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2016年2月 7日 (日)

新DAC基板の進捗報告

少しづつ進捗を報告しようと思います。

 

以前、このDAC-IC(SABRE9018Q2C)を入手していることは書いたのですが、その後いろいろと別の作業をしていたこともあって、開発が遅れていました。 

Sabre32_01  

IC自体は、去年のゴールデンウィークくらいに入手。 

のんびりと眠らせている間に、RaspberryPiで、外部マスタークロックをつかって動かすドライバが外人さんの手によって開発されて、そういう基板も登場しました。 当初はRaspberryPiのI2Sはスレーブモードでは動かせないのでは? という推測がされていたと思いますが、状況が変わってきました。  

 

ということで、SABRE9018Q2CからRaspberryPiにクロックを供給するいわゆる「マスターモード」でDACを動かすことに決めました。 2015年11月のことです。 

 

         BCK/LRCK
 DAC基板  ---------->   BCM2836/5 

 (Master)  <---------   (Slave)
            DATA

 

せっかく作るのですから、マスタークロック(水晶発振器)には、定評のあるものを選択したいですね。 NDKのNZ2520SDという、オーディオ用に適した超低位相ノイズ(低ジッター)タイプを選択してみました。 

 

Sabre32_02  

写真では見えにくいですけど、48kHzの1024倍の49.152MHzと44.1kHzの1024倍の45.1584MHzという2つのマスタークロックを積んでいます。 再生するサンプルレートに合わせてALSAドライバが切換えます。 詳細は後日。 

 

Sabre32_03  

基板の裏には電解コンデンサをいくつか搭載して、電源の安定化と低ノイズ化をはかっています。 

SABRE9018Q2Cは、モバイル向けとして最高性能を目指しているためか、電源やGNDがL/Rで個別に入力ピンが設けられているので、個別にデカップリングコンデンサを配置して、そこから全て独立した基板パターンにしました。 デジタル用とアナログ用の電源はレギュレータから別けました。 アナログ系はディスクリートレギュレータです。 実際のところ、効果がどれほどあるかは未知数です。 しかし、やれることはやっておきたいという心境でした。 

 

それよりも、アナログ信号系の抵抗、コンデンサの種類にこだわるようにしています。 

自作派の方々には常識の範疇かもしれませんが、チップ抵抗やセラミックコンデンサでアナログ回路を組むと台無しになってしまいますね。 とくに抵抗の品種は大きく音質を左右します。 メーカー製ポータブルプレーヤーでES9018K2Mを使った例の基板拡大写真を見てもチップ抵抗しか乗っていません。 せっかくのICがもったいないなぁ なんて思ってしまいます。 

一番上の写真が、DAC周りのアナログ回路です。 1/4Wサイズの金属皮膜抵抗(LGMFS25)、フィルムコンデンサ(ECHU)を使ってみました。 抵抗は、タクマン(REY25)も使ってみましたが、それぞれ特徴のある音がします。 

LGMFS25は解像度が高く抜けがいい。 REY25は軟らかく繊細で心地がいい。 試してはいないですけど、他にもオーディオ用抵抗は色々な品種があります。 ココは好みで選択するのもアリでしょうか?  同様に電源の電解コンデンサも音への関与は大きいと考えられます。 

 

12月下旬からテストを行なっていて、1月中旬にほぼ問題ないレベルに到達しています。 ただ、データシートに書かれたリファレンス回路からアレンジした部分もあるのでそれ相応の動作検証期間を設けています。 

 

Alsaドライバに関してはまた後日。  
現在、Raspbian、Volumio、RuneAudioで動作しています。 

 

 

 

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DAコンバータ」カテゴリの記事

コメント

>NDKのNZ2520SD
ぎゃー、付け替え用に注文しとかないで良かったw
たかじんさん最高!

これが来ちゃうと同時に聴けないからIrBerryDACに次いでSabreBerry+も押し出されちゃうのが勿体ないくも贅沢な事にw

これは困りました。
また資金調達を考えないといけないものを出されるとは...

