IrBerryDACの組み立てマニュアル
IrBerryDACのマニュアルを改版しようと思っていたのですが、文量が多くなって分かりにくくなりましたので、「組み立てマニュアル」として独立することにしました。
分かりにくい部分がありましたら、また改版していきます。
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たかじんさん
とても親切なマニュアルですね。
非常にわかりやすいと思います。
表面実装部品が取り付け済みですと、ここまでシンプルになるんですよね。
投稿: mr_osamin | 2014年6月 2日 (月) 10時26分
mr_osaminさん
実は、表面実装部品の半田付けにチャレンジ出来るな、とワクワクしていました。
でも、動かなかったらそれまでなので、今思えば、リフロー済みって凄く有難いです。
投稿: 若輩者 | 2014年6月 2日 (月) 18時37分
mr_osaminさん
ですね。 普段から電子工作をされている人だと３０分くらいで完成すると思います。
こういったマニュアルをもう少し早い段階で準備すべきでした。
若輩者さん
当初、リフローは考えていなかったので、両面にチップ部品が配置しています。
リフローありきなら、少し配線長が伸びても、片面実装にするのが普通ですから、
この基板は、豪華な仕様と言えます。
DACの裏面（直下）にコンデンサを配置しているというのは、メーカー製のDAC基板でも殆んど例が無いと思います。
デカップリングコンデンサはICの足から３mmとか５mmという配線長です。片面の部品配置では、物理的に不可能です。
その代わり、コストが高いって最大のデメリットがありますがね。。。
投稿: たかじん | 2014年6月 3日 (火) 20時46分
日曜日には無事到着し、一気に組み立てとケース組み込みをして、月曜に音出し完了しました
これまでにもSSOPのハンダ付けはそれなりに経験していますが、素人ですからリフロー品はありがたかったです
これまでCuboxやBBBからDDCを通して物量投入したDACを通して出していた音と比べも引けを取らない、何と軽くて聞きやすい音なのでしょうか
10cm×4ｃｍ×13ｃｍのタカチのアルミケース（愛用のエルサウンドのDDCと同じサイズ）に余裕で納まり、そのままアナログアウトでこの音質ですから・・・恐るべしです
WEBRADIOも良いですね・・
あとはDSD対応すれば言うことなしです・・これはDACチップに依るものだと思いますので、将来に期待です
投稿: きゅう | 2014年6月 4日 (水) 09時37分
無事に到着して組み立てて早速音だししています。エージング3日目です。
個人的な感想としては、コルグのDS-DAC-10と聞き比べてもIrBerry方が
高音質に感じられれます。
DS-DAC-10はパソコンでＤＳＤ変換して鳴らすと綺麗ですっきりした音が気に入っています。
でもIrBerryはそれとは違った味があって、音楽をより楽しむ要素があるように思います。
パソコンを起動しないで好きなロックに没頭できる点も素晴らしいです。
特にライブ盤の再生は、生々しさとホールの残響感が最高です。
8000円でこの音が出るというのは信じられません。
ＰＣオーディオの決定版じゃないでしょうか。
素晴らしい基板をありがとうございました。
投稿: mic-zz | 2014年6月 4日 (水) 12時17分
きゅう さん
無事に完成したようで良かったです。 音の方も気に入っていただけている
ようで嬉しいです。
DSDは、Raspberryからは直接出力は無理だと思っています。 また、残念
ながらPCM5102もDSD入力はありません。
mic-zzさん
なるほど。貴重な意見をありがとうございます。 PCMの音源をDSDに変換しても
SACDの音にはならないということと関係するかも知れませんね。
実は、普通の1bitDACも内部ではΔΣ変調していて、44.1kの256倍＝11.28MHz
くらいの1bit（PDM）に変換して再生してますから、パソコンで2.8Mや5.6M程度の
1bitに変換しても、何か特別に良くなるという訳ではなさそうです。
最近の雑誌ではDSD変換が神のように仕立て上げられていますが、実際に
聴いてみてご自身で判断するのがいいですね。
