サウンド南渡!の blog

カテゴリ : PCM2704

基板バージョン(基板Ver.)「20140503 Rev:1.2」(基板裏面に表示)について書いています。

(2016.07.01 PCM2704の放熱器について、最後に追記しました)

NFJ PCM2704 USB DACキット の二号機を作成・改造しました。
キットは ベースキット になります。(オプションの アップグレードパーツ は未購入)

一号機は、出力カップリングコンデンサ を、メタライズド・フィルム・コンデンサ としましたが、
二号機は、出力カップリングコンデンサ、無しの直結仕様としました。
使用するアンプに、入力カップリングコンデンサが在ることが必須です。使用しているアンプ SA-36A改 は入力カップリングコンデンサが在るのは(これまでの改造で)明白なので。
 
ヘッドフォンを直接挿す場合は、出力カップリングコンデンサは必要です(必須です)。
NFJ2704-2_完成ケース2

















改造箇所は、一号機の、

NFJ PCM2704 USB DAC Kitの作成・改造

NFJ PCM2704 USB DAC Kit 水晶発振器交換、外部電源レギュレータ故障、高分子固体コンデンサ交換

と同じです。

この二号機は、一号機の改造箇所の「まとめ」的な改造となっています。


キットの作成・改造

使用した半田ごては、30W と 20W の二本
部品のグランド面の半田付けや、コネクタの半田付けは、30W を使用。
20Wや30Wの半田ごてで部品を半田付けして、最後に、30Wで 2秒程度当てて(場合によっては半田を補充しつつ)、確実に半田が付く(乗る)様にしました。

半田は、鉛(Pb)フリー(鉛 なし)のものではなく、鉛入りのものを使用。鉛入りの方が粘りがあり半田付け箇所の強度が出るので、個人での電子工作では鉛入り半田(すず 60% 鉛 40% など)の方が良い。当方が愛用しているのは、千住金属工業の「スパークルハンダ」H60A 150g 。(フラックス入りです) (名前のとおり、半田付けした箇所が綺麗な金属光沢となって仕上がります。こちら で購入。)

半田付けをする箇所に、半田ごてを当てて、そこへ半田を当ててやると、まずフラックスが溶けて半田箇所の表面を洗い流し、次に半田が溶けて綺麗に半田が乗ります。(サンハヤトのフラックス(ハケ付、HB-20Fなど)を事前に半田付けする双方に塗っておいても良いですね)

後付けの半田箇所だと、半田付けをする箇所と、部品の足とに、あらかじめ(上記の様にして)半田を乗せておくと確実に半田付けが出来ます。(下記、水晶発振器の半田付け、や、保護ダイオードの追加、の様な場合)


[LEDの取り付け]
先に、USB端子、外部電源スイッチを取り付けておき、
パネルを当てがい位置合わせをしつつ半田付けすると、LEDの位置が合います。
なお、LEDの足の長い方がプラス(+)。
(反対側のパネルについても、他のコネクタを先に取り付けておくと、位置合わせが楽です)
NFJ2704-2_LED取付























[最低限の部品を付けて、動作確認]
最低限の部品を取り付けて、左・右ちゃんと音が出るかを確認します。(下の写真の状態(部品)で、動作確認を行った)

水晶発振子は、後で水晶発振器を取り付けるので、仮半田付けとしています。
出力カップリングコンデンサは、コネクタとして、直結としています。(キットのとおりに作成するのであれば、キット添付の電解コンデンサを取り付けます)

NFJ2704-2_動作確認
















動作確認の結果、左・右ちゃんと音が出ることを確認し、動作OKなので、本格的な作成・改造に取り掛かります。

[外部電源用レギュレータ、保護ダイオード取り付け]
一号機では、外部電源用レギュレータが故障してしまったので、
二号機では、動作確認後、まず、外部電源用レギュレータ保護ダイオードを取り付けました。(後でだと、回りの部品が邪魔なので、先に取り付けておいた)

使用したダイオードは、ショットキバリアダイオード(SBD) 1N5819 (50V 1A)
NFJ2704-2_外部電源REG保護D取付

















NFJ_2704_外部レギュ修理_1-2回路














[水晶発振器の取り付け]
水晶発振子 Y3 取り外し。
水晶発振子と接続している、コンデンサと抵抗、C5,C6,R9 を取り外し。

水晶発振器の電源電圧は、3.3V系で使用するため、
R2(5V) の抵抗(約20Ω)を R3(3.3V) へ移動。
R10 (100Ω)は、外してショート。

NFJ2704-2_水晶発振器















[水晶発振器、取り付け 準備]
予め、水晶発振器と基板に半田を盛っておく。
重ねて、側面から基板に半田ごてを当てて、半田を溶かす。(30Wの半田ごて使用)
NFJ_2704_水晶発振器2_3













基板裏面、水晶発振器の電源GND間セラミックコンデンサ 0.1μF 50V を取り付けた。(電源からのノイズをGNDへ逃す。)


[C13,C14,C15,C16 へタンタルコンデンサ取り付け]
タンタルコンデンサ(タンタル電解コンデンサ)は、+-を間違えると破裂する危険があるので、間違えない様に、あらかじめ赤のマジックで+側に印を付けておきました。

C13,C14,C15,C16 の取り付け穴の内側に、キット添付のセラミックコンデンサを取り付け。
外側に、タンタルコンデンサ 10μF 16V を取り付け。

C14 に、パラ(並列)で、高分子固体コンデンサ OS-CON SEPC 560μF 6.3V を取り付け。(黄色と黒色の配線で引出した) (高分子固体コンデンサ を取り付けるので、C14のタンタルコンデンサは不要と言う考えもありましたが、C13~C16のバランスを取るため残しました)

C19 (3.3Vレギュレータ出力の電解コンデンサ)は、高分子固体コンデンサ OS-CON SEPC 560μF 6.3V を取り付け。
C8 (Vcom、中点(基準)電圧)は、高分子固体コンデンサ OS-CON 560μF 6.3V を取り付け。
NFJ2704-2_タンタル取付





















[3.3Vレギュレータ電圧UP]
3.3VレギュレータのGNDの足を、レギュレータ側の半田代(しろ)を残して、ニッパーでカット。
レギュレータのGNDから整流用シリコン・ダイオード 1N4002 の順方向で、基板のGND面に落とす
3.3Vレギュレータの出力電圧は、3.76V(USB電源使用時)となった。(外部電源 12.27V使用時で、3.91V)

外部電源入力の電解コンデンサは、ルビコン 470μF 25V を取り付け。
3.3Vレギュレータ入力の5Vの電解コンデンサは、高分子固体コンデンサ OS-CON SEPC 470μF 16V を取り付け。
NFJ2704-2_33V系電圧UP他













PCM2704のデータシートによると、3.3V系については、
絶対最大規格(ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS)だと、-0.3V から 4V 。
お勧めの使用状態(RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS)だと、MIN 3V / NOM 3.3V / MAX 3.6V 。
となっています。

絶対最大規格(ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS)未満ですが、お勧めの使用状態(RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS)のMAXは越えていますので、自己判断・自己責任にて改造をして下さい。

[完成、基板表]
C1 は、タンタルコンデンサ 10μF 16V とした。(3.3V系にアルミ電解コンデンサは排除したかったので)

光送信モジュール(TOSLINK) は、手持ちの、東芝 TOTX178 を取り付け。
光送信モジュールの上の丸いネジ取り付け部は、ニッパーでカット。そうしないと専用ケースに収まりません。

出力カップリングコンデンサ C9,C17 は (一号機と同様)コネクタとしました。
コネクタとケーブルは、ヤフオク NFJ さんの「強化タイプ◇2Pin 2.00mmピッチ PHコネクタ+ケーブル各5個セット」を使用。(基板の穴に対してピッチが狭いので、基板に取付後、ラジオペンチでピンを修正しました)
NFJ2704-2_基板表1

















手持ちの電源の端子が 2.5Φ (2.5mm)なので、キット添付の 2.1Φの電源コネクタ は使用せず、秋月で購入していた 2.5Φの電源コネクタ を使用しました。

[完成、基板裏]
(別途買っていた)光送信モジュール(TOSLINK) 東芝 TOTX178 の電源電圧は、5V なので、
電源ラインの基板パターンを(安全を見て二ヶ所で)カット。
5Vラインより引いて来た。(黄色い配線) そこへ、タンタルコンデンサ 10μF 16Vを取り付け。
NFJ2704-2_基板裏1

















水晶発振器の電源GND間セラミックコンデンサ 0.1μF 50V を取り付けた。(電源からのノイズをGNDへ逃す。) (下の青い部品)

L1 フェライトビーズインダクタ の両端に、 セラミックコンデンサ 0.1μF 50V を取り付けた。これにより、パイ型フィルタを構成する。(L1 フェライトビーズインダクタ の効果を、より高める) (上側の青い部品二つ)


[専用ケースに収める前]
出力カップリングコンデンサは、無しの直結とした。
(コネクタを差し替えることで、カップリングコンデンサ「有り」にも出来る)

アナログ出力端子、USB端子、外部電源端子、デジタル出力端子(COAX)、外部電源/USB電源切替スイッチ、カップリングコンデンサのコネクタに、サンハヤト 接点復活王 を吹いて養生(接点の洗浄、保護)をして完成。
NFJ2704-2_基板表2

















