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2)

 久しぶりに電子工作を楽しみ、そこそこの音を出してくれているPCM2704のUSB DACですが、トランス式との特性比較やLPFの効果なぞチョッピリ気になるので、簡単な特性計測を行いました。
 また、以前製作したFET差動ヘッドホンアンプ2号機につないで、じっくりと聴いてみました。

USB DAC&HPA2号機アップ


2.計測環境
 オーディオ用のきちんとした計測器など持っていないので、計測値の信頼性は??だし作業が面倒でいけません。計測には次の装置を使用しました。
 (1) FFTソフト:AudioTester 以前から使用している海外製ソフトで、サウンドユニットの直線性補正もできて便利です。
 (2) ミリバル:ナショナルVP-9640A 最小レンジ50μVです。
 (3) オシロスコープ:OWON製SD7102 格安デジタルオシロです。
 (4) サウンドユニット:SoundBlaster Audigy2NX
 (5) 負荷抵抗:両端RCAピンプラグケーブルの片端に10kΩ抵抗を組込んだもので、そのまま計測器に接続できて便利です。他に50kΩや600Ωのケーブルもあります。


1.特性計測
 (1) 残留雑音
  10kΩ終端での残留雑音をミリバルで計測しました。その結果はR/Lチャンネルで32μV/33μVと優秀です。
  次に雑音の状態をオシロのFFTで見てみました。下図は横軸0~1.25MHzのFFTスペクトルで、縦軸上端が0dBVで10dB/divとなっています。

USB DAC LPF入出力のFFT

  PCM2704出力(LPF入力)は数百kHz~1MHz以上にかけてノイズの固まりが見られますが、本機出力(LPF出力)ではその部分はキチンとカットされています。
  ノイズフロアは-80数dBV程度となっており、USBバスパワーや昇圧DC/DCコンバータによると思われるノイズも見当たりません。

 (2) 出力レベル
  FFTソフトからフルスケール(0dBFS)出力時の出力端(10kΩ終端)電圧は1.15Vrmsでした。オペアンプ出力(設計1.28Vrms)に直列に1kΩを入れているのでほぼ計画どおりです。
  もう少し欲しい気もしますが、負荷インピーダンスが10kΩ以下になることは少ないだろうし、現在使用しているFET差動ヘッドホンアンプにはちょうど良いレベルです。

 (3) 周波数特性
  FFTソフトで10Hz~24kHzをスイープして周波数特性を計測してみました。

周波数特性

  入力-10dBFS時の特性(グラフの桃:Rchと緑:Lch)では、10Hz/20kHzで-0.2dB/-0.8dBとなかなか健闘しています。周波数特性だけを見ればトランス式に劣らないと言っても良いと思います。
  ただし、入力0dBFS時の高域の落ち込みが大きいことと、20kHz付近の左右チャンネルの偏差が気になります。この偏差の原因はLPFのコンデンサの値が手持ち品ではキチンと揃わなかったことが原因です。聴いてもわからないし気にしないことにします。

 (4) 歪み率
  FFTソフトを手動操作してスポット周波数毎にエクセルでプロットしました。

歪み率@1kHz -3dBFS 歪率特性グラフ_20131215

  周波数による大きな変化はなく、全体として実用域で0.2%以下にはなっていますが、この結果が妥当な特性なのか?よく判りません。
  最大出力(入力0dBFS)では急に値が上がっています。FFTソフトではサイン波の頭が潰れているのでサウンドユニットの入力がクリップしているかもしれません。
  本機のLPFはバターワース特性のため、歪み的には決して有利ではなく、レベル特性が良い代わりにカットオフ周波数付近の位相ズレが大きくて歪みが発生します。
  今回は24kHzでカットすべく急峻な特性を求めましたが、もう少し緩やかな特性だと音にどう影響するか興味あるところです。


5.試聴と感想
 もうかれこれ100時間ほどエージングしています。と言うかPCのUSBにつなぎっぱなしです。オペアンプを当初のOPA2604からNE5532に交換した事もあり、音が落ち着いたように思います。
 今はFET差動ヘッドホンアンプ2号機と組み合せて聞き込んでいます。元々この2号機と組み合せるべく青色LEDをワンポイントにしたもので、音的にもなかなかお似合いです。

USB DAC&HPA2号機

 本機を初めて試聴したときは、トランス式の時のようなハッとするような感動はありませんでしたが、トランス式にはない心地よさがあります。
 トランス式は中庸でそつが無く色々な音を全て聞かせる反面、面白味に欠けるようにも感じました。本機はそういった面が控えめですが音に艶が感じられ、女性ボーカルなどには向いていると思います。

 PCM2704+トランスで得られる音に如何に迫るか、この工夫も面白いかもしれません。
 秋月USB DACにもの足りない方や飽きた方は、周辺回路を色々と工夫してマイ・オリジナルUSB DACを組むのも面白いのではないでしょうか。
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