RaspberryPi用DAC基板 IrBerryDAC

http://nw-electric.way-nifty.com/blog/irberrydac.html

■概要

RaspberryPi から I2S デジタルオーディオ信号を出力し，DAC 基板でアナログ音声へ変換します。DAC-IC には，音に定評のある米Texas Instruments 社の Burr-Brown ブランドの DAC デバイスの中から，新しい世代の PCM5102A というチップを選択しました。
PIC マイコンを搭載し，赤外線リモコン信号を受信して RaspberryPi 上で動作するソフトウェアをコントロールします。ソフトウェアソースコードは PIC 用ソフトも RaspberryPi の内部で動作する操作用ソフトもインターネット上で公開し，自由に改変することができます。

■DAC-IC [PCM5102A] のスペック

サンプリング周波数　 8k-384kHz
ビット深度　　　　　 16、24、32bit
S/N比　　　　　　　 112dB
ダイナミックレンジ　 112dB
THD+N　　　　　　  -93dB
出力電圧　　　　　　 2.1Vrms

20140316

■ケーシング

パーツが揃ったので、CADによるチェックをして見た。

今回はSDカード/HDMIアクセス以外はレイアウト上余裕があるので適当ｗ

主にリアパネルのLAN/USB端子穴加工の厳密な位置出しの為。

20140318

■ケース加工/仮配置

何時も通りケースは、タカチHEN110412Bに収める。

前面パネル裏のアクリル丸穴内にIR受光部配置

＞アルミ外板にφ3ｍｍ程度の受光穴のみ開口予定

5V2Aのアダプタから内蔵LittleSusie改(SANYO WG470μF/16Vを6個に縮小)に受ける。

＞5V電源（トロイダルトランス安定化）BOXは、5V機器が増えたら着手予定、想定ではHEN110412Bに納まる。

註：Raspberry-Paiの映像（黄色）/音声（水色）出力端子は色が×なので取外し済み。

LAN端子を内壁と面一にしたので、USB端子が異様に突出した。

USB端子面一だと右画像の通り、ケーブルのロック爪が内壁に引っ掛かる位に奥まりケーブルが抜けなくなる。なんでRaspberryPiは端子をこんな実装にしたのだろう？

＞SDカード側の空間が空いたので前面パネル外さなくとも、ぎりぎりカード交換可能に。

　ただ、前面パネルにスイッチ類付けようものならSDカードに手が掛からなくなるｗ

裏面のDCジャック上の電源トグルスイッチは無くて良いかな。

20140505

■組立

左の画像↓のパーツを組込んで行く

コンデンサと抵抗は組換えて聴き比べられる様ソケット化しており、全て未装着

・Raspberry Piを組込んだHEN110412Bケース

・IrBerryDAC（コンデンサ抵抗未装着）

推奨コンデンサ

47-330uF/6.3V φ6.3 ｘ９本（内4本をφ8or10に換えると3本に減り計8本となる）

有機半導体の旧タイプOS-CONか

導電性高分子固体電解コンデンサのOS-CON現行品のどちらかで

手持ち　SANYO OS-CON SEPF 1000uF/16V 4個

　　　　https://bispa.co.jp/576

　　　　IrBerryDACを頒布された、たかじんさんが使われて好結果出てるので追従

注文中　パナソニック OS-CON SEPC 270uF/16V 6個

　　　　＞SANYOがパナソニックに買収されたので、物は同じでメーカー名が変ってる。

　　　　http://it-densi.ocnk.net/product/103

・赤外線受信モジュール

リモコン（AppleRemote）で正常に動作切り替え可能な事は確認しているが、

Nexus7(2013)のブラウザからVolumioをコントロールするので、そっちが便利。

（アルミケースのフロントパネルに穴開け加工も回避出来るしｗ）

・リトルスージー改（コンデンサ抵抗未装着）

コンデンサを小電流（5V2A）用に6個積みにしてユニバーサル基板に縮小アレンジ

　aitendoのミニ基板（3枚入）[P-20X80MM]

　http://www.aitendo.com/product/7246

　画像「黒」に見えたが「濃紫」だった、OS-CONの紫と合うからまあ良いかｗ

　標準のSANYO WG 470µF/16V（緑）かOP品日ケミ KZH 330µF/25V（茶）を使う。

　ミニ基板裏の茶色い四角は、aitendoで＠10の3.15Aラジアルリードヒューズ

20140504

■鋭意試聴中

20140505

■コンデンサ交換ゴッコｗ

・原案

IrBerryDAC電源直下のバッファ的な部分をSANYO WGで（緑色のコンデンサｘ3本）リーズナブルに済まそうとしたが今一、結局全部旧OS-CON（紫）に 。

