192kHz 지원 USB DAC + Headphone Amp 자작

정말 오랜만에 앰프 만들어 보네요... 2008년에 만들고 못했으니 3년이 되었네요

요즘  USB에서도 24bit/192Khz를 지원하는 칩셋이 많이 나오고 있습니다.
이번에 만든 것은 XMOS사의 칩셋을 이용한 USB DAC + Headphone Amp 입니다.

XMOS 칩셋은 이벤트 구동 멀티코어 프로세서라 소개하고 있는데 기존 하드웨어 로직으로
되어있던 것을 고속으로 동작하는 여러개의 코어에서 병렬로 처리하는 프로세서로 보면
될것 같습니다. 자세한 내용은 www.xmos.com  홈페이지 참조

XMOS 칩셋에 관련된 코딩은 바이너리로 제공되는 것을 그대로 사용했습니다.
NDA를 맺으면 소스 코드를 공개 한다고 하는데 업으로 할 것이 아니라서요...

먼저 케이스를 어떻게 할 것이지 정했습니다.
저의 경우 자작하면서 가장 어려운 것이 케이스 만드는 것이라서요
케이스를 먼저 정하고 거기에 PCB를 맞췄습니다.

서울금속에서 파는 "SU A36-1" 방열판 입니다.
전면, 후면을 아크릴로 할 예정이고요


전체 PCB 사진입니다. 케이스가 넉넉하여 크게 고민 없이 아트웍 했습니다.
입력은 USB, 출력은 TOSLINK가 전부입니다.
전원은 XMOS 칩셋, Clock등은 USB로 공급받고 DAC, Amp는 외부 12V 어댑터를 사용합니다.
볼륨 조절은 Digital Attenuator를 사용하며 Rotary encoder를 이용하여 조절합니다.


USB to I2S 기능을 하는 부분입니다.
USB 커넥터 -> USB PHY -> XMOS -> I2S출력으로 구성되어 있습니다.
오른쪽 칩들은 USB 부분과 Amp부분을 절연하기 위한 것입니다.
XMOS 칩셋은 USB 2.0 High Speed로 연결되기 때문에 ADUM4160과 같은 칩으로
절연을 할 수 없어 I2S부분을 절연했습니다.


다음은 Master Clock부분과 제어를 담당하는 MCU 부분입니다.
Clock은 TCXO 2개를 사용하였으며 스위칭 및 버퍼 역할을 하는 칩을 따로 사용했습니다.
TCXO가 2개인 이유는 44.1Khz, 48Khz, 88.2Khz, 96Khz, 176.4Khz, 192Khz 모든
샘플 주파수를 지원하기 위함 입니다. 제가 그렇게 한건 아니고 XMOS 칩셋에서 지원 합니다.
오른쪽 칩셋은 전원제어, Display, 볼륨제어 등을 하는 MCU입니다.
사이즈도 작고 가격도 저렴한데 32bit ARM 입니다.


다음은 Amp부 전원 입니다.
DAC용 5V, Amp용 +-12V DC-DC를 사용했고 출력단은 적당한 거리로 이격시키고, 적당히
전원 노이즈를 필터링 하였습니다.


다음은 DAC, I/V 부분입니다.
DAC는 PCM1794를 사용했습니다.


Headphone Amp는 TPA6120입니다.
Amp 부분의 저항은 Vishay MELF타입 메탈 필름 저항입니다.
개인적으로 SMD를 선호하고 데이터시트에도 추천하는데 Thin film 타입은 맘에 안들어
IC은행을 통해 Mouser에서 구했습니다.


Display는 Avago dot-matrix 타입으로
첫번째는 USB Stream 상태, 두세번째는 볼륨, 마지막은 USB 연결 상태를 나타냅니다.



아직 케이스는 완성이 안되어 마무리 되면 완성된 모습을 올리겠습니다.
혼자 만들다보니 PCB, 부품등 비용이 장난이 아니네요 뭐 항상 만들 돈이면
좋은거 하나 사겠지만...