買ってしまいました

昨年末に、地元の株式会社クリエイティブテクノロジーさんからお借りした小型簡易?リフロー炉ですが、結局引き取らせていただくことにしました。

ご覧の通り、見てくれは正直言って試作品のような感じですが、同社はもともと産業機器のメーカーですので、これはこれで正常な意匠といえるのでしょう。あくまでも民生品ではありません (とはいっても、想定する対象ユーザーがホビイスト、ということになってはいます・・・)。

一般の電子工作ファンが食指を伸ばすには価格がネックになりそうですが、当然のことながら動作は安定しています。温度プロファイルは4種類が用意されていますが、当方は「ガラエポ」基板のPb Free半田用を使用します。欲を言えば、SDKを公開してくれて、温度プロファイルを自分である程度細かく弄れるようになるとありがたいのですが・・・。

気になる使用感ですが、半田こてをつかって実装するよりも疲労は少なく、仕上がりは美しいです。が、リフロー以前に、クリーム半田を塗布したり部品一つ一つを手で置いて行くのはそれなりにしんどい作業で、慣れやノウハウを蓄積する必要がありそうです。とてもではないですが、頒布基板をこれを使って手載せリフローで、ということにはならなそうです。使用可能な基板サイズですが、「DSD原理基板」程度の大きさが限界です。

実装専門業者さんに払う工賃はダテでは無いと感じました。メリットは、基板を受け取ってから1~2日で動作確認ができるようになる、ということに尽きるように思います。実装をお願いすると結構時間がかかっていましたので。

巷では安いホットプレートやebayの中華製リフロー炉を使って安上がりな半田付けに挑戦する方が多いようです。また、ホットプレートなどの温度管理をマイコン制御して使いこなそうと奮闘している方もいるようです。

「テーマ」として非常に面白そうですが、当方の場合は、こと半田付けのリフロー実装に関しては「実用」に徹するつもりです。

アシンクロナスではないUSB AUDIO基板

1年半ほど前になるでしょうか。たしか夏の終わり頃でしたか、、、ある雑誌にUSB AUDIO基板の付録が付くと言うことで1冊購入したことがあります。RCAコネクタが非正規に追加してあるのは、デジタル入力用です。48k/96kHzの録音が可能になっています(もちろんコネクタだけでは無くて若干の部品も必要です)。

基板上にはUSB用の24MHzクリスタルが載っているだけで、オーディオ用のクロックはありません。USBのディスクリプタの内容を調べてみると、オーディオクロックは「アシンクロナス」ではなく、「アダプティブ」でした。つまりPCから転送されてくる速度にある程度の時間の範囲で従うものの、PCクロックにPLLでロックして追従する動作ではない、というものでした。

そういう意味でTIのPCM27XXシリーズとはクロック動作が異なるUSB AUDIO基板と言えます。どういう仕組みで24MHzからオーディオクロックを作っているのかはわかりません。DDSかもしれませんし、デジタル的なVCOかもしれません。

いずれにしても44100/48000Hzの倍数からはある程度の範囲でズレのある周波数で再生していることになると思います。PC側の送り出し速度はマザーボード上の、発振周波数が割りとアバウトなクロックに従っていることが多いですから。

回りくどい記事になってしまって申し訳ありませんが、貸出しなどでU(S)DA(_MINI)基板が出払っている時には、こういう基板のS/PDIF出力をP2D_v2基板に入れ、P2D_v2基板のオーディオ専用周波数の発振器出力クロックで受けて音楽を楽しんでいます。

P2D_v2基板に載っている発振器は、±100ppmには届きませんが、それに近い範囲で入力信号のサンプリング周波数に追従します。ただし、±の中心は必ずしも44100/48000Hzの倍数にぴたりと一致しているものではなく、個体のばらつきで数10ppmのずれがあります。

ということで、ソースのクロックが本来のオーディオ信号のサンプリング周波数から大きくずれて、上記の範囲を超えていると、P2D_v2基板側で追従可能範囲外になってしまうことはありえます。