〇電源品質改善

Raspberry Pi用に買った、ELECOM USBハブ付属5V2AのACアダプタより給電

mr_osaminさん御紹介のファインメット・ビーズ組込める様に一部変更

最初の画像で既に使用していますが、ACアダプタだとリトル・スージー改を内蔵してるとは言え一発で判るくらい音質改善効果あり！＞後日加筆予定

・OS-CON現行品（導電性高分子固体電解コンデンサ）を使ってみる。

注文品が来るまで手持ちのを組込んで試聴中＞銘柄もだが推奨要領を逸脱した1000µFと大容量になってるのも効いてるのか、やっぱこれは格が違うわ(^O^)／

旧タイプOS-CONが5本（小径）残っているが新タイプ注文品届き次第置換え予定。

電源部（リトルスージー改）のコンデンサは、SANYO WG 470µF/16V（緑）が色的にダサいｗので日ケミ KZH 330µF/25V（茶）に換えている、音質は特に聴き分け切れずｗ

＞音像はピンポイントではなく音が滑らかに拡がって放射される。

新旧OS-CONで固めてるせいか中高域は精緻で良く伸びる、ただ締まった低域は出てるが相対的に物足りなく感じる、というかマッタリ聴くには色々音が出過ぎかも。

＞RaspherryPi→SD-398-BK（OPA627AP）のピラミッド型音域・生々しさには残念ながら及ばない。SD-398-BKの内蔵トロイダルとOPA627APが効いてる感じ。

中高域の精緻さはIrBerryが勝る印象。

20140506

・OS-CON無しでわざと音を鈍らせる。

　スージー改のKZH 330µF/25V（茶）もSANYO WG 470µF/16V（緑）に換えて見る。

＞高域が伸びないのとディテールが過剰でない分聴きやすいかも。LDO出力側にニチコンFG 100μF/25Vを使ったからか少しサ行がきつい。

・ニチコンFGをLDO入力側に位置替え、KMG（太い茶）はニチコンFGに。

　LDO出力側のコンデンサ容量が低域に効くと言う話もあるので。

＞SANYO WG 470µF/16V（緑）の方が全OS-CONより低位・音像の締りやディテールは減ったが、低域が出てイージーに聴くには良いかも。（WGはデジ物には安くて無難解か）

20140507
・帯域バランスは良さそうだったが、平面的でカリッと芯が無いので、

　音への影響が一番多きいLDO出力側をOS-CON SEPF 1000uF/16Vに変更。

＞音/空間の締りが出て、低域の量感こそ今一歩だが重さ/硬さが出て全OS-CONには及ばないが程良く高域も解像してきて音楽に生命感/躍動感が出た！

SD-398-BKに迫って来てかなり満足、「良い組合せ、発見！！！」

これを手持ちコンデンサで最少OS-CON使い＝廉価の決定版とする。

（ニチコンFG(金)は無しでOS-CON以外が全SANYO WG(緑)でも変わらないと思う）

やはり全体をそこそこの品質のコンデンサで固め帯域バランス確保した上で、最低LDO出力側だけは高品質＆おそらく容量も確保するのがmustだ。

今後課題

・本日届いた新タイプのOS-CON SEPC 270uF/16V 6個使って、

　帯域バランス壊さず何処までファインチューニング出来るか探ってみますか。

・LPFのフィルムコンWIMAをECHUに換えると化けるのか？

　ただ手持ちECHUの値が限られる、↓これで計算。

　CRローパス・フィルタ計算ツール　http://sim.okawa-denshi.jp/CRlowkeisan.htm

　pcm5102a.pdf P28　http://www.ti.com/lit/ds/symlink/pcm5102a.pdf

　　　　　抵抗　　  フィルムコン　カットオフ

　規定値　470Ω　　2200pF　　　 153kHz　

　手持ち　  10kΩ　   100pF　　　 159kHz(以下同)

