(PART2/DAC1794-5検討)の巻き。2010.3.13ちょっと在庫の少なくなっていたスペーサ関係の廣杉計器に発注。WEBから発注できるので便利だ。最小数量は50個なので、初期出費はいたしかたないが送料も振り込み手数料も不要だし、それに単価が店で買うより随分安いのですぐに元が取れるはずだ。30mmのスペーサで15円である。店で買うと50円くらいしているのじゃなかったかな?でも、今回はニッケルメッキのつもりだったけど、生の快削黄銅のものを注文していた。性能に関係する部分ではないので安かった分よしとしましょう。廣杉計器で買うとスペーサも安いです。試作の電源基板も到着!すこし前に注文していた電源基板も到着しました。今回は大きめの放熱板が使えるようにパターンを変更したものです。回路は従来と同じです。スペースが窮屈になったので外部トランジスタを使えるようにとの配慮はありません。大きい放熱板と取り付けられるようにしたかったので、この基板で完結させるのが基本です。完成した電源基板(リニューアル版)この基板に取り付けられる放熱板は色々なサイズがありそうです。サイズの比較のためにいつもよく放熱板と一緒に写真を撮ってみました。左上が秋月で買ったもので@100円です。右上が共立で買ったもので@180円くらいだったかな?高さおよび幅も共立の方が一回り大きいですが、このくらいのサイズがあれば余裕でできそうでしょう。上側:今回の基板で使える放熱板。秋月(手前)と共立(奥)の放熱板を仮載せしてみました。組み立て!電源基板は部品も少ないのでおもむろに組み立てていきましょう。使用した放熱板は秋月のものです。いうのも高さ制限があるので高さ25mmの放熱板を使いたかったので秋月のものにしました。高さを低くするために、共立のコンデンサを使用しました。平滑コンデンサを取り付けて完了です。(TYPE-D)今回の基板では電圧制御回路は密集配置させていますので、その様子をパチリ。トランジスタの向きの確認用として画像を保存しておきました。!あれ?トランスに接続して動作確認です。トランスはRA200を使いました。回路の設定電圧は正負版が15Vで、正のみは5Vに設定しました。15.18V負出力:-15.25VここまでOKですね。0Vあれ?うまく動いていないようです。原因発見!動かない原因を探って行きますが、基準電圧源は大丈夫そうなので差動アンプがうまく動いていないようです。取り付け部品を確認してみましたが、まずは問題ないようです。基板を眺めてみると、差動アンプの定電流回路のFETのソースがGNDに接続されていないようです。修正!FETのソースをGNDに接続すればいいのですが、べたアースのレジストを削って接続する必要があるかな?と思っていましたが、極近くにアースに接続されているランドがあったので、そことジャンパー接続することで対応させました。修正後(どこかわかるかな?)動作確認!通電して測定してみると出力は5.05VとOKなようです。これで電源基板の完成です。2010.3.14話は少し戻り、もともとディスクリIV変換差動合成基板をつくろうと思った理由は、LH0032の評判はいいのだが、いかんせん入手性が難しい。そのため、その特徴を活かすべく等価回路で組もうと思ったことが理由の一つではあるが、大きな要因としてはLH0032をIV変換に使用した場合に発熱が半端でないことだ。そのため放熱板は必須になるのだけど、発熱問題はケースに組んだあとに気付いた。いまから放熱板を取り付けるスペースもないし・・・・、ということで放熱のことを考えて一気にディスクリ形式にしようということで作ったようなものである。ディスクリIV変換差動合成基板では終段のトランジスタのみTO-220が使えるような基板パターンとしている。ディスクリIV変換基板は組みあわせる相手としてDAC1794-3.5ディジタルのようなPCM1794モノ使用(2パラ相当)であれば、放熱板がなくても特段問題なく組み合わせることができる。それでも終段のトランジスタはそれなりに電力を消費するのでトランジスタは暖かくなる。問題のない範囲だけど、少々の発熱でも安心して使えるようにと考えたのがPOWER-IVである。ここまで大きな放熱板は必要ないのがだが安心感も生まれるし、何よりも見ているだけで力強そうな音が期待できる。それに、お茶目にアイドル電流を多めに流して完全A級で動かすのもおもしろいかもしれない。PCM1794の電流出力はゼロクロスしないので、ほっといてもA級動作にはなるとは思われるが・・・。POWER-IVはDAC1794-3などの2パラPCM1794(実質4パラ)でも問題なく対応可能であるが、POWER-IV自体はDAC1794-3.5デジタル(2パラ)と組み合わせることで検討は完了とする予定だった。先週に身内で嬉しいことも有り、がぜん製作意欲が沸いてきた。お茶目に多パラのPCM179Xにチャレンジしてみたくなった。散財確実だがDAC1794-3以来の弩級(?)DACにチャレンジしても良いだろう!どの程度のパラ化までいけるかな?ちょっと試算してみよう。パラ数の最大ネックは終段のトランジスタの発熱である。PCM1794はゼロ出力時でも相当の電流出力があるので、この電流を消費するだけの熱容量が必要になる。