いずれにしましても、オーディオ用の発振器クロックを持たないオーディオアダプタからの信号をP2D_v2基板のオン・ボード・クロックモードで受けて再生すると良い結果が得られる場合があります。S/PDIFで受ける場合にはその可能性が高くなると思います。

 

本年もよろしくお願いします

遅くなりましたが、本年もよろしくお願いします。

オーディオと音楽を愛する皆様のご多幸をお祈りいたします。

さて、P2D_v2基板も、欠品していたワイヤー・ハーネスが入荷し、昨日から発送を始めました。すでにご注文を頂き、当方から返信メールをお送りしている方の在庫は確保済みで、いつでも発送できる状態になっております。現在は在庫が終了しており、新規にご注文を頂きましても次回再製造までお待ち頂く事になります。何卒ご了承をお願いします。

当方も、旧P2D基板から入れ替えてDSD1794A差動出力基板とともにP2D_v2基板を使い始めております。

これで、個人的に、オーディオのデジタル面における大きな開発興味案件はひとまず落ち着きましたので、あとは各社のDAC ICを味見する、といったような楽しみが残っているかな?という感じです。

このところ、クラシックの復刻版レコード漁りをしていまして、Speaker CornersのDECCAやドイツ・グラモフォン盤、HiQ recordsのEMIなどを入手して楽しんでいます。

1年ほど前にレコードからフルデジタルでRIAA補正を施しつつDSD記録するADC、なんかを作りましたが、今はレコードではDSD録音をやめています。結局、レコードからファイル化すると、どうしてもスクラッチノイズを消したくなる、ということがわかり、編集のできないDSDではどうにもならないからです。

現在はAT1201 ADCのPCM出力から録ってWaveLabの鉛筆ツールで大きな「プチッ」「プツ」をチマチマ消して楽しんでいます(笑

今年こそは、オープンリール・テープのヘッドから直接信号を取り出して、デジタルNABでDSD化する装置をでっち上げて楽しみたいと画策しています。

そしてもう一点、ZYBOを使ったネットワークオーディオトランスポートのI2S/DSDコントローラを、年末までには100%オリジナルで置き換えたいと考えています。継ぎはぎの現在はDSD再生頭のノイズが取れずに中途半端な状態で使っています。USB経由でUSDA_MINI基板を介して再生したほうがはるかに良い状態です。ついでにTIDAL対応もさせたいと思います。汎用でTIDAL対応のDMCアプリはあるのかな?

 

 

ごめんなさい、間に合いませんでした

P2D基板v2.0ですが、期待されている方には申し訳ありませんが、年内には間に合いませんでした。

設計自体はほぼFIXし、基板も部品実装を終えて手元に納品されておりますが、ワイヤーハーネスの納期が間に合っておりません。年明け1月の中旬になってしまいます。

間に合わせで不揃いのものをかき集めて数セット分はなんとかなりますが、現状、基本的には「無い」ということになっております。

お待たせして恐縮ですが、正式なリリースはハーネスの納品を待って、ということでお願いします。一刻も早く使ってみたい、と言う方はご連絡 (メール) を頂けましたらご相談させて頂きたく思います。

価格は最初のロットはv1と同じ\23,900でお願いする予定です。円安などのために数年前と比べて主に海外製半導体の調達価格が高騰しており、たとえば今回分のFPGAはストックで凌げましたが、2年前に比べて50%くらい値上がりしています。

P2D v2.0の主な特徴を簡単にまとめますと、

  • I2S入力だけではなくて、s/pdifからの入力信号に対してもPCM->DSD変換ができる(これ自体はP2D V1.0も同じです)。
  • 外部からのDSD入力(DoP形式の入力も含む)に対してもDSDアップサンプリングができる。
  • SCLK入力がなくても、オンボードの水晶発振器が生成するクロックでDSD変換ができる。s/pdif入力など、ジッタのある入力信号のクロックもこの水晶発振クロックで置き換えることができる。

というような基板です。USB入力はありませんが、DSD非対応の安価なDDCタイプのUSBアダプターでDoP出力させてあげれば本基板を通してDSD再生が可能になります。※別途DAC基板は必要です。