　　　　　    1kΩ　 1000pF

　　　　　 100Ω　   0.01μF

　　　　　　10Ω　     0.1μF

　近い特性曲線/カットオフのはこんな感じ（合ってるか不安）

　ラインに直列に入ってる抵抗を最小値にした方が良い？　ECHUは大でも特性良いからOK？

20140508

　TA2020に用意して使ってないDALE NS-2B 10Ω（無誘導巻線抵抗！）と

　ECHU100pFの丸ピンソケット用加工済みがあったｗ

　NS-2Bはリードが太いので、基板裏に角ピンソケット増設するかな？

・抵抗PRP10Ωと上記ECHU100pFを試してみる。（NS-2Bはデカくて納まり悪いので）

＞ECHU換えてすぐ全域で曇りが晴れた様に感じた。

メタライズドでなくポリプロピレンのWIMAは今一かな。

数値のオーダーが違うが特段不具合は感じない（VOL位置も変わらず。）

抵抗の音までは判別の自信ないのでPRPの影響は不明？

・全OS-CONはきついのでWGに代わり容量のあるKMGを混ぜる。

　全OS-CONとECHUで更に底上げされ中高域のクリアさ解像度の高さは担保できた。

　OS-CON SEPC 270uF/16VをKMG 1000µF/16Vｘ4個と置き換えて「鈍らせて」見た。

　（スージー改のも気分でKZH 330µF/25Vに揃えた）

＞WG混ぜよりKMGの方が容量もあるせいか、「良い組合せ」よりさらに低域が豊かになり帯域バランスが整った。ECHUが効いているのか音場感や音の鮮度＝音楽の躍動感も出て来たので、これを一応「現時点の満足解」としたい。

＞推奨の47-330uFはどうも容量不足な気がする。470-1000uF又はそれ以上無いと音の腰が据わらない様に感じる。

＞全OS-CONはポテンシャル高いが容量は必要、今回の混ぜ物は私の好みに合わせた調整。

丸ピンソケットの関係でKZ等試せてないが、ケースに納め切れないので良しとするｗ

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　IrBerryDAC（金色の足）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　NFJ TDA7492

SD-398-BK　自作安定化電源　 (スージー)　 ワンダーピュア WP-2020AMP-DX

20140510-1

・リトルスージー改を全OS-CONにしてみる

　余ったSEPC 270uF/16V 6個と未使用機から借用のSEPF 1000uF/16V 2個を投入。

　茶2個＝低ESR電解：KMG 1000µF/16V

＞全域にわたって音が芯を持ちつつ解像度上がり微妙な抑揚もさらに出てランクUP。

　ACアダプタ給電の場合低ESRの電解では充分でなかったようだ。

＞IrBerryDACの2個はOS-CON不足と音質調整のため残してある。

・ここまで底上げされたら、更に音質を好みに調整

　低域にも芯は入ったのだが量感/響きがかえって欲しくなった。

OS-CON以外の2個を色々取替て遊ぶ

低ESR電解コンデンサ

日ケミ LXZ 1200µF/16V      SANYO WX 1800µF/16V

低ESR系は繊細クリアになるが容量大きくしても低域の伸びは増えない。

オーディオ用電解コンデンサ

ニチコン KW 1000µF/25V    ニチコン小型アルミニウム電解コンデンサ体系図（抜粋）

ニチコン FW 470µF/25V（位置替えしても効果はほぼ同じ）

中低域の響きが増して、音楽性が上がる（FWは緻密、FWは弾ける方）

低ESR系より高域の伸び/クリアさは聴き分けにくくなが。

ハッキリ言ってこっちの方が（色付けと判っていても）断然楽しい、特に小音量時。

まあ、物理特性の良さを聴いているのでは無いと言う事だな。

ならKZもやって見るでしょ。

ニチコン KZ 220μF/25V

(丸ピンソケット穴φ0.6mmに対しリードφ0.8mmなので削って暫定設置中)