[NFJ PCM2704 USB DAC Kit 二号機、完成]
NFJ2704-2_完成ケース2

















[NFJ PCM2704 USB DAC Kit 一号機と二号機]
一号機(左側):出力カップリングコンデンサ、メタライズド・フィルム・コンデンサ。
二号機(右側):出力カップリングコンデンサ、無しの直結。
NFJ2704-2_完成ケース1








作成・改造が完成し、使ってみての感想
アンプ:SA-36A(銀色)改 (入力カップリングコンデンサ あり) (3台の SA-36A改 の中では、この銀色が一番相性が良いと思う)
スピーカー:KENWOOD LS-K711
OS:Linux Ubuntu Studio 14.04LTS 64bit (ALSA出力、サウンドデバイス「Audio Codec」として自動認識)
----------
Windows-XP だと、このUSBを抜いたり挿したりすると、再起動しないと音が出なくなったりします。
XPで使用するサウンドデバイスを「これ」にしたまま、抜き挿しすると、音が出なくなる。要再起動。
(一旦、別のサウンドデバイスを指定して、それで音を出してやると、抜き挿ししても大丈夫。な感じ)
(XPでのサウンドデバイスの指定は、Control Panal --> スピーカーのアイコンの Sounds and Audio Devices --> Audio タブの 一番上の Sound Playback にて指定。USB Audio DAC が このPCM2704。但し、英語版XPの場合 )

Ubuntu Studio だと、USBを抜いたり挿したりしても、音が出なくなったりと言うことは無いですね。
----------
出力カップリングコンデンサ、無しの直結なので、DACから出力されるままの、切れの良い、新鮮なサウンドが非常に良い感じ。

手持ちの改造したサウンドカードのDACと毛色が違う出音なので、改めて、出力カップリングコンデンサ無しの直結での出音は、新鮮な印象。

佐野元春 の アルバム「VISITORS」(発売当初のCD)を聴いて、切れの良さが、楽曲の古さを感じさせない。イイ感じです。
このアルバムを聴く限り、低域は、ほんの少し弱い感じはするものの、丁度良いと言えば丁度良い。

低域がほんの少し弱い代わりに、中域~高域は、よく出ている。
近距離でのスピーカー使用の場合、低域は丁度良い。

深夜・早朝のスピーカーからの音出しの場合、(改造したサウンドカードと比べて)無駄に低域が響かないので、深夜・早朝用音源としても最適です。

常用にも耐え得る音出しだと思います。自分的には、この音出しは合格です。

気に入りました。この二号機は、サウンド用PC の第三のサウンドデバイスとして、愛用して行きたいと思います。

---------------------------
2016.07.01 追記

3時間程度聴くと 右チャンネル に 無音時にノイズが乗る(出る)様になり、PCM2704 に放熱器を取り付けました。

3.3Vレギュレータ電圧UP により PCM2704 の温度が上がり過ぎてしまっていると思われます。
3.3Vレギュレータ電圧UP で使用する場合は、放熱器を貼った方が無難だと思います。
(電圧UPをしていなくても、放熱器を貼った方が、動作がより安定すると思います。)

[ 二号機、放熱器 貼付の様子 ]
NFJ2704-2_放熱器
























久々に、この NFJ PCM2704 USB DAC改(カップリング・コンデンサ直結) で聴いていますが、相変わらずキレの良いサウンドですね。

OS:Ubuntu Studio 16.04 LTS(32bit) 、外部電源は アンプ(SA-36A改)と共用の トランス式10A電源器(電圧 13.8V)で使用していますが、4ch簡易サラウンド(スピーカー・マトリクス) で 何か作業をしながら BGM的に聴くには、丁度良い出音ですね。

4ch簡易サラウンド(スピーカー・マトリクス) との相性は非常に良いと思います。
(外部電源を使って)高域が良く出ていることが、サラウンドに非常に良く作用していると考えます。(人の聴覚は、周波数が高いほど、その方向をより正確に判断することができる。と言うことに関係していると思われます)

低域もキツくなく、高解像度を求めて改造している ONKYO SE-200PCI改(オペアンプ LME49990) に対して、勝るとも劣らない「キレの良さ」もありますし、なかなか良い感じ。(何か作業中だと、低域がドンドンうるさいと、気が散って仕方ないですよね)


[ 一号機、放熱器 貼付の様子 ]
一号機は、特にノイズなどの症状は無いけど、予防的に放熱器を貼付。
NFJ2704-1_放熱器
















[ 二号機、放熱器 貼付前の様子 ]
放熱器は、手持ちの マザーボードのチップなどに貼る放熱器 を切って使用。
(放熱器裏面には、熱伝導シールが元々付いていますので、しっかり貼るだけ)
NFJ2704-2_放熱器_前





















[ 放熱器 切断に使った工具]
上から二番目の「金切りノコの歯」で切断。
次に、一番上のヤスリで、切断面のバリを取る。
最後に、エアー・ダスター(エアのスプレー)で、金属粉を飛ばします。
NFJ2704-2_放熱器_切断















基板バージョン(基板Ver.)「20140503 Rev:1.2」(基板裏面に表示)について書いています。

NFJ PCM2704 USB DAC Kitの作成・改造
の続きです。
NFJ_2704_基板表2-2














水晶発振器(クリスタルオシレータ)交換

当初使っていた水晶発振器(クリスタルオシレータ)は、周波数偏差:+-100ppm の物でした。

周波数偏差:+-20ppm(-10℃~+70℃) の サイズの小さいSMDタイプ(表面実装用)の水晶発振器を調達したので交換しました。(オクで「TXC 12MHz SMD クリスタルオシレーター(6Nシリーズ) [10個組]」)

これは、5V用だと思いますが、3.3V系の 3.72V(電源 USB)、3.81V(外部電源)で使用しています。(水晶発振器用の電源パターンの電圧の実測値)

ちなみに、当方が使用した個体は、5V でも、3.3V でも動作しました。(3.3Vレギュレータの昇圧用ダイオードを短絡させて、3.3V出力で確認)

[交換前]
NFJ_2704_水晶発振器2_2



















[交換後]
(水晶発振器の)電源は、ノイズの影響が少ない 3.3V系で使用。
R2(5V),R3(3.3V)の選択は、R3(3.3V)。
R10はショート。
NFJ_2704_水晶発振器2_1

















水晶発振器を取り付けて、動作しているかどうかの目安は、
テスターで電源電圧確認。そして、出力に 1.5V 程度出ていれば発信出力が出ている目安になります。
音がちゃんと出れば、12.000MHzの発振は正常です。

[取り付け前、準備]
予め、水晶発振器と基板に半田を盛っておく。
重ねて、側面から基板に半田ごてを当てて、半田を溶かす。(大きめの30Wの半田ごて使用)
NFJ_2704_水晶発振器2_3














[電源とGND間にセラミックコンデンサ 0.1μFを付けた]
写真下側の、青い部品がそれ。(電源からのノイズをGNDへ逃す。)
NFJ_2704_基板裏2-1
















水晶発振器を、周波数偏差:+-100ppm の物から、周波数偏差:+-20ppm の物へ交換した感想。

動作確認での第一印象は、スッキリとした澄んだ音出しになった。様に感じました。


外部電源レギュレータ(12V→5V)故障、修理

水晶発振器の交換後、外部電源で動作確認のついでに、3.3Vレギュレータの入力電圧(5Vライン)を確認してみると、なんと、 11.90V が入力電圧となっていました。(そう言えば、外部電源使用時に、ケースが妙に暖かくなっていました。修理後はそんなことは無い感じ)

電源を USB と 外部電源 とを切り替えて使っている場合は、壊れていないか確認した方が良いでしょう。

壊れていなくても、下記の「保護ダイオード」を取り付けておくと、故障の予防になります。

また、壊れて(今回の様に)IN-OUT導通となってしまった場合でも(無改造だと)正常動作はしますが、
5V系のアルミ電解コンデンサ(C18)の耐圧は 16V以上のものに交換しておくと良いと思います。
(ベースキットで6.3V、アップグレードパーツで 10V が添付)


(下の写真、外部電源端子の右側の部品)
外部電源の 12V→5V のレギュレータ(1117 5.0V)が故障していると判断。(入力 11.97V、出力 11.90V)
NFJ_2704_外部レギュ修理_1-0













そこで、手持ちの L78M05 (5V 350mA) で復旧させて、また壊れない様に対策を施しました。

[レギュレータ L78M05 で修理]
赤が入力 12V。黄が出力 5V。黒がGND。
NFJ_2704_外部レギュ修理_2





壊れた原因は、
①USBに接続している状態で、外部電源接続無しで、電源切替スイッチを USB から 外部電源 に切り替えたこと。
が原因と考えられますが断定はできません。壊れても正常に動作していたので、何時壊れたのかも不明。

仮に①が原因だった場合、12V→5V のレギュレータ(1117 5.0V)の入力は 0V、出力は電解コンデンサの蓄電で 5V。となり、入力電圧(0V) < 出力電圧(5V) となって壊れてしまったと推測します。

