DAC1794-�V（仮）は実現するのか？　2007.4.5

ことの始まり？

なにげにBBSに書き込んだ内容がこれ。

DAC1794の在庫が無くなって、再製作のご要望を頂きましたが、折角作るのならリニューアルしたい！
PCM1794は非常にコストパフォーマンスに優れたDAC-ICで、2000円ちょっとにもかかわらず、内部に24Bitの
DACが４個はいっていて差動のステレオ出力が可能だ。
　音としても分解能にも優れ、さらにホットな感じがするのも特徴だとおもう。PCM1704のクールな音とは個性が違う点も面白い。
　以前にリリースしたDAC1794Dはアナログ回路はすべてオペアンプを用いたもので、製作上のトラブルは少ないのだが、
自作としては面白みに欠けるところもある（オペアンプを取り替えられるというメリットはある）。
折角だから、出力段をディスクリートにすれば良いかな、とは思いつつも、ちょっとドライビングフォースがかからない。

そんななか、こんな書き込みも頂いた。

なるほど。世の中にはそんな製品もあるもんだ。URLを覗いてみると、こんな製品カタログがでてきた。


シンプルな面構えですね。


で、肝心の回路はこんな宣伝がある。

もう少し綺麗な写真だと良いのですが・・・

パッシブＩＶを売りにしているようだが、PCM1792などの出力をパッシブ抵抗で受けてしまうと、
出力電圧が変動して歪みが発生する可能性があるんじゃないかな？
やっぱりアクティブＩＶにしないといけない、ともＢＢＳで指摘があった。
比較的簡単な回路でのＩＶとなると、どうなるだろうか・・・・ここが肝のようです。
でも、こういった市販品があると、もうちょっと上をいくものを安く作ってみたいという気がフツフツ起こってきます。
となると、ＩＶ回路待ち（by　Ｒ．さん）かな（笑＆人任せモード）。


ＰＣＭ１７９２　ＶＳ　ＰＣＭ１７９４

ちなみにPCM1794とPCM1792とは何が違うのだろう？
仕様書をみていると特徴自体は同じ内容だ。しかし、これだけの性能が石単体でるのはすばらしいものだ。
それにしてもＤレンジが132dBって、どうやって計るんだろう？測定器自体のＤレンジがそれより良いって事ですよね。



で、話しは元に戻って1792と1794の何が違うかといえば、ディジタル入力部がちがうようです。
アナログ出力部（PIN15〜28)はまったく同じですが、左側のディジタル入力部（Pin1〜１４）が異なります。
　
PCM1794AとPCM1792。間違い探し？


PCM1792がPin11〜13で３線でのソフト制御を前提にしているのに対して、PCM1794がハード設定のみの違いですね。
もちろんソフト制御ができれば、色々とモード等が変更できるのは面白いのですが、マイコンが必須になる点は
すこしハードルが高くなってしまいます。シンプルに作るにはPCM1794が扱い易そうです。
でも、パターン設計するときはどちらでも使えるようにしておけば、あとあと面白いかな？

さっそくＩＶ回路を頂きました。

そうこうしている間に、Ｒ．さんからＩＶ回路の提案がありました（ありがとうございます）。
回路構成としてはHPA-2を少しシンプルにしたものになるようです。ということは低歪狙いでしょうか。
抵抗が１４本、トランジスタが１１個の構成です。




ＳＰＩＣＥでの歪みはこんな感じ。-125dBくらいでしょうか。

かなりの高性能が期待できます。

差動合成も同じ回路構成にすればよいかな？それともプリアンプ基板のような回路にするかな？

基板サイズは意外と大きい。

IV回路だけでどのくらいの面積になりそうかを見るために部品を配置してみた。
縦長にするか横長にするかで配置は異なるが、IV回路が４個は縦に並ぶことになるので、基板としては横長の方がいいだろう。
それでも、サイズとしては58×132mmになる。そして、差動合成部とDAC部が搭載されることになるから、全体の基板サイズとしては、
200　×150mmくらいを見込んだ方がいいだろうか。それにDAI部も追加すれば・・・・かなり大きくなる可能性あるな・・・・



やっぱり大きくなりそう。2007.4.8

ととえばPCM1794のモノ出力（２パラ）だと最大で20mAなので、Ａクラス動作をさせるには終段には30mAくらいのバイアス電流が必要です。
電源電圧15Vで450mWの放熱量と結構な量。モノ２パラ（実質４パラ）だと40mA流れるのでバイアスは50mAは必要で、消費電力も0.75W。
こりゃ放熱板は確定です。ということで放熱板を載せるパターンも描いてみました。
ついでなので抵抗のサイズも500milにてして、トランジスタもTO-126パターンに変更。ますます大きくなってしまいます。
サイズとしては63×58mm！まあ、大きい方が製作するときは楽ですけどね。



