前回まではここ。
リニュー A７基板を作る！
R2R-DACのバッファーアンプにもなるので次はリニューアルＡ７基板をつくりましょう。
こちらも部品点数はあまり多くありません。トランジスタは２ＳＣ９７Ａ、２ＳＪ１０３、２ＳＫ１１７を使用しました。
とくに選別はしていません。ドリフト調整はＶＲで済ませる予定です。
その他のＣＲの定数はこんな感じです。
初段の定電流回路はＦＥＴを１個だけ用いる方法です（かなり手抜き？）
製作した回路定数（トランジスタは違います）
Precision R-2R DACを検討する（PART2）の巻き 2010.6.26
前回まではここ。
リニュー A７基板を作る！
R2R-DACのバッファーアンプにもなるので次はリニューアルＡ７基板をつくりましょう。
こちらも部品点数はあまり多くありません。トランジスタは２ＳＣ９７Ａ、２ＳＪ１０３、２ＳＫ１１７を使用しました。
とくに選別はしていません。ドリフト調整はＶＲで済ませる予定です。
その他のＣＲの定数はこんな感じです。
初段の定電流回路はＦＥＴを１個だけ用いる方法です（かなり手抜き？）
製作した回路定数（トランジスタは違います）
つくる前に生基板を激写！
こちらは部品面。広々として部品配置です。
こちらは半田面。はやり配線が少ないです。
でもユニバーサルで組むとかなり時間がかかってしまいます。
完成！
部品点数もすくないので気が抜けるほど完成しました。といっても片チャンネル分だけです。
まずは、これで動作確認をおこないます。
片チャンネル分が完成しました。
早速、入出力を接続して動作を確認してみましょう。おそらく動作は問題ないはずなので
波形特性だけみておきました。フィルタ定数の確認です。
ＳＰＩＣＥの結果では0dB（減衰-6dB）となる位置は約１00kHzくらいになる予定です。
SPICEの結果
測定結果は？
測定結果は下図の通りです。下が入力信号、上が出力信号です。
f=1kHz f=20kHz
f=40kHz すこしだけ減衰 f=80kHz あとちょっとで-6dBかな。
f=160kHz -6dBを越えました。
概ねSPICEと同じ結果ですね。動作は問題ないでしょう。
となれば、もう片チャンネルも製作しておきましょう。
完成したリニューA7基板。あとは試聴のみ。
つぎはＡ７型ディスクリ差動合成基板を作るぞ！
物には勢いが必要。一気にA7型ディスクリ差動合成基板もつくりましょう。
こちらは部品点数が多いので、一気に両チャンネルともつくりました。
まずは抵抗を実装していきます。これが一番時間がかかります。
抵抗をすべて挿し終えて一段落。
あとは、ＴＲ、Ｃ等をチョイチョイと実装すれば完成です。割と早くできたな〜っと。
完成したディスクリ差動合成基板
パスコンは一部部品面に取り付けます。
さて、動作確認をしていきましょう！
その前にお出かけ用の写真をとっておきましょう。
お出かけようの写真です。
動作確認！
最近、アナログ回路についてはまず動くだろうと思っています。というのも、ＳＰＩＣＥで事前に回路はチェックできるし、
パターンも２，３回見直せばほぼ、間違いは無くなるだろうと思っているからです（自信過剰？）。
ということで、気楽にいきなり電源をつないで、入力に発振器、出力にオシロをつないで動作確認です。
動作確認時の様子。まだ入力はつないでいません。
問題なく動作確認ができました。
下図は下段が入力で上段が出力です。f=92kHzで出力が-6dBになっていますから、ローパスフィルターとしても
ちょうどいいくらいでしょう。同様に反転入力（ＩＮ２）に発振器の入力を入れた場合には出力信号も反転することを
確認しておきました。これで、差動アンプとして動作していることもわかります。
f=10kHzではゲインは６ｄＢ f=92kHzではゲインは0ｄＢ（ちょうど良いくらい）
反転入力(IN2)に入れると出力も反転します。
さあ、どんどんいきましょう！
次はDAI with DF1706にとりかかりましょう！
今度は、実は今回の試作の中では一番の懸案事項の基板です。というのも、周波数の自動切り替えも
事前のチェックなしで組み込んだので、ちゃんと動くか心配です。でも、基板ができたのだから作って
