воспроизводить звук в том качестве, в котором он был создан изначально.

Когда вам нужно больше портов, чем предоставляет ваш компьютер

Тем из вас, у кого плохие настольные системы со студийными мониторами, микрофонами и наушниками, возможно, потребуется больше входов и выходов, чем в настоящее время предоставляет их ПК. В этом случае звуковые карты часто позволяют добавить оптический выход, выход объемного звука и многое другое.

Что, черт возьми, означают эти цвета? Ознакомьтесь с таблицей ниже

Если вы музыкальный продюсер или собираетесь записывать на свой компьютер, тогда звуковая карта, вероятно, лучший вариант, если учесть, что многие из компонентов, которые вы будете использовать, нуждаются в определенных входах и выходах, которые только звуковая карта обеспечивает. В этом случае мы рекомендуем приобрести высококачественную аудио карту или интерфейс, соответствующий потребностям вашей стойки.

Что делают все эти порты на задней панели?

Таблица

Заглянуть в заднюю часть вашей звуковой карты может быть немного страшно, особенно если вы пытаетесь выяснить, куда подключить все эти проклятые провода. К счастью, все они имеют цветовую маркировку, чтобы избежать очевидных проблем.

Скорее всего, вам не нужно будет использовать все эти порты, они предназначены для самых требовательных пользователей. В основном, вы будете пользоваться портами 3,5 мм и возможно некоторыми другими.

Когда стоит покупать внешний ЦАП и усилитель?

Если у вас есть ноутбук или компактный компьютер, добавление звуковой карты на базе PCI или PCIe просто не входит в слоты.

В этом случае вам придется прикупить то, что называется ЦАП (или ЦАП и усилитель ), чтобы установить звуковую карту вне компьютера. Они часто подключаются к компьютерам или телефонам через USB-кабель (и прежде чем вы спросите: нет, кабели в этом случае не нужны). ЦАП и усилитель будут выполнять те же функции, что и звуковая карта, только вне компьютера.

Перед тем, как покинуть магазин, обязательно проверьте, есть ли на ЦАП ручка или кнопки громкости. Вам также может потребоваться подобрать усилитель, если блок ЦАП не обеспечивает достаточную мощность для ваших динамиков или наушников.

Читайте также: