2007.4.5ことの始まり?なにげにBBSに書き込んだ内容がこれ。DAC1794Dについては、ちょっと茶目っ気を出してDAI込みで2パラ−モノ構成(実質は4パラ)なんかにしたら面白いかな?とは思ったりして(笑)。問題はIVに流れる電流は最大40mAになるのでOPアンプ単体ではだめで、バッファーを追加するかあるいはディスクリートにするか・・・ああ、考え出したら大変だ〜!!DAC1794の在庫が無くなって、再製作のご要望を頂きましたが、折角作るのならリニューアルしたい!PCM1794は非常にコストパフォーマンスに優れたDAC-ICで、2000円ちょっとにもかかわらず、内部に24BitのDACが4個はいっていて差動のステレオ出力が可能だ。音としても分解能にも優れ、さらにホットな感じがするのも特徴だとおもう。PCM1704のクールな音とは個性が違う点も面白い。自作としては面白みに欠けるところもある(オペアンプを取り替えられるというメリットはある)。出力段をディスクリートにすれば良いかな、とは思いつつも、ちょっとドライビングフォースがかからない。そんななか、こんな書き込みも頂いた。DAIがDIR9001で、DACがPCM1792Aのモノ使いの新DACの企画はどうでしょうか?#6525での書き込みの発展形で。PCM1792Aの精度を損なわないようにアナログ信号にできると現行部品で製作できるフラグシップ機になるのではないかと思います。NOTEさんのdc1.0がすばらしい製品なので、アマチュアでどこまで近づけるかって思っただけなんですが・・。http://www.kcsr.co.jp/soulnote/products/dc1.pdfなるほど。世の中にはそんな製品もあるもんだ。URLを覗いてみると、こんな製品カタログがでてきた。シンプルな面構えですね。肝心の回路はこんな宣伝がある。出力電圧が変動して歪みが発生する可能性があるんじゃないかな?やっぱりアクティブIVにしないといけない、ともBBSで指摘があった。比較的簡単な回路でのIVとなると、どうなるだろうか・・・・ここが肝のようです。いった市販品があると、もうちょっと上をいくものを安く作ってみたいという気がフツフツ起こってきます。R.さん)かな(笑&人任せモード)。PCM1794ちなみにPCM1794とPCM1792とは何が違うのだろう?仕様書をみていると特徴自体は同じ内容だ。これだけの性能が石単体でるのはすばらしいものだ。それにしてもDレンジが132dBって、どうやって計るんだろう?測定器自体のDレンジがそれより良いって事ですよね。話しは元に戻って1792と1794の何が違うかといえば、ディジタル入力部がちがうようです。アナログ出力部(PIN15〜28)はまったく同じですが、左側のディジタル入力部(Pin1〜14)が異なります。PCM1794AとPCM1792。間違い探し?PCM1792がPin11〜13で3線でのソフト制御を前提にしているのに対して、PCM1794がハード設定のみの違いですね。ソフト制御ができれば、色々とモード等が変更できるのは面白いのですが、マイコンが必須になる点はすこしハードルが高くなってしまいます。シンプルに作るにはPCM1794が扱い易そうです。パターン設計するときはどちらでも使えるようにしておけば、あとあと面白いかな?さっそくIV回路を頂きました。している間に、R.さんからIV回路の提案がありました(ありがとうございます)。回路構成としてはHPA-2を少しシンプルにしたものになるようです。いうことは低歪狙いでしょうか。抵抗が14本、トランジスタが11個の構成です。SPICEでの歪みはこんな感じ。-125dBくらいでしょうか。かなりの高性能が期待できます。差動合成も同じ回路構成にすればよいかな?それともプリアンプ基板のような回路にするかな?基板サイズは意外と大きい。IV回路だけでどのくらいの面積になりそうかを見るために部品を配置してみた。縦長にするか横長にするかで配置は異なるが、IV回路が4個は縦に並ぶことになるので、基板としては横長の方がいいだろう。それでも、サイズとしては58×132mmになる。×150mmくらいを見込んだ方がいいだろうか。