最後になりますが、本年は活動が低調に終わってしまいましたが、変わらずに当ブログにお越し頂いた皆様にお礼申し上げます。

創作活動は低調でしたが、CDは結構入手しました。バーンスタインのSHM-CDによるリ・イッシューはかなりのタイトルをゲットしました。オリジナルのカップリングとアートワークなのでつい・・・。

あとは、音質狙いでハイティンク , RCO (旧Philips録音)のタイトル (結局、たいした音ではないものもそこそこ集まってしまいました・・・) 、そして シベリウスの生誕150年と言うことで、シベリウス関係も旧EMIやDGGものを中心にゲットしました。

購入した中で一番音が良かったのは、結局BISの古いCDで、グーテンベルグ交響楽団演奏によるシベリウスの交響曲第3番他でした。古いSONYのPCM-F1※で録ったソースがその辺のSACDよりも良い録音なのは複雑な気がします。

※若い方はご存知無いかもしれませんが、デジタル録音の黎明期には、民生用、というかポータブル用途として、(ポータブルの) PCMプロセッサという、A/D変換されたオーディオ信号をアナログのビデオ信号に重畳する装置を使い、そのビデオ信号をベータマックスという (生録用途にはもちろんポータブル) 民生用ビデオレコーダに記録することでデジタル録音をおこなっていました。

P2D基板 Version2

少し前に、ブログにサラっと書いた記憶がありますが、DAI基板は進化させたいと思っていて、結局P2D基板を念願どおり?リファインすることにしました。初代P2D基板からの流れで4層基板にしていますので、グラウンドを含めたパワーレーンの低インピーダンス化に寄与しているはずです。

大容量メモリーは搭載しておりませんが、結果的にP2D基板とSDRAM_DAI基板を合体させたようなものになりました。SDRAM_DAI基板のように基板上に22.5792/24.576MHzの2つの水晶発振器を設けています。入力するオーディオ信号はPCM/DSDを問わず、すべての信号において入力するシステムクロック(22.5792 or 24.576MHz)を使用するか(S/PDIF入力であればPLLでリカバリーされたマスタークロックを使用するか)、あるいはサンプリング周波数に応じてこの基板上の2つの水晶発振器クロックを切り替えて使用するか、を選択することができます。

S/PDIF入力や、I2S入力でもソース機器からシステムクロックが出ていない場合や、22.5792 or 24.576MHz以外(たとえば50MHzなど)の周波数のクロックからPLLなどで近似したクロックを出力しているようなソース機器から入力する場合には、この基板のクロックを選択すればよい結果が得られると思います。

逆に、UDA基板シリーズなど、ソース機器のクロックが水晶発振器などによる22.5792/24.576MHzである場合には、ソース機器のクロックを選択するようにした方が良い結果が得られると思います。

確か、USB2.0 Hi Speedの仕様書にオーディオの3種類のクロックシステムについて言及されていたと記憶していますが、その3種類のうちの「アダプティブ方式」と同じ考え方で入力する信号の周波数にトラッキングしています。ちなみに、入力する信号に完全追従する場合(入力するクロックで動作させる場合)は「シンクロナス方式」になりますし、仮にP2D基板からソース機器に対して転送スピードを指示できるような仕組みがあれば(ソース機器がそのような仕組みを備えていれば)「アシンクロナス方式」に例えることができます。

アダプティブなので、P2D基板上のクロックは入力するクロックに位相追従はせず、もっとアバウトにゆっくりと周波数だけを合わせて寄り添って動作します。たとえば、PLLのように位相比較までしませんので、入力する(鈍った)S/PDIF信号に相関のある悪性のジッタなどからはフリーになるという効果があります。

また、ジッタの抑圧にはジッタリムーバ、という手もありますが、ジッタリムーバは基本的にはクロックのジッタを削除しているのではなくて、そのクロックによるD/A変換後のアナログ信号に発生した(ジッタによる)歪成分が可聴帯域外になるようにジッタの周波数をシフトしてやるもの、というように理解しています。P2D基板では、ゆっくりとほんのわずかに周波数を動かすことで、ジッタの無いクロックシステムになっているといえます。本質的にはSDRAMなどの大容量RAMを積んだメモリーDAIの方がより完璧なクロックを使うことができるのですが、この基板では「アダプティブ方式」を採用しました。