キットの組み立てガイドには「電源切替スイッチの操作は未通電で行って下さい。」とあります。
が、切り替えてしまって、あっ、と思っても後の祭り。ってな場合もありますからね。

対策は、出力から入力に向けての順方向でダイオードを追加します。
入力電圧(0V) < 出力電圧(5V) となってしまっても、ダイオードで入力へ電圧を逃す様にします。

使ったダイオードは、ショットキバリアダイオード(SBD) 1N5819 (50V 1A)

[また故障しない様に対策。赤字の保護ダイオードを追加]
NFJ_2704_外部レギュ修理_1-2回路













[故障したレギュレータを外して、保護ダイオード を付けた]
電源端子の右側のダイオードが、保護ダイオード
NFJ_2704_外部レギュ修理_1-1











[先ほど付けた 保護ダイオード の上に配線]
赤が入力 12V。黄が出力 5V。黒がGND。
NFJ_2704_外部レギュ修理_3
















[レギュレータのGNDは、最終的には、基板のGNDのレジストリ(保護皮膜)を削って、そこに落とした]
(上の写真のとおりでOK。GNDの配線を外したりして、配線を切って剥き直したので届かなくなった為。また、回りの部品に当たり半田ゴテの先端が届かなくなった為)
NFJ_2704_外部レギュ修理_3-2













外部電源の電圧 12.27V の場合、
修理した 5Vレギュレータ(L78M05)出力電圧4.97V
この時の、3.3Vレギュレータ(昇圧ダイオード付)出力電圧3.86V
(USB接続の場合、3.3Vレギュレータの入力は 4.87V、出力は 3.77V。但し、接続するPCのUSBの電圧に因る)

78M05 の放熱については、一時間程度聴いた直後に分解して 78M05 を触っても暖かくもなっていなかったので、写真のとおりのまま。としました。(78M05 の放熱器は GNDなので、USB端子に半田付けして。と思いましたが、ノイズ源たるUSB端子にGNDを落とすと外部電源の効果が薄れる。と思い、写真のままとした。)
NFJ_2704_基板表2-1















NFJ_2704_基板表2-2














高分子固体コンデンサ交換

C19 (3.3V系レギュレータ出力コンデンサ)は、新品の高分子固体コンデンサ OS-CON 560μF 6.3V へ、ヒートクリップ使用で交換。(高分子固体コンデンサの、超低ESR による「高速な応答速度」と「ノイズ除去能力」を備える。)

RME DIGI96/8 PST DAC(AD1852)へ高分子固体コンデンサ取付 にて、DACのアナログ電源の高分子固体コンデンサの容量を、低域が出過ぎのため 820μF から 330μF へ戻した経緯があり、このUSB-DACでは逆に低域をもう少し出したいので、高分子固体コンデンサを追加しました。

C14(3.3V系)とパラ(並列)で(配線を伸ばして)、高分子固体コンデンサ ニチコン LG 330μF 16V  OS-CON 560μF 6.3V追加で取り付け。
上記 C19 と合わせて、3.3V系の高分子固体コンデンサは 890μF 1120μFの容量となった。
(追加の効果は、低域は少しは出る様になった印象。)

C8 (Vcom、中点(基準)電圧)は、新品の高分子固体コンデンサ OS-CON 560μF 6.3V へ、ヒートクリップ使用で交換。(C8 Vcom は、DAC 中点(基準)電圧なので、高分子固体コンデンサの、超低ESR による「高速な応答速度」と「ノイズ除去能力」を備える。)

C18 (3.3Vレギュレータの入力の、5Vライン)は、新品の高分子固体コンデンサ OS-CON 470μF 16V へ、ヒートクリップ使用で交換。(上記のとおり、外部電源レギュレータ故障の可能性を踏まえ、耐圧16Vを使用) (高分子固体コンデンサの、超低ESR による「ノイズ除去能力」に期待)

高分子固体コンデンサ半田付けの熱による損傷の自己修復について、高分子固体コンデンサの定格電圧に近い電圧で使用しないと自己修復がされ難い、と思っていましたが、耳で聴いた感じでは、定格16V のものを 5V や 3.3V の箇所に使用した場合でも、負荷変動により自己修復が促される。この様に感じています。(聴いたり、電源ONのままで放置したり、夜間は電源OFFで、3日以上で性能が発揮されて来る感じです。ある程度安定するのには、一週間は欲しい感じ。)

[ヒートクリップを使っての高分子固体コンデンサの取り付け]
高分子固体コンデンサの半田付けで、半田付けの熱での損傷を最低限にするため、熱を極力伝えない様に、ヒートクリップを使用して半田付け。
NFJ_2704_ヒートクリップ













NFJ_2704_基板表2-2














改造完成、ケースに収める

NFJ_2704_基板表2-3













SA-36A金_NFJ-USB-DAC-KIT













今回の改造を終えた感想

今、外部電源を使用して聴きながら書いています。

3.3V系のDAC(PCM2704)電源回りを 超低ESRの高分子固体コンデンサ と 低ESRのタンタルコンデンサ で固めた結果、音の立ち上がりのレスポンスは非常に良いですね。

元々ヘッドフォンを対象にしているのだとは思いますが、低域は弱めではあるけど、ちゃんと出ている。弱いと言えば弱いと思うけど、必要十分と言えば必要十分は出ていると思う。J-POPなんかの様に低域をブーストして録音してある楽曲だと丁度良い感じですね。

低域が弱めと言うことは、無駄に低域が響かないので、深夜・早朝でのスピーカからの音出し用音源として最適ですね。

USB電源でも、深夜・早朝用として見れば十分音は良いと思います。
が、「アンプ SA-36A改 で使っている 13.8V 10A のトランス式安定化電源 から分岐した外部電源」を使用した場合の音の拡がり感は、「USB電源」や「12V 2A アダプタ」では出ない音の拡がり感だし、特筆すべき音の拡がり感です。改造したサウンドカードでも、ここまでの拡がり感は出ていません。(サウンドカード の DACに高分子固体コンデンサを使用すると、音の拡がり感は かなり良くなり、肉迫します。)

アンプ SA-36A改 内部の 高分子固体コンデンサ 820μF x 8個 の 6560μF 、電源器の出力端子に 高分子固体コンデンサ 820μF x 1個、合計 7380μF がパラ(並列)で入っていることにもなり、これが効いているのかも知れません。

深夜・早朝用として、この音の拡がり感は非常にありがたいし、良い感じだし、あえて、この外部電源で使用する理由になりますね。 (「12V 2A アダプタ」だと「USB電源」より多少良い。と言う感じですね。)

この様な訳で、この NFJ PCM2704 USB DACキット改 は、サブの音源にして使用頻度は高いですね。
気に入りました。永く愛用したいと思っています。

これにて、NFJ PCM2704 USB DACキット の作成・改造は、完成・完了です。

基板バージョン(基板Ver.)「20140503 Rev:1.2」(基板裏面に表示)について書いています。

NFJ PCM2704 USB DACキット を作成・改造しました。
キットは ベースキット になります。(オプションの アップグレードパーツ は未購入)
NFJ_2704_基板2















手持ちの光送信モジュール(TOSLINK)を取り付けています。(これは、オプションの アップグレードパーツ に同梱されています)

専用ケース も一緒に買ったので、仕上がりも上々です。

[専用ケースの様子]
アナログ出力は、3.5Φステレオ ミニジャック。
3.5Φステレオミニプラグ-- RCA端子変換ケーブルを使用して、AV SELECTOR SONY SB-40V へ接続し、アンプ SA-36A に供給。
NFJ_2704_ケース1b














出力カップリングコンデンサを直結(無し)として使用すると、DACから出力されるままの、切れの良い、新鮮なサウンドが出力されます。(使用するアンプに、入力カップリングコンデンサが有ることが必須です) (ヘッドフォンを直接挿す場合は、出力カップリングコンデンサは必須です)

出力カップリングコンデンサ無しの直結だと、デメリットもあるので、今は、出力カップリングコンデンサ有りで使っています。

NFJ PCM2704 USB DACキット は、基板も大きく、改造要所はチップ部品では無く通常の部品が使われているので、改造し易いのも良いですね。

NFJ_2704_ケース2



















AKI.USB-DAC改 では、ノートPCで使用する コンパクトスピーカー audio-technica AT-SPP50 を使う時に、小さい「ぷ~ん」と言うノイズが耳障りでした。(このコンパクトスピーカーのアンプのゲインは高め)

このノイズは改造由来なのか何なのか原因が絞り込めずにいましたが、今回作成した NFJ PCM2704 USB DACキット改 だと、この小さい「ぷ~ん」と言うノイズは無く、至極良い感じです。

ノートPCで、内蔵音源よりも高音質で聴くことが NFJ PCM2704 USB DACキット を作る動機でもありました。

NFJ PCM2704 USB DACキット改 にて、Ubuntu Studio 14.04LTS のサウンド用PCとの接続はもとより、ノートPCでコンパクトスピーカーを使っても、高音質で聴くことが出来る様になりました。

[改造完成した基板]
NFJ_2704_基板2















NFJ PCM2704 USB DACキット の作成

LEDは、足の長い側がプラス(+)。専用ケースも購入している場合は、パネルに合うように曲げて半田付けします。(プラス側 と 曲げる方向 を確認してから曲げます)