いきましょう。今回は基板を発注した段階で、パターンミス（というより回路図そのものが間違っていた）
のがみつかっていたので、動作確認の前までに修正しました。
まずは完成したDAI with DF1706
修正個所は１カ所ですが、周波数判別につかった７４っＨＣ１２３の倫理出力のＱを反転Ｑに入れ替える修正です。
そのため、基板の裏にパターンカットが１カ所、部品面にジャンパーが１カ所できてしまいました。
１カ所のパターンカットとジャンパーが必要になってしまいました。
あと、この基板ではタイミングの調整が必要なところが１カ所あります。単安定マルチバイブレータの１段目の時定数を
約8uＳに調整する必要があります。たぶん、ＶＲをつけなくても部品の精度が１０％もあれば大丈夫なろころだと思いますが、
とりあえずオシロを見ながら調整してみました。オシロがなくても、テスター１個で十分調整できますが、それについては
別途記しましょう。
下図には周波数弁別の仕組みがわかるように波形を記しています。
| 74HC123の初段のＱ出力 | 74HC123の２段目の反転Ｑ出力 | |
| Fs=44.1kHz |  まずはＨレベルの幅が８ｕｓ程度になるように調整。 |
 このときはLOWレベル。 |
| Fs=48kHz |  44.1kHzと48kHzではあまり違いはわからない。 |
このときはLOWレベル。 |
| Fs=９６kHz |  96kHzになるとＨＩＧＨレベルの幅が大半を占めるようになってきます。 |
このときはぎりぎりLOWレベル。 |
| Fs=192kHz |  192kHzになると出力はずっとHIGHレベルです。 |
 ここでHIGHレベルに変わる。 |
動作確認にはR-2R-DACをＤＦ１７０６出力につないでチェックしました。これで４４．１〜192kHzでの動作を会わせて確認していきましょう。
動作確認の様子。ＤＡIithDF1706とＲ−２Ｒ DACを接続しています。
サンプリング周波数による波形の変化がわかりやすいように、信号周波数は20kHzに設定しました。
ディジタルの波形でみたら、ほとんど矩形波になるはずですが、これをDFを通すと正弦波に変換されていきます。
 Fs 44.1kHzの場合 波形はまだガタガタ でもオーバサンプリングの効果は現れている。 |
 Fs 48kHzの場合 波形はまだガタガタ |
 Fs 96kHzの場合 波形は綺麗 |
 Fs 192kHzの場合 波形は綺麗 |
まずはDAI with DF1706も無事動いているようです（でも修正個所が若干必要になってしまいました）。
これで、今回試作した基板類の試作および動作確認は終了です。次はいよいよ試聴かな？
待ち人きたる！
基板の作成はどんどん進んだけど、今回作成途中で試聴に移れなかった理由の一つが接続ケーブルがなかったこと。
ということで、急遽秋月電子に発注しました。これは１０Ｐのフラットケーブルにコネクタがついて１００円の激安です。
普通に１０Ｐのコネクタは１個だけでも１００円しますから、これが２個ついてケーブルもついて１００円なら安いです。
というこで１０本ほど購入。送料は５００円ですが、日本橋まで買いに行くことを考えれば安いものです。
ああ、こやって部品箱が肥えていく〜〜。
秋月から届いて１０Ｐのフラットケーブル。安いです。
いよいよ試聴！どういう組み合わせでやって行くかな？
(作業は進めたいけど、これから出張準備しなくっちゃ。また次の週末のお楽しみです。 2010.6.27)
いよいよ音だし。2010.7.3
まずは、簡単に接続して音だしの準備です。
DAIには新しくつくったNEW DAI with DF1706を使いました。
でもDF出力ではなくCS8416のスルー出力を接続しています。いわゆるノンオーバサンプリング状態です。
試聴につかったＣＤはFOUR PLAYから選びました。耳たこのソースですが、この方が音がわかりやすいです。
すでに動くことはわかっているので、まずはCDをプレイしておそるおそるアンプのボリュームを上げていきます。
ん〜！！いい感じでなっています。とても迫力のある音だな〜！！！でもプラシーボ満開です（笑）。
R2R-DACはNEW DAI with DF1706と接続。