それにDAI部も追加すれば・・・・かなり大きくなる可能性あるな・・・・やっぱり大きくなりそう。2007.4.8ととえばPCM1794のモノ出力(2パラ)だと最大で20mAなので、Aクラス動作をさせるには終段には30mAくらいのバイアス電流が必要です。電源電圧15Vで450mWの放熱量と結構な量。モノ2パラ(実質4パラ)だと40mA流れるのでバイアスは50mAは必要で、消費電力も0.75W。こりゃ放熱板は確定です。いうことで放熱板を載せるパターンも描いてみました。ついでなので抵抗のサイズも500milにてして、トランジスタもTO-126パターンに変更。大きくなってしまいます。サイズとしては63×58mm!まあ、大きい方が製作するときは楽ですけどね。部品サイズを小さくして密度を上げればやっぱり小さくはなります。全体の回路も結構大きいな〜しかし、上に描いたパターンがほぼ3個分必要となると結構大変かも。アナログフィルタ部の回路も含めてR.さんからいただきました(ちょっと書き直しています)。クリックすると大きくすると拡大します。#この部分だけ抜き出して基板にすれば、DAC1704-4Dの改造にも使えそう。出力にDCサーボは必要かもしれません。上図の回路にDCサーボ回路を入れると、SPICEが上手く動かないので、アンプ部はOPアンプに置き換えて計算させてみました。こんな感じになりますが、NOSDAC3とほとんど同じです。DCサーボを付け加える。周波数特性はこんな感じですが、もう少しローカットの周波数は高くてもよいかもしれません。f特で言えば、3Hz〜300kHzくらいでしょうか?そろそろアナログ回路も煮詰まってきたかな?まだまだ修正はつづきそうです。-私も似たような構成にしようと検討してましたが、冷静に考えるとこの方式で大丈夫でしょうか?DCサーボ側のOPアンプの出力は音声帯域では基本的にアースされているような動作になるので、差動合成がアンバランスになったりしませんか?ゲイン特性だけ見ていると正常に動作するよう見えたりしますね。本質的な対策ではないですが、IV変換にDCサーボを掛けるのも良いかなあと思いました。IV変換アンプの+入力を180オームでアースに接続し、出力からDCサーボ掛け、600オームくらいでIV変換アンプの+入力側にDC帰還を掛けます。IV変換アンプの出力のスイングが楽になりそうですし、エミフォロのトランジスターの損失がPNPとNPNで揃います。肝心のDCオフセットは差動合成部分に依存しますが、FETのペア取りすれば、無調整でも大したオフセットがでないような気がします。ん・・・・IV回路にDCサーボをかけるとOPアンプが2回路分増えてしまいますね。動作センターをオフセットするという動作にできないのでしょうか?そうですね。シンプルに下図のようになりますね。DCサーボ出力の接続先をすこし変更。こんな意見もいただきました。-DCサーボのオペアンプは比較的ノイズが多く出ます。このノイズでS/Nに影響する可能性があります。ちなみに1uFのコンデンサは250kオームの抵抗と同じ熱雑音が出ます。オペアンプのフィードバックに挿入されているので、オペアンプの出力にはその熱雑音がそのまま出てきます。その為、オペアンプの出力にCRフィルタを挿入したほうがいいと思います。+入力側とGNDを繋いでいる抵抗のGNDの代わりに接続したオペアンプの出力に抵抗を入れます。その抵抗をコンデンサでGNDに落とし、オペアンプの出力に抵抗を挿入してCRフィルタを構成した方がいいと思います。その際の安定性は多少考慮したほうがいいと思いますが、多分大丈夫と思います。R6とR8の接続点にもコンデンサを入れた方がよいようですが、そうすると差動バランスが崩れてしまうので、これは避けましょう。周波数特性をみてみましょう。C5を少し大きめで0.1uFにするとこんな感じになります。高域側での減衰が2段構えにあんって、ちょうど2つのハイパスフィルタを通したようになりました。C5を追加することで、信号のローパスフィルターの回路に影響がでていることになりますね。差動バランスが崩れるような気がするので、採用はどうしましょう。高域のノイズを取るだけなら1000pF程度にすれば影響はすくなそうです。