nabeの雑記帳

オーディオカード Prodigy 192VE

192VEのチップ出力抵抗、DAC/ADCまわりのアナログ電源コンデンサ交換と回路変更（ノイズ対策）をしました。SE-U55SX（改）と同等の音質。もしかしたら越えたかも？　という感じになりました。ついでにADCまわりも強化して録音品質向上に挑戦。

結果、またも原形留めてない説（笑）

「SE-U55SX（改）があるのになぜ？」という疑問もあると思いますが、結局のところProdiy（AudioTrak）はソフト（ドライバ）がとても使いやすいという一点に尽きます。裏を返せば…ry

USB-DAC

PCM2901 DACの録音部分の回路を作ろうと思ったのですが、録音ボリュームを付けようかどうか迷っています。下手なボリュームつけると劣化するし、かといってWindows側からの録音制御もまったく効かない状況ですので、困ってしまいました。

ボリュームは諦めるかな……。

FETヘッドホンアンプ

このサイトで一番人気なコレですが、次期バージョンのため色々調査していると面白いことが分かってきました。

1. 初段が無い方が音が良い*1。
2. ３パラの出力インピーダンス４．５Ω駆動より、４パラにしたり出力抵抗を省いて、出力インピーダンス２Ωぐらいにした方が、わずかに音が良い。

(1)は今更すぎてみなさまに申しわけない感じですが、どうやらその傾向があります。

(2)については、出力抵抗による劣化などあらゆる要因を疑って聞き比べてますが、どうやら出力インピーダンスがまだ高いという結論に達しそうです。比較的インピーダンスの低い、40Ωヘッドホンに対して４～５Ωなら十分だと思ったのですが、細かい変化がまだあります。

現時点で調査中であり、確定的なことはまだわかりませんが、あの回路を作られた方の中で「試してもいいよー」という方がいましたら、(1)または(2)について個別に追試して感想を教えて頂けると嬉しく思います。（(2)については発振の危険があります。特に、出力抵抗削除は高確率で発振します。）

• どちらの要因か分からなくなるので、同時に実施しない方がありがたいです。
• 聞き比べたヘッドホンを教えてください。
• ハンダ熱を加えると電解コンが劣化しますので、数時間は放置してから聞き比べてください。*2
• どちらもわずかな差ですので、違いが分からないことも多いと思います。

とにかく出力インピーダンスを下げるのは発振との戦い（もしくは出力抵抗16個という嬉しくない状況との戦い）。またブレッドボードでの調査かな…。*3

メモ

完全パラレル（全FETで出力抵抗共有）での試験＠ブレッドボード

• 4パラ 8V 0.22Ω×2＋負荷 → 発振
• 5パラ 16V 0.22Ω×2＋負荷 ＋ 電解コン（任意） → 安定
• 5パラ 2V 0.1Ω →無条件に発振
• 5パラ 16V 0.33Ω×2 → コンデンサに関わらず安定

発振させるには：電源にＬ成分、パラ数を増やす、電圧を上げる、出力抵抗を低くする。

安全性を鑑みて「4パラ/0.33Ω(0.47Ω)×2」。

単純な回路なのに、ネットでなかなか見当たらないので。

• 7400(NAND)でも7402でも、NOTが入っていれば何でも使えます。
• CMOS型（74HC04）が推奨ですが、74LS04だろうがなんだろうが一応動きます。
• 高速にするときは74HCU04とか使ってください。
• 1Mの抵抗は省略しても構いません。*1

いわゆる非安定マルチバイブレータなので、周波数安定度もへったくれもありません。Rを可変抵抗にすると、適当に発振周波数を調整できます。

発振周波数の目安 ＝ 1/(C*R)

例えば、1000pF、1kΩだと、

発振周波数の目安 ＝ 1/(1000E-12*1E3) = 1MHz

ぐらい。超いい加減な発振器なので、この辺の値は適当です（でもちゃんと調整だけすれば、そこそこ安定します）。

マーフィーの法則

そして書いた後に見つける（汗）

• 無安定マルチバイブレータ　74HC04

PCM2901*1（PCM2904/PCM2906の仲間）でDACを作ってます。（DAC完成しました）

きっかけは、ONKYO の SE-U55SX を改造していたときで、VLSC回路は複雑すぎてそれにより恩恵よりも、回路が複雑になることによる劣化の方が激しいのではないかと思いまして。思ったら確認するのがエンジニアたるもの。TIのUSB-DACシリーズ（USB-DACチップ）を使ってシンプルな回路を組めばSE-U55SXぐらいの音は出るのではないかと。*2

