音楽雑記帳

音楽鑑賞ネタ 他は 自分の英語ブログ(google blogger)からの転載など。他は適宜時事、社会ネタも混じります

 ※重要な追記があります

 とりあえず、オペアンプを用いたDSDーDACの自作回路が完成したので、しばらく試聴していました。12V安定化電源、XMOSーXU208の両側にPCM5102のDAC基盤とDSD用自作回路を配置した格好になっています。シャーシはベニヤにアルミ板を立てた簡素なものですが、手工具のみだと一ミリ厚のアルミ加工はこの程度でも結構大変。

 DSD-1オペアンプにはLME49720を使いました。このオペアンプはハイファイ再生用ですが、意外と難しくてOPA2277
とかNJM5532とかに取り替えて使ってたんですが、今回は相性が非常にいいです。電流あまり流さない回路には適しているようです。

 片側にはPCM5102の基盤がくっついています。PCMで聞くときはこちらに配線をつけ直せばいい訳だ。

 XMOSーXU208のデコーダーICは結構発熱があるので、ヒートシンクを貼り付けました。







 回路上の工夫点としては、画像にあるように、XMOSーXU208のピン出力(DATA、LRCK)を半可変抵抗20kΩで受けて、それからマイクロインダクター6.8mH 1000pのフィルムコンデンサーのローパスフィルターに流すわけです。デジタルの出力はL-H の0~2Vぐらいの矩形波なわけで、半可変抵抗の真ん中だと1Vでブリーダー電流は0.15mAぐらい、、流れる電流はかなり少なくなった。最終的に出力で±0.2V程度の振幅があればいいので、ローパスフィルターの損失を含めてもオペアンプのゲインは6倍ぐらいで設定。

 DSD-2XMOSーXU208側はUSB単電源ーオペアンプは両電源で、写真で見ると大きめの電解コンデンサーが2本突き出ていますが、単電源をここで両電源に変換させています。単電源のGNDと両電源の仮想GNDは違いますが、この場合接続しているわけで、一方マイナス側の共有はできません。最初の頃はこの辺は良く混乱したもんです。共有しているのは信号ラインのコモンでいわゆる一点アースするわけです。これでは両電源側の仮想GNDに一点で集めてあります。






DSD-3 ※ 重要な追記 6/8

 半可変抵抗の前に0.47μFの電解コンデンサーを追加、ホワイトノイズがほぼ満足行くレベルまで減少。
 DSDのデジタル出力は交流でないため、どこかでコンデンサーを通さなければいけませんが、これまではアンプの入力部についているコンデンサーで済ませていたわけですが、ローパス フィルター前につけると結果的にインピーダンスが低くなるようで、ローパスフィルターは交流で通すべきであるという結果のようです。(当たり前のようですが)






 

 

 オペアンプの入力にはGNDに対して6.8kΩで接地させてあります。負帰還入力側も同じ。これはなぜそうしているのかまだ自分でもまだよくわかっていませんが、最初はインピーダンス揃えるつもりだったたわけですが、ICの回路例を見る限り入力インピーダンスは非常に大きいとされ、特に無い部分なので現在のところ理由がよくわからない。接地(接地がなければ無限大の抵抗と同じ)させると抵抗比で電位は分圧される。

 ※画像のRCAの端子はジャンクの転用ですので黄色い塊状のパーツに意味はありません。





 ホワイトノイズは完全に落とすところまでは行きませんでしたが、音の特徴はマイルドで繊細、アナログっぽさがあって聞き飽きることが無い。オペアンプのリファレンス用にも使えそう。癖になる音質ですが、DIFFのファイルをCDから作成するとDSD128の場合数ギガ近くになるのでストレージにやさしくない。

 DSD化して聴いているのはケニードリューの 月の砂漠ですが聴きどころはやはりニールス ペテルセンのベース。デンマーク ジャズといったところですが、日本プロデュース盤のようです。(現在絶版)

[名称未設定]


 前回の投稿に引き続きDSD出力のアナログ コンバーターをでっち上げる作業を行っていますが、回路そのものは簡単です。少し工夫をしました。FETのソース フォロワーをバッファーに使うと具合が良い事に加え、LCRフィルターのコイルのインダクタンスをかなり大きくすると、電圧があまり下がらない。FETの入力インピーダンスはかなり大きくても良い。 といったところで、ローパスフィルターのコイルに10mHのマイクロ インダクターを使いました。これには電流あまり流せませんが、抵抗は6.8KΩにしましたのでそれほど電流は流れません。 
DSD-6




















 前回はDSD出力→FET→ローパスフイルターの順でしたが、今回はDSD→LCRローパスフィルター(抵抗に6.8kΩ、コイルは10mH、コンデンサーは1000p)→200Ω抵抗→FET(2sk369)のソースフォロワーといった具合で、入力インピーダンスは235kΩ(470k+470kのバイアス)と大きく取りました。電源電圧は簡易安定化して12Vぐらい。