-(中略)また、I−V変換アンプと違い、差動合成アンプは入力FETの電位が振られるので、ひずみの発生原因になる可能性があります。差動合成アンプだけでも、初段の構成をカスコード接続にして下さい。(中略)どんどん回路が大きくなっていきそう(といってもコストはほとんど変わらないのですが・・・・+100円アップ?)。全体を書き直してこんな感じになりました。(クリックするとPDFファイルが開きます)SwCAD�V用のファイルSPICEソフトのDLはここから。http://www.linear-tech.co.jp/designtools/software/switchercad.jsp使えると便利ですよ。電源回路はどうするか?分離しました。2回路分のIV回路です。IVを2回路と差動増幅+LPFを合体。部品配置を決めて、配線ができるか確認してみた。左側に無駄なスペースが多いけど、ちょうどDAC1704-4Dの上にアドオンできるサイズにするためです。トランジスタ37個と抵抗+ダイオードで約70個ですからね。PCM1794を入れたときに、ASRCやDAC1794Dの基板と同じサイズに収まりきらないだろうな・・・・・・サイズは125×94mm。DAC1704-4Dと部分的に取り付けネジピッチを合わせた。部品番号と入出力端子の番号を入れるとだいぶそれらしくなってきました。この段階で、回路図の部品番号をつけ直しましょう。しないと、配線のチェックができません。回路図も部品番号を振り直しました。配線のチェックをしていきましょう。本当は回路図とPCBソフトが一体なら、ボタン一発で完了するとことですが、なにぶんイレギュラーな使い方をしている面があるので、大変なところです。部品番号を振り直しさて、大体パターンもOKそうなので最後の仕上げにベタ塗って仕上げます。こんな感じで完成です。個別のパターンの様子はここにあります。半田面(+シルク)パターン部品面(+シルク)パターンシルクパターンこの基板は差動出力のDACを受けるのに適しているのだけど、これ単体で欲しい人いるのかな?ちょっと心配。基板のサイズは198×198mmの正方形を考えてみましょう。電源基板tとDAC基板が正方形で同一サイズだと、色々な向きで2階建てにできるからです。問題は198mm四方に収まるかどうかですが、IV&LPFを2回路分とPCM1794、そしてCS8416DAIのパターンを適当に配置してみました。192kHzまでつかえるCS8416をつかうか、あるいは96kHzまでだけど高性能DIR9001をつかうかは悩ましい選択です。198mm四方の基板に仮配置。PCM1794のアナログ側の配線までは完了。DAIはCS8416を想定して配線を検討中。今日の作業はここまでかな(2007.4.22)。部品の配置はこんなところでしょう。2007.4.28DAI回りの部品を配置してパターンを描いてみましょう。ベタは最後の仕上げですが、DAI周辺は比較的スペースに余裕があり配線が案外楽でした。SN75157も実装できるようにしてみました。ディジタル入力についてはRS422レシーバであるSN75157もつかえるようにしてみました。見かけないICなので、スルーできるようにパターンは工夫しています。いっても、シルクを描かないと何がなんだかわからないですね。SN57157もつかえるようにしたパターン。SN75157の特徴をデータシートから転記してみました。5V単一で2回路入りというのが使いやすそうです。DIGI-KEYで@227円ですね。高いのか安いのか・・・・74HCU04が@30円くらいだということを考えると・・・・複雑。完成形!まだパターンチェックや、線の引き回しの修正などが残っているけど、こんな感じになりそうです。大きく変わることはないでしょう。(クリックすると大きくなります)。してこんなコメントをいただきました。DAIのアナログ部は重要ですね。パターンを修正しましょう。いってもすでに手を入れるところが難しいところもあるので、すべてに対応できるわけではない点がつらいところです。-CS8416のループフィルターの素子C10、C11の向きを180°変えてアース側がCS8416のAGと近くなるように配置しAG、C10、C11のアースパターンにデジタルノイズが回りこまないように切り込みを入れてアースパターンを分離してはどうでしょうか?