Designing a USB Audio Interface

Abstract

Tyypillisellä kannettavalla tietokoneella on nykypäivänä laskentatehoa enemmän kuin tarpeeksi suurimmalle osalle tietokoneiden käyttäjistä. Korkealaatuisten äänitysten tai äänentoiston ollessa kuitenkin kyseessä, tietokoneen lisäksi tarvitaan jokin ulkoinen laite, mikä kommunikoi tietokoneen ja äänilähteen/äänentoiston kanssa. USB soveltuu erinomaisesti tähän tarkoitukseen, monipuolisten ominaisuuksiensa ja yksinkertaisen käyttöliittymänsä ansiosta.

Digitaalisen signaalinkäsittelyn perusteiden ymmärtäminen on tärkeä osa USB-äänikortin suunnittelua. Perusteiden ollessa hallussa, voidaan äänikortin suunnittelussa keskittyä komponenttien valitsemiseen ja elektroniikkasuunnitteluun.

Tässä opinnäytetyössä käydään läpi tärkeimmät ulkoisen USB-äänikortin suunnitteluun liittyvät osa-alueet, alkaen digitaalisen signaalinkäsittelyn perusteista. Työn tarkoitus on kartoittaa USB-äänikortin tai vastaavan laitteen elektroniikkasuunnitteluun tarvittavat tiedot ja taidot.

A typical laptop computer has more than enough computing power for processing high fidelity audio files in real time. For the purposes of monitoring and recording audio, a typical laptop lacks in its capabilities to input and output multiple audio signals at once. A USB audio interface solves this issue by using external DAC/ADC converters and transmitting the audio signals to the computer and back through USB.

Digital signal processing theory forms the basis of all digital audio. Designing a USB audio interface requires a basic understanding of DSP theory and its applications. After a basic understanding of DSP theory has been gained, designing a USB audio interface can be done by applying standard electronics design methods.

The purpose of this thesis work is to offer an overview of all the steps that are needed for designing a USB audio interface. As a result, a USB audio interface device is designed and explained in the thesis. Online sources including available application notes and data sheets were used as a guide in the design process.