『JAZZ&AUDIO』 ジャズボーカルとその魅力を引き出すオーディオ・アナログデバイスの話題

外部電源はトランス式が原則．

秋月電子、八潮店の店頭に200円で売っていた”ジャンク”，トランス式ACアダプターをリハビッシュした．

9V　0.5A．先般作ったUSB-DAC (ES9018K2M) に良いかもしれない．



マイナスドライバーを隙間に差し込みハンマーで軽く叩くと，意外に簡単に「パカッ」と殻割ができた．
整流回路は汎用ダイオードによるブリッジ回路と電解コンデンサというシンプルなもの．



ダイオードはショットキーバリア・ダイオード．省略されていたノイズ取りのキャパシタ（1500ｐF）を追加実装．ケミコンは国産品にして容量は増量．DCプラグコードは新調．

秋月でDCコードが切断された状態で売られていた理由がわかった．プラスマイナスが逆だったのね．
ある意味，良心的かも．

ES9018K2M CM6631A 　reasonable　modify　DAC DDC eBay Revew 　self made　sound quality高音質　DIY 激安　自作


一万円以下で高音質DACを作るという話題.
こんな構想やニーズをお持ちの方に合致するUSB-DACを紹介したい．

・コスパが高いUSB-DACが手に入るのならハンダゴテを握るのはいとわない
・当然ハイレゾ対応じゃなきゃ，いや
・DACチップは, 米ESS Technology社のES9018K2Mにしたい
・予算は総額１万円以内でおさめたい
・サイズはコンパクトな方がいい



これらのニーズを満たすUSB-DACが仕上がった．ポイントはe-Bay．
複数の完成基板を組み合わせて，USB-DACにするということ．

■システム全体構成


システム構成は上図のとおり．
PCからのデジタルオーディオ信号はUSBインターフェースでDDCに繋がる．そして，今回購入したDDCは一般的なSPDIFに加えI2Sの同時出力が特徴．なのでDACとは迷わずI2Sでコネクトしアナログ変換のあとライン出力となる構成．

■DDC


すっかりニッチな商品になってしまったPCオーディオのUSB出力をデジタル音声形式であるS/PDIF等に変換するDDC (a Digital-to-Digital Converter)．チップはC-Mediaという台湾のメーカー．価格はeBayで2,857円だった．



DDCとしての機能，音質とも巷での評判は好評なようで以下のスペック．

USB 2.0 Asynchronous operation (every one does this nowadays)

Up to 192KHz / 32bit

Very capable set of input/output (the implementation reviewed here only implements USB input and I2S output)

・2 pairs I2S or Left-Justified serial audio output interface
・2 pairs I2S or Left-Justified serial audio input interface
・Built-in 192K/176.4K/96K/88.2K/48K/44.1KHz and 16/24-bit SPDIF transmitter
・Integrated 192K/176.4K/96K/88.2K/48K/44.1K and 16/24-bit SPDIF receiver
・Supports SPDIF IN-to-OUT loop-back path for signal transforming between TOSLINK and RCA connections

■DAC



このDACボードは，なっ何と1,391円．安すぎっ！

チップは　米ESS Technology社の32bit DAC「ES9018K2M」．一世を風靡したES9018Sの機能をダウンサイジングしたもので，ポータブルオーディオやスマートフォン向けのDACやヘッドフォンアンプなど多くの採用事例を誇る．

・32ビット、ESS 社特許技術 Hyperstream™ 採用
・DNR: 127dB
・THD+N: -120dB
・PCM で最大 384kHz サンプリング周波数をサポート
・入力: PCM（I2S、LJ、16-32ビット）、DSD、SPDIF
・低消費電力: 40mW 以下（通常動作時）/ 1mW 以下（スタンバイ時）
・パッケージ: 28ピン QFN (5mm × 5mm)