試聴につかったディスク
ん？あれ？
１曲目が終わりかけて音楽がフェードアウトしていったとき、早い話が音が小さくなったときに
なにやらサワサワとしてノイズが聞こえてきます。単調に連続したノイズではありませんが、
再現はするようです。ひょっとしてＭＳＢのエラ−の問題かな？
ということで、ＭＳＢのエラーを取るために、とりあえずＶＲを取り付けてみましたが改善しません。
どうやら出力信号にグリッジがでているような感じです。
ＭＳＢエラー調整用のＶＲを取り付けてみるも効果なし。
グリッジを観測して見よう！
入力信号として-90dBの矩形波をいれて、74AC574(ロジック回路のラッチ）信号とオーディオ出力信号
とを比較してみました。やはりグリッジがでているようです。拡大してみると、比較的素直なグリッジ
のようです。ということはFETのチャージインジェクションではないようですね。以前に検討して
電子ボリュームのときのチャージインジェクションではかなり信号レベルが高かったのと、グリッジ自体
がハンチングしてましたからね。
なぜグリッジがでるかと言えばFETのスイッチング速度が遅いために信号の変わり目で出てしまうからです。
74AC574から直接抵抗を駆動していた場合は、ロジックICの動作速度が速いため、グリッジがでていたとしても
音への影響はあまりなかったのです（でも、ノイズは少し聞こえていたような気がします）。
グリッジを観測する（その１） グリッジを観測する（その２）
グリッジを取るには？
グリッジ自体は非常に短い時間で高周波数の信号ですから、なんとなくローパスフィルターで押さえ込めそうな
気もしますが、もともとスピーカシステム自体が巨大なローパスフィルターですから、ここから聞こえるとなると
フィルターを通しても意味がないような気がします。なんといっても、ローパスフィルターをいれても単純に
エネルギーが時間的に分散するだけですからね。ということで、サンプル＆ホールド回路をつかったデグリッジ
回路が必要になりそうです。
サンプルホールドICといえばLF398が有名なところですが、これって意外と速度が遅く0.1%追従に4uSかかって
しまいます。今回の信号では最大768kHz（192fsの４倍オーバーサンプリング）になる可能性もあるので、
もっと短い時間で切れてもらう必要があります。ということで、サンプルホールドＩＣはつかわずに、
FETスイッチをつかってグリッジを切ってやることにしましょう。
使うＩＣはADG702というスイッチがよさそうです。ON/OFF時間が20nS程度と高速です。
これをつかってサンプルホールド回路を構成してもいいのですが、そうなるとＯＰアンプが必要になって
電源が増えてしまいます。もっとも後段にアンプを載せることになりそうなので電源が増えてもいいのですが、
もう少しシンプルに考えてみたいな〜ということろです。まずはADG702とコンデンサ程度で構成できる
デグリッジ回路を試していきましょう。
サンプル＆ホールドの定番ＬＦ３９８ でもちょっと遅い！
今回デグリッジに使用してみようと思っているアナログスイッチ素子
グリッジのマスクの回路は
できればグリッジが発生する少し前からゲートをかけたいところです。そのためには回路的に少し複雑になります。
やってやれないことは無いのですが、ここはADG702の高速度に期待して、74AC574のラッチ信号に同期して
グリッジのマスクをかけてやるのが簡単ですそしてグリッジのマスク時間は74HC123をつかって一定の時間を
マスクしてやればいいでしょう。しかし、手持ちの部品もないので、必要そうな部品をとりあえずDIGIKEYに発注です。
また、作業は来週末になっちゃいそう。こりゃ、ますます夏休みの工作に突入しそうです。
ここは気分をかえて他の基板の試聴といきましょう！
DAC1794-3.5ディジタル＋Ａ７型バッファー付き差動合成基板を試す！
まずは簡単に接続してみました。
なお使用したトランジスタは動作確認のときに用いたものから少々変更しました。
初段のＴＲには2SK246(GR)に変更しています。というのも定電流回路に2SK117(Y)をつかったので
