LME49600とPCM2704基板をつないでみる実験

「ヘッドホン・アンプ製作実例集」に付属のPCM2904基板とLME49600を使ったヘッドホンアンプをつないで実験してみた。

PCM2904は単電源で、出力もGND～VDDで振れる。ACカップリングするのが普通だが、LME49600のDATASHEETに載っている参考回路はDCサーボが入っていて、DCオフセットをキャンセルするようになっている。（参考：「LME49600のヘッドホン・アンプをブレッドボードで実験してみた。」）

したがって、理屈の上ではACカップリングしなくてもDCオフセットは除去される。ACカップリングしなくてもちゃんと動作するか確認してみた。

ACカップリング

回路図

C1:2.2uF、R3:47kΩにしたので、

fc = 1 / (2 * pi * C * R) ≒ 1.54Hz

R1、R2は入力レベル調整用のボリュームで、ステップ解析した。

AC解析

実験

配線図

PCM2704の出力を10kΩ/AのPOTで減衰させ、CRで構成したHPFを通してLME49600のアンプ回路に入力している図。このCRを通す場合とバイパスした場合を見てみた。負荷にはLME49600の4PIN（VOUT）とGNDの間に47ΩのRを入れた。

入力信号はWaveGeneで1kHzのサイン波を生成し、PCM2704から出力した。

ACカップリングなし

ch1:PCM2704からの出力 ch2:LME49600からの出力

(2)V:-7.697mv (DCオフセット)

ACカップリングあり

(2)V:1.711mv (DCオフセット)

どちらもDCオフセットはほとんど除去されているが、ACカップリングした方が少なくなっている。また、ACカップリングしないと電源投入直後は出力も＋側に偏っていて、じわじわとGNDに落ち着いてくるようだ。

サイン波の場合はACカップリングしなくてもある程度大丈夫そうだが、音楽信号を入れるとそうでもなかった。

ACカップリングなし

ACカップリングあり

ACカップリングしないと出力もプラス側に偏ってしまう。PCM2704の出力に入れている10kΩ/AのPOTを最大付近にした場合だけこうなる。入力を少し絞ればGND付近に落ち着く。

サイン波なら大丈夫で音楽信号だとだめな原因は謎。DCオフセットがあるとヘッドホンの振動版が常に偏ってしまうので特性も悪化するし、ヘッドホンにも悪い。

USB DACのPCM2704基板を使ってみる。

CQ出版から出ている「ヘッドホン・アンプ製作実例集」に付属のDAC基板を使ってみた。

この基板はPCM2704と必要な部品があらかた実装されていて、出力のACカップリング用のCR類を繋いですぐ使える。



配線図

<追記:2016.07.10> ↑配線図が間違ってたので修正。VOUTRを10Pin→11Pin </追記>

付属基板のピン・アウト

Cは100uFの電解コンデンサ、Rは1kΩ（ポップノイズ防止用）。電源はUSBから供給される。

ドライバは標準のものを使っているようで基板を繋げばそのまま使えた。デバイス名は「スピーカー（2-USB Audio DAC）」となっている。（Windows10）

出力のようす

WaveGeneで1kHzのSin派を生成して出力した。

負荷1kΩ（ポップノイズ防止用）

ch1:Lch ch2:Rch

拡大

ノイズ（おそらくほとんどが環境ノイズ）は乗っているが、1kHzだと拡大してもデジタルのガタガタはほとんど見えない。

負荷47Ω（ヘッドホンの代用）

高負荷にしても出力レベルの低下はほとんどない。

拡大

WaveSpectraで測定

PCM2704の出力をUSB Audio I/FのTASCAM US-144MKIIに入力してWaveSpectraでみてみた。

負荷1kΩ

負荷47Ω

負荷をかけると若干歪む。偶数倍で歪んでいるようだ。

S/PDIF

18PinのDOUTからS/PDIFの信号が出力されているのでこれもオシロで見てみた。

波形の間隔をカーソルで調べると、細いところで2.8MHz程度、太いところで1.4MHz程度だった。

16bit/48kHzだと、

48kHz * 16bit * 2ch = 1.536MHz

なのでこの倍のRateで出力されているんだろうか？S/PDIFの仕様はそのうち調べる（＾ｑ＾；

メモ：

ブレッドボードでの実験なのでちゃんと聴きこんでないが、お手軽なのにかなり良い感じ。

できればスマホ（Andoroid）につないで使ってみたい。→OTGケーブルが必要？

iPad3で使うにはiPad Camera Connection Kitが必要なようで（結構高い）当分パス。

PCM2704の出力そのままだと音量が足りないので、増幅用のOPAMPとバッファICのLME49600の組み合わせでヘッドホン・アンプを作ってみる？

同じシリーズのPCM2706はS/PDIFの他にI2Sの信号も出力出来るようなので、単にUSB→I2S変換して他のDACを使うならPCM2706の方が良さそう。PCM2704だとS/PDIF→I2Sの変換が必要になる。（DIR9001等）

ただしどちらにしても16bit/48kHzなのでハイレゾ音源はちゃんとは聴けない。

ハイレゾ音源再生用にはラズパイ上で再生してそのままI2S出力したほうが良さそうだが、消費電力がでかいのでポータブル利用はちょっとムリそう。

Cortex-MのPSoC 5LPやNucleoを使ってPC/スマホからUSB経由ならポータブル用途も行けるかも。

と思ったが、普通のUSB Audioの規格だとハイレゾの転送はムリらしく、USB Audio Class 2.0でないとダメっぽくて対応待ちか（＾ｑ＾；

ハイレゾはおいおい。。。

う～ん、そろそろラズパイ買うかなあ。