2019年12月6日金曜日

USBヘッドホンアンプ:PCM2704_HPA ケース加工

タカチYM-200に穴あけ加工しました。

内部

前面

裏面

USB端子用の穴

仕上げは雑ですが、穴の位置はうまくいきました。ドリルで穴をいっぱい開けてニッパでつないで平ヤスリで削るという加工方法です。

回路自体も今の所順調に動作しているようなので、配線はじっくりやって、LME49600_HPAのサーボやACカップリングのありなし、OPAMP交換など聴き比べてみたいと思います。

2019年11月27日水曜日

USBヘッドホンアンプ:PCM2704_HPA モックアップ作製

タカチYM-200に収めるつもりで、厚紙でモックアップを作りました。

寸法図がA4では収まらないのでコンビニでB4にプリントアウトして厚紙に貼り付けてペーパークラフトしました。







USBコネクタ用の角穴が最難関。

2019年11月23日土曜日

USBヘッドホンアンプ:PCM2704_HPA ラインアンプ部はんだ付け完了

回路図

基板図

LME49600_HPAにつないで特性を測定しました。


電源: ±9V安定化電源

WaveGeneで1kHzのサイン波をPCM2704に出力して測定しました。

電源電流


正側 +46mA
負側 -45mA
GND 0.9mA(ACモード)

GND電流はテスタをDCモードで測定すると+11mAでした。+11mAとするとキルヒホッフの電流則に照らして辻褄が合いません。おそらく出力するサイン波の振幅によってGNDに流れ込む電流が変化しているためだと思います。テスタをACモードにして計測すると+0.9mAなので辻褄が合います。

歪み率


100ΩのRを3本並列にして約33Ωの負荷としてWaveSpectraで測定しました。音量ボリュームは最大に設定。

Lチャンネル 1kHz



Rチャンネル 1kHz



実際にヘッドホン(SONY MDR-CD900ST)をつないで測定しました。

Lチャンネル


Rチャンネル


抵抗を負荷としてもヘッドホンを負荷としても歪み率は0.04%程度で十分ドライブできていると思います。

MDR-CD900STの再生周波数帯域は5Hz~30,000Hzとなっているので、低域10Hzと高域20kHzをWaveGeneで出力して測定しました。WaveSpectraではまともに測定できないのでオシロの測定のみです。またヘッドホンに出力するとヘッドホンに悪影響があるかもしれないので約33Ωの負荷抵抗のみの測定です。

Lチャンネル 10Hz

Rチャンネル 10Hz

Lチャンネル 20kHz

Rチャンネル 20kHz

LME49600の表面温度


ヘッドホンをつなぎフルボリュームにして音楽を再生してLME49600の表面温度を測定しました。

室温 20℃

開始時 20℃
5分後 23℃
10分後 23℃
15分後 22℃

温度上昇はあまり見られないのでヒートシンクは不要でしょう。

久しぶりにバーンスタインのマーラーを聴いてみましたが、マーラーの快楽が感じられました。(←わかるひとにはわかると思います^q^;)

2019年11月10日日曜日

秋月のACアダプター出力ノイズ比較: GF12-US0913、GF18-US0920T

秋月取り扱いの9V ACアダプターのGF18-US0920T(最大2A)とGF12-US0913(最大1.3A)の出力を比較しました。


どちらもメーカーは「Go Forward Enterprise Corp.」で、サイズは結構異なります。

測定回路

負荷抵抗を100Ωとし(出力電流:90mA)、デカップリングとして470uFのOSコンと0.1uFの積セラを入れたり外したりして測定しました。

出力電圧
GF12-US0913(1.3A): 9.00V
GF18-US0920T(2A): 8.98V

GF12-US0913(1.3A) R1=100Ωのみ

GF18-US0920T(2A) R1=100Ωのみ

1.3A出力のGF12-US0913はスパイク状のノイズとリプルが乗っています。2A出力のGF18-US0920Tの方はリプルが目立ちません。周波数は目視で35kHz~40kHz程度です。

GF12-US0913(1.3A) R1=100Ω C2=0.1uF

GF18-US0920T(2A) R1=100Ω C2=0.1uF

0.1uFの積セラを入れるだけでだいぶきれいになります。

GF12-US0913(1.3A) R1=100Ω C1=470uF

GF18-US0920T(2A) R1=100Ω C1=470uF

470uFのOSコンだけでもきれいになります。

GF12-US0913(1.3A) R1=100Ω C1=470uF C2=0.1uF

GF18-US0920T(2A) R1=100Ω C1=470uF C2=0.1uF

1.3A出力のGF12-US0913は大容量のキャパシタでデカップリングしたほうがよさそう。2A出力のGF18-US0920Tは大容量のキャパシタを入れても効果があるかどうかは疑問です。