コネクタは、グランド面に熱が奪われるので、やや大きめ(30W~40W程度)の半田ごてを使い、しっかり固定します。

部品のグランド(GND)側半田付けも、グランド面に熱が奪われるので、長めに半田ごてを当ててやるなどして、しっかり半田付けします。

[とりあえず完成し、動作確認を行った基板(一部改造済み)]
改造前の、ベースキット完成。動作確認を行う。
NFJ_2704_基板_動作確認















この状態で動作確認を実施。
AKI.USB-DAC改 で出ていた 小さい「ぷ~ん」と言うノイズは無い。これはイイ。
(ここで、小さい「ぷ~ん」と言うノイズでもあれば、これで キットの作成・改造は終わり。のつもりでした)

動作確認もOKなので、次のステップへ改造を進めました。

改造のステップごとに動作確認をするのは、非常に大切なことです。改造の基本とも言えるでしょう。

[ベースキットの場合、OPTICALの穴を塞いだ]
裏面から穴に対して大きめのシール(ビニールテープ)を貼る。
表面から穴の大きさのシール(ビニールテープ)を貼る。
NFJ_2704_ケース1



















NFJ PCM2704 USB DACキット の改造箇所 概要

これまでの SAD-25 や AKI.USB-DAC の PCM2704 の改造ノウハウを反映させます。
・3.3V系電圧UP。
・3.3V系には、高分子固体コンデンサ、及び、タンタルコンデンサ を使用して、ノイズ除去に留意。
・水晶発振器を使用。
・出力カップリングコンデンサは、直結で使用。(コネクタで出力カップリングコンデンサ有りも可能)
・外部電源端子は、2.1Φから2.5Φに変更。
・光送信モジュール(TOSLINK)の取り付け。

NFJ_2704_基板2
















作成・改造が完成し、使ってみての感想
アンプ:SA-36A(金色)改 (入力カップリングコンデンサ あり)
スピーカー:KENWOOD LS-K711
OS:Ubuntu Studio 14.04LTS 64bit (ALSA出力、サウンドデバイス「Audio Codec」として自動認識)

基本的には、AKI.USB-DAC の使用感と同じです。

出力カップリングコンデンサを直結(無し)として使用すると、DACから出力されるままの、切れの良い、新鮮なサウンドが出力されます。DACから出力されるままの新鮮なサウンドが持ち味。

普段は二つのサウンドカード、
ONKYO SE-200PCI改(VLSC回路カット、オペアンプ LME49990) (高解像度、ダイナミックな音出し)
RME DIGI96/8 PST改(オペアンプ LME49990) (ピアノ曲やクラシック用、端正のある音出し)
を使い分けています。

(これらサウンドカードでの.WAV再生出力レベルは -30dBで。
この NFJ PCM2704 USB DAC Kit では、 -20dBで出力させて聴いています。
Ubuntu Studio 14.04LTS 64bit にて)

(これらサウンドカードに対して、) ハッとする様な切れの良さを聴かせる局面もあるのも事実です。これが正に「新鮮」「切れの良い」と言うことの証。

出力カップリングコンデンサ無しの直結で使用する限り、第三のサウンドデバイスとして、たまに丸一日聴いても悪くはない音出しですね。

NFJ_2704_ケース1b














下に書きましたが、ノートPCでの使用で「ガリガリ」と雑音がうるさいので、出力カップリングコンデンサは、メタライズド・フィルム・コンデンサ、VISHAY MKT1822  2.2μF 63V 二個並列、片側合計 4.4μF を使用しています。

出力カップリングコンデンサ を メタライズド・フィルム・コンデンサ として、出力カップリングコンデンサ無しの直結よりは落ちるけども、まぁ、悪くはない音出しだと思います。
NFJ_2704_MKT1822_OK2
















この出力カップリングコンデンサだと(出力カップリングコンデンサ無しの直結でもそうだけど)、サウンドカードと比べて 低域がそんなに響かないので、と言っても十分高音質なので、深夜や早朝の音出しの音源として最適ですね。

出力カップリングコンデンサ無しの直結も、非常に良い感じなので、もう一台作って、出力カップリングコンデンサ無しの直結仕様も、手元に置いておきたい感じです。


外部電源/USB 切り替えでの違い

実際に、外部電源 と USB を聴き比べると、確かに違う。(違うのは すぐ判る)
具体的に どこがどう違うのかは すぐにはよく判りませんが、何度か聴き比べての印象を書きます。

外部電源の方が、音の線が少し太い感じがする。言い換えると、USBの方が音の線が細い(やせている)。(クラシックのゆっくりとしたピアノ曲にて)
USB で聴いて、次に 外部電源 として聴いた場合、ボリュームが少し上がった感じがする。(全般的に)

外部電源の方が、高域は少し安定して出る様な気がします。(全般的に)

どうせ聴くなら、より高音質で。と言う場合は、外部電源を使用すると良い。と言えますね。

「PCM2704Kit部品配置表」によると、対応電源は「DC6.5V~12V(センタープラス)」とありますが、
外部電源のレギュレータは、1117 の 5.0V で、これの入力最大電圧は 15V 程度の様なので、(余裕を見て)14V程度まで加えても大丈夫そうですね。 (12Vを超える電圧での使用は自己責任でお願いします。)
AMS1117 5.0 の場合
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS Input Voltage 15V

LM1117 5.0 の場合
Absolute Maximum Input Voltage(Vin to GND) 20V
Operating Ratings Input Voltage(Vin to GND) 15V


外部電源は、何年か前 NFJ で買った アンプSA-36A のオプションの電源。
色は白色。(今も同じ様なの売っているみたいですけども)
ACアダプタの形状で、スイッチング電源で保護回路付き。
Asian Power Devices Inc.
Model No. WA-24E12
12V 2A (出力電圧、実測値 12.27V) 、出力端子は 2.5Φ。
出力端子の間に、電解コンデンサ 2200μF 16V と 高分子固体コンデンサ 820μF 16V を付けている。
(SA-36A の高分子固体コンデンサの活性化の為の容量不足気味の電源として重宝しています)

[アンプ SA-36A(金色) と NFJ PCM2704 USB DAC Kit ]
SA-36A金_NFJ-USB-DAC-KIT













アンプ SA-36A で使っている 13.8V 10A のトランス式安定化電源 から分岐した外部電源を使用した場合。

USB電源で聞こえるか聞こえないかの(アンプ SA-36Aの)ボリューム位置の時、この外部電源だと ハッキリ聞こえる。違いは、高域の出。だと思う。

高域が良く出て、音の拡がり感は圧倒的に良い。
音の拡がり感 と 左・右の分離感 は、サウンドカード ONKYO SE-200PCI改 や RME DIGI96/8 PST改 よりも良い様に感じます。(これで低域がバーンと出れば、これらサウンドカードを完全に越える訳だけども、低域はちゃんと出てはいるレベルに留まる。故に、深夜・早朝の音源として非常に良い)

出力カップリングコンデンサ有りでこんな感じなので、出力カップリングコンデンサ無しの直結だと、これらサウンドカードと対等と言っても過言では無いですね。

(DACの電源回りを 超低ESRの高分子固体コンデンサと低ESRのタンタルコンデンサで固めた結果、本格的なサウンドカードをも凌ぐ局面もある。と言うことですね。これは、是非、サウンドカードのDACの電源回りへフィードバックさせたいと思います。)

NFJ PCM2704 USB DAC Kit は、PCM2704のDACとしては最後発だと思うけど、よく吟味されている回路だと思うし、可聴帯域内のノイズも抑え込まれているし、NFJ PCM2704 USB DAC Kit の素性は非常に良いと評価します。

NFJ_2704_モバイルSP













ノートPCで使ってみての感想

ノートPC:IBM X41 (Windows-XP)
スピーカー:audio-technica コンパクトスピーカー AT-SPP50

出力カップリングコンデンサ無しの直結での場合、内蔵音源と比べて、二段(二回り)は音が良くなった印象です。

深夜ラジオを録音したmp3を再生した場合の印象。
・全体的に、スッキリとした出音になった。
・音楽の音が格段に良くなった。

しかし、出力カップリングコンデンサ無しの直結の場合、アナログ出力のジャックにちょっと何か当たったりすると「ガリガリガリ」と雑音がうるさく出ます。これはうるさい。(原因は、アナログ出力に 直流電圧が出ている為)

結局、出力カップリングコンデンサは、メタライズド・フィルム・コンデンサ、VISHAY MKT1822  2.2μF 63V 二個並列、片側合計 4.4μF を使用しています。(これだと、アナログ出力に直流電圧は出ないので、ガリガリと盛大な雑音は出ない。言い替えると、雑音は出ない。)


改造箇所 詳細

・3.3V系電圧UP。


PCM2704のデータシートによると、3.3V系については、
絶対最大規格(ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS)だと、-0.3V から 4V 。
お勧めの使用状態(RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS)だと、MIN 3V / NOM 3.3V / MAX 3.6V 。
となっています。

絶対最大規格(ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS)未満ですが、お勧めの使用状態(RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS)のMAXは越えていますので、自己判断・自己責任にて改造をして下さい。