対応する入力信号の種類としては、オリジナルのP2D基板に対し、PCMのオクタル・スピード(352.8kHz/384kHz)が追加になり、DSDは新たにDoP方式の入力もサポートしました。DSDアップサンプリングの回路は、オリジナルのP2D基板ではなくて、USDA_MINI基板のそれをベースに、DSD512(22.5792MHz/24.576MHz)までのアップサンプリングに対応するように拡張しました。もちろん、入力信号にシステムクロックが無い場合であってもDSDアップサンプリングは可能です。また、細かいことですが、DSDのデルタシグマ変調器に入力するディザの生成法をUSDA_MINI基板の回路から少し変更しています。

入力信号の周波数表示に関しては、PCM/DSD(DSDに関しては48kHzの倍数系列の信号も含めて)とも、サポートするすべてのサンプリング周波数の表示に対応しました。

アップサンプリングしたDSD信号の出力については、前回の記事でご紹介した改良型の原理基板(アナログFIR方式は変わりません)が使用できるようなフォーマットで出力できるようにしています。

年内にリリースしようと思っていましたが、どうやら間に合うかどうか微妙になってきました。年の早いうちから準備はできていたので、早めに検証作業を進めていればよかったのですが、今年は結構な量のCD(旧譜)を購入して聴く方に忙しかった、と言い訳をさせて下さい (;;^^

追記:ちなみにこの基板はホームリフローでは作れません (;;^^

 

ホーム・リフロー

我が国のある中堅企業がホビー用?のリフロー装置を発売することになり、幸運にもそれをお借りすることができましたので、早速何枚かの基板に部品を置き、焼いてみました(^o^)

最近は一部のホビーストの方々がホットプレートなどをリフロー炉として使い、表面実装部品を半田付けしているようです。ただ、基板の温度上昇カーブを上手に制御しなければならないため、マイコン搭載のコントローラ基板(なんていうものまですでに存在しているようです!)などと組み合わせないと良い結果が得られないことが多いようです。

すこし汚い写真ですが、ランドの形状よりわずかに小さな穴を空けた薄い金属板の上から半田ペーストを押し付けるようにして基板に塗布し、部品を置いたらこれをリフロー炉に入れて温度を上げ、半田が融点に達するとうまい具合に仕上がるという寸法です。


Sn96.5-Ag3-Cu0.5という組成のPbフリー半田を使いましたが、問題なく上手に仕上がりました。0.65mmピッチのTSSOPもブリッジすることなくきれいに実装できています。



同じく0.65mmピッチのQFPも問題なく実装できました。おそらく、1005程度のSMDや0.5mmピッチのLSIなどもこの装置でリフロー可能かと思いますが、マウンターといって自動で部品を置いて行く装置を使わずに手置きするため、かなり習熟が必要かと思われます。ピンセットで部品を掴んで目標のランド上でリリースしようとしても、結構手が震えてむずかしいものです。この場合、余り神経質にならずにエイヤで置いたほうが結果は良いようです。多少ずれて配置していても、半田が融点に達した瞬間に、表面張力で収まるべき場所にICのピンなどは収まる、という事のようです。

ディスクリートのCRやFET, TRも、手間はかかりますが辛抱強く置いて行けば当然問題なくリフローが可能です。ただし、部品点数が多くなるとさすがにシンドイです。外注に出すと工賃が簡単に1万円を超えるのもわかるというものです。

水晶発振器などはリフローの方が良いですが、BGAなどピッチの細かいランドが部品底面にあるモノなどは、位置決め後の可否の確認が不可能です。業者さんはきちんとX線で確認していますが・・・。