SACDのように最初からDSDで録音されたものは、確実にCDフォーマットを上回る
とは思います。
投稿: たかじん | 2014年6月 4日 (水) 23時57分
irBerryDACさっそく作らせいて頂きました。
PCM5１02はDSDを切り捨ててある分PCMに最適化されているのか、まだエージングの途中ですがPCMの再生はまずまずのように思いました。
あとは無理やりPi Tin for the Raspberry Piに詰め込もうと思いましたがPICを直付けしても収まりきれませんでした。PICは裏に乗せられませんのでパターンを反転して裏にすべてのる基盤を作っていただけるといいと思いました。
投稿: knkn59 | 2014年6月 5日 (木) 11時23分
思ったよりDSDに対して皆様ご批判的なので驚いております
私の環境は、CD音源は全てWAVなので、これはIrBerryで大変快適に再生できておりますし、私はPCM音源のDSD変換には興味がありません
ただ、膨大なアナログ音源の相当数はDSDファイルとして既に電子化してあるため、DSD対応の環境もあるとありがたい・・・おそらく今回のIrBerryの頒布で広がった層にはこういった背景もあり、DSD待望という意見もある事をご理解頂ければありがたいです
もちろんPCM5102はDSD非対応ですので、次回作ではDSD出力可能な基盤に対応したDSD対応DACをご検討頂ければ・・・という、自分ではどうにもできない電子音痴からのお願いです
投稿: きゅう | 2014年6月 5日 (木) 18時57分
knkn59さん
>PCM5１02はDSDを切り捨ててある分PCMに最適化されているのか
その可能性は十分考えられます。 PCM179xシリーズはDSDに対応するために
内部のマルチレベルΔΣ回路を67段階に設定しているという記事を見たこと
があります。 アナログFIRフィルタをマルチレベル用の変換器を使って実現してい
るからです。 内部的な回路切り替えでアナログスイッチが多用されていることが
想像に難くありません。 そういった制限がなくなれば、特性の良いDACが
製造可能とも思います。
ケースは、全てのものに対応できるわけではないですが、荒技として、マイコンの
足をガルウイングのように、上向きに曲げて、裏側から逆さ吊りに取り付けることで
高さを抑えることもできます。 もし足が折れてしまった場合はハンダ付けして
接続します。 荒技過ぎでしょうか？？
きゅうさん
>思ったよりDSDに対して皆様ご批判的なので驚いております
そういう訳ではないと思いますよ。 SACDは、確かに音は良いと思います。
録音時からDSDで録ると、PCMのように簡単に加工ができないため、音の鮮度が
保たれているとも思いますし。
DACの歴史的背景として、マルチビット、1ビット、マルチレベル1ビットと進化してきました。
マルチビットDACでは、リニアリティを保つのが難しく、高精度なモノを作ると価格が
高くなるというデメリットがありました。 後から登場した１ビットDACは、ΔΣ変調により
内部でPDM（DSDとほぼ等価）に変換することでリニアリティを安価に良くできました。
ただし、音質はダイレクト感がなくなり、どんな楽曲も繊細で優しくなるという欠点が
あり、1ビットは安物というレッテルまで貼られてしまいました。
最初は64fsのΔΣ変調のものでしたが、すぐに128fs、256fsと進化していきました。
しかし、実際、高級なCDプレーヤーには１ビットDACが使われることは殆んどなく、
ミニコンポやラジカセ用のDACとして多く採用されていきました。
その後登場したのが、現在主流のマルチレベル1ビットDACです。
マルチビットの良さと１ビットの良さを併せ持っていると言えます。
前置きが長くなりましたが、PCMデータをDSDへと変換する行為は、初期の１ビットDAC
の内部で行なっていたことと、ほぼ一緒です。 もちろんフィルタ係数を変えることで
音質的な印象はかわると思います。 最近の雑誌やWEBの記事でDSD変換の事に
ついて特集したりしていますが、これらのことにあまり触れず、新しい技術のごとく
宣伝しまくっている事に疑問を持っているだけです。
セールストークを鵜呑みにせず、ご自身で聴いて、好きなフォーマットを使うというのが
正しいＰＣオーディオライフなのかもしれません。 曲やアーティストによって
PCMで聞く。 DSDで聞く。 という使い別けもまた楽しいと思います。
DSD対応のDACの件、リクエストとして承りました。 面白いアイデアが浮かびましたら
実現に向けて挑戦しようと思います。
投稿: たかじん | 2014年6月 5日 (木) 20時46分
たかじん様
丁寧なご解説ありがとうございます
素人な質問で恐縮ですが、もう一つお教えください
私も、「音楽ファイルのフォーマットを変えると音が良くなる！」的な発想には「そんな事あり得ない」と考えています
ところで、私はいままでDSDにダイレクト変換されている物だと考え、アナログレコードをPCM/DSDレコーダーで「コツコツ」DSDファイルに録音して来ました
TASCAMのDA-3000の様なPCM/DSDレコーダーでアナログデータをデジタル化する場合には、DSDにダイレクト変換している訳ではなく、まずはPCM化した後でDSDに変換している・・と言う事なのでしょうか？
TASCAMのDA-3000のA/DコンバーターのチップはBB PCM4202です
今後のアナログデーターの処理方針を変えなければならないかもしれませんので、お教えください
投稿: きゅう | 2014年6月 7日 (土) 06時43分
きゅうさん
＞DSDにダイレクト変換している訳ではなく、まずはPCM化した後でDSDに変換
＞している・・と言う事なのでしょうか？
ADCの内部のお話ですね。 ADCもリニアリティを良くするため、ΔΣ変調に
より１ビットPDMに変換してから、PCMに変換しているケースが殆んどです。
PCM4202は「デルタ-シグマ型ADコンバータ」と書いてありますので間違いないです。
つまり、１ビット化が先です。
アナログレコードをデジタル化するのにはDSDフォーマットはとても良いとおもいます。
（データ量の多さはさておき）
投稿: たかじん | 2014年6月 7日 (土) 07時11分
たかじんさん
>PCM179xシリーズはDSDに対応するために
>内部のマルチレベルΔΣ回路を67段階に設定しているという記事を見たことがあります。
179xより古いPCM1738では
"ここで、入力レベル数67に対してカレント・セグメント数が75となっていますが、この"余剰分"は、各カレント・セグメントの動作状態を最適化させています。これにより、特定の動作タイミング周期を発生させないため、いわゆるIdle Toneの発生がなく、また、特に大振幅時でのミスマッチ誤差の影響を抑圧しています。"
だということです。
出典 河合一 SACD/DSDとDVD-Audio・PCMに対応させたバー・ブラウンPCM1738D/Aコンバータ ラジオ技術01年1月号p178-186
投稿: hen | 2014年6月 7日 (土) 15時01分
henさん
なるほど、そういう仕組みも合わせて性能を上げているんですね。
PCM510xシリーズは、5102、5101、5100と性能違いでラインナップされていますから
選別して型番をつけていると思います。 ということは、余剰分を持たず、カレント
セグメント切換なしでDACを構成している可能性もあるように思います。
もし、切換回路（アナログスイッチ）を排除できたら、それはそれで音質的に
効果があるように思います。
IC製造側からすると回路が単純化できるのでコスト的にもメリットがある。
単純にPCM179xと比べて5102の方が音が良いとはいえないでしょうけど、価格が
1/3～1/4なのに、かなり検討しているんじゃないでしょうか。
投稿: たかじん | 2014年6月 8日 (日) 09時39分
たかじん様
本当に、詳細にお教えいただき、ありがとうございます
今後ともよろしくお願いいたします
投稿: きゅう | 2014年6月 8日 (日) 15時02分
たかじんさん
>PCM510xシリーズは、5102、5101、5100と性能違いでラインナップされていますから
>選別して型番をつけていると思います。
選別でSNに12dBも差がつくでしょうか?わたしは別物だと思います。
>ということは、余剰分を持たず、カレントセグメント切換なしでDACを構成している可能性もあるように思います。
>もし、切換回路（アナログスイッチ）を排除できたら、それはそれで音質的に効果があるように思います。
DSD非対応になったとしてもスイッチを減らすことはできないと思います。
