EVGA Nu Audio 架構分析實測，這是你等待已久的真．音效卡

Microsoft 自廢武功砍掉 DirectSound，加上主機板廠商逐漸重視整合音效品質，音效卡的需求越來越式微，但依舊有 1 群較為重視電腦類比輸出的玩家，投入外接 USB DAC 懷抱。EVGA 透過旗下資源，並與英國 Audio Note 合作，推出 Nu Audio 音效卡，找回過往的熱情。

AMD 創辦人之一、曾長期擔任 CEO 的 Jerry Sanders 曾經說過：「有晶圓廠的才是真男人！」（“Real men have fabs.”），EVGA NU Audio 音效卡的誕生過程也相當類似。EVGA CEO Andrew Han 本身就是愛玩音響的同好中人，因此讓自己的公司開發 1 款音效卡是再自然不過的事。

NU Audio 音效卡鎖定在雙聲道立體音處理，因此沒有多聲道 DAC 轉換處理功能（可透過光纖 TOSLINK 輸出數位 5.1 訊號），也不具有 3D 模擬多聲道的華麗變身；主動式零件均是一時之選，被動式零件則採用英國知名 Audio Note 電容與電阻。由於近期廠商對於 PCIe 介面音效的投資並不多，NU Audio 採用 USB 外接式 DSP 處理晶片內化的方案，再透過 PCIe USB 控制晶片進行轉換。

▲NU Audio 包裝一隅切角做出造型。

▲背面以多國語言描述 NU Audio 音效卡的特色以及規格。

▲紙質說明書包含硬體、軟體各 1 份，以及提醒使用者更換運算放大器時，須注意插槽供應的電壓（詳情後述）。

▲考慮到許多玩家的設備依舊採用 3.5mm 規格為大宗，因此附上 6.3mm 公轉母 3.5mm 轉接頭、RCA 梅花公轉母 3.5mm 轉接頭各一。

NU Audio 採用單槽設計，外部覆蓋 1 片壓印近期 EVGA 顯示卡多邊形設計意象的金屬屏蔽蓋，音效卡側邊一隅與金屬屏蔽蓋均有開孔，方便內部晶片與線性穩壓器散熱。近期流行的 RGB LED 燈光效果似乎也被認為是不可或缺的成分，於側邊安排 1 組，並可透過軟體控制或完全關閉。

▲NU Audio 音效卡，正面覆蓋 1 片金屬屏蔽蓋。

▲金屬屏蔽蓋與音效卡側邊均有開孔，利於內部晶片與線性穩壓器散熱。

▲音效卡右上方線性穩壓器處理器，額外加裝 1 組散熱片排除廢熱。

▲I/O 檔板支援 2 個 RCA 梅花線路輸出、1 個 6.3mm 耳機輸出、1 個 3.5mm 線路輸入、1 個 3.5mm 麥克風輸入，此外還有 1 個 S/PDIF TOSLINK 光纖輸出。

▲音效卡側邊安排 RGB LED 燈光效果，一旁針腳用以連接機殼前置面板。

▲NU Audio 音效卡電路板一覽。

EVGA Nu Audio 規格

• DSP：XMOS XU216-512-TQ128
• DAC：AKM AK4493（384kHz/32bit、DNR：123dB）
• ADC：AKM AK5572（Line-In、384kHz/32bit、DNR：121dB）、Cirrus Logic CS5346（Mic-In、192kHz/24bit、DNR：103dB）
• 運算放大器：Analog Devices AD8056（Line-Out、可更換）、Analog Devices OP275（Headphone、可更換）、TI OPA1652（Line-In）
• I/O：Line-Out（RCA R/L）、Headphone（6.3mm）、Line-In（3.5mm）、Mic-In（3.5mm）、TOSLINK、前置面板針腳
• 連接介面：PCIe 2.0 x1
• 輔助電源：SATA power
• 作業系統：Windows 7/8/8.1/10 64bit