ちなみに最初の基板はDSD原理基板の改良バージョン(TAP数は8です)、2番目はAK4490のDAC基板+αです。前者は8月ごろから放置してありました。実は、P2D基板もVer2.0の基板を作って設計も夏ごろにほぼ終わっておりますが、気力の衰えから?一緒に放置しておりました。近いうちに形にしたいと思います。

P2D_V2は、自分的には、s/pdifからのDoP入力をサポートして思いもかけず意外なほど便利になりました(ちなみに、USDA_MINI基板の場合、再生アプリ側でDoP出力を選択するか、あるいはWindows OS以外でDSD64のファイルを再生すると、s/pdif端子からはDoPのままでDSDを出力しています)。

また、USBのオーディオクロック仕様に例えれば、その中の「シンクロナス」や「アシンクロナス」ではなく、「アダプティブ」転送に準じた方法で入力信号のクロックドメインをP2D基板に実装した水晶発振器のそれに置き換えることができるようにしており、一種のメモリーDAIの機能も一緒に取り込んだものにしています。それによって、入力信号にジッタがあっても発振器出力のクロックで置き換えて動作させることが可能で、SCLK(MCLKとも呼ぶ?)がない入力信号(PCM/DSD)の場合でも、SCLKを付けて出力させることもできる(当然DSD変換も可能)、といったような基板になっております・・・。そして、先ほどの性能改良版のDSD原理基板にも対応しています・・・。

なんとか、がんばって完成させます。

 

 

近況?

またまた更新をサボってしまっておりました。なにか最近はオーディオ的にはわりと満たされてしまっていて、特に何かが強烈に欲しい、であるとか、こんなものを是が非でも作りたい!といった欲求がなくなっています。

そんな中、私的なデスクトップ・システムの各種トランスポート基板は、HDMIコネクタを流用した、LVDSによるI2S/DSD伝送方式で統一してケース入れしたい、という欲求が高まっていました。

そういったわけでUSDA_MINI基板と、USBDAC基板の合いの子のような写真のような基板を急遽数枚製造してもらい、部品実装も済ませました。

ご覧の通り、どこかで見たことのあるような基板です。

私は2枚使いますので、残りが4枚あります。もしも欲しいという方がいらっしゃれば、基板頒布のページから「USDA_MINI基板」でお申し込みを頂ければ、コネクタを実装してデータを書き込んでお送りできます。価格はUSDA_MINI基板と同じでお願いします。

今後は、USB基板に関しては以前のようにまとまった数を頒布するつもりはありませんので、この機会によろしくお願いします。※ありがとうございました。すでに4枚分終了しております。

仕様についてはUSDA_MINI基板に準じますが、HDMIコネクタでないほうのI2S/DSD出力コネクタからは、以前の基板のように3.3Vを出していません。また、HDMIコネクタのパワーラインは、USBDAC基板と違って3.3Vをつないであります。FSLEDはUSDA_MINI基板用のLED基板を繋げるようになっています。

私はとにかくこのようなケースに入れたかったのでした・・・(たいしたものではないのですが、1品物なのでタカチ電機の加工つきで1万2千円近くかかりました)。

注意深い方はお気づきになったかもしれませんが、このタカチのAWA-8-4-8ケースの台になっているケースは同じくタカチのUS-200です。

中身は何かというと・・・、

仕様形態をあーでもない、こうでもない、と長いこと決めかねていたZYBOを入れてあります。結局DAC基板と電源の同梱は諦めて、これもHDMIコネクタを流用したLVDSによるI2S/DSD出力対応トランスポートに仕立て上げてジ・エンド、という事に相成りました。

ZYBOにはもともとHDMIコネクタが付いていて、しかも各端子はFPGAのポートに直に接続されているという好条件にもかかわらず、残念ながらLVDSとして出力できない仕様となっていますので、別途HDMIコネクタ基板をくっつけています。オリジナルは本物のHDMI信号を通す用途のためにリザーブしておきましょう。HDMIコネクタ基板へは手前のオーディオ・クロック+LVDS送信基板からLVDS信号を中継しています。

