ラズベリー・パイによるネットオーディオ（２） PCM5102A DAC の自作

ケースに入れたRaspberryPiとPCM5102A DAC

　先回ラズベリー・パイにVOLUMIOをインストールし、秋月のUSB DACを接続してのWeb Radioによる音出しに成功しました。

　しかしながら前述したように、AKI.DAC-U2704 は安価で定評はありますが、48kHz/16bit の性能ではハイレゾとはいえず、せっかくRaspberryPiがI2Sの出力を備えていることからこれを最大限利用すべくハイレゾDACを製作することにしました。

　インターフェース誌2014.９月号をはじめいろいろ調べてみましたが、意外と簡単にできそうです。それというのも回路のIC化技術がずいぶん進歩しており簡単な配線のみで比較的高級なスペックを出すことができるようです。

　その前に日常の使い易さと見栄えを考えてケースに入れることを考えました。
　ケーシングは自作品の最も苦手とするところで、使うのは自分だからと手を抜くと折角の作品がゴミ扱いにされ、なおかつ馬鹿にされかねません。　
　今回は右写真のように秋月のABS樹脂ケース（１１７ｘ８５ｘ４１ｍｍ）をつかいました。硬さもほどほどで、クラックも入りにくいようで割合容易に加工出来ました。

　上写真は正面です。USBポートが2つしかありませんので、上が無線LANドングル、下がUSBメモリとしています。左側の少し大きめのコネクタは有線LAN用です。

　左写真は背面です。音声出力用のRCAジャック（赤が右）とその左の穴は電源供給用のUABマイクロプラグが通ります。

　ほとんど使うことのない通常のオーディオジャックと映像信号用のHDMIポートを使うための穴は開けてありませんし、黄色の映像コンポジット信号出力用のRCAジャックは取り外してしまいました。結果、我ながら綺麗に仕上がったと思います。

　さて、いよいよI2S接続DACの製作です。
　使用するICは入手性の容易さと回路の簡単さからPC5102AまたはES9023に絞られるようです。今回は前者を秋葉原の千石にて＠￥400で購いましたが機会あれば後者も試してみたいところです。

　右写真の中ほど左にある小さな20ピンのチップがPC5102Aです。右側にあるサイズ比較用のTTL ICやスケールと比較して大変に小さなことがわかります。このままでは配線が大変なので上にある変換基板（手元に20ピンのものがなかったので28ピンで代用）に一旦ハンダ付けしてから使うことになりますがこの工程が一番の難関なのです。

　回路図を示しますが、これは製造元Texas Instruments（オリジナルのBurr-Brownは買収された）のデータシートのアプリケーションそのままです。驚いたことにオーディオ信号の通り道を緑で示しましたが出力部分のフィルターRC以外は何もなく、あとは電源供給ライン（赤）とフィルタコンデンサそしてグランドラインのみです。

　PCM5102Aへの電源（共に３.３V)はアナログとディジタルを別々に供給できますので私はディジタルをRaspberryPiから直接、アナログをRaspberryPiの５Vから3端子レギュレータを通し３.３Vとして供給しています。この辺りはそれぞれの好み、いやこだわりでいいと思います。

　上写真は完成したDACボードで多少雑ではありますがうまく出来たと思います、これをRaspberryPiの８ピンのP5コネクターに挿して親ガメに乗っかった子ガメ、いわゆるピギーバックスタイルにして実装します。（右上）

　右写真にケースに入れたRaspberryPiとDACボードを示します。

　この装置をバックグラウンドミュージック用にと考えている私にとってここまでで十分に実用になりますが、電源の非スイッチング化を考えました。（多少蛇に足のきらいあり）　

　このシステムの消費電流は、実測の結果５Vでせいぜい８００ｍA程度でしたがこのことは「たかが」かつ「されど」の世界です。

　常識的にはシリーズ定電圧電源を使いますがそのためにはAC ８V １．５Aくらいが供給できるトランスが必要となりますし中途でドロップさせる電力もかなりなものになりますので、いまさらながらスイッチング電源のありがたさと世の中への省エネ貢献が理解できました。（パルスノイズに目をつむれば）


　左図は今回製作した５Vシリーズレギュレータです。
　電源トランスに古いヒータートランス（もちろん真空管用）６．３V ２A出力を利用しましたが、残念ながら９０V入力タップがなく整流にSchottky Diodeと大容量電解コンデンサを使うことで整流電圧をあげています。

　もちろん入出力電圧差が小さいので、低損失可変レギュレータ　PQ20RX11 をつかいました。内部基準電圧が２．６４Vとありましたので出力電圧設定には２ｋΩを２個使ってあります。（2.64V x 2 = 5.18V)
　右図は以前このブログで紹介した自作の定電流負荷装置を使ってこの電源の出力特性を見たものです。測定が拙速・乱雑でプロットがバラついていますが、５V ８００ｍAはなんとかクリアしています。

　ということで一応完成です。

　左写真手前左がケースに入ったDACボードを背負ったRaspberryPi、中央がマスターボリューム（ロータリースイッチと固定抵抗で作った若き日の作品）、右側が今回制作した電源（アルミケース入り）でACタップがつけてありますので、ここでスイッチを入れればパワーアンプもスタートします。

　後ろに見えているのは６V６PPの自作真空管ステレオパワーアンプで桜材標準箱入の三菱ダイヤトーンP-610Bを鳴らしています。

　しばらくこのサブ・システムで色々なソースを楽しみましょう、、、、そろそろ夜も長くなることですし、、、、