 ホワイトノイズはかなり押さえ込めましたが、やはりFETへの入力には抵抗をつけたほうが良いようです。とりあえず200Ωにしてあります。ICの発熱はこれでかなり押さえられますが、ヒートシンクはつける予定です。JFETの2SK369は秋月電子で購入したものですが、リードタイプのFETの入手はだんだん難しくなっていますが、チップタイプの変換基板を使うのも手ではあります。100円ショップでまとめ買いしておいたスチールのケースに据え付けました。




 とりあえずDSD再生のためのアナログ変換回路をでっち上げた訳ですが、もっとシンプルに作りたいので、FETでも使ってみるかな。FETだと電圧入力だし、入力バイアスやたら大きく出来るのでICの負荷がない 。DSDデコーダーにローパスフィルター直結方法だとICがかなり熱くなる。

DSD-4
 FETのソースフォロアはわざわざ設計しなくても入力インピダンスを決めておけば良い。後は各部の電圧を頭に入れておいて。。

 














 DSD出力→200Ω抵抗→FET高周波増幅→ローパスフィルター なので、これオーディオというよりラジオ感覚ですね。FETの高周波増幅はソースフォロワだと数百メガクラスなのでDSDには有り余る周波数特性です。復調回路じゃないのでFMより簡単だぞ。

DSD-5 ホワイトノイズはローパスフィルター直結より少ないですが、前回試した方法、DSD出力→2.4kΩ抵抗→ローパスフィルター→オペアンプの増幅の方がノイズは減らせる。ローパスフィルターそのものも明らかにホワイトノイズ源だ。ローパス フィルターのホワイトノイズを減らすには抵抗値と電流値を減らさなければならないが、そもそも高周波領域でインピーダンスが大きいのがローパスフィルターなので険しい。負帰還を使ったアクティブフィルターでアナログ化出来るかどうかは知らない。








  FETの音質は一般に柔らかいが、これは主にアナログの場合で、デジタルの高周波増幅に当てはまるかは分からない。DSDの音質も滑らかであたりが柔らかいのが魅力だ。

 本格的に作り込むのであれば前回の方法で細かく数値を詰めていくのが良さそうだ。


 近年新しいデジタル オーディオ方式としてDSDーダイレクト ストレート デジタル方式、というのがある。PWMの一種であるが、特定の周波数で、LかH,を表現するワンビットである。

 ところで、これは通常の音楽ファイルではなく、.diffというフォーマットのデーターをデコードして1bitのストリームを生成するわけだが、これは特定の周波数で決まっている。5.6MHzとか11.2 MHzとあり、ちょうど短波放送の搬送周波数と重なる。

DSD-1 USBのデコーダーがI2SとDSDで安価に出回っているので、XMOSーXU208を購入早速 PCM→I2S→DACでを試してみた。これは通常アナログ化専用のICが別途必要だ。この基板はDSDの出力も出せるのだが、このワンビットのデジタル ストリームはローパスフィルター回路でアナログ化可能だ。





 ローパス フィルターでアナログ化というと、検波回路を連想するが、あれは周波数一定の強弱が積分されて、音声が出てくるが似ている。DSDでは粗密が平均化されて音声信号にかわると言うわけで、まあこのローパス フィルターを自作して遊んでいる訳で、ブログ記事にもちらほらあるが、問題もある。 ホワイト ノイズが結構大きいという点である。

 DSD-2このホワイトノイズ対策が概ねメドが立ったのでとりあえず記事にしておきます。ホワイトノイズの原因はIC内部の熱ーつまり電流の流れすぎ、とすぐ推測がついた、というのもホワイトノイズの原因は熱と抵抗だからです。つまり、デコーダーのDSD出力をローパスフィルターを介してアンプに接続したとき、電流が流れすぎる、若しくは熱として損失する分がかなり大きいと推測される訳だ。それなら、DSDの出力に抵抗をつければいい。ローパスフィルターはLCRの回路で遮断周波数は40kHzぐらい







DSD-3 実験の結果2.4kΩぐらいでホワイトノイズが気にならないレベルになる事が判明。そこで2.4KΩを取り付ける。しかし問題は、出力インピーダンスに加わってしまい、通常のポータブルアンプの入力インピーダンスを上回ってしまう。また音圧もかなり小さくなる。つまり、電流抵抗→ローパス フィルター→ヘッドアンプ→アンプ という構成が必要だ。そこでとりあえずオペアンプで自作したミニアンプを流用。入力インピーダンスを整合させる。(これは簡単)音質は気のせいかアナログのFM放送みたいな感じでとても聴きやすい。






 とここで大きな疑問が出てくる。アナログのFM放送は80MHzあたりの周波数変調なのだが、情報量で考えるとDSDよりもかなり大きい事になる。音の強弱は周波数そのものの変化であるが、DSD方式と似ているので、FM放送は理屈の上ではDSD以上の音質が可能なのだろうか。。。しかし問題は受信で取り出せる電力が微小で増幅の過程で劣化しやすいし、アナログ電波は様々な受信障害もあるのだが、、

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