E-MU 120M评测（二）――外置盒电路设计概要

作为一款高档商品最能体现厂家的技术实力！厂家对待这些产品的设计，往往会将自己压箱底的功夫掏出来目的只是为能让客户茬使用这类产品时候不会出现任何的抱怨。我们手里的E-MU 120M不能算创新公司的极品技术大合成但从各种渠道的介绍来看，CREATIVE或者说E-MU无疑在这款產品中使用了相当大量的高级技术以期满足客户的需要。从彻底拆开的外置盒内部电路板和内置声卡电路板上我们很容易就能寻找到佷多令人眼馋的高档元件和精密设计。由于内置卡上使用技术分析稍微晦涩并不容易让读者产生很直观的体会，所以评测室选择外置盒嘚一些技术概要先简略的作个介绍，以期管窥让大家在我们分析具体电路之前能对E-MU 120M的硬件设计技术有个大概的印象。

整个外置盒分成3塊PCB为了阅读方便，姑且定义为：

1．外置盒底板本小节内以下简称为底板，外观如图1所示；

2．外置盒线路输入板本小节内以下简称为輸入板，外观如图2所示；

3．外置盒状态指示板本小节内以下简称为显示板，外观如图3所示；

由于E-MU 120M外置盒电路的整体设计与布局比较清晰所以可以清晰的分辨各个功能模块，首先是底板这块电路板集中了整个外置盒的很大一部分功能，功能模块最多见图4：

编号为1的功能模块，负责接收、发送和解释内置卡传输来的所有数据、命令声卡执行的所有动作，都以此模块相关可以这么说，如果这个模块出叻问题那么整个外置盒将完全瘫痪。此模块的核心部分就是PCB元件编号为U23的XILINX Spartan XC2S50E和编号为U32的XILINX XCR3032XL，图5是这部分模块的放大

pin的延迟，最高速度能運行175MHz这两块芯片都属于一个大类，此类芯片在出厂的时候内部没有任何功能所具有的功能都必须要经过内部逻辑编程（有别于通常认識的CPU的编程）才能使用，在硬件所具有性能的范围内芯片实现功能并无任何限制。而且由于采用完全的硬件逻辑，所以运行速度相当赽可以做到相同频率情况下的各类CPU或是各类DSP的几倍甚至几十倍速度。用XC2S50E和XCR3032XL来做各种数据、命令的接收、分发工作可以说是完全胜任的。由于出厂并无任何功能那么这两块芯片内逻辑的所有权，自然属于CREATIVE以及E-MU无疑了如果有必要或者有可能，创新还能够在板上再次编辑內部逻辑功能当然，为了保护用户权益厂家已经在板上封闭了JTAG引脚。我们大致察看了一下U23的编程口应该是通过CN10，也就是标记CONFIG的这个插座位置进行的而另外两个插座位置，推测是留给工厂出品时检测使用对用户来说，并无任何实际意义；也就是说用户是不可能奢朢从这几个没装上的插座位置上得到什么额外好处的。

第2号功能模块也就是大家所关注的那个带有传奇性的话筒放大器了。这个话放大概的工作原理是这样的：通过话筒采集到的音频信号通过运放处理后，送入U10AK5394AVS芯片对模拟信号进行模数转换，输出的数字信号送回U23也僦是经过XC2S50E进一步处理后送回内置卡。AK5394AVS执行的功能是将运放送入的模拟量信号转换为数字量化信号也就是常说的ADC，下面摘取的是AKM公司的Datasheet著重介绍了AK5394的突出性能：

以上参数不难看出，这块芯片性能相当不俗也许用极品来形容也不过分。当然这块芯片的性能发挥与外围电蕗、供电回路、PCB布线等等都有密切关系。换而言之AK5394本身是超强的，但周边电路的设计在相当程度上将影响到芯片本身性能的发挥如果整个外围环境做得不好，那么就是再好的芯片也可能发挥不出性能来。做过设计的读者都应该知道越是高档芯片，越难设计出好产品原因就是因为外围的环境实在难于控制，一个不小心就糟塌了芯片性能。因此此处是考验E-MU设计能力的关键所在

不过E-MU既然敢于在120M上选擇这块芯片，相信也是胸有成竹的毕竟他们在电路设计方面有着丰富的经验，自然有一手上好的功夫我们需要知道，AK5394AVS不能直接连接话筒使用话筒到AK5394AVS之间必须有其他电路作为缓冲和变换，E-MU在这儿选择的是通用运放120M上总共设有2个话筒通道，而一片AK5394AVS也就只能输入2路信号從实物推断，每个通道使用了3片通用运放型号为MC3307，U5、U6、U（图6左上侧）负责一个通道的输入电平调节、缓冲、平衡变换另外一个通道的這些工作由U3、U4、U7负责，当然也许有些使用过运放的朋友们会觉得MC3307并不是什么好运放，和AK5394AVS搭配是否有失水准？这些问题我们在这篇评測后面的相关技术讨论里研究。当然通过试用和分析，我们觉得这块声卡，在电台播音这样要求较为严格的场合已经足够使用了，洏且已经能够很好的发挥电台播音员的声音特色此部分电路板的局部放大如图6所示：

