DAC Rock'n Roll バージョン


 このDACのきっかけは MyBrog  May. 23, 2016 武道館ライブ を参照下さい


思いっきりエフェクトのかかった Rock'n Roll Music をそれなりに再生してみたい!
との思いから 作って見ました。

歪率 とか S/N とか Dレンジ とか リニアリティ とか ・ ・ ・
そんなもん、忘れたふりをして いってみましょう !


 シンプル is Best
 ・ USBチップは I2S I/F付 定番 PCM2706 〜48KHz/Clock
 ・ DACチップは NOS 定番 TDA1543 16bit 2パラ (+2パラ)
 ・ IV変換は、抵抗一発 リケノームRMG
 ・ 電源は、USBバスラインで外部電源無しで OK
 ・ 御利益不明でも、Muting リレー付き



と、今更ながらの スペックが並びますが
ちなみに、TDA1543 の Datasheetには Feb. 1991 と
ありますから、25年も前 の チップです。 おぉ〜 


メイン基板は 72 x 94 と大きい方のサイズです



モード設定用ヘッダーが何故か背が高い!




ふふっ 気づかれましたか?
小亀を載せたら TDA1543 4パラ対応



スタッキング部



基板サイズは、親亀が 94x72、小亀が 72x47

4箇所のコネクタでスタックするので ジョイントネジは無くても良さそうです


小亀基板には、IV用のオペアンプも積んでいます



4パラ時は、外部電源を使って
今時のDAC定格出力 2Vrms を狙います。


もちろん、4パラ時も 抵抗IV で 音だし可能です。
モード用ジャンパーピンでの設定の が楽しめます ・ ・ ・

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開発コンセプトで
歪率 とか S/N とか Dレンジ とか リニアリティ とか ・ ・ ・
そんなもん、忘れたふりをして いってみましょう !
とは言ったものの 多少気にしてます。

SDuM3160 USBアイソレータ基板 を組み合わせて見ました。
増設サブ基板と合わせて、メイン基板にのせると
ちょうど いい !


18o高さのスタッドで高さがぴったりです

DuM3160 USBアイソレータ基板は こちら



Main基板 参考回路図


Sub基板 参考回路図



 <マスター基板の仕様>
 ・ 使用チップ : USB Audio; PCM2706、 DAC; TDA1543x2
           Muting制御; TA8030
 ・ 電源方式 : USB Bus Power . (Bus Power:USBケーブルから電源供給)
 ・ USBデバイスタイプ : 汎用USBオーディオデバイス windows 自動認識
 ・ IV変換方式 : 抵抗IV変換 (抵抗 = リケノームRMG オーディオ用)
 ・ アナログ信号出力 : アナログ音声出力 ヘッダーピン 4Pタイプ  
   出力レベル  約1.0V/47KΩ
 ・ 基板サイズ  : 外形/72o×94o 取付孔/各辺から-3oの位置
    (ユニバーサル基板 同サイズ)
 ・ 基板材質   : ガラスエポキシ FR-4材 両面 スルホール

<増設用Sub基板の仕様>
 ・ 使用チップ : DAC; TDA1543x2、 IV変換用オペアンプ; NJM2732
 ・ 電源方式 : USB Bus Power または、外部 9V (基板上のレギュレータにて6.6Vに変換)
 ・ IV変換方式 : オペアンプIV変換 または 抵抗IV変換 切替可能
 ・ 基板サイズ : 外形 47o×72o 取付孔 各辺から-3oの位置
    (ユニバーサル基板 同サイズ)
 ・ 基板材質  : ガラスエポキシ FR-4材 両面 スルホール
 ・ 基板増設方法 : スタッキングコネクタによるマスター基板積み重ね
 




TDA1543 テクニカルノート < 出力電流&電源効率 >
 
 TDA1543の動作点を検討する際、わかりにくい点を整理してみる

・Datasheet の 注目ポイント
    ・VDD TYP=5.0V、 MAX=8.0V
    ・IFS  TYP=2.3mA ±0.35mA
    ・VOC(DC)  MIN=1.8V(Foot)、 MAX=1.2V(Head)

・IFSであるが、ここで定義されている値は DC的最大電流値であり AC的には、0 〜 2.3mA の間でスイングすると考えることが必要である。 そこで ここで、IFSを分かり易い 0dB時の AC実効値出力電流値に換算ししておくと

  IFS(ACRMS) = 2.3 / ( 2 x 1.414 ) = 0.81 mA RMS となる。

 ◆換算値の使い方 :
  TDA1543 の 2パラで 620Ω とした今回の場合の 0dB時の理論的出力は
 0dB OUT = 0.81 x 2 x 620 = 1.00VRMS と算出される。
 今回の基板実測値は、930mV〜950mVであるから Datasheetスペック内である。