75レベル分のカレント・セグメントをバイナリ重みづけDACとしてではなく
data weighted averagingでシャッフルしながら使うためです。
そのため75個のカレント・セグメントがあれば75個のSPDTスイッチが必要になります。
投稿: hen | 2014年6月 8日 (日) 19時00分
きゅうさん
レコードのDSD化、頑張ってください。
LPレコード、いいですよね。 音。 雰囲気。 なぜなんだろうと思います。
fs48kHzくらいのデジタル化では、太刀打ちできない。 と言っていた人もいます。
henさん
>選別でSNに12dBも差がつくでしょうか?わたしは別物だと思います。
例えば、IC製品を作る側として考えてみるといかがでしょう。
データシートも共通で用意するくらい、同一の機能、同一のパッケージ、同一のフィルタ
特性を持たせて、別の回路のICを作る＝数千万円するマスクを作る
ということを企画するでしょうか？
もっともプリミティブなTR１つでも、hfeを狙って作ることは半導体では難しく
バラつきが大きくなってしまうパラメータというのが存在します。
製品保証しなければならない場合は、歩留まりとして捨てるしか選択肢がない
ですが、若干性能が落ちるくらいでしたら、そういう製品ラインナップは
十分にありえると思います。
DESCRIPTIONに書かれているように、LCD-TVあたりは、100dBを超えるような
S/Nがあれば、全く問題ないので選別で落ちたPCM5100でも市場価値は
あると見ているんじゃないでしょうか。
>data weighted averagingでシャッフルしながら使うためです。
なるほど、DEMの新しいヤツですね。
コスト的にはアナログスイッチを削るよりセグメント数をへらしてDEMで特性の
均一化をはかるほうがメリットがありそうですね。
DSD対応を切り捨てることで、PCMに最適な、というか最低限必要な
カレントセグメント数に減らして実装しているのかもしれません。
そのお陰で、バラついて特性の伸びないものが5100、5101になってしまう。
って考えはいかがでしょう。
逆説的に、特性が良かった5102は、過剰分も含めた多数セグメントを
超絶シャッフルで見かけ上特性を良くしたのではなく、少ない素子数ながら
「素の特性」が良いものである。
なんて。 都合のいい想像ですが。
投稿: たかじん | 2014年6月 8日 (日) 20時15分
こんＸＸは、たかじんさん。
この度は、素敵な基板の頒布をありがとうございます。
昨年末に叩き売りしてたパイオニアN-50と聞き比べましたので報告します。
CDからリッピングしたWAVファイルをリンクステーションLS421に置いて聞いています。
比較すると
N-50は息詰まるような固い音で低音が少ない。
IRBerryDACはのびのび明るく開放的。 そして低音も充分。
ホール感、残響音、広がりは圧倒的にIRが上です。 繊細さもあわせ持つIRの音質は本当に素晴らしいです。
ここまで違いを見せ付けられるとは考えていませんでした。 IRを購入して大成功です。
N-５０はUSB-DACとしても使えるので捨てきれない。 唯一の利点です。
IRもUSB-DACとして使えると敵なしになると思います。
投稿: おち | 2014年6月 9日 (月) 19時47分
おちさん
無事に音だしできているようでよかったです。
確かに、RaspberryPi＋IrBerryDACは、音の広がりが広大で、聴き心地が良いですね。
ずっと聴き続けていても疲れないというのも特徴かもしれません。
残念ながら、そのままではUSB-DAC機能は実装できません。。。
USB-DDCとIrBerryDACを組み合わせている方もいらっしゃいますので、製作例集（３）
を参考にしてみてはいかがでしょう。
投稿: たかじん | 2014年6月 9日 (月) 23時13分
たかじんさん
そうですよね、別なマスクを作るのは大変なお金がかかります…
なのでもしかしたら下位の品は意図的に性能を落としているんじゃないかと疑っていました。
また選別というとpcm1704などのように歪みが問題という先入観もあったのですが
510xはTHD+Nの差がほぼNなもので…
今またデータシートを見てみたところ
Dレンジとチャンネルセパレーションにはminの表示あることに気が付きました。
