nobuの雑記帳「+バイアスを少し」

近頃なぜか真空管や電子工作に興味を持ちだし、日常生活に少しの刺激と楽しみをプラスしようと、凝り固まった頭の体操も兼ねてこの雑記帳を綴ることにしました。
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秋月でないUSB DACの製作(その1)

 秋月USB DACキットを使用した「ぺるけ式USB DAC」は相変わらず人気のようですね。私もかれこれ3台も使用しています。

 この秋月USB DACは、ちょっと手を入れることで十分な音質が得られ、価格の安さや手軽な工作対象として、またRCフィルターやトランス式等お好みでマイDACが製作できることが人気の秘密だと思います。もちろん、ぺるけ氏による詳細情報の公開や多くの有志による追試が大きな要因であることも間違いありません。

 先日ふと、もう1台製作しようと思いつきました。もちろん使うあてはありません。
 4台も秋月に貢ぐのはアレなので、今回は手持ち部品を利用して「秋月でないUSB DAC」としました。

USB DACアップ


1.USB DAC作れそう
 別の目的で入手していたUSBオーディオDAC IC(PCM2704とPCM2904)が何個かあるので、この中からPCM2704を使ってみます。
 ICに少しの周辺パーツをプラスするだけのお手軽工作です。
 PCM2704はSSOPのままではハンダ付けが厄介ですが、DIP28変換基板を使えば私でも大丈夫です。

PCM2704&2904


2.回路構成
 秋月USB DACキットは同封資料に回路図が出ており、DAC部はこのままマネッコして気になるところを少し変更したいと思います。
 DACの後にアクティブフィルターを入れた構成とし、手持ち部品の活用を第一に簡単な回路にまとめました。
 (H25.12.18:回路図をアップしました。間違いがあればごめんなさい)

USB DAC回路図

(1) DAC部
  PCM2704に12MHzの水晶発振子と10個程度の部品を追加するだけで基本回路ができてしまいます。

(2) フィルター部
  秋月DACキットの欠点は数百kHz以上に及ぶ高域ノイズで、DAC出力のままではノイズっぽくて聞けたものではありません。「ぺるけ式USB DAC」はRCローパスフィルターやトランスを使用してノイズを効果的にカットしています。トランスを使用するとノイズは殆ど気にならなくなりますが、如何せんトランスは今や贅沢品です。
  今回はノイズを思いっきりカットすべく、アクティブ・ローパスフィルター(LPF)を使用します。
  LPFはオペアンプ2段による4次バターワース型(-80dB/dec)で、カットオフ周波数を24kHzとしました。
  データシートによるとPCM2704のフルスケール出力は1.82Vpp(0.64Vrms)なので、LPFには6dBのゲインを持たせて出力3.62Vpp(1.28Vrms)を得るようにしました。不足なら10dB程度に上げることもできますが、ゲイン設定がフィルター特性に影響するので定数の見直しが必要です。

LPF 特性


(3) 電源部
  セルフパワーの方が音質やノイズ的に有利と思いますが、お手軽優先でUSBバスパワーとしました。なるべくノイズを低減すべく各所にインダクタを入れましたが、さて効果の程は?
  LPFオペアンプは5Vでは苦しいので、手持ちにあった12V昇圧型DC/DCコンバータを使います。

(4) トランス(おまけ)
  LPFオペアンプ出力はそのまま不平衡出力ですが、トランスを追加すれば平衡出力も可能です。まあ、フトコロと相談して後のお楽しみと言うことに。


3.まずは製作
 プリント基板を起こすのは面倒なので、いつものとおり小型ユニバーサル基板に組みました。基板はDAC&LPFと電源の2つに分離しました、というか小型基板しかなかったので分かれてしまいました。余計な渡り線が・・・。
 ケースを除いたパーツは全て手持ち品で賄ったため不揃いな部品もありますが、まあ良いでしょう。

(1) DAC&LPF基板
  PCM2704は変換基板を使用し、残りのオペアンプや周辺パーツを取り付けてあっという間(ウソです半日はかかりました)に完成です。

(2) 電源部基板
  USBコネクタとレギュレータ、周辺パーツを取り付けて完成です。もしセルフパワーに変更する場合は全て作り直します。

USB DAC&LPF基板 基板接続

(3) ケース組み込み
 ケースはタカチのHEN110412(幅110mm×高44mm×奥120mm)を使用しました。FET差動ヘッドホンアンプ達とお揃いです。部品代よりもケースの方が高価になりました。
 将来トランスを組込む(当てはありませんが)スペースを片側に空けてあります。

USB DACケース内部1 USB DACケース内部2


4.試聴は
 PCでFLACファイルを再生し、バラック状態の本機の出力をFET差動ヘッドホンアンプ(1号)に入力しました。
 第一印象では音が堅めに感じましたが、こりゃダメだと即断するほど悪くはありませんでした。丸一日エージングした後は音が落ち着いてきたようです。

USB DAC試聴

 RCローパスフィルター式では微かにザラツキ感が気になりましたが、本機はそのような感じは無く十分に滑らかです。無音時のノイズは全く聞き取れません。
 ただし、トランス式で感じたような全ての音が出てくる感じがもう一歩のようにも思われます。決して大きく劣るようなものではありませんが。
 我が耳なのであまり信用できませんが、今後のエージングやオペアンプの交換でも若干変わってくるかもしれません。

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