USB 橋接架構

Nu Audio 的數位音訊 DSP 處理核心採用 XMOS XU216-512-TQ128 多核心微控制器，這顆微控制器對外主要透過 USB 2.0 High-Speed 與主機溝通，因此 EVGA 在這張音效卡上安排 ASMedia ASM1042A USB 3.1 Gen1 控制器，作為 PCIe 與 USB 介面相互轉換的橋樑。

▲ASM1042A USB 3.1 Gen1 控制器，將 PCIe 訊號轉換為 USB 訊號並與後端 XMOS 晶片溝通。

XU216-512-TQ128 多核心微控制器採用 RISC 架構，內部共有 2 組區塊，每個區塊共有 8 個實時處理邏輯核心，在這張音效卡主要用來作為 DSP 數位訊號處理。除了晶片運作所需 24MHz 晶體震盪器之外，XU216-512-TQ128 附近還有 NIHON DEMPA KOGYO（NDK）低相噪 22.579MHz 與 24.576MHz 晶體震盪器，各自負責 44100Hz 及其倍數，以及 48000Hz 及其倍數取樣之用。

▲XU216-512-TQ128 多核心微控制器。

▲低相噪 22.579MHz 與 24.576MHz 晶體震盪器，各自負責 44100Hz 與 48000Hz 及其倍數的取樣之用。

線性穩壓設計

進入 DAC 與類比訊號處理階段之前，先來看看這張音效卡的電源供應設計，絕大部分的電力供應（特別是與類比訊號處理部分）都不是擷取自 PCIe 插槽，而是由 SATA power 電源插座提供，再藉由多個線性穩壓器轉換所需電壓。由於音效卡同時從 +3.3V、+5V、+12V 汲取電流，因此無法使用一般的 Molex 4pin 轉 SATA power 轉接線。

▲NU Audio 從 SATA power 電源插座同時汲取 +3.3V、+5V、+12V，因此無法使用 Molex 4pin 轉 SATA power 轉接線，少了 +3.3V 無法正常驅動音效卡。

SATA power 輸入 +12V 之後，先行利用交換式電源結構升壓至 +16.5V 並轉換出 -16.5V，接著分別利用 TI TPS7A4701 與 TPS7A33 超低噪音線性穩壓器降壓至 +14.5V 與 -14.5V，提供耳機輸出放大器以及輸出緩衝所需。另一方面，透過 μA7810C 和 LM337 先行降壓成 +10V、-10V，接著同樣利用 TPS7A4701 與 TPS7A33 降壓至 +5V、-5V，提供 DAC、LPF、線路輸出放大器、電位器使用。此外 DAC 所需 +3.3V 電壓，則從 SATA power +5V 經過 Unisonic UZ1084 線性穩壓器轉換而來。

▲+14.5V/-14.5V、+5V/-5V 線性轉換區，外圍設有接地銅片隔離 +16.5V/-16.5V 交換式電源升壓雜訊。

▲+10V/-10V 以及 +5V 線性穩壓晶片貼有導熱墊，透過 1 個散熱片溢散廢熱。

▲UZ1084 線性穩壓器負責轉換出 +3.3V。

▲NU Audio 音效卡上所見 Nichicon 固態電容主要作為電壓轉換後的儲能工作，類比處理晶片電源輸入的濾波去耦電容則採用 Audio Note 和 Panasonic FC 電解電容。

類比輸出可換設計

負責將數位音訊訊號轉換成類比訊號的 DAC 晶片，NU Audio 音效卡選擇 Asahi Kasei Microdevices（AKM）AK4493EQ，這裡設定的 PCM 音訊最高支援 384kHz/32bit、DSD256（11.2MHz），晶片原始規格動態範圍和訊噪比都是 123dB，總諧波失真加雜訊則可達 -113dB。該晶片還加入 6 種音色濾波器可供選擇，稍後軟體部分一併介紹。

▲AK4493EQ 為雙聲道 DAC 晶片，音效卡並未預留升級成多聲道的擴充針腳，晶片作為雙聲道使用的動態範圍與訊噪比均為 123dB。

DAC 轉換輸出之後，左右聲道各安排 1 顆 LME49724 全差動音訊放大器，應是作為 LPF 低通濾波與放大之用，期間自然少不了採用 Audio Note 電解電容與電阻，以及 WIMA 薄膜電容。之後透過 Analog Devices AD8056 電壓回授型放大器，將差動訊號轉為單端訊號，輸出至左、右聲道 RCA 梅花插座線路輸出。

