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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。