これは素晴らしいですね。DSDは再生可能なのでしょうか?
さらに,lightmpdで動作すれば,もう言うことなしです。

http://abc002.blogspot.jp/2013/07/raspberry-pi-i2s.html?m=1

Rpiのスレーブモードについて2013年にこの方が発見しているような気がします
日本にもDiyAudioのような掲示板があれば進歩が速かったかも知れませんね。

RPiがスレーブモードで動作するなんて、なんと素敵な!
もう一度、RPiを引っ張り出してきます。

リリースが楽しみです。

「ES9018K2Mを使った例のメーカー製ポータブルプレーヤー」は、M社ですね。僕もES9018K2Mを使った自作DACを使ってますが、デジタル回路とアナログ回路に供給するトランス電源を別にした所、驚くほど音質が改善されました。一応、アナログ回路にはLR別個にディスクリートレギュレータを使って供給していたのですが。デジタル回路が電流を食うので、アナログ回路が割りを食っていたのかもです。SABRE9018Q2Cは、HPA回路がビルトインされているので、もっと電源が大事になるでしょうね。
全然違う話ですが、RPi2+SabreBerry+での経験です。LAN経由ではなく、USBメモリに音源を入れて鳴らしてみた所、LAN経由に比べて驚くほど音質が悪かったです。ほとんど常にUSBメモリにアクセスしていたので、CPU使用率が違うのでしょうかね。あるいは、ジッタが影響しているのでしょうか。オカルトみたいな体験でした。ネットオーディオって奥が深いですね。
高性能のクロックを供給できる本基板の領布を楽しみにしてます。^^

CR-Xさん

問題は価格の高さですね。

Jiroさん

DAC-IC自体はDSD対応なのですが、そのフォーマットでRPiが出力できません。 DATAラインが2本必要なのです。 
lightMPDは作者さんに依頼する必要がありそうですね。 

yosyos さん

さすがにお詳しいですね。 私も検索してずいぶん後から知りました。

mr_osamin さん

そうなんですよね。 私も随分と見落としていました。

kontiki さん

K2MはヒットしているDACですね。 それにヘッドホンドライバを乗せたチップなのだと思います。 1チップで配線を引き延ばしたりしないので、ノイズが多い環境では有利になるかもしれないですね。 
USBメモリは、どうしてなのでしょうか。 SDカードにデータを置くと、LANを経由するよりガヤツキが少なくて良いと感じます。 私の感覚では、USB-Wifiドングルが一番繊細さが失われがちかなって思います。

K2Mは、Sのようにパラ接続になってないので、音がすっきりし、返って音が良いという評判がありますね。
USB-WifiにおいてもUSBアクセスがありますね。問題は、USBアクセスがある時に、周波数240MHzの電磁波が撒き散らされることかも知れませんね。わずかですが音が濁って聞こえます。

kontiki さん

ES9018Sは8chDACですからね。 AVアンプの7.1chが1チップで済むという目論みがあったのかもしれません。 でも皆さんMIXして2ch、もしくは1chとして使っているようですね。  並列にするとランダムなノイズが平均化され、信号は加算されるので相対的にノイズが低くなります。 ただ、ここまでくると数値スペックで1dB、2dBより音質の好みの問題なのだと思います。 

RaspberryPiの有線LANは、USB-LAN変換を経由しているので、そこを一切使わなくなるSDカードが有利になるって感じなのでしょうか。。 

同じデジタル音源で、メディアによって音が変化するという「オカルト」は嫌いなので、グーグル先生に聞いてみた所、下記がヒットしました。
「Raspberry Pi 2 の電源廻りのノイズを簡単に調べてみた」
http://y2web.net/blog/d-i-y/analyzing-dc-power-noise-of-the-raspberry-pi-2-4703/
どうもDisk I/O時に盛大なノイズがRPi2から発生するようですね。
1年以上RPiB+IRBerryDACを使ってますが、こちらでは不愉快なノイズが発生することはありませんでした。
RPi2になってから、いろいろなノイズに悩まされます。以前も報告しましたが、Volumioでvolume controlをsoftwareにするとノイズが発生しましたし(hardwareにすると消えます)。スイッチング電源からのノイズが、CPUの使用率と連動して出てくるみたいですね。また、USBが使用する+5Vは、もろに外部電源ノイズの影響を受けますし。
今回開発されたSabreBerry32は、RPi2と電源を共有しているのですね。それで、測定限界に近いノイズとは!!

kontiki さん

RaspberryPiの基板上の3.3V、1.8V電源などは揺れますね。 5Vは供給している電源に左右されると思います。 

新DAC基板の方は、RaspberryPiと5Vを共有することもできますし、独立させることも出来ます。 電圧が振れる3.3Vは共有しません。 してはいけません。(IrBerryもsabreBerry+も同様に3.3Vは独立) 

先日の測定は、5V共有状態で測りました。 独立させると、さらに良くなるかもしれませんが測定限界に達しそうなので違いは見えないかもしれません。 

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