3.3VレギュレータのGNDの足を、レギュレータ側の半田代(しろ)を残して、ニッパーでカット。
レギュレータのGNDから、整流用シリコン・ダイオード 1N4002 の順方向で、基板のGND面に落とす。
3.3Vレギュレータの出力電圧は、3.76V となった。

NFJ_2704_33V-UP














・3.3V系には、高分子固体コンデンサ、及び、タンタルコンデンサ を使用して、ノイズ除去に留意。

3.3V系レギュレータ出力電解コンデンサ C19 は、高分子固体コンデンサ ニチコン LG 330μF 16V (中古)を使用。
(後日、新品の高分子固体コンデンサ OS-CON 560μF 6.3V へ、ヒートクリップ使用で交換予定。高分子固体コンデンサの定格電圧に対して使用電圧が大幅に低いと自己修復されにくいので。)

C13,C14,C15,C16 の黄色の積層セラミックコンデンサとパラ(並列)で、タンタルコンデンサ 10μF 16V (黄色の部品)を取り付け。

C1 の電解コンデンサ 10μF に替えて、タンタルコンデンサ 10μF 16V (黄色の部品)を取り付け。

C8 の電解コンデンサ 10μF に替えて、タンタルコンデンサ 33μF 16V (青色の部品)を取り付け。
(C8 は、中点電圧 実測値 1.85V のデカップリング・コンデンサなので、少し容量を上げた)

C8 の電解コンデンサ 10μF に替えて、高分子固体コンデンサ ニチコン LG 330μF 16V (中古)を取り付け。
(C8 Vcom は、DAC 中点(基準)電圧なので、高分子固体コンデンサの、超低ESR による「高速な応答速度」と「ノイズ除去能力」を備える。)
(C8 Vcom は、DAC 中点電圧 実測値 1.85V のデカップリング・コンデンサなので、容量を、C19 に合わせて、大容量とした。正負電源の場合の正・負のデカップリング・コンデンサの容量を合わせることと同意の考え方)
(後日、新品の高分子固体コンデンサ OS-CON 560μF 2.5V へ、ヒートクリップ使用で交換予定。高分子固体コンデンサの定格電圧に対して使用電圧が大幅に低いと自己修復されにくいので。)
NFJ_2704_コンデンサ_水晶発振器



















C8 (Vcom) のデカップリング・コンデンサについて
タンタル 33μF 16V → タンタル 33μF 16V + アルミ電解 220μF 6.3V
出力カップリングコンデンサ:無しの直結
音の立ち上がりが鈍くなったと言う感じで、元に戻しました。

タンタル 33μF 16V → 高分子固体コンデンサ ニチコン LG 330μF 16V
出力カップリングコンデンサ: メタライズド・フィルム・コンデンサ 4.4μF(片側)
第一印象は、中域の上の方~高域が良く出ている感じ。
低域~高域の全域で、(楽器の)音の輪郭がよりハッキリ際立った印象。(低域については、結果的に、多少良く出るようになったのでは。と思います)
いい感じの音出しだと思います。(GwenStefani のアルバム LOVE.ANGEL.MUSIC.BABY を聴いて)

DAC の アナログ電源(VccR,VccL,VccP) と 中点(Vcom) へ、高分子固体コンデンサ ニチコン LG 330μF 16V を付けると、かなり調子が良い。と言うことが判りました。

音を車の塗装に例えると、中点(Vcom)へ高分子固体コンデンサ ニチコン LG 330μF 16V を付ける前は、曇った塗装の様な感じ。取り付け後は、綺麗に輝いている塗装の様。こんな風に感じます。
高域が綺麗に延びて(超低ESRによるノイズの軽減)、音の(楽器の)輪郭がより際立つ様になったこと(超低ESRによる応答速度の速さと静電容量)が、こう感じる要因なのかも知れません。

3.3V系は、高分子固体コンデンサ と タンタルコンデンサ のみで、アルミ電解コンデンサ は使用していないので、音の立ち上がりが非常に良い。(低ESRのコンデンサで固めているので) (上記のとおり、アルミ電解コンデンサが一つでもあると、それが足を引っ張る)


・水晶発振器を使用。
使用した 水晶発振器(クリスタルオシレータ)
HOSONIC HO-21C 12.000
電源電圧:5.0V
出力:TTL
周波数偏差:+-100ppm (まぁ、元々付いているの比べれば、まし でしょうと)

G:GND、O:出力、+:5V入力、その他:NC(未使用)
SAD-25_PCM2704_水晶発振器_1








水晶発振子 Y3 取り外し。
水晶発振子と接続している、コンデンサと抵抗、C5,C6,R9 を取り外し。

水晶発振器の電源電圧は、あえて、3.3V系の3.76Vで使用するため、
R2(5V) の抵抗(約20Ω)を R3(3.3V) へ移動。
R10 (100Ω)は、外してショート。

基板上の表面実装用のランドには、ビニールテープを二重に貼って絶縁。
NFJ_2704_コンデンサ_水晶発振器



















C23 の基板裏面に、タンタルコンデンサ 10μF 16V (黄色の部品)を取り付け。(下の写真、左下の部品)
NFJ_2704_基板裏















使用した水晶発振器は、電源電圧5V用ですが、SAD-25 の PCM2704 USB-DAC部の改造で使用した物と同じ物で、これは 3.7V程度でも動作するのは確認済みなので、5V系からのノイズの流入を軽減させるため、レギュレータを介した(昇圧した 3.3Vの) 3.76V での使用としました。

一般的な水晶発振器の場合、定格5V を 3.76V で使用して、発振周波数が出力されるのであれば、発信周波数の精度についいて、5Vで使うのと3.76Vで使うのとで精度の差は、ほとんど出ないと思います。(精度の差が生じる要因が思い浮かばない。もしかして、精度の差は無いかも知れない。と考えています)

SMSL SAD-25(TA2021B) 改造まとめ その3 USB-DAC PCM2704 関連(オペアンプ交換、タンタル・コンデンサ追加、供給電圧UP 3.3V→3.85V、水晶発信子 → 水晶発振器 交換、オペアンプ 負電源独立供給)

この NFJ PCM2704 USB DACキット での水晶発振器の電源電圧の遷移。(電源供給は USB)

1.当初、(上記SAD-25に習って) 3.76Vの3.3V系で使用していました。

2.やはり、定格の5Vで動作させることにしました。
→再生停止時、ノイズが少し気になる。アンプのボリューム12時の位置。(あれ、こんなにノイズあったっけ)
アンプのボリューム最大だと、そこそこノイズが出ている。
5V系はノイズが多いことは予想していたけども、ここまでノイズが多いとは・・・

3.再度、3.76Vの3.3V系で使用することにしました。
→再生停止時、ノイズは全く気にならない。アンプのボリューム12時の位置。
アンプのボリューム最大だと、ノイズは聞こえるが、ノイズの大きさは5V動作の時の 1/2 ~ 1/3 の感じ。
これなら、実用上 全然問題無し ですね。

ノイズの大きさ
(3.3V(3.76V) 外部電源) < (3.3V(3.76V) USB電源) << (5V USB電源)

水晶発振器の電源を5Vとして使った場合、5Vラインからのノイズの影響(ノイズの回り込み)は大きい。

水晶発振器 使用のまとめ

水晶発振子(Y3)、コンデンサ C5,C6,抵抗 R9 は取り外す。

準備する水晶発振器は、電源電圧 3.3V でも 5V でも良い。
上記1.~3.のとおり、3.3Vの方が良い。(5V系からノイズの流入が懸念されるので、3.3V用の方がよりベター。3.3V系だとレギュレータが入っている分5V系からのノイズは低減される。)
自己責任で、発振するなら(音がちゃんと出るなら)5V用を3.3V系で使用するのも有り。

出力レベルは、CMOS でも TTL でも、どちらでも良い。

水晶発振器の電源電圧 3.3V で使用の場合。
R2(5V) の抵抗(約20Ω)を R3(3.3V) 側へ移動。
R10 の 100Ωは外してショートとする。(R10が在っても動作はする)

水晶発振器の電源電圧 5V で使用の場合。
そのまま取り付ければ良い。
確認として、R2(5V)側が選択されていること。R10 の 100Ωの抵抗もそのまま。


水晶発振器について

水晶発振子の発振周波数は、水晶発振子、発振回路、回路定数(コンデンサ C5,C6,抵抗 R9)により決まるので、仮に水晶発振子の表示が 12.000MHzであっても、発振回路や回路定数が異なると発振周波数は微妙にズレてしまいます。
水晶発振器は、水晶発振子、発振回路、回路定数が(それぞれ)合ったものを、一つのパッケージに収めているので、より正確な発振周波数を出力することが出来ます。

水晶発振子 にしろ、水晶発振器 にしろ、電源ON直後は、発振周波数が安定しません。
なので、使える状態(電源ON・USB接続)にしてから、最低でも 30分~1時間程度経ってから本格的に使用すると、発振周波数も安定して来ているので、本来の性能を発揮出来る様になります。