■手を加える -DACボードのModify-



結論から言って，DACボードはお値段以上に突っ込みどころ満載だった．
画像は途中経過の一コマだが，モデファイ箇所は以下のとおり．

・電源はAC入力とDC入力の二系統仕様だが，AC入力の不要だし，ターミナルブロックがケースに干渉するので撤去．DC入力オンリーに仕様変更．
・目を引く大型の電解コンデンサーは680uF/63Vと耐圧が完全なるオーバースペックで容量不足．これは有無をいわさずリプレース．
・ケミコン類は，国産ニチコン等のプリントがされているが恐らくフェイク．これもリプレース．
・DACのアナログアウトは，チップメーカー推奨回路によると，アナログアウト→IV変換→DCブロック→ローパスとなっているが，ローパスは省略されていた．IV変換のオペアンプ・負帰還等のキャパシターは歪特性が重視されるのでフィルムタイプが望ましい．オリジナルは積セラだし実装も雑だったのでリプレース．
・更に，DCブロックの抵抗は片チャンネルだけ10Ωのところ47Ω．おい，おい，といういい加減さ．

以上，安さと引き換えに労力を費やされるDACボードだった．

■スペック



モディファイ後，F特を測ってみた．テスト信号源の最高周波数は21ｋHzなので，20-20kHzの範囲で見て欲しい．電気特性はスパッとフラットという結果だった．

■原価と試聴

原価を計算してみるとDDC(2,857円) + DACボード（1,391円）　+　タカチ社のケース（800円） = 約5000円．
DACボードのパーツ交換，オペアンプはOPA2134に置き換え，外部電源を加えて１万円でお釣りがくるはず．

試聴は12Vトランス式電源をつなげて行った．その音質は鮮烈ながら緻密でモニターライクな音質．チャレンジした人は　”これぞコスパ！”　と唸るはずではないかと．

PCM2704 transformer for I/V conversion in DAC　sansui ST-75







4～5年前に作ったバスパワーDACを引っ張り出して聴いている．DACはテキサス・インスツルメンツ PCM2704．44.1/48KHz，16bitとハイレゾ時代のいまとなってはプアーなスペック．だが，DACのIV変換がライントランス式であることが特徴だ．



実装されているライントランスは二個 約千円で買えるサンスイのST-75．昭和からの超ロングセラー製品でパーマロイ鉄心, ポリウレタン電線等といった拘りが消費者に支持されている背景にあるのだろう．
ST-75は一次インピーダンス：１０ｋΩ，二次インピーダンス：６００Ω．一次と二次を逆接続することで I（電流）をV（電圧）に変換するとともに利得を稼ぐ．

ところで，なぜトランス式IV変換なのかの話題に少しふれておこう．
一般的なDACはオペアンプを使いIV変換と電圧増幅回路を構成する．これに対し，トランス式は電源供給が不要のため回路が非常にシンプルに構成できること．DAC出力信号に含まれる高周波ノイズをカットするローパスフィルターも構成できる一石ニ鳥さがセールスポイントとなる．更に，トランス独特の音質が加わる．ちなみに 回路上で音質と周波数特性を決めるのはトランス個体と二次側の負荷抵抗になる．ちなみにこのDACは10kΩの設定だった．

もっと，広く情報を取得したいのであれば，USBオーディオ基板の購入先であるこのWebサイトを覗いてみてはいかがだろうか．



@500円のトランスともなれば，電気的特性が気になるところ．参考程度になるが簡易な方法でf特を測ってみた．DAC入力の信号源はフリーソフトWaveGene．DAC出力電圧の実行値をデシベル換算しグラフにプロット．

ST-75を使ったIV変換の事例でよく見かけるとおり電気特性は素直なものだ．廉価版ライントランス，サンスイST-XXシリーズは100Hzあたりからだら下がりになる傾向にある　（*オーディオ用の高価なトランスは超低域までフラットな特性）．

ただし，カタログスペック上でいうと，周波数特性の低域側は20Hz, 広域側は20KHzまでカバーしていることになる．周波数特性の定義は信号の通過利得が通過域から3dB下がった点だから．

廉価なトランス式IV変換．聴感上はオーディオ用ライントランスの一個10,000円のものと比べ明らかに劣るものではない．500円トランスながら，侮れない立派な音質でハイ・コストパフォーマンスなDACに仕上がっていると思う．

High（高い） Resolution（解像度）.
「CDを超える情報量を持つハイレゾ音源」というのが現在のオーディオ界のトレンド．この波に乗ってみようと，新しいUSB D/Dコンバーターに買い換えた．

