Универсальный адаптер для звуковой карты

Виктор Чекасин, Радиолоцман №1-2/2024, ст.67

Известно достаточное количество про­граммных приложений для персональных компьютеров (ПК) типа виртуального осцил­лографа, анализатора спектра, измерителя сопротивлений, емкостей, индуктивностей (LRC-метры), использующих звуковую карту (ЗК). Мне больше всего импонирует свободно распространяемое приложение итальянца Альфредо Аккаттиса (Alfredo Accattatis) под названием «Visual Analyser». Все желающие могут найти его на страничке [1]. Проект существует с 2010 года и поддерживается до сего времени; последняя новая версия (пока только «бета») вышла в 2022 году. Проект интересный. Вводная статья есть на сайте журнала Радио Лоцман [2]. Информации в мировой паутине можно найти много.

Использовать такой инструмент начинаю­щим радиолюбителям и студентам соотве­тствующих факультетов нужно и полезно. Есть одно большое НО — без правильных внешних устройств (в интернете есть мно­жество проектов, есть и промышленные изде­лия) это будет опасно для звуковой карты и для компьютера.

1. Чтобы обезопасить ЗК от случайного разру­шения нужно выполнить следующие условия: Не превышать допустимое напряжение на входе ЗК; обычно это не более 2 В. Смотрите документацию на вашу ЗК.
2. Не нагружать выходы ЗК недопустимой нагрузкой. Обычно допускается не мень­ше 30…60 Ом, но, опять же, загляните в документацию.
3. Гальванически разделить внешние устро­йства и ЗК. Никаких проводящих электри­ческий ток соединений между вашей конструкцией и ПК быть не должно!

Первые два требования выполнить несложно. Сложнее гальванически отделить ЗК от ваших внешних устройств. Если этого не сделать, то на входы или внешние разъе­мы ЗК и ПК от тестируемого прибора может попасть статическое электричество или напряжение сети 220 вольт через общий про­вод. Это может нанести непоправимый урон вашему карману.

Предлагается применить одинаковые двух­канальные адаптеры с гальваническим раз­делением и защитой для входов и выходов ЗК. Принципиальная схема адаптера приве­дена ниже на Рисунке 1. Адаптер состоит из:

• Двух аудио джеков J1 и J2;
• Двух разделительных звуковых трансфор­маторов T1 и T2;
• Четырех красных светодиодов VD1-VD4;
• Двух электролитических конденсаторов.

Адаптер всегда подключается к ЗК со сто­роны, которая обозначена как «К ЗК», вне зависимости от того, к какому разъему ЗК подключение — хоть к входу, хоть к выходу. Если подключено наоборот, не всегда будет работать правильно.

Сигнал звукового диапазона от/на звуко­вую карту проходит через малогабаритные разделительные трансформаторы T1 и T2 с импедансом 600:600 Ом, сопротивлением постоянному току около 100 Ом и коэффици­ентом трансформации 1:1. Такие трансфор­маторы достаточно распространены и деше­вы. К другой обмотке трансформаторов под­ключены бустерные светодиоды VD1-VD4. Светодиоды обладают свойством стабилиза­ции напряжения. Красные светодиоды не только ограничивают амплитуду напряжения на уровне 1.7.1.8 вольт, но и служат индика­торами перегрузки. Допустимый ток через светодиоды зависит от применяемого типа, начиная от 10 мА. В любом случае не следует допускать перегрузки адаптера, за которой можно следить по свечению светодиодов. В отсутствие перегрузки диоды не светятся. Некоторые ваши внешние относительно ЗК приборы могут подавать постоянное напря­жение на адаптер. Поэтому в цепь включены разделительные конденсаторы C1 и C2 с рабо­чим напряжением 16 вольт. Адаптер, несмот­ря на простоту, обладает хорошей защитой от помех, в том числе со входа. В рабочем режи­ме адаптер практически не вносит шума, помех и искажений во всем диапазоне звуко­вых частот. Коэффициент вносимых нелиней­ных искажений не более 0.05%.

Рабочий диапазон частот зависит от при­меняемых деталей. При использовании дета­лей с указанными на схеме номиналами — от 20 Гц до 50 кГц по уровню -3 дБ. В диапазоне 100 Гц.. .20 кГц передаточная характеристика линейна.

Готовое изделие лучше поместить в металлический корпус, который нужно элек­трически соединить с общим проводом обоих каналов (ввод S аудио джека J1).

Возможная разводка односторонней печатной платы без соблюдения истинных размеров приведена на Рисунке 2.

Возможное размещение деталей и соеди­нений на такой печатной плате с указанием размеров приведено на Рисунке 3. Такое устройство было мною собрано и протестировано. Адаптер обладает одинако­выми входным и выходным импедансами 600 Ом на частоте 1 кГц. Амплитуда выход­ного переменного напряжения ограничивается на уровне 1.8 В при изменении амплиту­ды входного переменного напряжения от 0 до 10 В. При амплитуде входного переменно­го напряжения 1.7 В КНИ не превысил 0.05% в диапазоне частот 20 Гц…20 кГц. Измере­ния проводились с использованием встроен­ной звуковой карты в программе Visual Analyser OS Windows.

Самая простая проверка собранного изделия выполняется подключением ваших наушников или активных колонок через этот адаптер. При воспроизведении вы дол­жны услышать качественный звук в обоих каналах.

Ссылки

1. Visual Analyser Project
2. Visual Analyser — виртуальный измерительный комплекс