Ｉｄｓｓ値に余裕のあるトランジスタを使っておかないと、何かとトラブルがでそうだからです。
DAC1794-3.5ディジタルと組み合わせてみました。
まずは波形の確認から。
IVアンプの出力は位相の反転している出力は出ており、その後差動合成することで
２倍の振幅になっていることが確認できます。
各IVアンプの出力波形 差動合成後の波形
試聴にはさきほどのＦＯＵＲ PLAYのディスクを使用しました。
こんどはＲ２Ｒとちがって曲間でもノイズはありません。
基本的にこの回路はDAC1794-3.5と同じなので同じ傾向の音かと思いきや、ちょっとワイルド？
ひょっとしてメタキャンの威力？ もうプラシーボ１００％の世界です（笑）。
ちなみにしばらく通電していますが2SC97A（終段Ｔｒ）の発熱はほんのり暖かい程度です。
これなら放熱板は不要でしょう（電流が少なくなるように回路定数をすこし調整しています）。
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R2R-DACはもう少し先になりそうなので、A7型バッファー付き差動合成基板とNewA7基板を先行リリースしました。
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久々に作業開始！ 2010.7.11
DIGIKEYから部品も届いたことなので、久し振りに作業開始しました。
まずは、どんなデグリッジのためにどんな回路にしようか考えましたが、
まずはごくシンプルに下図のような構成にしてみました。
まずは簡単なデグリッジ回路。LRCKの立ち上がりに同期してワンショットでマスクをかけます。
用いる部品は小さいものばかりなので、SOPの変換基板上に組み立ててみました。
まずは試作した回路。
気になるのは・・・・
今回はデグリッジのためにアナログスイッチを用いるわけですが、気になる点がひとつあってスイッチ自体の
チャージインジェクションです。すなわち、スイッチの切り替わりのときに、スイッチ自体からチャージが放出されて
信号に不要な信号が乗ってしまうということです。
まずは、このチャージインジェクションの状況を観測してみました。
上図の回路図の入力をGNDに接続して、単純にスイッチをON-OFFしたときの出力の様子を
下の図に示します。
案の上、チャージインジェクションと思われる信号が発生しています。
以前、電子ボリュームを検討したときは、このチャージインジェクションを消すためにもう一つ同じスイッチを
つかって、その出力との差動を取ることをやりましたが、今回も同じことをする必要がでてくるかもしれません。
いずれにしても、聴感上で問題になるかどうかですが・・・・
チャージインジェクションによる出力の様子。上段は出力信号、下段はスイッチ信号。
スイッチ信号は74HC123のパルス幅を変えて測定してみました。
7/11は
そういえば、今日は選挙の日！小学校にいって投票してこなくっちゃ！
それに夕方は、法事があってちょっと出かけることになりそう・・・・
さらに、未明はＷＣサッカーの決勝戦！
今日は、深夜までいそがしそうです。
久し振りの作業再開！ 2010.7.18
アナログスイッチのチャージインジェクションの抑制も狙って、下図のような回路を考えてみました。
まずはこんな感じのデグリッジ回路
実際に組んでみましたが、SOP変換基板の上で空中配線です。
もうちょっとちゃんと組んだほうがいいかな？
デグリッジ回路の試作状況
実際に音を鳴らしてみて前作のＲ−２Ｒ DACよりノイズが減っていることは確認できました。
あとは定数を追い込んで音質向上を狙うか、さらに回路をリファインしていくか、
まだまだ検討は続きそうです。
前作のR-2Rと聴き比べ。新しいＲ−２Ｒの方がノイズが少ないです。
ををを、いい感じになってきました。ワクワク
アナログスイッチを低インピーダンスで駆動すべく、スイッチの手前にフォロアーを追加しました。
いい感じになってきましたよ〜。
いままでのR-2Rとは一線を画する感じになりそうです。ワクワクです。
最終回路かな？
ここらあたりで、バラックでなく一度ユニバーサルでステレオ分をきちんと組んでみましょう！
そして、最終的な試聴評価をしておきたいと思います。