いえば今までのDACはほとんど最終的には8パラ差動までつくったなーと思い出してしまいました。作ったのはPCM61P、PCM63P、PCM1704でしょうか。電流出力もすべて正負出力(ゼロ出力時はゼロmAなので使いやすかった)なので、IVで受けるアンプも選択が楽だった。いうのもゼロ出力時は基本的にはゼロ電流なので、ほとんど放熱対策は不要になります。PCM1794をつかってパラにしたときに終段のトランジスタの発熱(消費電力)を超概算してみました。67(*1)電源電圧は15VでIV出力後の電圧も最悪値のゼロとなるとして計算。(本来はIV出力後は一定の電位が発生するので消費電力は小さくなる)(*2)放熱板(17PB25)の熱容量を25°C/K、周辺温度を30°Cで計算16パラまでやりたいところだけど、やはり放熱がネックになりそうです。実際には16パラでも消費電力は1W程度になるので、大丈夫のような気もしますが、4個並列(実質8パラ)がちょうどよいところになりそうです。どの様に実現するか実質8パラ(DAC素子4個)を実現するか考えてみましょう。DACをつくる時にはコンセプトが重要です。「最強のハイエンドDACを作る!」って感じにしましょう。看板倒れになることはよくあることです(笑)。掲げる要素は次の通りです。8パラ(PCM1794×4個)を実現。基板レイアウトはそれ以上のパラ化にも対応可能なようにする(16パラも可)。4パラ×2の構成にも変更できるように考慮(DAC1794-3相当)。PCM1794を8個もつかうとなると結構散財です。早い話がPOWER-IVと2階建てを可能にしないと、ケースがとてつもなく大きくなる可能性があります。アナログ部の電流が必要になりそうなので、分離できるようにしておいた方が無難でしょう。外部DAIとする最近再リリースしたメモリバッファーとの接続を可能に。簡単なDAIであるDAC1242-DAIをオンボードにもできるように。いうか、DAC基板自体がモノラル仕様になるので、DAIを載せる構成にすると冗長になってしまいます。実は、最近ベタを塗るのが簡単になったので、ついつい(笑))。ここまで煮詰まれば、あとはパターンを作成するだけです。4個のPCM1794をどのように配置するかですが、これはあまり選択子がありません。デジタルとアナログのアースをうまく分離するには、4個縦に並べる必要があるので、ICは基板の長手方向に4個並べました。周辺のコンデンサを考えるとあまり余裕はないです。この基板サイズだと4個が限界でしょう。PCM1794を並べてみる。意外とスペースをとりそう。あとは配線を行うだけ!こんな感じで完成しました。休みというのに一日中PCの前に座っているなんて不健康そのもの(笑)。体を動かしてはいないけど、結構疲れました。バグはあるかもしれないけど、モノには勢いが必要です。このまま試作に出してみましょう。すれば、週末には組み立てに入れそうです。あ、今週末は土日とも出張だ!!!パターンを書き終わったDAC1794-5。本来は”-4”だけど、4は縁起よくないので飛ばしました(笑)。テキストをPOWER−IVからコピペしたまま修正するの忘れた・・・まあ、いいか。それ以上にシリアスなバグは出そうだし(爆)。試作にあわせて、在庫切れになったPOWER−IVも追加で製作することにしました。次の週末までしばらく趣味はお休み。明日からはまた仕事です。基板メーカより注文請書がでてきました。いつものごとく「製作データとして問題なし」で、発送は金曜日を予定しているとのこと。土曜日に製作にかかれそうです。いまのうちに一気に書き上げたパターンの構成をおさらいです。全体の構成はこんな感じです。DAC1794-5の基板上の構成PCM1794は全部で4個のせましたが、2個つづのグループに分かれています。GOURP1とGROUP2としていますが、それぞれのグループの出力は左右を選択できるようにしています。GROUP1を左、GROUP2を右と設定すればこれ一枚でステレオ構成になります。Interface)は無いので等価ではありませんが).この構成ではPCM1794-2個並列(4パラ相当)となります。ステレオ構成とする場合(DAC1794−3相当)そして、今回の最大の使い方である4個並列(8パラ相当)にするためには、GROUP1およびGROUP2の出力チャンネルを左右のどちらかに統一してやります。このとき出力端子は気分的にも真ん中がいい(POWER-IVと互換がとれる)ので、端子をもうけました。この端子をつかうときはGROUP1とGROUP2の出力を共通にしないといけないので、そのためのジャンパー端子も設置しています。2010.3.20仕事(?)から帰ったら基板が到着していました。今回の基板は部品面、半田面ともベタアースとしたため結構重量感があります。何gあるのかはかってみました。重量測定につかったポケット型秤(DS-50)。分解能0.01gちなみに、同じサイズの他の基板とも比べてみましょう。測定につかったのはDS-50というはかりです。精度が0.01gあるかどうかはわかりません。やすかったですから(3000円くらいだったかな?)。