192KHz/24bit対応のUSB DACを作ってみた(CM6631AとFN1242A)

今年のお正月。毎年この時期は1週間程度のお休みが貰えるので今年も何か作ることにしました。

お題に選んだのは192KHz/24bitのPCMハイレゾ対応のUSB DACです(USB接続のデジタル→アナログコンバーター)。

最近は以前Raspberry PIとFN1242Aを使ったDACを組み合わせて作った自作ネットワークプレーヤーを使ってVolumioで音楽を聴いていたのですが、これが今ひとつ安定せずネットワークが度々切れたり、サンプリング周波数の切り替え時に「ブツッ」というノイズが出るなど、中々ストレスが溜まっておりました。

もう一つ、Voyage MPDをセットアップした環境もあるのですが、こちらは安定しておりノイズの問題も無いのですが、96KHz/24bitまでしか対応してない中華製の安物のDACしか持っておらず今ひとつ好みの音質で無く…。

FN1242A DACの出す音は非常に気に入っており、またFN1242Aが叩き売られていた頃、確保しておいたものがまだ2個手元にあるし。Voyage MPDやWindows PCで使える192KHz/24bit対応のDACが欲しかった事もあり、今回FN1242Aを使って作ることにしました。

じゃあ、DACはFN1242Aを使うとして、192KHz/24bitに対応したUSB DDC(デジタル→デジタルコンバーター)はどうしようかと調べたら、すでに2年ほど前に自作に向いた基板の形でI2S出力可能なCM6331Aを使った安価な基板が話題になっていたことを知りました。


(写真は3.3Vを外部供給するため、ピンヘッダに取り替えた後のものです)

CM6631Aはチップ単体で手に入れる事が難しいため、今回はこの基板を利用することにしました。この基板は国内では手に入らないため、ebayにて注文、10日ほどで到着しました。ちなみに価格はUSドル28.99と格安。

USBを入力して出力は光と同軸、そしてI2Sです。今回は当然ですがI2SによるDAC直結の仕様とします。

ネット上にあるこの基板の写真はどれもVer.1.2と書かれていてビーズが付いて居るのですが、私の購入したものはVer.1.3となっており、ビーズ類は一切付いておりませんでした。

なので特に改造する必要も無く、手を加えたのはここだけ。


USBコネクタから入ってすぐの所にUSBのバスパワー5Vを3.3Vに変換する小さなレギュレーター(AMS1117)があるのでそれを取り払ってL型のヘッダピンを付けました。ランドが3つありますが写真左側から入力5V,GND,出力3.3Vです。バスパワーから3.3Vを得るよりはトランス電源から安定化した3.3Vを供給して使った方が良い結果が得られると思ったので。

今回の回路図は以下の通り。

まずは電源部。(クリックすると拡大します)


まあいつものバカの一つ覚え的な安定化電源ですけど、トリプルトランスで+-12V(オペアンプ用)、アナログ用5V,デジタル用3.3Vの計4系統の電源を作ります。デジタル3.3VはCM6631A基板がどの程度の電力を食うのかわからなかったので、USB1ポートの規格0.5Aと想定してあとは同じ3.3Vを使う周波数表示用LEDの基板とFN1242Aのデジタル部での使用電力を加味して0.8Aとしました。多分大きすぎるんだけど、省エネという観点を除けば電源容量は余裕があるに超したことはないしね。

続いてFN1242A DAC部。


FN1242Aのデータシートリファレンスそのままです。今回は少し贅沢な作りにしたかったのでオペアンプは1個3,400円もする新日本無線のバイポーラオペアンプ、MUSES02を使います。あと電解コンデンサーも東信工業のUTSJシリーズを使うことにしました。

この他にサンプリング周波数を4桁のLEDで表示するために、お気楽オーディオキット資料館様で頒布されている4桁LED基板を使います。

部品表は以下の通りです。



まずはCM6631A DAC基板が正常に動作しているか(故障してないか)確認します。



I2S出力端子からの周波数・波形を全て確認しました。正常に動作しています。


ということであとはサクサク組み立てていきます。




部品発注の時に間違って28ピンのICソケットを幅30milの狭いもので発注してしまったので(本当は幅60milを買わなくちゃ行けなかった)真ん中でカットして無理矢理使ってます(^^;。


今回もお世話になるFN1242A。今はプレミア価格が付いてしまっているので、8年前に買っておいた自分を褒めてあげたい気分です。このDACチップが出す音、好きなんです。しかし、年々老眼が進んでこういうSSOPチップのハンダ付けが辛くなってきました。あと何年工作が出来るかなぁ。


板の上にバラック配線を組んでの電源基板テスト。規定電圧を確認。


続いてバラック配線での動作確認。一発で音が出ました。ジャンクスピーカーでのテストですがいい音で鳴ってます。


ケースはタカチのSLシリーズを使います。配置を検討中。


ケース実装完了です。


トランス・電源部。

CM6631A DDC基板。アルミサッシケースはフチギリギリまで部品配置が出来ないのでこういう形に。


4桁LED基板。周波数判別用のPICと4桁7セグメントのLED駆動部分がコンパクトに実装されているので使いやすいです。


FN1242A DAC基板。以前作ったモノよりは少しはコンパクトになったかな?


ちなみにかなり恥ずかしいのですが、私はもともとそんなに手先が器用ではないし、左手に障害があるのであまり基板の実装とか得意ではありません。

電子工作初心者の人が良く疑問に思うのは人の自作品を見ていて、「基板裏の配線ってどうやってるんだ?」って事だと思います。ほとんどの人が自分の基板の裏の配線って見せませんよね。

なのでかなり恥ずかしいのですが、下手な見本として私の基板裏を公開してみようと思います。「こんな下手くそなハンダ付けや実装技術でも電子工作やキットの改造って出来るんだ」って自信持ってもらえれば幸いです。要は配線間違いやショートなどが無ければちゃんと作れるんですよ、と言うことで。

DAC基板表


そして裏。超恥ずかしい(^^;



まあ、何はともあれ完成です。前の記事でt5630wシンクライアントPCにセットアップしたVoyage MPDで使用していますが、非常に解像度が高いわりに耳にキツい感じが無く、とてもクリアな良い音だと思います。もう私にはこれで大満足。Voyage MPDとこのDDC+DACとシャープ1ビットアンプ改の組み合わせで今の私には十分です。これで192KHz/24bitまでのハイレゾも対応するし(もっともうちの音源は44.1KHzのCD音源がほとんどですがそれでも十分満足です。今は「なんちゃってハイレゾ」音源も横行していますしね)。

ちなみにWindows環境ではC-Mediaのドライバをインストールすることで無事認識しました。まあ、あくまでVoyage MPDで使うつもりで作ったのでこの辺はオマケなのですが。

今回のお正月工作は大満足!。しばらくまた音楽を聴くのが楽しみになります。私もいい年齢なのでシャカタクやカシオペアを聴いてまったり楽しみたいと思います。

次は何をつくろうかな。GWに休みが取れれば考えようっと。

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