一般的な水晶発振子の発振周波数の変動要因は、温度変化です。(特別な水晶カット方法で温度変化による周波数変動をキャンセルする水晶発振子もありますが) クオーツの腕時計を腕に付けたままと、外したまま、とでは、腕に付けたままの方が秒のズレが少ないのは、体温により温度が一定に保たれて、温度変化が少ない為なのです。上記の 30分~1時間程度 の根拠は、水晶発振子や水晶発振器の周囲の温度が暖まり、温度変化が少なくなってくる目安としての時間なのです。(理想を言えば、3時間程度は欲しいところですけども)


・出力カップリングコンデンサは、直結で使用。(コネクタで出力カップリングコンデンサ有りも可能)


出力カップリングコンデンサ C9,C17 は コネクタとして、
出力カップリングコンデンサ無しの直結、と、
出力カップリングコンデンサ 有り を選択できる様にしました。

コネクタとケーブルは、
ヤフオク NFJ さんの「強化タイプ◇2Pin 2.00mmピッチ PHコネクタ+ケーブル各5個セット」を使用。

下の写真 中央が、キット 添付の 出力カップリングコンデンサ、アルミ電解コンデンサ、日ケミ KMG 220μF 6.3V (本当のキット添付は、ELNA RA3  220μF 6.3V。容量・電圧・色が同じなので逆に使ってしまった)

下の写真 左側が、出力カップリングコンデンサ 無しの直結用。直結だと、出力端子に 実測値 1.88V~1.89V の電圧が出ます。

下の写真 右側が、出力カップリングコンデンサ、メタライズド・フィルム・コンデンサ、VISHAY MKT1822  2.2μF 63V 二個並列、片側合計 4.4μF としました。
NFJ_2704_出力カップリング















使用するアンプが SA-36A で、入力カップリングコンデンサが在るのは明白なので、直結で使用。

但し、出力端子に掛かる電圧の影響なのか、SA-36A のボリューム調整でボリュームのガリが出ることがあります。他のサウンドカードからの音源だと、ボリュームのガリは出ない。
また、音源切替時のポップ・ノイズも出るので要注意。すなわち、ボリュームを一旦ゼロにしてから切り替える。

キット添付の(アルミ)電解コンデンサは、さすが、キット添付のものだけあり、直結に次いで良い感じではあるが、(アルミ)電解コンデンサをカップリングに使用した場合の「唐突な音の立ち上がり感」(すなわち「音の(大きさの)立ち上がりの過渡が不自然」)が耳に付きます。

これが嫌なので、オーディオ信号ライン の カップリング・コンデンサ には、メタライズド・フィルム・コンデンサ を使用しているのです。

メタライズド・フィルム・コンデンサの場合、いろいろ組み合わせを実験してみて、この VISHAY MKT1822  2.2μF 63V 二個並列、片側合計 4.4μF が無難な線となりました。(それでも、低域が弱い感じはあります)

低域の大きさは、
直結 > キット添付アルミ電解コンデンサ 220μF > メタライズド・フィルム・コンデンサ 片側合計 4.4μF
こんな感じですね。

結局、出力カップリングコンデンサ無しの直結、でのデメリットが大きいので、
出力カップリングコンデンサは、メタライズド・フィルム・コンデンサ、VISHAY MKT1822  2.2μF 63V 二個並列、片側合計 4.4μF を使っています。

カップリングコンデンサ として、メタライズド・フィルム・コンデンサ を使用する場合は、本調子が出てくるまで(聴いたり放置したりで)約三日程度は掛かりますね。(半田付けの熱による損傷が、ある程度自己修復されるまでの期間)

[いまいちな、出力カップリングコンデンサの配置]
フィルム・コンデンサは、フィルムをコイル状に巻いている構造なので、これがコイルとして作用して、
左・右で、電磁誘導(結合)してしまい、分離が悪くなる。
NFJ_2704_MKT1822_NG














[良い、出力カップリングコンデンサの配置]
左・右で、電磁誘導(結合)しないので、分離が良い。
NFJ_2704_MKT1822_OK1
















直交配置に変更しての第一印象は、音場が左右に結構拡がった感じがしました。
その後、何曲か聴いても、この音場が左右に拡がった感じは継続しています。
予想以上の違いで、改めて驚きました。
やはり、カップリング・コンデンサのフィルムコンデンサの左・右の近接平行配置は、問題有りですね。
NFJ_2704_MKT1822_OK2
















NFJ_2704_MKT1822_OK3








・外部電源端子は、2.1Φから2.5Φに変更。
手持ちの電源が 2.5Φ (2.5mm)なので、キット添付のものは使用せず、秋月で購入していた 2.5Φの電源コネクタを使用しました。


・光送信モジュール(TOSLINK)の取り付け。
昔秋月で買った、光送信モジュール(TOSLINK) 東芝 TOTX178 が出てきたので取り付けました。

光送信モジュールの上の丸いネジ取り付け部は、ニッパーでカット。そうしないと専用ケースに収まりません。
NFJ_2704_光送信












プラスチック及び金属の、足の位置関係は同じなので、差し込んで半田付けするのみですが、電源電圧が違います。

基板では電源電圧 3.3Vですが、TOTX178 の電源電圧は 5V なので、基板裏のC2のプラス側パターンをカットして、5Vを C18 のプラス側より 引っ張って来る。(黄色の配線)

C2 の基板裏面に、タンタルコンデンサ 10μF 16V (黄色の部品)を取り付け。(下の写真、右下の部品)
NFJ_2704_基板裏















正常に動作しているのか否かは、現時点では不明。一応、赤い光は出ている。

・その他の改造
C18 交換。3.3Vレギュレータの入力の、5Vラインのアルミ電解コンデンサ C18 は、220μF 6.3V から、ルビコン 470μF 25V へ交換。(下の写真、外部電源端子の右下のアルミ電解コンデンサ) (USBからの電力の制限もあるので、この位の静電容量が無難な線かな)

基板裏側にて、L1 の両端に、(周囲のGNDパターンへ向けて)セラミックコンデンサ 0.1μF を二個取り付けた。(上の写真の青い小さな部品) (再生停止時にアンプのボリュームを最大にしてみて、ノイズは余り変わらない感じではある。)


[改造・完成した、基板全景]
完成したら、アナログ出力端子 や コネクタ や スイッチに、サンハヤト 接点復活王 を吹いて養生(接点の洗浄、保護)しておくと良いでしょう。
NFJ_2704_基板2
















・今後の改造予定
ここまでの改造については、これでクローズします。これからの改造箇所は、別の記事にします。

水晶発振器は、今は、周波数偏差:+-100ppm の物ですが、これを、+-20ppm の サイズの小さいSMDタイプ(表面実装用)の物に交換予定。(同じく、5V用を3.3V系の3.76Vで使用予定。) (現用水晶発振器を外すのが、ちと面倒だな。交換の効果は無い可能性が高いけども、部品をオクで調達したので、交換してみます)

高分子固体コンデンサ二個を、使用電圧に近い定格の物に交換予定。容量も倍程度に増やす予定。(現状、他で使った中古で、定格電圧が 16Vと大きく、半田の熱での損傷の自己修復が全然進まない可能性もあるので)

C18  を高分子固体コンデンサ 560μF 6.3V に交換する予定。高分子固体コンデンサの(超低ESRによる)強力なノイズ除去能力に着目して、USB 及び 外部電源から降圧させた、5V ラインのノイズを逃す目的。

ここ2日間、この NFJ PCM2704 USB DACキット を(出力レベル100%で)使っていますが、低域は多少出る様にはなって来たかな。と言う感じではありますね。(カップリング・コンデンサ、高分子固体コンデンサ、タンタルコンデンサ の自己修復により)


前回の
秋月のUSB-DACキット(AKI.DAC-U2704 REV.C)を作ってみた(改造)
にて、作った USB-DACキット は、

意外と音が良い感じなので、ケースに入れてやりました。

一日の聴き始めは、まずは、しばらく、この USB-DAC からの音を聴いてから、その後、サウンドカードからの音を聴く。と言う感じですね。

特に、朝の少し「ぼ~っと」している時は、改造したサウンドカードと比べ音の刺激が少ないので、イイ感じです。
また、深夜、ボリュームを絞ってスピーカーから聴く時の音源としてもイイ感じです。(サウンドカードからの音出しだと、低音とか結構響く感じなので)

この様に、サブの音源として活躍しています。

[左下の青く光っているのが、ケースに入れた AKI.DAC-U2704 REV.C 改]
右下、(銀色の)アンプ SMSL SA-36A改(メインアンプ スピーカー KENWOOD LS-K711 に接続)。
右上、(黒の)アンプ SMSL SA-S2改(夜間の小型スピーカー と ヘッドフォン用)。
左上、入力セレクタ SONY SB-V40。(INPUT4 に このUSB-DAC を接続している。OUT1にSA-36A改、OUT2のミニプラグにSA-S2改を接続。OUTは排他で使用)
AKI-USB-U2704_07C2

















中身は、こんな感じ。
カップリング・コンデンサの評価用のコネクタ・ケーブルなんかも(探さなくて済むように)一緒に入れておく。

カップリング・コンデンサ の フィルム・コンデンサ の配置は、フィルム・コンデンサ のL・R(左・右)間の、電磁誘導による相互誘導(結合)をキャンセルする、直交配置としました。(後半で詳しく解説します)