他の基板に比べて10%程度重いですね。33.88gあれ?基板をしげしげと眺めていて、なにか違和感を感じました。一カ所シルクの間違いを発見しました。DACアナログ電源入力部のコンデンサC2の“+”シルクの位置が反対になっています。組み立てる前でよかったです。電解コンデンサを逆接すると、最悪の場合は破裂してしまいますからね。タンタルやOSコンだったらショートです。CADで見ていても気付かないのに、実物をみるとすぐにわかってしまうのは不思議です。3Dの世界は偉大です(爆)。この間違い部分は忘れないようにメモをしておいて、一気に組み立てましょう。この調子だと、大丈夫かな〜〜(汗)。致命的なミスもありそう・・・・シルク位置間違い発見!まだまだ出てくるかな?4つのPCM1794Aをいきなり搭載!最初は動作確認のために1つだけPCM1794を半田づけして、動作を確認してから残りの3つを半田づけしようかと思っていました。1つ取り付けてさらに周辺のコンデンサ類をとりつけてしまうと他のPCM1794をとりつけるときに半田ごてがはいりにくくなるので、思い切って4つ一気にとりつけることにしました。いままで何回もパターンを描いてきたので、大丈夫でしょう。この過信があとあと大問題になるかも(笑)。部品の中では47uFのコンデンサが一番多い(21個)のですが、それでも全体の部品数は少ないので短時間のうちにできあがってしまいました。今回は部品の背の高さを低く押さえたかったこともあり、一部のコンデンサは寝かしてとりつけました。完成したのでお出かけ用の写真を1枚とっておきましょう。通電したあとに灰になるかもしれませんしね(爆)。カラフルなコンデンサを使えばもっとハイエンドに感じるかもですね(笑)。完成したDAC1794−5。動作確認このDAC基板はDACアナログ部は2系統(GROUP1,2)およびデジタル1系統の3系統の分離電源が使えます。動作確認のために電源をたくさん用意するのも大変なので5V単一系統で動作するようにしました。そのためジャンパー箇所は2何カ所かあります。1つ目はGROUP1とGROUP2のPCM1794の5Vアナログ電源を共通にするためのジャンパー(JP6)。2つ目はアナログ部とディジタル部の5V電源を共通にするためのジャンパー(JP7)。横着して5V電源一系統で動くようにするためのジャンパーなおディジタル部にはPCM1794に供給する制御信号のバッファーとして74AC245を使用していますが、これを3.3Vで動かすか、あるいは5Vで動かすかの選択ができます。これは基板の半田面にジャンパーパッドを設けています。今回はメモリーバッファー(5V動作)と組みあせるために5Vを選択しました。話は変わり最初はDAC1242-DAIと接続して動作確認を、と思っていました。最終的にはメモリーバッファーと組み合わせるのでそちらでテストすることにしました。DAC1242-DAIはDAC1794-5の子亀状態で搭載可能です。話はもとに戻り、3.3V出力のDAI系と組みあわせる場合は3.3Vに設定します。メモリーバッファーはすでに動作確認済みのものを用意しています。この電源は別に供給するのも面倒なので、メモリーバッファーとDAC基板を接続する10Pのケーブルを通してDAC側から通電できるように、ジャンパーを設定しました(省略)。ちなみにメモリーバッファーの所要電流は約110mAですので、この程度の電流なら細いケーブルをつかっても問題ありません。正弦波やパルスなどの基準波形が入れられるようにしました。DACの出力確認にはIV回路をつなぐのが本来の姿ですが、動作確認だけですから単純に出力を抵抗で短絡させるだけの簡単な構成にしました。接続が完了したらおもむろに電源投入です。電源をいれる時が一番緊張するときです。動きました!無事、オシロで波形が確認できました。ここまでくれば一安心です。動いた!単純に抵抗をはさんだだけなのでオフセットがのっています。あとはPOWER−IV回路に接続して動作確認を行いましょう。接続の前にIV抵抗値の変更です。最終的には出力は2Vrmsとしたいので、波高値は約2.8Vになります。差動合成で振幅は2倍になるので正負の片側の振幅は約1.4Vにする必要があります。抵抗値は1.4/0.0312=43.8Ωになります。E24系列から探すと43Ωあるいは47Ωあたりが良さそうです。部品箱をあさっていると33Ωの抵抗が見つかったので、少し出力は低めになりますがこれで行きましょう!どのくらいの電圧になるかな?0.0312×33×2=2.06Vです。取り付けてしまったので、まずは測ってみましょう。POWER-IVと接続して動作確認中!POWER-IVとDAC基板は同一サイズですから30mmのスペーサで接続しました。基板間の接続はまずは適当です。POWER-IVの電源も実験用電源から供給です。接続したあとにおもむろに電源投入しました。無事動作しているようです。ここまでくればしめたものです。出力低いから抵抗値を換えよう!IV抵抗値を33Ωにした場合。とほほ!ちょっと出力は大きくなるけど51Ωで行くことにしました。出力振幅は3.2Vです。差動増幅後は2.25Vrms。良い値でしょう!IV抵抗値を51Ωにした場合。