2019年11月6日水曜日

USBヘッドホンアンプ:PCM2704_HPA ラインアンプ部回路設計

ケース内配線(案)

PCM2704ボードのUSB端子をケースのリア面に出す必要があるのと、外部電源として使う±9V安定化電源の出力端子の位置がケースの左側なので、配置を再考しました。

回路図

PCM2704のデータシートの「Typical Circuit Connection 1」にならって出力にC7、R6、C8、R7をつけました。

スナバ回路とかゾベル回路といい、スパイク状の波形をGNDに逃がす働きがあります。

PCM2704の出力インピーダンス


PCM2704の出力に負荷として33ΩのRを直接つけて出力振幅の低下を測定しました。


ch1:RCh(RL=33Ω) ch2:Lch(無負荷)

出力抵抗をRS、負荷抵抗をRL、無負荷時の振幅をE、負荷抵抗を入れた場合の振幅をVとすると、計算上は
RS = RL(E-V) / V ≒ 3.9[Ω]
となります。

ちなみに負荷抵抗を10Ωにした場合出力がクリップしてしまいます。


ch1:RCh(RL=10Ω) ch2:Lch(無負荷)

スナバ回路の特性


シミュレーション回路図

AC特性

100kHz以上で約-2dB低下しているのがスナバの効果です。PCM2704の出力インピーダンスを単純に3.9Ωとしているため、たいして減衰しませんが、高周波数ではPCM2704の出力インピーダンスはもっと大きくなるのかもしれません。信号源の出力インピーダンスが大きくなると出力は低下します。

AC特性の低域の減衰はC2、R4のACカップリングによる減衰です。データーシートではR4=330Ω(AC特性の緑色の線)となっていますが、ラインアンプとして考えると出力先でもACカップリングされるので、もうちょい低域を伸ばした方がいいと思います。

R2はC2に溜まった電荷をGNDに逃がすものです。PCM2704はサスペンドモードまたは電源OFF時に出力インピーダンスが26kΩ±20%となっていてここから電荷が逃げるので、なくてもよさそうですが、HeadPhoneAmpの作例の「Typical Circuit Connection 2」にはついているので一応。

2019年11月2日土曜日

USBヘッドホンアンプ:PCM2704_HPA 構想その2

信号の流れです。


実態をどうするか。


PCM2704ラインアンプ部をどうするか悩み中。



悩みだしたら切りがないので一回この辺で組んでしまいます。

2019年10月28日月曜日

LME49600_HPA V2.1 入出力チェック

設定は以下の通りです。

JP1,JP3: Open: サーボあり
JP2,JP4: Open: Bandwidth 110MHz (narrow)
R3,R9: 47kΩ: ACカップリングあり fc≒1/(2*π*R*C)≒1.54Hz
R8,R14: 1kΩ: 3倍増幅

負荷は100Ωの酸金を3本並列にして33.3Ωとしました。


電源は旧版のLME49600 HPAで常用しているトロイダルトランスを使った±9V安定化電源です。

オシロで測定


L Channel 無負荷

ch1:入力 ch2:出力(以下同)

L Channel 33.3Ω負荷

R Channel 無負荷

R Channel 33.3Ω負荷

L/Rチャンネルとも33.3Ωの負荷をかけても測定誤差程度の差で、3倍増幅をキープできています。

WaveSpectraで測定


WaveSpectraのRMS値が-10dBになるようにオーディオインターフェースの入力POTを調節して測定しました。

信号源: PCM5102A_FG + 4次バターワースLPF
Audio I/F: Tascam US-144MKII MIC/LINE入力

入力


L Channel 入力 電源OFF

L Channel 入力 電源ON/無負荷

L Channel 入力 電源ON/負荷33.3Ω

信号源を基板に接続して電源を入れると入力信号にノイズが現れるようです。商用電源由来のものでしょう。

L Channel 出力 無負荷

L Channel 出力 33.3Ω負荷

負荷をかけても出力の歪率に影響はないようです。

R Channel 出力 無負荷

R_Channel 出力 33.3Ω負荷

R Channelも同様です。

ひとまず、無事動作しているようです。

試聴できる環境になれば、ACカップリングを入れたり外したり、サーボをかけたり外したり、部品をオーディオグレードのものにしたりしてみたいと思います。