DC直結DACでバスパワー駆動。コンデンサは奢ってますが、抵抗はいわゆる１円抵抗です。あとフィルムコンデンサがちょうど良い容量がなくて、なんだか分からないものつかってます。あとステレオミニに直接ヘッドホンを挿しても使えたりします。*3

一度プリント基板に味をしめると、いちいち汎用基板で作るのは面倒くさいです。でもやっぱプリント基板はまだまだ高い。

オーバーサンプリング

オーバーサンプリング（デルタシグマ）DACの扱いにくさを身をもって実感。このチップはおそらく8倍のオーバーサンプリングだと思うのですが、44kHz*16=704kHz。20kHzで減衰せずに、1MHz付近（700kHz）にあるノイズを減衰させることがいかに大変かよく分かりました。オシロの波形をみれば分かりますが、オーバーサンプリングノイズの太い筋が出てます。

いわゆるCRフィルタ（１次フィルタ）は-6dB/oct（-20dB/deg）にしかなりません。ですから、1MHzでノイズを-40dB減衰させるためには、10kHzから減衰させなければならない。次数を増やせば減衰曲線を急坂にできますが、今度は位相特性が1kHz付近から狂い波形が歪んでしまう。*4

最初は１次フィルタ１つで済ませていたのですが、音の歪みが酷く*5１次フィルタを２つに変更しました。理想的には20kHz以上のどんな信号が入っていようと（再生音には）全く関係はないのですが、現実には高周波ノイズは、オペアンプやRC素子の非線形歪みによって混変調されて音質を（著しく）劣化させます。ですから、可能な限り取り除かねばなりません。

高周波ノイズを完全に除去しようとするとフィルタにより再生音を直接劣化させ、高周波ノイズを除去しないと混変調歪みによって再生音を劣化させる。

ノンオーバーサンプリングDACの方が音が良いという話がありますが、こうやって波形をみていると「あり得る話だな」と実感できます。高域ノイズはオーバーサンプリングの宿命のようなものです。

フィルタ処理の結果、オシロで明らかに混変調された信号を見ると気分よくないですよ。この辺、同じ８倍オーバーサンプリングでも、違うDACだともう少し綺麗に（ホワイトに）出るのかもしれませんね。

音質

まだ回路調整中ですが、現在のところの音質。

SE-U55SX（ノーマル） ＜ 製作中USB-DAC ＜ Prodigy 192VE改 ＜ SE-U55SX改

もっともノーマル状態の SE-U55SX の音なんてろくに覚えてないので*6、その辺は曖昧ですけど。

製作中DACに比べ、192VE、SE-U55SXがあっさりした音なので、その分クリアにきこえますから、順位付けは難しいところです。SE-U55SX改よりは下ですけど。

USB-DACは出力レベルが低いのと抵抗に起因する歪み感がやや辛いところですが、SE-U55SXもそんなに良い抵抗使っているようでもないですし、192VEに至ってはおそらく普通のチップ抵抗ですから

PCM2901 ＜ PCM1796

なんじゃないかと思います。素材(DAC)の差はやはり越えられないのか。もう少し回路を詰めてから、抵抗を取り替えてみる予定。PCM2702も購入済なので、こちらが本命になるのかな*7。同じ回路で比べてみたいところです。

その後

１００時間以上通電させコンデンサを回復させて、回路を手直しして電源ノイズを軽減したところ

SE-U55SX（ノーマル） ＜ Prodigy 192VE改 ＜ 製作中USB-DAC ＜ SE-U55SX（改）

になりました。聞き比べると、192VEの抵抗か電源ノイズによる音質劣化（歪み感）が気になります（何度も言いますが、LPFは１円抵抗です）。

さらにノイズ対策をした上でSE-U55SX（改）と比べてみましたが、SE-U55SX（改）の方が音の広がりやクリアさで１枚上手。USB-DACはLPFの抵抗による歪み感が気になります。抵抗を交換したら同等か越えるぐらいになるでしょうか。素性（DAC）の差が大きい模様。

SE-U55SX（改）と比べなければかなり良い音なのに。SE-U55SX（改）はコンデンサ載せ替えただけでDAC回路はほぼいじってないので*8、設計者の思想通りに作るとかなり良いのですね（笑）。ただし、ノーマル状態（改造前）はお話になりませんが（汗）

PCM1704のUSB-DACを作りたくなった。

関係ないけど

その筋では有名なDenDAC。PCM2705直結で1万2000円も取るのなよ…。*9

メモ

• フィルタ計算ツール