・次に電源効率(動作点)であるが、Datasheet上では VOC(DC) として定義されているので この値をつかって、抵抗IVの 動作点を考えると (VDD=5Vとする)

 VOC(DC)  MIN=1.8V(Foot)  つまり、電源の 0V〜1.8V が使えない
 VOC(DC)  MAX=1.2V(Head) つまり、電源の 3.8V〜5Vが使えない

 ◆電源5V時に取り出しうる ノンクリップのオーディオ出力電圧は
   ( 3.8 - 1.8 ) / ( 2 x 1.414) = 707mVRMS であることが計算できる。



★しかしWeb等で発表された回路などからすると、上記理論値に収まらない使用例が
  多く見受けられるので 実動基板で出力波形のクリップ点を調べると
  VOC(DC)  MIN = 1.2V(Foot) 、 VOC(DC)  MAX = 0.6V(Head) ぐらいである。
  つまり ノンクリップ範囲としては
   ( 4.4 - 1.2 ) / ( 2 x 1.41) = 1131mVRMS を取り出せることになる。

   ※いわゆる、経験則的実用値であり メーカの保証範囲より緩くなる

さて、上記の検証を整理すると VDD = 5V 、 TDA1543 x2 (パラ) を 前提としたときの IV変換抵抗の下限/上限は、 436Ω 〜 698Ω の範囲から選ぶことが可能であることが分かる。 これを E24系列 で選択出来る抵抗値は 470Ω、510Ω、560Ω、620Ω、680Ω であり 今回の設計では 企画意図 Rock'n Roll バージョン なので出力電圧優先の 620Ω としている。


  限界・抵抗計算例

  436Ω = 707/(0.81x2)、  698Ω = 1131/(0.81x2)





Sub基板 オペアンプIV 動作例

低電圧動作(レールツーレール)オペアンプを各種見てみる


4パラ時に、Vcc を 6.6Vとしたときの
各種オペアンプの IV変換波形.。
( USB入力 : 1KHz 0dB )

  < 補足 >
出力スペックとして 2Vrms(5.6Vpp) を想定しているためオペアンプは、単電源・レールツーレール タイプ が Must 。
DACの電源電圧は、動作が安定し 且つ C/Pの高い NJM2732 を使うために 耐圧を考慮し Vcc= 6.6V に設定している


本命・汎用 - NJM2732

電源電圧範囲が狭いですが、CP抜群です

高音質狙い1 - MUSES8832

高音質狙いなら、一押しのオペアンプ

高音質狙い2 - AD822

アナデバ好きなら、こちらがお薦め



本命 的(まと)ハズレ その1

入出力レールツーレールのオペアンプ。 発振気味

本命 的(まと)ハズレ その2

出力レールツーレールのオペアンプなのだが ・ ・ ・
不甲斐ない 結果です


ちなみに 抵抗IV (620Ω) の場合の波形

なんとか クリップは免れてます
TDA1543 のオフセットは オペアンプの場合と
異なるので オフセットVRの再調整を行います。




------------------------- ここからは、参考 -----------------------
レールツーレール の IC で無い場合
オペアンプの持つ ヘッドルームが問題になります
( 低電圧動作時の電源効率 )

参考:波形の見方



NJM4558


NE5532


OPA2604


LME49990


OPA1622

最新・高性能HPA用だけあります。 頑張ってますが 今回は失格

4para時に、2Vrms の出力を狙ったので
このような結果でしたが、1Vrms で良ければ
IV抵抗の 620Ω を 300Ω にすれば クリップから
免れるオペアンプは 沢山ありそうです。






基板の説明書は こちら  #21です





 
  ★ この基板をベースに改造ネタ ☆☆☆


          ( お約束 : 自己責任でお願い致します。 当方一切 関知致しません )


 ・ 増設基板を使っても、USB Busパワーで音出しする。
 ⇒ IV抵抗の620Ωを半分以下にしましょう。 5V電源で出せる出力電圧は、0.9V程度です。
   (抵抗IVの場合、TDA1543は 「ヘッドルーム+フットルーム」 約2V位必要です)

 ・ オペアンプに Muses8832 などの高耐圧・高級なモノを使ってみる。
 ⇒ 外部電源のレギュレーター設定を 6.6Vから7.8V位にしてみましょう。
   TDA1543のMaxが8.0Vなのでそれを超えないように設定します。 

 ・ TDA1543に外部の DAI/DDC から I2Sで入力する。
 ⇒ JP221のジャンパーを全て外すと、PCM2706出力とTDA1543入力に分離します。
   TDA1543は、うまくすると192KHzでも動くようです (スペック斜め読み/当方未確認)


  <参考>
  組合せ抵抗ごとに再計算するのが面倒だったので、表にしました。
  可変型3端子レギュレーターの 一般解とは思いますが 参照する場合はご確認を !


 



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