デジタルアースとの接続はCS8416直下の7ピン、22ピンの間で接続するとよいのではないかと思います。-CS8416のデータシートにも書いてあるようにVAに供給される電源電圧のローノイズ化がジッター低減の重要なポイントになりそうです。一工夫ということで、C12の電源入力の手前にフェライトビーズとかを挿入できるようにパターンを追加するのはどうでしょうか?デジタル電源側のノイズの回り込みが低減されると思います。大した電流を消費するわけでもないと思うので、100オームくらいの抵抗を入れても良いかもしれません。C12には10mm径の日本ケミコンPSAとか使用できるとかなりノイズ低減に効果があるかも?LM317の電源基板からCS8416のデジタルとアナログ電源に別々の配線で給電するという力技もありますね。電源基板も完成しようやく全体像がみえてきました!まだこまかいチェックは十分ではないですが、全体パターンができてきました。全体(4/30更新)半田面(4/30更新)はやければ連休明けに試作に出せるでしょう。DAC8D(PCM61P版)と同じサイズの基板だけど、こちらの方がかなり複雑!ほんとうに動くのか心配になってきました(笑)。ついで?Non-NFBタイプの電源部を抜き出して電源基板のアートワークを描いてみました(左側)。右側はディスクリmini電源基板でOPアンプをつかったNFB有りのものです。どちらも同じサイズ、同じネジピッチですので置き換えが可能です。電圧の安定性からいえば、圧倒的にディスクリmini電源基板のほうがよいのですが、Non-NFBタイプも低ノイズに特徴があり、それぞれキャラがまったくちがいます。どちらがよいとかではなく、適材適所が重要ですね。部品点数のすくなさでいえばNON-NFBタイプに軍配があがります。-ヒロさんNON-NFBタイプの電源基板のパターンですが、C3、C4より出力側の部分から基準電圧を作成するDを接続した方が良いです。C3、C4と整流D間にはチャージ電流による大きめのリップルが乗りますので、それより出力側のアース部分で基準電圧を取り出さないとトラブルの原因になりやすいです。DAC1794-3のパターンはバッチリですね。あと少しだけ要望です。CS8416のアナログ部のスリットですが、もう少し幅広く取ってもらうと、ストレーによる結合が小さくできそうです。それと、DAC部分ですが、DGとAGのスリットの接続部分は各PCM1794のDGとAG間の各4箇所でとるのはどうでしょうか?スリット間隔ももう少しあけられると良いかと思います。本棚を漁っていたら、トランジスタ技術の2005年6月号にアキュフェーズの技術者の方がPCM1796を例にパターン設計のポイントを解説されているのを見つけました。参考になると思います。お持ちですか?というご指摘の元、じゃっかん修正しました。なんとなく部品面パターン(赤)がタコのように見えるのは気のせい?(DAC基板についても修正しました。修正パターンはちょっと上にありますが、ここにもコピペ。みていたら、コンデンサの極性(+)シルク間違いなどがいろいろありました。最終版!2007.5.2いろいろとリクエストがありました。使う場合と、使わない場合の切り替え用にCS8416のリセットが簡単にできるようにリセット用のジャンパーポストもあると助かります。pull-down選択のような感じで、パターンカット&外部からの信号入力がしやすいようなパターンを追加していただけませんでしょうか。2pinのコネクタが取り付けできるようになっているとありがたいです。隣にでも用意して頂けるとたすかります。Clockとして利用すれば、私が考えていたことが実現できそうですので。CLOCKを外に取り出そうというものです。外部クロックの効果はよくわからないところがありますが、これについてはmaさんにレポートをお願いしましょう。パターンの変更は結構面倒でしたが、こんな感じになりました。これが恐らく最終版です。何回見直しても間違うところは間違うし、踏ん切りが大切です。(シルク)これがおそらく最終版!後編へつづく!(つづく)。