▲2 顆 LME49724 負責 LPF 低通濾波與訊號放大。

▲類比訊號處理大多透過 Audio Note 電解電容與電阻、WIMA 薄膜電容，其中電阻均為 ±1％ 規格。

▲AD8056 電壓回授型放大器負責將差動訊號轉換成單端訊號至線路輸出，-3dB 頻寬達 300MHz，跳越率（slew rate）則為 1400V/μs。

接著進入耳機輸出處理，左、右聲道訊號先行進入 Dallas Semiconductor（已被 Maxim Integrated 收購）DS1882 雙聲道音訊數位電位器調整音量，因此 PCM 音訊除了可以透過 XU216-512-TQ128 調整 EQ、音量之外，播放 DSD 輸出至耳機時也能夠調整大小聲。

▲DS1882 雙聲道音訊數位電位器讓 DSD 音訊也能夠在輸出耳機時調整音量，並避免採用軟體調整音量壓縮動態範圍。

調整音量大小之後，DS1882 輸出訊號至 OP275 運算放大器進行放大作業。選擇這顆的原因不外乎能夠驅動阻抗 600Ω 的耳機與調音，若是玩家不喜歡的話， DIP-8 直插腳座的設計可自行更換，但須注意運算放大器適用電壓範圍，NU Audio 於耳機放大處提供 +14.5V/-14.5V，線路輸出則是 +5V/-5V。接著左、右聲道再分別進入 1 顆 LME49600 高電流耳機緩衝晶片。

▲OP275 運算放大器負責耳機輸出孔的放大作業。

▲2 顆 LME49600 高電流耳機緩衝晶片放在 OP275 和耳機 6.3mm 插座之間，以便更好地驅動低阻抗耳機。

線路、麥克風雙輸入

Nu Audio 雖未留下升級類比多聲道輸出的可能性，卻依舊留有線性、麥克風等 2 種 3.5mm 雙聲道輸入。先從較為簡單的麥克風輸入說起，訊號進入音效卡之後，經過一些電容、電阻交連訊號，直接進入 Cirrus Logic CS5346 ADC 晶片的麥克風輸入腳位，內建 32dB 的前置放大，最大取樣規格為 192kHz/24bit。

▲麥克風輸入處理路徑較為簡易，直接將訊號輸入至 CS5346 ADC 晶片。

線路輸入的處理路徑比較複雜，訊號輸入音效卡先行經過 OPA1652 放大訊號，雙聲道再各自進入 THS4551 全差動放大器，將單端訊號轉換為差動訊號，再餵給後端 AK5572 雙通道 ADC 晶片。EVGA 將此 AK5572 ADC 晶片取樣規格設定與音效卡的輸出相同，均為 384kHz/32bit。

▲線路輸入訊號先行經過 OPA1652 放大。

▲透過 2 個 THS4551 全差動放大器，分別將線路輸入 2 個聲道的單端訊號轉換為差動訊號。

▲2 個差動訊號最終輸入 AK5572 ADC 晶片進行處理，取樣規格最高設定在 384kHz/32bit。

NU Audio 音效卡電路板除了電容、電阻、各類晶片之外，還可以見到 3 顆 NEXEM（前身為 NEC Tokin）UC2 系列繼電器，其中 1 顆放置在線路輸出之前，應是作為開機防爆音之用，另外 2 顆分別安排在耳機 6.3mm 插座之前以及電路板中央，負責耳機輸出、麥克風輸出的背板、前置面板路徑切換，不若部分音效卡採用另外 1 組較差的 DAC、ADC 路徑。（機殼前面板的設計與製造品質又是另外一回事……）

▲音效卡電路板安排多顆 UC2 系列繼電器，讓前置音效面板輸出也可以享受到背板輸出的品質。

▲NU Audio 音效卡類比輸出路徑示意圖。

▲NU Audio 音效卡類比輸入路徑示意圖。

 

（下一頁：軟體控制面板與試聽）