部品サイズを小さくして密度を上げればやっぱり小さくはなります。

全体の回路も結構大きいな〜

しかし、上に描いたパターンがほぼ３個分必要となると結構大変かも。
アナログフィルタ部の回路も含めてR.さんからいただきました（ちょっと書き直しています）。


クリックすると大きくすると拡大します。

＃この部分だけ抜き出して基板にすれば、DAC1704-4Dの改造にも使えそう。

やっぱりＤＣサーボいるかな？2007.4.10
回路規模が大きくなるのはよいとしても、調整が複雑だったりするのはいやなので、
出力にDCサーボは必要かもしれません。上図の回路にDCサーボ回路を入れると、
SPICEが上手く動かないので、アンプ部はＯＰアンプに置き換えて計算させてみました。
こんな感じになりますが、NOSDAC3とほとんど同じです。

DCサーボを付け加える。

周波数特性はこんな感じですが、もう少しローカットの周波数は高くてもよいかもしれません。

f特で言えば、３Hz〜300ｋＨｚくらいでしょうか？

そろそろアナログ回路も煮詰まってきたかな？

まだまだ修正はつづきそうです。　2007.4.14

ん・・・・ＩＶ回路にDCサーボをかけるとＯＰアンプが２回路分増えてしまいますね。実装できるでしょうか・・・・

そうですね。シンプルに下図のようになりますね。

DCサーボ出力の接続先をすこし変更。

さらにこんな意見もいただきました。

ちょうどこんな感じですね。Ｒ６とＲ８の接続点にもコンデンサを入れた方がよいようですが、そうすると差動バランスが崩れてしまうので、
これは避けましょう。


周波数特性をみてみましょう。C5を少し大きめで0.1uFにするとこんな感じになります。
高域側での減衰が２段構えにあんって、ちょうど２つのハイパスフィルタを通したようになりました。
すなわちC5を追加することで、信号のローパスフィルターの回路に影響がでていることになりますね。
差動バランスが崩れるような気がするので、採用はどうしましょう。
高域のノイズを取るだけなら1000pF程度にすれば影響はすくなそうです。
Ｃ５をつけるつけないかは実装時に選択できますからパターンは残しておいてもいいかな？

Ｃ５＝0.1uFのときのｆ特

どんどん回路が大きくなっていきそう（といってもコストはほとんど変わらないのですが・・・・＋１００円アップ？）。
ここは簡単にHPA-2の定数をそのまま持ってくればいいかな？

HPＡ-2の入力段

全体を書き直してこんな感じになりました。


（クリックするとPDFファイルが開きます）

SwCAD�V用のファイル
SPICEソフトのＤＬはここから。→ http://www.linear-tech.co.jp/designtools/software/switchercad.jsp
使えると便利ですよ。

電源回路はどうするか？分離しました。

アートワーク開始！。

まずは２回路分のＩＶ回路です。

ＩＶを２回路と差動増幅＋LPFを合体。まずは部品配置を決めて、配線ができるか確認してみた。
左側に無駄なスペースが多いけど、ちょうどDAC1704-4Dの上にアドオンできるサイズにするためです。
しかし部品数多いな〜。トランジスタ37個と抵抗＋ダイオードで約７０個ですからね。

ＰＣＭ1794を入れたときに、ASRCやDAC1794Dの基板と同じサイズに収まりきらないだろうな・・・・・・


サイズは１２５×９４ｍｍ。DAC1704-4Dと部分的に取り付けネジピッチを合わせた。

部品番号と入出力端子の番号を入れるとだいぶそれらしくなってきました。
この段階で、回路図の部品番号をつけ直しましょう。そうしないと、配線のチェックができません。


回路図も部品番号を振り直しました。さて、配線のチェックをしていきましょう。
本当は回路図とＰＣＢソフトが一体なら、ボタン一発で完了するとことですが、
なにぶんイレギュラーな使い方をしている面があるので、大変なところです。


部品番号を振り直し

さて、大体パターンもＯＫそうなので最後の仕上げにベタ塗って仕上げます。


こんな感じで完成です。

個別のパターンの様子はここにあります。

パターン全体
半田面（＋シルク）パターン
部品面（＋シルク）パターン
シルクパターン

この基板は差動出力のＤＡＣを受けるのに適しているのだけど、これ単体で欲しい人いるのかな？ちょっと心配。
DAC1704-4Dとは接続し易い基板の大きさにはしているのだけど・・・・・

やっぱりPCM1794も搭載したパターンの製作にかからねば！

DAC1794-3のパターン検討

基板のサイズは１９８×198mmの正方形を考えてみましょう。これは電源基板も同じ大きさにするつもりなので、
電源基板ｔとＤＡＣ基板が正方形で同一サイズだと、色々な向きで２階建てにできるからです。
問題は198mm四方に収まるかどうかですが、IV&LPFを２回路分とPCM1794、そしてＣＳ8416ＤＡＩのパターンを適当に配置してみました。
案外余裕がありそうです。
　さて192kHzまでつかえるＣＳ8416をつかうか、あるいは96kHzまでだけど高性能DIR9001をつかうかは悩ましい選択です。