■ハイレゾ音源とは



画像はハイレゾ音源のイメージを図示したもので，アスキー社の情報雑誌からの引用．
一言でいえば，デジタル化のマス目が細かい＝高解像度というわけ．ちなみに24bit 96KHz音源の解像度はCDの300%増しとなる．興味がある方は，ここの記事にわかりやすく解説されているので読んでみたらいかがだろう．

さて，ハイレゾ音源を楽しむには，ハイレゾ音源とハイレゾ音源の対応機器が必要だ．とりわけ，パソコンとDACをつなぐオーディオUSBインタフェースは一般的に16bit 44KHzなので，これ自体をハイレゾ対応にしなければならない．

■D/Dコンバーター



D/Dコンバーターとは”デジタルtoデジタル変換器”の意味で，一般的なオーディオUSBインタフェースである16bit 44KHzを超える規格，つまりハイレゾ対応の製品だ．
画像はフジヤエービックの通販サイトからのコピー．D/Dコンバーターと一言でいっても様々な機器が販売されているが，いずれも1万円を超える高額でマニア向けとなっている．

■中華D/Dコンバーター（DDC）



ハイレゾ音源には興味があるものの，たかだかUSBインタフェース機器に数万円の投資はちょっと、、、、いう方には中華DDCが最適だろう．
画像は3千円台で買った中華DDCを分解し，ケースの中から取り出した基板．USBを入力インタフェースに光もしくは同軸のデジタル出力をもち後続のDACに24Bit 96KHzまでのハイレゾ信号を送出する．
ただ，ブログでも何度かとりあげているとおり，中華製は「いいかげんな商品」なので更生作業をしないといけない．ハンダゴテを持っている方以外にはお勧めしない。
案の定，この商品も水晶発振器がVcc3.3Vのところ5V仕様がついていたり，OSコンに見えるキャパシタもよく見ると精巧な偽物だった．

■更生概要

そもそもUSB-DDCの仕組み自体は大したものではない．
機能的にはPCからUSB経由で伝送されるデジタル信号のレシーバー，波形整形，そしてDACにPC側からの電源にのったノイズを遮断するアイソレーター（この製品はパルストランス）からなる．

話を更生作業に戻そう．3千円台の怪しい中華DDCをリーズナブルにオーディオ機器にするならば

・偽物キャパシタの交換
・USBノイズ対策
・水晶発振器の高精度タイプの交換とノイズ対策

でいいと思う．



ということで作業完了後が上の画像．



USBインタフェース部・電源ラインのパスコンにスチロールコンデンサ（1000pF）を追加，その後に続く平滑用のケミコンは正真正銘のOSコンに交換．水晶発振器の3.3V安定化＆ノイズ吸収は超低ESRアルミ電解コンデンサ1200uF.



水晶発振器は，カスタマイズとしては定番「12MHz/3.3V駆動のFOX924B」に交換．±2.5PPM・高精度を実現した温度補償型水晶発振器になる．

■動作確認

DDCはPCにつなぐとハイレゾ対応機器として認識された．さっそく秋月電子で買ったオーディオテストCDに入っている24KBit 96KHzのテスト信号を再生し動作に問題ないことを確認できた．

※注意　「更生＝改造」には電子回路知識，素子知識，半田ゴテなどの実装技術が必要です．また，記事内容は”実験の域”であり，実用ならびに動作を保障するものではありません．

前回,設計の手抜きを指摘した「中華DAC 恐るべし」の対処方法になる．

画像は対処前に備忘録として各実装パーツの電位を測ったもの．
さて，このDAC，パッと見ておわかりのとおり，アナログアウトのLPF部の不良（手抜き）を除いては意外にまともな設計だ．コンパクトな基板ながら，ちゃんとデジタルレシーバーCS8416（水晶発振器の下に実装），DAC CS4344用に各々レギュレーターLM317を介して電源を供給している．
ただ，DAC CS4344まわりのケミコンは，すべて47uF.データシートに書かれている内容からして理解に苦しむところ．見た目は良いが中身が伴わない．それを見抜いて遊べるのが中華DACなのだ．



