AK4490を使ったハイレゾUSB-DAC製作記（2）

前回に続いて、今回は音量調節やLCDディスプレイ、筐体などを製作し実用レベルまでもっていきたいと思います。

(まぁ後で本番機作る予定なので、適当に作っていきます。)

電子ボリューム部

今回は値段と性能の兼ね合いをみて、共立電子でPGA2311を二個購入しました。フルバランス構成なので、こういった部品を二倍買わないといけないので費用がかさみます。でも左右信号が通過するICを物理的に分離できるので、クロストーク減らせていいと思います。(たぶん)

回路はいつも通りデータシート通りに組んで、二つのPGA2311はSPIデイジーチェーン接続で制御します。私自身デイジーチェーンが良く理解できていないのですが、とりあえず16bit×4ch分のSPI信号を送ったら動いたのでよしとします。

制御系

最初はArduino UNOでDACをコントロールしていたのですが、電子ボリュームやCombo384からのサンプリング周波数判別信号など結構ピン数が多くなってきたので、Arduino Mega 2560の互換機に乗り換えました。本番プリント基板ではAtmega2560やDACなどをひとまとめにする予定です。(現在基板設計段階です)

AK4490は機能が結構あって制御プログラムを書くのが面倒だったので、ネットで拾ったものに電子ボリューム制御やLCDディスプレイの制御機能を追加したものを使用しています。以下に参考にさせて頂いたソースのサイトを載せておきます。

Controlling an AK4490 DAC with an Arduino

These days I’m co-developing an AK4490 based DAC. The aim is to end up with a no-compromise dual mono design, one that would perform at the very least on par with my Buffalo III. Of course, t…

この配布されているコードは、PCからシリアル制御で設定を変えたりできるので非常に使いやすいです。

以下に機能を追加したソースコード(.ino形式)を貼っておきます。当初はこのコードを公開することを想定していなかったので、かなり汚くしてしまいました。頑張って読んでください。あとadafruitのキャラクタ表示LCDを使っているので必要なライブラリをインクルードしないとコンパイルエラーになると思います。まだ回路が完成していないので未完のコードです。

AK4490_controller

files.yokko-jp.com – あらゆるデータを安全に保管します

ハードウェア的な話をするとTTLレベルとCMOSレベルが混在しているのでレベルシフタが至る所に入っています。マイコン、PGA2311、LCDはTTLレベルでAK4490、Combo384はCMOSレベルです。

本番の統合型基板（設計中）ではこれらマイコンやレベルシフタ、アイソレーターなどのデジタル系をまとめて小型化する予定です。

LCDは下の画像のように表示されます。ただし、出力先切り替えの回路とプログラムを実装していないので、表示は3.5mm固定です。16×2のキャラクタLCDを使っていますが、本番では情報量を増やしたいので20×4のLCDにしようかと考えています。

筐体製作

マルツで買ったタカチのアルミケースで仮の筐体を作りました。基板はアルミ板にスペーサで固定したのちにアルミケースに固定しています。トロイダルトランスとACラインフィルタが結構大きくて収めるのが大変でした。早いところ統合型基板を作ってすっきりさせたいです。

左上から時計回りにACラインフィルタ、トロイダルトランス、電源回路、レベルシフタ、Combo384、DAC基板、電子ボリューム、TPA6120、LCD基板（その下に隠れているのがArduino Mega 2560）です。

試聴してみた

試聴してみた感想は……

良き。

良いです。すごく良いです。（プラシーボ９割）普段はFiio Q1 mkii (DAC)やAK70 mkii (DAP)を使っているのですが、それと比べても情報量が圧倒的な感じがします。また電源がポータブル機器よりしっかりしているおかげか、駆動に余裕がある感じがします。

ただ問題があるとすれば音量変更時に多少プツプツ音がすることです。これはDACが単電源動作なのに対してその他の回路が両電源動作しているからでしょう。つまりグランドに対して信号にDC成分が乗っているのでPGA2311のゼロクロス検知が正常に働かず、音量調節時にATT切り替えのノイズが出てしまっていると思われます。

解決するには単純にカップリングコンデンサを挟めばいいだけです。というかなぜそもそも付けていなかったのかというと、何となく低音の質に悪影響がありそうなイメージがあったからです。（私ごときの耳には聴き分けられないでしょうが）なんならDAC出力部のLPFもまだ付けていません。フルバランスで急峻な３次のLPFを付けるとしてオペアンプ何個いるかを想像するだけでモチベーションがやられます。アナログ設計苦手なので。

そこらへんも今後解決していこうと思います。

これにて最新の進捗まで書いたことになります。ただ現状、3.5mmの出力だけで何とかなってますし、筐体も仮ではありますが完成してしまったのでモチベが上がらずプロジェクトは停滞しています。

何か動きがあり次第、書いていこうと思います。今回も最後まで読んでいただきありがとうございました。

この記事を書いた人

よっこー: とある理系大学に通う逸般的なオタク。
趣味は電子工作、オーディオ、サーバー管理など。

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