ということは選別というセンが濃厚ですね。
投稿: hen | 2014年6月14日 (土) 23時30分
たかじんさん。おはようございます。
先日Volumio１．４が出ましたので試してみましたが、一般的な動作は問題ありませんでしたが、リモコンが使えなくなりました。１．３に戻すと使えますので、また少し仕様が変わったようです。
投稿: knkn59 | 2014年6月16日 (月) 09時59分
henさん
オペアンプを内蔵しているので、ノイズレベルがバラつくんでしょうか。
オペアンプもノイズ選別とかありますからね。
knkn59さん
volumioアップデートしましたね。 今度はちゃんとダウンロードコーナーに載った
ので正式版という感じでしょうか。 近いうちに試してみます。
投稿: たかじん | 2014年6月16日 (月) 21時15分
たかじんさん
IrBerryですが，200時間ほどエージングしました。
私の駄耳では，20時間以降の音の変化はあまりわかりません。
２つのRaspberryPI+IrBerryDACがあり，１つはたかじんさんからDACと一緒に購入したCRのセット，もう一つは電源のCがAVX，LPFのCがAMCH，RがRikyuです。
切り替えながら聞いてみると，確かに音質は違うのですが，どちらが良いかは分かりません。AVXの方が低音寄りで奥行きが出ます。OSコンは透明感があります。ただ，曲によって印象が全く逆になることもあります。CやRの違いを超えるIrBerryのポテンシャルということでしょう。
USBからMusicStreamer2に繋いで聞くと，きつくてガサツな音に聞こえますし，響きが少なく，乾いた音になります。
実に素晴らしいDACをありがとうございました。
リモコンも便利に使っているので，Volumio1.4については，もう少し待ってみます。
投稿: Jiro | 2014年6月17日 (火) 23時41分
Jiro さん
volumio1.4については、もう少しお待ち下さい。 とりあえずダウンロード
だけしました。
おっしゃるように電源の影響は結構大きいように思います。
LDOをDAC-ICの直前に入れているのに、これだけ影響が出るというのは不思議ですね。
オシロスコープで見てわかるようなノイズというのは皆無です。
インピーダンスとか、そういう類の特性の違いなんだと思います。
このあたりが解明できたら、定量的に比較ができるとは思うのですが
なかなか難しいですね。
投稿: たかじん | 2014年6月20日 (金) 21時14分
お世話になります。先日購入させて頂きました。
下記に関して質問が有りますので、ご回答頂ければ幸いです。
1.Audio Outに関して
基板の切り欠きを右上にした状態で、右下にAudioOutが4箇所あるかと思いますが、それぞれのピンは何を出力しているのでしょうか
2.簡易の確認方法に関して
音が出る/出ない以前に、ハードを認識しているかを確認いたしたいと思います。Activate I2S DriverでHifiberryを選択した後、Audio Outputで sndrpihfiberryが選択できることを確認しました。また、基板上のPIC側のLED（オレンジ）が3secOFFの後、一瞬点灯する を繰り返しています。
これは正しい状態なのでしょうか。
（音楽は再生しておらず、電源の投入、OSのの起動のみ実施しています。）
上記2点、ご回答をお願い致します。
投稿: 鹿煎餅 | 2015年1月31日 (土) 16時10分
鹿煎餅さん
Audio out はアナログの音声出力です。 L＝左、R＝右 を出力しています。
リモコンを使わないのであればPICマイコンを抜いておいて構いません。 D2の点滅はなくなります。 D2点滅はmpd_ctrl.pyの起動を待っている状態を表しています。 リモコンとPICとmpd_ctrl.pyの関係はマニュアルに詳細が書いてあります。
https://nw-electric.way-nifty.com/blog/irberrydac.html
投稿: たかじん | 2015年1月31日 (土) 17時40分
LEDの件、了解しました。
また、Audio Outですが、基板に信号が書いてあるのを見落としておりました。
ご回答ありがとうございました。
投稿: 鹿煎餅 | 2015年1月31日 (土) 18時08分