ということで，もともと付いていたDCカット用のケミコン47uFと0.1uFのフィルムCを取り外し，そこにアナログフィルター基板を追加した．

データーシートに記載されるフィルターと少し違うのは，ハイパスの3.3uFはケミコンを使わず薄膜高分子積層キャパシタ10uFにした．可能な限り信号経路からケミコンは排除したかったし，ローカットの遮断周波数は1.9Hzと引き下がる利点がある.
一方ローパスは470Ω＋2700pFと当初設計値のまま．信号経路の抵抗はオーディオ用をおごった．

ほか，DAC周りのケミコンも交換．Pin#5の「Quiescent Voltage」は10uFの積セラ，Pin#6の「Positive Voltage Reference (Output) 」は33uFのOSコン，Pin#9の「Analog Power (Input) 」には100uFのOSコンにしている．

今回の収穫はアナログフィルターの音質影響．DACはハイレゾ対応やダイナミックレンジなどDACチップ単体の特性に注目しやすいが，音質面ではアナログ回路（フィルター）の影響が極めて大きいことが改めて再認識できたこと．
実装スペースの都合上，出力レベルでは不利な簡易的なRCによるパッシブ構成となったが，こんなモノでも，元の状態と比べ驚くほど音質の変化がある．
ザラツキや歪感が解消され，クリアな音楽を楽しめる．まさにアクセサリーからオーディオ機器へ更生した．

「どうも音が歪んで聴こえるので見て欲しい」と舞い込んできたのは中華DAC．CS8416＋CS4344の仕様．

早速テストで繋いで聴いてみた．確かにザラついた音質でピアノの高い音に歪みを感じ聴くに耐えない．バラして回路を追ってみると何と！！アナログ出力にLPFが組まれておらず，DCカットのケミコンのみというお粗末な設計．
これ，いくらなんでも酷すぎ、、、、．消費者（オーディオファン）をバカにしてますよ．



Cは0.0027uf(96KHz)-0.0039uF(44.1KHz)あたりがベストらしい．
フィルターの周波数特性としては30KHzあたりから下がるセッティングになる．週末，このデータシートを参考にドーダボードにLPFを組んで追加してあげよう．

何とか音が鳴るまで漕ぎつけたTDA1543，最終仕上げは電源スイッチやLED表示周りの修復．画像のとおり完了した．記事はこの備忘録になる．

そもそも電源スイッチやLED表示はCPLDによってコントールされていた．しかし，肝心のCPLDは撤去してしまった．ゆえに電源すらいれることができない状況からのスタートなのである．

ここは知恵を絞るしかない（汗）．

課題はモーメンタリースイッチで電源オフオンできること．ワンプッシュで電源ON，もう一度ワンプッシュすると電源OFFという仕組にするということだ．面倒なのでパネルに穴をあけメカニカル動作のトグルスイッチを付けたくなるが，ここはぐっと我慢．



最初にしたのは，スイッチ部の加工．押すとグランドに落ちる仕様だったので基板から足を浮かしてリード線を引き出した．モーメンタリーSWをトグルSW動作にするための準備作業になる．



次は，モーメンタリーSWで電源ON・OFFできる回路の追加．新たにユニバーサル基板でおこした．
回路はトランジスタ３石＋リレーによって，モーメンタリーSWであってもトグルスイッチ動作する．ワンプッシュで電源ON（リレー動作），ワンプッシュで電源OFF（リレー解放）となる仕組み．



ついでにTDA1543 出力部のカップリングCを増量ならびにRCA端子への配線材を銀メッキ線に新調．
とりわけカップリングCは音質に大きく影響することがわかった．オリジナルは0.1uFの積層セラミックC（チップ）だったが，これを”最終的に”2.2uFのフィルムCに換装したのが音質向上のポイントになる．ただ実装スペースが限られているので，画像のとおりアクロバチックな取り付けになってしまった．

参考まで，あえて”最終的”とのべたのは，実は同容量のチップタイプ・フィルムCへの交換もしたのだが．どうもしっくりこなかった．積セラと比較しクリア感はあるが何かモノ足りない．音楽の躍動感が伝わらない．そしてリードタイプの2.2uFに交換したところ劇的に音質が豹変した．空気感というかリアルさがこれまでとは全く別もの．音楽を聴く気にさせる．