背面はこのような感じになっています。他に、USBを繋ぐためにサイドにも穴を開けるハメになりました。s/pdif用のコネクタを2基付けておきました。

この装置でLinnのKinskyを使ってFLACやDSFを再生し、HDMIケーブルでDACまでオーディオ信号を送って楽しんでいます。あとは、受け側DAC基板に繋げるDAI基板に手を入れる予定です。正月休みには放置してある山水のジャンクに手を入れて復活させたいと思っています(もともとは夏休みにやるつもりだったのですが・・・)。

AK4490基板 その2

業者さんにFDKの発振器とAK4490を実装していただいた基板が上がってきましたので、雨の週末に残り部品の半田付けをしました。結構しんどいです ( ;;^^

クリスタル発振器がインターフェース基板側ではなくてDAC基板側にあるのでかえって理想的ですね。

ここから先は遅々として進まなくなるような予感・・・。

エアチェック

「トランジスタ技術」誌の編集長から以前教えて頂いておりました、「FPGA FM RADIO基板」というものを遂に入手しました。

なにしろ、マンション住まいで当然ながら地デジ移行も済んでおり、すでにVHFのアンテナも撤去された後であり、FM放送なんてradikoでしか聴くことはないと決めてかかっておりました。

でもなにか非可逆圧縮音声を常用ソースにするのは引っかかるところがあり、アンテナを天井吊にしてまでも、評価の高いこのチューナを導入してみることにしました。いくら信号処理が素晴らしくても、入力する信号のクオリティの方が重要なのに、馬鹿ですね (;;^^

我が家は東京都と神奈川県境にあって、東京タワーが見えるといった良好なロケーションにあります。本来なら外にアンテナを出したいのですが、管理組合と揉めたくないので已む無く室内の天井に固定することにし、工事自体はあっという間に終えました。

FMアンテナを弄るなんて高校生のとき以来で、思えば40年近くFMの電波のことなど考えたこともありませんでした。結果として、その当時よりもずっと高性能な受信ができるようになり、そうなるとエアチェックがしたくなる、というのが人情?というものです。

この基板はアンテナからのRF信号をADCでデジタル化したあとはすべての信号処理をデジタルで行い、最終的にDACからアナログ音声を出力し、同時にS/PDIFからデジタル信号を出してくれます。

そういえば、UDA基板ではS/PDIFを入力できるデバイスをつけたことがなかったので、今回はCQ出版の「USB-FPGA基板」を引っ張り出してきて、これにS/PDIF入力からの録音機能を急遽実装し、「フルデジタルFMエアチェック!」を敢行しました。

結果は上々、おそらくアンテナを屋外に設置していれば史上最高クラスのFM音声キャプチャーができたのではないか、と感じられるほどの良好なエアチェックができました。

radikoならPCを使ってパケットごとキャプチャができます。が、CDリッピングもそうですが、正統的な (なんのこっちゃ?) オーディオはあくまで「録音」だ!と、老人予備軍?である私は思うのです。なにか、オーディオ全盛期のオーディオ文化というものは、われわれの世代とともに滅びるであろうと確信しています。

アンテナ天井吊状態では、正直radikoに比べ、S/Nは聴感上でもスペクトラム上でも劣りますが ( 無音時などの静寂時に限ってわかります)、音声のきめ細かさやf特の伸びでは勝っていると思います。アンテナをどうにかできれば・・・、とつくづく思います。

ともかく、非常にユニークな基板を入手できて満足しています。それにしても、PCMであればiPhoneでもUSB録音ができますので、この世界も手軽で便利になって来ました。

AK4490基板

順番が違うというか、本来はコントローラたるZYNQのI2S/DSD回路の整備が先かとは思いますが、基板発注面付けの都合もあってAK4490基板のアートワークを先行させました。部品はすべて片面に置けました。

DAC周辺のケミコン配置は、リファレンスデザインのそれをトレース、もといコピーしました。

SCF方式のDACを使うのは、自分としてはTDA1547以来です。最近ではなんとなくアナログFIRフィルタ+電流出力方式に魅力を感じていたので、最新技術で武装した先祖返りのようなこのDACには興味がありました。

でも、半田付けは当分先になるかも・・・。