DAC 電子工作

FN1241を使ったDAC製作 〜備忘録

投稿日:2014年10月28日 更新日:

時とともに、忘れていってしまうので、アップ

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・PD0052(DAIF)回路周辺

 特に変わったことはありません。秋月さんから購入して、添付されているシート通りに。
 電源は5Vの3端子レギュレータ(出力電圧が5V品ならどれでも。今回はNJM2845DL1-05。)


-クロック、データ出力について
 DACへの入力途中にSCLK(384fs)に1KΩを、LRCK、BCK、SDATAは、120Ωを同様に入れてあります。DAIFのICピンから直ぐのあたりにこれらの抵抗を入れてください。SCLKだけは他の信号線より、抵抗値高めのものを使用してください。抵抗無しで直接接続は、おすすめしません。
 理由は、FN1241に限ったことではないですが、不要輻射対策ということで。(製品ぢゃないから、あんま気にすることはないけれど、音的にはやかましさが減る傾向があるので)。

・FN1241回路周辺

-AVSSL/AVSSRの定電圧回路について
 2SC1815のB-E間を定電圧源として利用します。B-E間1K、C-B間4.7Kで、おおよそ、3.4V〜3.6Vくらいになります。FN1241の定格だと、下は3Vから最大4.6Vとあるので、4Vとかになっても壊れはしないと思いつつ、実測で念のため確認。実測4.7Kで、3.5V強だったので、まぁ、いっかぁ〜と。E24系の抵抗があるなら、4.3Kでもいいかと思います。注意点としては、3.6Vを超えるようであれば、NG。理由は、アナログ回路のところで触れていますが、3.6Vを超えると、フルスケールで初段TRのエミッタ出力がGNDへドン付きになります。面倒ですが、選別して実装がお勧めです(自分の備忘録として念のため)。
  
-AVSSL(1/5pin)、AVDDL(3/7pin)、AVSSR(41/45pin)、AVDDR(39/43pin)について
 内部でつながっているようなので、ちょっとループ嫌だなぁってことで、片一方だけの接続です。一方はデカップリングするか?とか思いましたが、面倒なので止めということで(笑)。

-AVDDCK/ACSSCK(46/48pin)について
 これは、0.1uでデカップリング。

-DVDD用電源について
 3端子レギュレータで給電としました。表面実装用が、余っていたのと、最大入力が14Vということで、NJM2845DK1-33を利用。
 
-リセット回路
 FN1241のリセットは、DAIFレシーバのPLLが外れたり、FS変わったりとかする度にリセットしてあげないと、ノイジーな音が出たり、音が出ないことがあり、今回は、DAIFのERR出力が出る度にRESETモードになるように。

・アナログ回路

-初段はエミフォロ受け
 FN1241は、PWMが+/+、+/-、-/+、-/-という、片チャンあたり、4つの出力を持っており、今まで見たDACだと、松下のMN6476が同じような出力形式。当時、MN6476でDAC開発してた先輩は、「すべての出力を、真面目に受けないとDレンジ出ないんだよなーこれ」とか言っていたような記憶が・・・。というわけで、DAC側とアナログ加算回路の間にバッファ受けするってことで、初段エミフォロを選択。FN1241は、VDD/2が出力のセンターボルテージってことなので、3.3/2=1.65Vくらいのバイアスかかって出力されてると考えて、B-E間は、1.65-0.6(B-E)=1V、1V/500Ω=2mAを初段に流しています。
 FN1241の最大出力電圧(フルスケール)は、0.49*VDD(3.3V)=1.62Vp-p。
 1.65V-DCバイアスってことで、初段のマージンは、1.65-(1.62/2)-0.6(B-E間)=0.21。うーん・・・結構ギリかも。

-アナログ合成部
 今回は、手持ちのストックのトランスの流用(詳細不明もの、トランスに刻印してる文字だけ信じてあげる)もしたいので、+/+、+/-でポジティブ出力、-/+、-/-でネガティブ出力を取り出し、それをトランスで受けて、アンバランス出力としています。ドライブするトランスが、Pri(入力側) 2KΩ: Sec(出力側) 400Ωとして使用するので、アナログ合成部で2倍(6dB)ほどゲインをつけてあります。これで、1.5Vp-p程度(トランスでの合成前)の出力となります。

-アナログ部電源
 LEDのVf特性を用いて定電圧としています。
 初段、オペアンプ用の電源10V生成のためのLEDは、Vfが2.4V〜2.5Vの間で選別(白や青系のLED)。オペアンプのフロート用の基準電圧のLEDはVfが1.8V程度(緑とか、赤、黄色。まぁ、お好みで)で選別です。

-その他アナログ部関連
 オペアンプは、手元にある2068DDを利用。選定理由としては、昔のミキサーとか、入力トランスと2068DDは鉄板だったなぁ・・というだけの理由です。
 2SC752は、手持ちに50個くらいあったので、使っただけです。エミフォロなので、2SC1815でも2SC1844/18452SC1775等々、小電力タイプのTRなら、なんでも動くと思います。
 PWM出力から受けてる22pは単板セラコン、80pはディップマイカ。
 抵抗は若干E系列にない抵抗になってしまっていますが、500Ω(E192系列なら、510Ωとかで)は多摩電気工業の金皮、それ以外はKOAの1/6W金皮とか、メーカ不明のカーボンとか、よしなに。
 コンデンサですが、DCジャックからの受けに47uのOSコン1個。他の電解コンデンサは、シルミック100u/6.3v(八潮の秋月で格安入手品)。10uは、タンタルコンデンサを主に利用です。

・LT-Spiceでのシミュレーション
 シミュレーションは、アナログ部の片chの+/+、+/-部で行いました。

 2SC752のモデルがなかったので、2SC1815-Yで代用しています。
 また、1S15881N4148、LEDは、Vfが似たようなもののデータです。
 FN1241の最大出力電圧(およそ1.62V)としての結果。

-SPICEモデル

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-アナログ終段出力(VoutP / 1KHz / Fullscale)

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-FFT結果(1KHz / Fullscale)

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・雑感
 最初はデータシートだけ読んで、どハマりましたが、音が出れば、かなり安定。発熱もほとんどなし。
 リセット回路系が曲者っぽいので、電源いれて、syncしっぱなしであれば、問題なし。消費電力も、そんなにないので、電源もいれっぱなしでいいかなぁと。
 秋月で800円(一個飛ばしたんで、実質1600円)、PD0052は500円くらい?。あとは手持ちのジャンク、ストック部品なので、部品代は2000円前後(シャーシとか含まず)の割には、そこそこ楽しめたかな感。
 70年代、80年代のPOP系の録音は聴きやすい。JPOPや洋楽系には手頃なDACかも(もしかしたら、トランスのせいかもしれませんが・・)。

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