容量の差はローカットポイントだが，これだけではない印象を受ける．TDA1543のI/V変換は抵抗だけで構成され，それにカップリングCという非常にシンプルな回路．ゆえに個体パーツの質が音質全体に大きく影響するのかもしれない．

故障したDACが息を吹き返した．しかもオリジナルを超えた音質に仕上がったと思う．

以前からNOS DACの代名詞「TDA1543」の音質に興味を抱いていたところ，故障したDAC（ジャンク）を手に入れることができたので，修理を試みた．

モノはガレージメーカー．仕様は7mm厚のアルミシャーシ，トロイダルトランス，4パラDAC，同軸入力はデジタル・アイソレート・トランス搭載，OSコン、、、と申し分ない素晴らしいスペックだが，実装は中国？らしく最悪極まりない．
前オーナー曰く購入一週間で故障してしまったというが，それは自然のなりゆきだったようだ．フタを空けてみると配線くずはでてくるし，QFPパッケージのICはハンダが雑で一部足が浮いていた．

回路診断のなかで「トランジスタ不良発見，これで修理完了！」は糠喜びだった、、、、．不良箇所はトランジスタだけではなく，全体をコントロールするプログラムロジックICが逝っていた．最悪、、、（涙）．
プログラムソースは不明のこともあり，完全復活は諦めた．"同軸入力専用DAC"として再生することに．



逝かれたCPLD (Complex Programmable Logic Device) は撤去，そこにDAI（DIR9001）を載せるピッチ変換基板を新設し，細かな配線は基板裏面で．



次はDAI出力先，DAC入力抵抗との接続．オリジナルはCPLD経由となっていたので直結しかない．課題は抵抗類は極小1608サイズの表面実装であること．さてどうするか．当初0.2mmのポリウレタン銅線による配線を考えたが（というか配線してみたが），手間がかかりすぎる．結局は基板上の入力抵抗は使わず，基板増設のうえ普通の抵抗を実装した．

過去に年代モノのアンプ数台を分解・再生した経験はあるが，アナログと違いDACのようなデジタル製品は，その名のとおり「鳴るか，鳴らないか」の二極化であることが難しいところ．データシート不明のICの動作推測，TDA1543は型式によって入力フォーマットが異なるなどいくつかの難局にぶち当たったが，何とか”DACの正常動作＝音がなる”に漕ぎつけることができた．えらい時間を費やしたが”意地”というか”執念”の勝利かも（笑）．

NOS DACの音質は80年代サウンド．現代DACと比べると個性があって面白い．一言でいったら無骨な音．悪い意味ではなく余計な付帯音を感じず，押しのある力強さが新鮮だ．これはこれで魅力的．
年代モノのTDA1543チップ．DACマニアの方であれば，一台保有する価値はあるとみた．

Digi Fi No7の特別付録，OlasonicのUSB・DAC付デジタルアンプをケーシングしてみた．
さて，どうしようか、、、、と思案しながらネットで検索してみたところ，TAKACHIのアルミケース「YM-100」がぴったりという記事があったので，それを参考にさせていただいた．



ハイ出来上がり．ポイントは，スペーサーくらい．付属のものでは，スピーカーターミナルが干渉してしまうので，長さ５mmのものに変更した．



リアはこんな感じ．指がちゃんと入るので，スピーカーコードを差し込むにあたり不便さは感じない．

オーディオ雑誌の老舗「Stereo Sound」の姉妹誌，DigiFi（デジファイ）の今月号は注目かもしれない．
特別付録はUSB-DAC付デジタルパワーアンプ．これで2980円はお買い得かと．

本日発売であるが，売行きは出だし好調のようだ．
amazonは19時段階で完売．中古本が定価の倍，5980円でオファーされていた．
その頃，都内会社近くの書店を2軒ハシゴしたが，いずれも即日完売！ダメモトで自宅近所の大型書店に電話を入れたところ，幸運にも残り少ないなかから一冊を手に入れることができた．

DACそのものは困っていないので，”あれば，買おうかなぁー”的なアプローチであったが，完売に直面すると何としても欲しくなる、、、という心理．自己分析ながら購買心理とその行動は面白いものだ．