2017年4月16日日曜日

PCM5102Aの出力にかける4次バターワースLPF OPAMPを交換してみる。


PCM5102Aを使ったファンクションジェネレータの出力のデジタル歪を除去するために、多重帰還型のバターワース特性の4次LPFを作って利用しているが、高周波数になるとフィルターのキレが悪く歪が残っている。(参考:「オーディオ用DACを使ったファンクションジェネレータ まとめ」)

OPAMPを使ったアクティブ・フィルターの場合、参考にしてる「やりなおしのための実用アナログ回路設計」によると、GB積が十分大きいものでないと性能が得られない可能性があるらしいので、GB積の大きいOPAMPをいくつか試してみた。


試したOPAMPのGB積


NJM4580 15MHz
NJM2068 27MHz
NJM2137 200MHz
LME49720 55MHz
OPA2604 20MHz
NJM2742 2MHz (高速単電源OPAMP)
AD822 1.8MHz(ユニティゲイン周波数) (ちょっと高いフルスイングOPAMP)

※よくわかっていませんが、GB積とユニティゲイン周波数は違う場合もあるそうです。

48kHzサイン波


PCM5102Aを使ったファンクションジェネレータで、48kHzサイン波を出力し、4次バターワースLPFを通してオシロで見てみた。

ch1がPCM5102Aの出力波形で、ch2は4次バターワースLPFを通した出力波形。PCM5102Aの出力をLPFの前段でPOTで分圧して振幅レベルを調節しているのでch1も無負荷の状態とは異なる。

NJM4580 15MHz
記録し忘れ

NJM2068 27MHz

ch1:LPFバイパス ch2:LPF通過

NJM2137 200MHz

LME49720 55MHz

OPA2604 20MHz

NJM2742 2MHz

AD822 1.8MHz(ユニティゲイン周波数)

AD822はちょっと変なノイズが出ているかも。

1kHzサイン波


PCM5102Aを使ったファンクションジェネレータで、1kHzサイン波を出力し、波形を拡大してノイズを見てみた。

NJM4580 15MHz

ch1:LPFバイパス ch2:LPF通過

NJM2068 27MHz

NJM2137 200MHz

LME49720 55MHz

OPA2604 20MHz

NJM2742 2MHz

AD822 1.8MHz(ユニティゲイン周波数)

クロックノイズと思われるスパイク状のノイズの振幅多少差がある。たまたまなのかもしれないが、NJM2137はスパイク状のノイズが少ないようにも見える。LME49720は線が太い気がする(←ノイズが多い)。

メモ:


かんたんにテストしただけだなので測定誤差は大きいと思う。

NJM4580もGB積が15MHzとそこそこ高いので広帯域のOPAMPに変えてもあまり変わらなかったのかもしれない。

LME49720はHiFiオーディオ用でノイズも少ないはずなので、ノイズが多く見える原因は謎。LME49600ヘッドホンアンプで使うと、iPadのWifiアクセス中にノイズが乗る現象があった(参考「LME49600ヘッドホンアンプ Ver.2 iPadで使ったときのノイズ問題」)ので、環境ノイズに敏感なのだろうか(@@?

PCM5102Aのデジタル歪をもっと取るには、OPAMPを交換した程度ではダメで、チェビシェフ特性に定数を変更するとか、過渡特性を犠牲にしないためには8次ぐらいまで次数をあげるとかしないとダメそうだ。

パッシブフィルタ+OPAMPのバッファリングという手もあるかな~?

といいつつも、可聴帯域内では96kHz/24bitのUSB Audio I/Fの出力といい勝負なので、モチベーションはあまりあがりません(^q^;