こんな感じできちんと組み立て中です。
アナログスイッチ ＡＤＧ７０２はＳＯＰの変換基板を利用してとりつけ。
一応完成！ 2010.7.18
これをベースにして定数を追い込んでいく予定です。
まずはこれがスタートです。
裏面はこんな感じ。ユニバーサルで組むと結構時間がかかります。
DAIと２枚のR-2Rを接続して、あとは聴感での勝負です。
こんな感じかな？
大体定数も煮詰まってきたような気がします。基本は静かなときのノイズ感をいかに小さくするかが
ポイントです。定数を変えて、かわったようなかわらないような〜もう同じ曲を何度もきくと
頭が混乱してきます。
一応回路的にはこれでFIXだと思うので、あとは基板ができてから、最終調整にしたほうが
よさそうです。やっぱりユニバーサル基板で色々といじり出すと結構大変です。
一応定数はフィックスかな？
ついでなので。
DAIのＤＦ１７０６出力と接続して音がでることを確認しました。
となると、DAC1704と早く接続してみたいな〜っと。
DAIのDF出力と接続して音だし確認！
しばらく旅に・・・・
いろいと作業したいのもやまやまだけど、本業もありあすから週末（週始め？）までしばらく旅に出ます。
また続きは遅くなってしまいそう。こりゃ盆過ぎになっちゃいそうな予感です。
作業再開 2010.7.29
デグリッジ回路を載せるとなると、現状の基板サイズでは収まりそうにありません。
ということで少し縦長に延長です。でも、他の基板との２階建てを実現するためにも取り付け穴は
ピッチを合わせておきたいものです。
なんか。Ｒ−２Ｒとは思えないほど部品が搭載されてくるな〜。これも性能を追求するためなですね。
少し大きくなりそうなＲ−２Ｒ基板
とりあえず完成？
あと、２回程度パターンを確認して、できれば来週に試作にだしたいな〜と思っています。
基板ができあがる前に 2010.8.10
夏休みの工作というわけではないけれど、ちょっと手持ちぶたさなこともありまたメモリーバッファーを組み立てました。
今回は192kHz対応を意識して高速ロジックを採用です。シフトレジスタについては高速版が手にはいらなかったので
74HC164,74HC166はそのままです。その他は74LV393、74AC20などに換装しました。
なぜか組み立ててみたくなるメモリーバッファーです。
動作は旧Ｒ−２Ｒに接続して確認しました。44.1〜96kHzは問題なしです。
192kHzも問題ないようなのですが、オシロを観察していると極たまにパルス状のノイズがはいるようです。
Ｃ１６の値を少し調整する必要があるかもしれません。まあ、まずは一発動作してよかったです。
部品点数が多いのと、酔っぱらいながら作ることが多いので、手元が狂いがちですから（笑）。
メモリーバッファーの動作確認完了！
試作基板到着は・・・ 2010.8.12
本来は今日になるはずだけど、これから帰省！
たぶん宅配便屋さんと入れ違いになりそうです。
まあ、のんびりいきましょう！
基板到着＆いきなり製作！
帰省先から帰ってきたら案の定、宅配便の不在票が入っていたので電話をしてもってきてもらいました。
で、いきなり部品をのっけました。
完成したRenew R-2R DAC。
完成したので、はやる気持ちを抑えながらもＤＡＩ、電源を接続してスイッチON！
あれ？動かない！
オシロをみていても波形がでてきません。あれ、そんな難しい改変はしてないのだけどな〜。
とおもって、調べているとWCLOCKの配線が一本まるまる抜けていました。
こんなところはいじった覚えがないのですが、パターンの修正をするときに、一度ベタアースを
すべて削除したので、誤ってこのラインも消してしまったのかもしれません。
ということで、ジャンパーを一つ飛ばすことに。
配線忘れ？ ジャンパーを追加！
これで無事動作完了！
いよいよ最終調整に入ります。DAIと接続してステレオ構成にしておきます。
ただ、基板を広げて配置すると机の場所をとるので、スペーサをつかって三階建てに変更しました。
完成した基板群。机の上を占領してしまいます。
３段重ねにしてスペース効率アップです。
なにから調整していこうかな。定数を詰めて行くところは結構沢山あります。
（つづく）