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本帖最后由 alszy 于 2022-8-5 19:18 编辑
去年双十一装的台式机，前面板只有一个自带的USB3.0接口，不太够用。于是想自己重新做一个前面板PCB，把原来的两个USB2.0替换成USB3.0。
另外台式机普遍还使用独立的耳机/麦克风接口，在手机上能正常使用的带麦耳机，台式机上却只能输出音频。因此还同时改装了耳机接口，实现单耳机孔支持音频输出+单声道麦克风输入，同时另一个音频接口，还保留立体声麦克风输入的功能。
机箱自带USB2.0前面板PCB：
反面，采用最辣鸡的板材：
侧面，耳机接口和USB基本平齐：
由于HD Audio的检测脚要求常开，插入之后才闭合，而常见的耳机接口检测脚都是常闭设计，因此只找到了一个适合的接口型号（厂家型号：ST-0337D00-071-1A2H）。
该型号的接口较矮，需要另一块1.2mm的PCB来垫高。
下图是自己设计的PCB，中间先焊接垫高PCB，再焊耳机接口：
PCB反面，USB3.0的差分数据线全部在这一层走线，差分线的两边需要打满过孔：
差分线的宽度和间距，是使用SI9000阻抗计算工具算出来的。
查阅USB3.0规范，可以知道差分阻抗要求是90欧，输入基材厚度（这里用的是4层板，差分线到最近的地层是0.1mm，所以基材厚度填0.1mm；介电常数需要咨询PCB供应商之后填写，我的是3.3）、0.1mm线宽、0.1mm线距等参数之后，算出差分阻抗是89.9欧，符合要求。如果算出来不是90欧，也可以直接输入90欧阻抗，让软件自动求解线宽。
内层1，走的是音频线和VBUS供电线。音频地和USB地一定要分开接，避免噪音。
有些比较垃圾的机箱，是共地的，鼠标移动或U盘传数据的时候，耳机里会有奇怪的声音。
内层2是完整的地层，为USB3.0差分线提供地平面。
做好的PCB如下：
反面：
USB3.0接口，比USB2.0多了5个针脚（中间是接地，两边是SSTX和SS RX差分线）：
用来给耳机接口垫高的PCB（黑色）：
先焊耳机接口，上面还按照Realtek推荐电路，加了磁珠和电容，起到滤波作用：
再把黑色的垫高板，焊在主板上面，并焊接其它接口：
右下的蓝色USB3.0连接器，型号是A37-1BL01-111-B.
旁边的8-pin插座，可以再接出一个USB2.0接口：
背面：
和机箱原配的PCB对比。可以看到耳机接口和USB基本在同一直线上。
如果没有垫高板，耳机接口就会偏下。
利用原配的USB2.0线，并增加铜箔屏蔽层。屏蔽层接GND（下数第二根黑线）：
另一端，屏蔽层也接GND（最上面的黑线），下面一排的HD Audio连接线：
装入机箱，PCB尺寸和接口位置都完美，右边两根蓝色的粗线，是USB3.0到主板的连接线：
中间两个是改装后的USB3.0和耳机接口：
先测试USB3.0，可识别到USB外接硬盘：
从USB硬盘往桌面复制文件，速度达到253MB/s，说明USB3.0工作正常：
接下来介绍耳机接口，Realtek最新的设计里，检测线到地接200k电阻，表示麦克风接口插上了，如果接100k，则是耳机接口。那么接200k//100k=67k，则是两个都接上 ：
画出接线图。
下图是带麦克风的耳机，插到耳机口（图中右上接口）的情况。音频走红色线输出，麦克风是单声道模式。
单声道麦克风的实现原理：因为麦克风接口（图中右下接口）没有插，因此麦克风的左右声道通过6、7脚短接在一起，同时接到右上耳机口的麦克风输入端（下图的蓝色线）。
这样，麦克风的左右声道都可以收到同一路音频输入。如果没有此设计，插带麦克风的耳机时，麦克风就只有一个声道有声音了。
如果插了立体声的麦克风，6、7脚又会断开，这样可以实现立体声录音。
另外立体声麦克风还支持盲插，插任意接口都可以录音。
先测试右侧的立体声麦克风接口：
音频控制面板里，显示麦克风插入：
再测试左侧的音频+麦克风一体接口：
音频控制面板里，显示耳机和麦克风同时插入：
耳机可以正常听到立体声，同时麦克风可以录音。
lay6格式的设计文件，和Gerber文件：
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雷达卡
发表于 2022-7-31 17:26:41
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发表于 2022-8-1 09:46:45