カップリング・コンデンサ は、クッション付両面テープで固定。
AKI-USB-U2704_07C1




















カップリングコンデンサ無し(直結)での出力 (2014.06.06 追記)
アンプ SA-36A改 の入力カップリングコンデンサ MKT1813 との相性は良いと思う。
AKI-USB-U2704_nonCP


















[端子の穴開けの様子]
結構ガタガタになってしまった。
AKI-USB-U2704_07C3














ケースは、100円ショップで買った、これ。
AKI-USB-U2704_08K1






























基板を固定する スペーサ は、
ヤフオク nfj_2009 さん出品の「5㎜ 六角スペーサー (真鍮 六角支柱) 8本セット 固定用ネジ付属」
を使用。
AKI-USB-U2704_08K2
















[穴開けしたケース、その1]
(底の固定穴は、位置決めした位置から 約8mm先とした)
AKI-USB-U2704_08K3
















[穴開けしたケース、その2]
AKI-USB-U2704_08K4
















カップリング・フィルム・コンデンサの電磁誘導

出力カップリング・コンデンサ には、メタライズド・フィルム・コンデンサを使っています。

[ケースに入れる前、実験中1]
上の二つが、カップリング・コンデンサ。
互いに並べて置いて使っていた。
AKI-USB-U2704_09D1
















[ケースに入れる前、実験中2]
やはり、互いに並べて置いて使っていた。
AKI-USB-U2704_09D2



























[ケースに入れる時の、試し置き]
AKI-USB-U2704_09D3

















さすがに、これでは、電磁誘導による相互誘導(結合)の影響があるかなぁ。と、やらないよりかは マシかなと、下の写真の様に、電磁誘導の影響を受けない、直交配置として固定しました。

[最初、ケースに入れて固定したところ]
AKI-USB-U2704_09D4


















ケースに入れた後、ケースに入れる前に聴いていた曲を聴いてみたところ、「あれ、なんか、ケースに入れる前と、音が違う。」

例えば、左側から出ているバイオリンの音が、なんか際立っている。
こんな感じで、左右の分離が良くなったと言うか、左・右別々の音が、より際立つ様になった。

ただ ケースに入れただけなのに。ん。

違いは、左用・右用の カップリング・コンデンサ の フィルム・コンデンサ を置く位置関係のみ

ケースに入れる前は、左用・右用と縦に並べて置いた、カップリング・コンデンサ の フィルム・コンデンサ が 電磁誘導による相互誘導(結合) を起こして、左右の分離が悪化していた。と考えています。

(ちなみに、左用・右用と横に並べて置いても、同様に、電磁誘導による相互誘導(結合) を起こしてしまいます。)

ケースに固定するにあたり、カップリング・コンデンサ の フィルム・コンデンサ を、左用・右用とを直交配置としたことにより、電磁誘導による相互誘導(結合)がキャンセルされて、本来の性能が出た。と考えています。

同じ方向に向いて(すぐ横に)並べたカップリング・コンデンサ の、フィルム・コンデンサ のL・R(左・右)間の電磁誘導による相互誘導(結合)の影響は、意外に大きく、聴いて明らかに判るほど大きい。と言うことが、判りました。なんと。

(すぐに、アンプ SA-36A改 の 入力カップリング・コンデンサも、横に並べて置いていたものを、直交配置としたところ、同様な改善が確認できました)

[参考:アンプ SA-36A改 の入力カップリング・コンデンサ
左、対策前。右、対策後、直交配置]
左右の分離が良くなり、左・右別々の音が、より際立つ様になった。
高域も多少良く出るようになった。
DY_SA-36A










[参考:サウンドカード CT-4750改 の出力カップリング・コンデンサ。
左、対策前。右、対策後、直交配置]
DY_CT4750-1






原理
フィルム・コンデンサ は、フィルムを巻いている構造なので、これがコイルとして作用します。

この様な、フィルムを巻いている構造の、フィルムコンデンサを(実際には、楕円形だと思われるが)、
KZ_NFJ黄色





この様なケースの中に入れて、(半田ごての熱でも溶けない)耐熱樹脂で固めた様な構造になっていると思われます。
KZ_MKT1822









(R右の)フィルムコンデンサの電流の変化が、コイルにより増幅されて、増幅された「磁界の変化」を発生させます。

この「磁界の変化」が、隣接する 対の(L左の)フィルムコンデンサのコイル(巻いてあるフィルム)に「起電力」を発生させます。

すなわち、R右からL左へ、L左からR右へ、互いに電磁誘導の起電力を発生し合って(相互誘導、結合)、分離が悪くなるのです。

対策
1.互いに直交して置く。
90度の直角の位置でそれぞれ置くと、原理上は、相互の影響はゼロになります。
(だいたい90度くらいの目分量でも、電磁誘導の影響は無視できるほど小さくなると思います)

2.距離を離す。
影響力(磁力)は、距離の二乗に反比例します。
例えば、距離が2倍になれば 1/4 となり、距離が3倍になれば 1/9 となり、距離が 4倍になれば 1/16 、距離が 10倍になれば 1/100 となります。

3.磁気シールドをする。
磁石にくっ付く材質の金属で、囲んでやる。

[最終的な配置]
距離を離して、直交配置とした。
AKI-USB-U2704_09D5L

















それでは、上の写真の様に合成静電容量を構成している、片チャンネル(L左 又は R右)同士のフィルム・コンデンサ間の、電磁誘導による相互誘導の影響は無いのか? と言われれば、当然、片チャンネル同士の電磁誘導による相互誘導は、発生しています。

これは、片チャンネル(L左 又は 右R)の、微妙な、非常に微弱な、音量の違い、として現れます。

人間は、例えば、歩いていて、近くの斜め後ろから「チャリン」と金属音が聴こえたとします。この音の発生した位置は、瞬時に、正確に位置を判断して、音のした方向を振り返り注視することが出来ます。

このことから、人間は、左・右の音の差(位相差)については、かなり繊細で、非常に正確な処理能力を持っていると思います。

左・右の音の差の処理能力に比べて、左だけ 又は 右だけ の微妙な音量の違いについては、やや鈍感な様な気がします。

なので、
両チャンネル(L左 と R右)間の、電磁誘導による相互誘導の影響は体感できるけども、
片チャンネル(L左 又は R右)同士のフィルム・コンデンサ間の、電磁誘導による相互誘導の影響は、体感として「よく判らない」。と考えています。(L左・R右間の二の次で、対策するに越したことはない。とは思います)

自分は、カップリング・コンデンサのフィルム・コンデンサ間の、電磁誘導による相互誘導(結合)が発生するかも知れないことは、知識としては知っていましたが、カップリング・コンデンサに流れる電気信号は、非常に微弱な電気信号なので、L・R(左・右)並べて配置しても、その影響は非常に小さく無視できると考えていましたが、どうも、そうではないみたいですね。

[完成した、秋月のUSB-DACキット(AKI.DAC-U2704 REV.C)改]
AKI-USB-U2704_01B



















サウンドカード や アンプ の音声ラインの カップリングコンデンサ に メタライズドフィルムコンデンサ を使うにあたり、コンデンサの銘柄によって特性は千差万別なので、その評価の為、サウンドカードに付けたり外したりすると結構大変なので、カップリングコンデンサ評価用 と 実用 を兼ねて 秋月のUSB-DACキット(AKI.DAC-U2704 REV.C)」(PCM2704) を手元に置いておくのもイイかなと考えました。

ここで初めて、メタライズドフィルムコンデンサ と 電解コンデンサ とに付け替えて実験してみた
SMSL SA-36A(TA2020) 改造 その3 「高域の弱さ」対策、入力カップリングコンデンサ 実験・検討

出力カップリングコンデンサを、電解コンデンサ から メタライズドフィルムコンデンサ へ交換
ONKYO SE-200PCI (VLSC回路カット) 出力カップリングコンデンサ、メタライズドフィルムコンデンサ へ交換    交換2    交換3

秋月のUSB-DACキット(AKI.DAC-U2704 REV.C)」オペアンプ非搭載なので、DACからの出力がダイレクトにアンプに入力され、非常に鮮度の良いサウンドを聴くことができます。

カップリングコンデンサ評価用として見れば、カップリングコンデンサの特性がオペアンプにより惑わされることもなく出力されるので、カップリングコンデンサ評価用としても最適かと思います。

これまでの PCM2704 の改造のノウハウも反映させつつ、作ってみました。

「秋月のUSB-DACキット」(PCM2704) へのリンク
USBオーディオDAコンバーターキット REV.C

[基板裏の様子]
AKI-USB-U2704_02UB


















改造箇所概要

SMSL SAD-25(TA2021B) 改造 その7 USB-DAC PCM2704 アナログ電源回り タンタル・コンデンサ追加

SMSL SAD-25(TA2021B) 改造 その6 USB-DAC PCM2704 供給電圧UP(3.3V→3.85V)

これらの過去の改造ノウハウを反映させました。

1. 3.3V系電圧UP(3.30V --> 3.88V)