新品でエージングなし低容量なのに、中低域が増して全域響きも豊かになったのが判る。

ただ質量の重いさらに下に伸びる低音と言うわけではない。

個々の音が混濁して解像しないと言う事もない。（ストレートな伸びやかさはOS-CON）

全OS-CONや低ESRの奥行感ある音場と違い、立体感/音場の広がりが全然ある。

装置が一回り二回り余裕のある物使ってる様に感じる位。

ここまで傾向の違う音を聴いて来たので、ちょっとまだ脚色された様な違和感があるが、エージングで馴染んで、そこが取れたら（あるいは耳が慣れたら）申し分ない。

もう持ち駒が無いので、無理してKZ収めるかFGで妥協するかのみ残して「完」。

↓

聴き続けるニチコン KZ/FWだとあざとさが耳に付き、楽器の音も違う感じで、音場/音像に締りが欲しくなってきた。

オーディオ用なら比較的演色性の少ないニチコンKWか低ESRでは量感を感じるKMGあたりが妥協点になりそう。

20140510-2

・低域の出/響きの良いKZを生かす。

片chでたった1個のKZでこれだけ性格が出るから、OS-CONの投入が如何にニュートラルだがピーキーに仕上がってるかと言う事ではないか？

低ESR電解ベース（適度にOS-CON投入）で、特性緩めてKZの演色性を中和して見る。

日ケミ KMG（茶）ベース　　 SANYO WG（緑）ベース

目論見通り！

適度な響きとタイト感、そこそこの音域バランスが取れた。

特にSANYO WG（緑）ベースは、ディテール/音楽共なかなか。

楽しく聞き続けられる、今の処「ベスト解」

日ケミ KMG（茶）ベースは、それよりちょっと落ちるのと弦の音が少し安っぽい。

余り一種にコンデンサ銘柄揃えすぎるのも両刃の剣になるんだなと…。

20140511

・ニチコン KZに換えてELNA SilmicⅡ 330µF/16Vを使ってみる。

　(他で使う用があったのでｗ、KZ同様リードφ0.8mmなので削って暫定設置中)

KZよりクオリティ（解像度/音場）高くKZと同様に音楽性があり、かつ鮮度が高い。

滑らかで伸びもあるのに芯を感じる、低域ちゃんと出てるが惜しむらくはあと一息。

多分高域が青天井なので相対的に重心が上がってる様に感じるだけかな。

（右はクオリティ上がったから電源＝スージーはOS-CONじゃなくて良かろうと、

　KMG・KZH（茶）に落としたがやっぱりOS-CONとの差を痛感⇒不採用）

KMG（茶）増やすと、ピーク性能/鮮度は落ちるが低域側にバランス寄せれた。

これが週末最後にたどりついた「pre最終形」

↓

ELNA SilmicⅡがKZを誤魔化して使うよりかなり上質なので、手持ちの16Vではなく6.3-10V定格のケースに納まるサイズ/容量違いを新たに求め追い込んでみたい。

他の機器もELNA SilmicⅡを試してみる必要が出て来たなあ…。

DAC-IC [PCM5102A]は柔らかな響きを持った上質な音が特徴かも。

カリっとエッジの立った音/ズシーンと重量を持った音には決して成らなかった。

＞そういう音が出せるコンデンサ（入手可能な物）あればご紹介ください。

20140622

・ VISHAY（ビシェイ） 無誘導金属箔抵抗 VSR を試してみる。

■現在の使用状況　C11/C12はニチコン KZ 220μF/25Vに落ち着いてる。

○お手軽に垂れ流して聴く時

R1/R2＝ニッコームプレート抵抗 470Ω、C1/C2＝WIMA FKP2 2200pF

マニュアルデフォルトで全然大丈夫、気持ちよく聴ける

RPi+IrBerryDAC→ワンダーピュア（12V LittleSusie）→TEAC S-200

○classic小編成/器楽曲をしっかり聴き込む時

R1/R2＝PRP 100Ω、C1/C2＝ECHU 0.01μF

手持ちの関係でカットオフをデフォルトと同様な数値に調整

ECHUは解像度/細部ニュアンスがよりクリアに、結果空間もより立体的になる（気がするｗ）

RPi+IrBerryDAC→TDA7492（12V LittleSusie）→TANNOY

　　これを今回　R1/R2＝VSR 100Ω、C1/C2＝ECHU 0.01μF　として見た。

チョイ聴きでは、微妙なニュアンスの部分より聴き取れて全体に格が上がったように感じる。

弦の金属的な響きが無くなった様な…、一皮むけた様な…。

VSRはエージングかかるらしいので、付けたままにして後日本格評価してみよう。

20140625
・ケーシング小変更

総アルミのケースでRPiの動作状況を示すインジケータLEDは見えていなかった。

RPiに電源投入した時/VOLUMIOをリブートした時に不便なので、

高さ2cmの蓋を1cmの物に換え、1cmのスリットにアクリルガラスをはめ込んで解決した。

右側は黒アクリルが1段奥まってるだけ

フロントパネル、IR受光素子用ピンホール/リセットスイッチ（丸型電源SW）

リアパネル、電源on-offトグルSW如何しようかな…