198mm四方の基板に仮配置。

PCM1794のアナログ側の配線までは完了。ＤＡＩはＣＳ8416を想定して配線を検討中。
今日の作業はここまでかな（2007.4.22）。


＃ＨＰの容量がだんだん心細くなってきました・・・・・

部品の配置はこんなところでしょう。2007.4.28
ＤＡI回りの部品を配置してパターンを描いてみましょう。ベタは最後の仕上げですが、
DAI周辺は比較的スペースに余裕があり配線が案外楽でした。


ＳＮ７５１５７も実装できるようにしてみました。
ディジタル入力についてはRS422レシーバであるSN75157もつかえるようにしてみました。
でも、あまり見かけないＩＣなので、スルーできるようにパターンは工夫しています。
といっても、シルクを描かないと何がなんだかわからないですね。

SN57157もつかえるようにしたパターン。

SN75157の特徴をデータシートから転記してみました。
5V単一で２回路入りというのが使いやすそうです。
DIGI-KEYで＠227円ですね。高いのか安いのか・・・・
74HCU04が@30円くらいだということを考えると・・・・複雑。



とりあえず完成形！
まだパターンチェックや、線の引き回しの修正などが残っているけど、こんな感じになりそうです。
大きく変わることはないでしょう。

（クリックすると大きくなります）。

しばらくしてこんなコメントをいただきました。なるほど、ＤＡＩのアナログ部は重要ですね。パターンを修正しましょう。

といってもすでに手を入れるところが難しいところもあるので、すべてに対応できるわけではない点がつらいところです。

電源基板も完成しようやく全体像がみえてきました！

まだこまかいチェックは十分ではないですが、全体パターンができてきました。

DAC1794-III　本体	DAC1794-III　電源部
全体 部品面 半田面 シルク	1794-P4-all（全体）　４／３０更新
更新記録　2007.4.29　1794-3B	更新記録　2007.4.29　1794-p4 更新記録　2007.4.29　1794-p4 基板が大きいので、保持のためのネジ穴をDAC基板と同じ位置に追加
更新記録　2007.4.30　1794-3C ・シャーシアース用のランド追加 ・同軸入力のガードアース追加 ・PCM1794のGND接続変更 ・PLLフィルターのアーススリット幅変更 全体（４／３０更新） 半田面（４／３０更新）

はやければ連休明けに試作に出せるでしょう。
しかし、部品点数多いな〜。DAC8D（PCM61P版)と同じサイズの基板だけど、こちらの方がかなり複雑！
ほんとうに動くのか心配になってきました（笑）。

ついで？
Non-NFBタイプの電源部を抜き出して電源基板のアートワークを描いてみました（左側）。
右側はディスクリmini電源基板でOPアンプをつかったNFB有りのものです。
どちらも同じサイズ、同じネジピッチですので置き換えが可能です。
電圧の安定性からいえば、圧倒的にディスクリmini電源基板のほうがよいのですが、
Non-NFBタイプも低ノイズに特徴があり、それぞれキャラがまったくちがいます。
どちらがよいとかではなく、適材適所が重要ですね。
部品点数のすくなさでいえばNON-NFBタイプに軍配があがります。

NOＮ-NFBタイプの電源基板　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　NFB有りのディスクリmini電源基板

というご指摘の元、じゃっかん修正しました。


なんとなく部品面パターン（赤）がタコのように見えるのは気のせい？（

DAC基板についても修正しました。修正パターンはちょっと上にありますが、ここにもコピペ。
いろいろみていたら、コンデンサの極性（＋）シルク間違いなどがいろいろありました。

最終版！2007.5.2

いろいろとリクエストがありました。

上のコメントだけみるとよくわからないと思いますが、CS8416を外部クロックで動かしてWORD　CLOCKを外に取り出そうというものです。外部クロックの効果はよくわからないところがありますが、これについてはmaさんにレポートをお願いしましょう。
パターンの変更は結構面倒でしたが、こんな感じになりました。
これが恐らく最終版です。何回見直しても間違うところは間違うし、踏ん切りが大切です。

DAC1794-III本体	DAC1794-III用電源
基板サイズ　198.1×198.1mm	基板サイズ　198.1×198.1mm
1794-3D-all.pdf（全体） 1794-3D-top.pdf （部品面） 1794-3D-bot.pdf （半田面） 1794-3D-silk.pdf （シルク）	1794-P5-all.pdf（全体） 1794-P5-top.pdf （部品面） 1794-P5-bot.pdf （半田面） 1794-P5-silk.pdf （シルク）

これがおそらく最終版！

後編へつづく！

（つづく）