2. USB-DACチップ PCM2704  VccL VccR VccPなどに、タンタルコンデンサ 取り付け。

3. 出力カップリングコンデンサは、メタライズドフィルムコンデンサ 3.3μF とした。

4. USB電源のフィルタ(L1)の両端のパスコンに、パラ(並列)で タンタルコンデンサ 取り付け。

5.  3.3VレギュレータのIN(USB5V) OUT(3.3V)の電解コンデンサは、容量UPしたものを取り付け。


[完成した、秋月のUSB-DACキット(AKI.DAC-U2704 REV.C)改]
AKI-USB-U2704_01B2















聴いてみての感想

OS:Ubuntu Studio 13.10  64bit
再生ソフト:Audacious (ALSA出力) (Ubuntu Studioに同梱)
サウンドデバイス:Audio Codec アナログステレオ (USBを挿せば、自動で認識され、使用可となる)
アンプ:SA-36A改
スピーカー:KENWOOD LS-K711

第一印象は「結構イイんじゃない。」と言う印象です。

改造したサウンドカード ONKYO SE-200PCI改(VLSC回路カット、オペアンプ LME49990)  RME DIGI96/8 PST改(オペアンプ LME49990) と比べれば落ちるけども、これしか無いと言われれば、まぁ、十分合格な音だと思います。

DACからの出力がダイレクトにアンプに入力されるので、解像度も良好だと思います。聴いていて「ハッ」とする様な高解像度を聴かせる局面もありますね。

カップリングコンデンサ評価用(と実用)を兼ねて作ってみましたが、この音出しなら、第三のサウンドデバイスとして、たまに半日程度使ってやっても悪くはない感じです。(全然ダメなら、30秒でも無理ですけどもね。高評価です)

2~3時間程度これで聴いて(決して聴けない音では無い)、その後、改造したサウンドカードで聴くと、サウンドカードの良さを再認識させられて、サウンドカードからの音を より味わえると言う、前菜の様なと言うか、緩急を付けたサウンドデバイスの選択と言うか、そんな使い方も有りなのかなと。実際にこの様に使ってみて思いました。(ずっとサウンドカードからの音を聴いていると、慣れちゃって、何が良いのか判らなくなっちゃう。ってのがありまして)

ワンチップUSB-DAC からの音とは思えないほど高音質だと思うし、実物の小ささにもビックリだし、コストパフォーマンスは非常に高いですね。

[作る前の基板]
AKI-USB-U2704_05m











カップリングコンデンサ無しの直結でも、悪くは無い印象です。但し、RCA出力端子に、1.96V(3.3V系電圧、3.88Vの場合)が出ています。(この場合、接続するアンプ側に、入力カップリングコンデンサは必須です)

カップリングコンデンサ無しだと「ザラついた音」。カップリングコンデンサを付けると「そのザラつきが綺麗に取れた感じ」で、至極イイ感じ。

音声入力無しの状態で、アンプのボリュームを上げてゆくと「ぷぅーん」と言うノイズが聞こえてきます。
再生出力側で ボリュームを上げ気味で出力してやり、アンプ側のボリュームを抑え気味で聴くと、このノイズは全く聴こえないですね。この様な出力とアンプのボリューム調整は「うまく使うコツ」とも言えるでしょう。(これは、こう言う物だ。と理解しています。漏れノイズを解消するには、PCM2704のデジタル出力からの 別体DAC や DACチップ を使う以外にないと思います)

(参考情報:DACのLPFはPCM2704に内蔵されてますが、出力へのノイズの回りこみを外付けLPFで対処されている方もいらっしゃいますね。可聴帯域内のノイズは仕方ないですね。)


改造箇所詳細

1. 3.3V系電圧UP(3.30V --> 3.88V)

PCM2704のデータシートによると、3.3V系については、
絶対最大規格(ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS)だと、-0.3V から 4V 。
お勧めの使用状態(RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS)だと、MIN 3V / NOM 3.3V / MAX 3.6V 。
となっています。

絶対最大規格(ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS)未満ですが、お勧めの使用状態(RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS)のMAXは越えていますので、自己判断・自己責任にて改造をして下さい。

3.30V から 3.88V への昇圧は、3.3VレギュレータのGNDラインを、
ダイオード(順方向)を通してGNDへ接続する方法を取りました。
ダイオードの順方向電圧(降下)分、昇圧されることになります。

使ったダイオードは、整流用ダイオード(シリコン・ダイオード) 1N4002 (100V1A)。

レギュレータ(NJM2845DL1-33)のGNDは、放熱器がGNDになっているので、一旦レギュレータを外す必要がありました。

先ずレギュレータの二本の足を浮かせておいて、次にレギュレータ本体を外す。
そして、ダイオードを枕にして取り付ける。

[写真左下が、レギュレータ と ダイオード]
AKI-USB-U2704_03VUP











最初、ショットキーバリアダイオード(SBD) 1N5819 (40V 1A)を使って昇圧してみました。
この場合、電圧は 3.30V --> 3.50Vとなりました。
出力カップリングコンデンサは無しの直結。で聴いてみた感想は、んんん、いまいち。と言う印象でした。この時、要らない物買うんじゃなかった。と後悔したのも事実。(その日は、いじくる気も失せて、閉店)

(翌日、こんなに音が悪かったかなぁ。と思って)
3.50Vだと電圧が低すぎる。と判断。次に、普通のシリコンダイオードを使用して昇圧しました。
この場合の電圧は、3.30V --> 3.88V となりました。
そして、(半田ごてを出したついでに) L1の両端にタンタル・コンデンサを取り付けて、出力カップリングコンデンサ無しの直結で聴くと、見違える様に、イイ感じでした。 (そして、この状態に、カップリングコンデンサを取り付けて、完成となりました)


2. USB-DACチップ PCM2704  VccL VccR VccPなどに、タンタルコンデンサ 取り付け。

USB-DACチップ PCM2704 の
VccL VccR VccP のパスコン(C8 , C10 , C9)
Vddのパスコン(C7)
Vcomの電解コンデンサ(C11)
に、それぞれに、パラ(並列)でタンタル・コンデンサ 10μF 16Vを取り付け。
すなわち、C7 , C8 , C9 , C10 , C11 に、パラでタンタル10μF取り付け。(C11 は基板裏に取り付け)

[黄色い部品が、タンタル・コンデンサ 10μF 16V]
AKI-USB-U2704_01B



















[C11 とパラのタンタルは、基板裏に取り付け]
AKI-USB-U2704_02UB


















3. 出力カップリングコンデンサは、メタライズドフィルムコンデンサ とした。

出力カップリングコンデンサ C5 と C6 は、コネクタを取り付けて配線を出して、メタライズド・フィルム・コンデンサ の組み合わせとしました。

メタライズド・フィルム・コンデンサ の組み合わせは、これまでの実験などで好印象だった、

VISHAY MKT 1822(メタライズドポリエステルフィルム) 2.2μF 63V +
EVOX CMK(メタライズドポリカーボネイトフィルム) 1.0μF +
Panasonic ECQE2(メタライズドポリエステルフィルム) 0.1μF
」 (合計 3.3μF)

の構成にしました。

イイ感じで音が出ています。

[写真右側の配線で接続されている カップリング・コンデンサ の組み合わせ、
灰色の部品が、VISHAY  MKT1822  2.2μF 63V
クリーム色の部品が、EVOX  CMK 1.0μF
茶色の部品が、
Panasonic  ECQE2  0.1μF]
AKI-USB-U2704_01B




















[カップリング・コンデンサは、コネクタで脱着・取り替え可能とした]
AKI-USB-U2704_01B2
















[コネクタとケーブルのセット]
ヤフオク nfj_2009 さん出品の「強化タイプ◇2Pin 2.00mmピッチ PHコネクタ+ケーブル各5個セット」
AKI-USB-U2704_06K













4. USB電源のフィルタ(L1)の両端のパスコンに、パラ(並列)でタンタルコンデンサ 取り付け。

L1 の両端から、パスコンの C12 , C13 のGND側へ、タンタルコンデンサ 0.47μF 35V をそれぞれ2個取り付け。

[USB端子右側の、小さい青い部品が、タンタル 0.47μF]
AKI-USB-U2704_04L1





















5.  3.3VレギュレータのIN/OUTの電解コンデンサは、容量UPしたものを取り付け。
(USB 5V入力側)
C14 電解コンデンサ 25V 470μF --> ELNA  16V 1000μF。(手持ちの部品)

(3.3V出力側)
C16 電解コンデンサ 25V 100μF --> ルビコン 25V 470μF。(C14用を取り付け)
C17 電解コンデンサ 25V 100μF --> 日ケミ  KZG  6.3V 820μF。(手持ちの部品)

AKI-USB-U2704_03VUP












C17 については、下記の3種類の電解コンデンサを試してみました。結局、最初に付けていた(1).がベストでした。 (当方は 3.3V系に低ESRの タンタル・コンデンサ 10μF を 4個 付けているのも影響していると思う)

(1).日ケミ  KZG  6.3V 820μF。
  低ESR(ESR:コンデンサの等価直列抵抗)
  結果:高域と低域のバランスが一番良い感じ。

(2).ニチコン「導電性高分子アルミニウム固体電解コンデンサ」 LG  820μF 16V
  ウルトラ超低ESR
  結果:高域が、かなり出過ぎ。

(3).ELNA 電解コンデンサ RJG 超低ESR/高リプル品 820μF 16V
   結果:高域が、出過ぎ。

このページのトップヘ