Digitaalinen äänisignaali ja DA-muunnin

Abstract

Tässä työssä tutkittiin digitaalisen äänisignaalin ominaisuuksia ja teoriaa sekä sovellettiin sitä käytäntöön suunnittelemalla laite, joka muuntaa digitaalisen äänisignaalin analogiseksi sähköiseksi signaaliksi.

Työssä tutustuttiin digitaalisen äänen ominaisuuksiin ja siihen, miten se rakentuu analogisesta äänisignaalista. Lisäksi perehdyttiin S/PDIF-, USB- ja I2S-väyliin, jotka ovat yleisimpiä väylätyyppejä digitaalisen äänisignaalin siirrossa. Tässä työssä tutkittiin myös näiden väylien käyttämiä protokollia sekä äänenlaatuun vaikuttavia tekijöitä. Laitteen suunnittelun ja toteutuksen päätarkoituksena oli elektroniikkasuunnitteluun tutustuminen sekä digitaalisen äänen teorian esittäminen käytännön sovelluksessa.

Laitteeseen suunniteltiin kytkentäkaaviot sekä piirilevyt teholähteelle ja DA-muunninlaitteelle. DA-muunninlaite sisältää vastaanotinmoduulin, S/PDIF-signaalin dekooderin, varsinaisen DA-muuntimen sekä analogisen esivahvistinasteen. Suunnittelun jälkeen valmistettiin piirilevyt ja koottiin laite. Kun laite oli koottu ja testattu toimivaksi, mitattiin siitä suorituskykyarvot.

The purpose of this thesis was to study characteristics and theory of digital audio signal and apply it to practice by designing a device that converts digital audio signal to analog sound.

Properties of digital audio signal and the elements that form the signal over different protocols were studied. In addition, S/PDIF, USB and I2S interfaces were studied as they are the most commonly used digital audio interfaces. The effects of different interfaces on sound quality were also examined. By designing and implementing the device, the main purpose was to study electrical design and present the digital sound theory in a practical design.

There were wiring diagrams and printed circuit boards designed for power supply and DA-converter device. DA-converter device consisted of receiver module, S/PDIF signal decoder, DA-converter and an analog preamplifier stage. When the design was ready, printed circuit boards were manufactured and device was assembled. After assembly, device was tested and performance figures were measured.