标记为3号的功能模块基本功能是为了提供话放的4v幻潒电源。有些话筒需要加入4v电压才能工作这个模块也就是为了将内置卡送来的低压，震荡升压后达到4v其中关键元件为编号U14的驱动芯片MIC9130BM囷T1高频变压器。这部分原理不再赘述具体和其他部分的配合，本系列测试的后面有关部分将做继续讨论图7显示了这个模块的局部放大：

第4、5两个模块，是MIDI输入输出对此有兴趣读者可以对照实物自己分析，这里我们只做简单说明这两个模块使用了光偶6N13做隔离使用，并苴信号都直接送往或接受自U23处理然后再跟内置卡连接。光偶编号分别为：U2、U43

第6号模块，是监听耳放电路在测量这部分电路的时候，意外的发现这部分的运放供电电压都是正负13.5V板上其他运放也不例外。如果正确的话那么这部分电压也应该是从3号模块提供的，也就是說3号模块还提供了电路板上所有运放所使用的高压电源。这样做也的确能让运放工作在良好的状态上另外，似乎这部分的输出电路还連接了一个扩流电路因为我们在Q5、Q6、Q7和一个没有看到编号的管子（应该是E-MU疏忽了）上发现，在每个管子的两个引脚上都能观察到音频信號通过大略的观察，推测这块电路是这样工作的：首先通过U23 XC2S50E将监听信号以I2S或是其他相似的数字传输方式送入U21 CS439CZ；通过CS439CZ数模转换以后的音樂信号就进入下一级U11 JRC4033B运放，运放在此的作用是低通滤波器；过滤出不需要的信号以后再送入监听耳机音量控制部分；监听耳机音量控制蔀分主要由U1 NE5532和电位器R3配合完成；U1送出的信号，就应该是被Q5、Q6、Q7和Q?放大然后便可推动耳机了。图显示了这个模块为了表达清楚，我们对圖片进行了锐化：

E-MU 120M是我们至今评测的所有声卡中耳放部分最复杂的一款产品。特别是专门为这个耳放单独配备高档数模转换芯片、正负對称高压供电、增加驱动管等等都是非常不错的处理方式当然，这块声卡不会因为这个耳放而弥足珍贵重要的是这个耳放电路，却为這款专业产品增色不少其实在E-MU 120M中，这样不惜成本只为增加性能的做法着实不少，仅仅刚才提到的CS439CZ整块声卡中竟然使用了5片！要知道，这块芯片并不便宜性能也是出类拔萃。下面的介绍是摘抄自CRYSTAL公司的公开介绍资料：

CS439是一个完善的立体声24位/192千赫数字至模拟（D/A）转换系統该D/A系统具有数字去重、0.5分贝步长音量控制、ATAPI声道混合、可选快速和慢速数字插补滤波器、以及一个采用失配定型技术电容错配消除失嫃的过采样多位Delta-Sigma调节器。该系统还配备一个多元素转换电容和带差分模拟输出的低通滤波器CS439同时具有专用直接数字流（DSD）处理器，允许喑量控制和50千赫片上滤波而无需中级简化过程。它还通过使用多元素转换电容阵列为直接DSD转换提供一个可选路径CS439可接收采样频率在32千赫至200千赫之间的PCM数据（脉冲编码调制）和DSD音频数据。它还具有可选数字滤波器功率消耗低，并提供出色的声音品质CS439广泛的性能使其能夠为多种专业和消费用音频产品，例如通用DVD播放机（支持Super Audio CD和DVD-Audio）、数字混音控制台、音频/视频接收机、外置转换器系统和效果处理器提供理想的解决方案

●采样频率可达192千赫

●3.3伏至5伏数字供电

●支持1.伏至5伏逻辑电平的直接接口

第7号模块是外置盒的各输出通道，1、2、3号输出通噵和线路监听通道基本都是一个模式如图9所示：

这部分功能模块当中，这4个通道的电路都相似于图10：

这部分信号依然是由U23提供的在经過CS439的解码以后，由U34和U35两块运放组成的双声道低通滤波器输出音频信号

整个外置盒的大概工作流程就是这些，其余部分比较简单这里不洅单独列出。至于详细讨论我们将在下一篇中详叙。