Linux Computing
  1. ホーム
  2. USB メモリタイプ DAC の設計

USB メモリタイプ DAC の設計

PC と USB DAC との接続は USB ケーブルで接続することになるのですが、このケーブルによっても音質が変化すると言われています。音質もさることながら、ケーブルを介することでケーブルのインピーダンスによる電源のロスやノイズの影響が考えられます。

これらの影響を低減させるために、PC のコネクタに直接接続する USB メモリタイプの DAC を設計しました。DAコンバーターにはテキサス・インスツルメンツ社製の PCM2704 を使用しています。自作なので基板はむき出しになっていますが、それもまた味があります(でも、部品のショートや静電気等、取り扱いには注意が必要になりますが)。

寸法はH:17mm、W:55mm(PC接続時突出部)、D:11mmと殆どUSBメモリ・スティックと同等サイズになっています。対応するサンプリング周波数は32KHz、44.1KHz、48KHzで、データ分解能は16bitです。電源はUSBバス・パワーとなっていますので、USBコネクタに挿すだけで使用可能です。ドライバーのインストールは不要で OS の標準ドライバーでOKです。Linux (Ubuntu 12.10)、Windows XP/Vista/7 で動作を確認しています。また、参考として iPad 2 での動作も確認しました。

小型ですが音質にこだわった点としてパターン設計(デジタル GND とアナログ GND の分離)、出力のカップリングコンデンサにはオーディオ用に設計されたニチコンのタンタル固体電解コンデンサ"MUSE"を使用しています。これにより、小型ながら力強い低音域と透明感のある音の再生を実現しています。:-)

mini-usbdac-pc300.jpg(7357 byte)
mini-usbdac-300.jpg(10012 byte)

主な仕様

主な仕様は以下になります。

項目 仕様 備考
基板サイズ 17mm x 55mm x 11mm USB コネクタ含めると65mm
DA コンバーター PCM2704DB テキサス・インスツルメンツ(TI)
サンプリング周波数 32kHz/44.1kHz/48kHz
分解能 16bit
入力 I/F USB 1.1 USB A タイプコネクタ(オス)
出力 I/F ヘッドホン/ライン Φ3.5mm ステレオミニジャック
電源 バスパワー(5V 500mA)

回路図

回路図は以下になります。

mini-usbdac-schematic.jpg(31379 byte)

部品表

使用部品のリストです。出力カップリング・コンデンサにはニチコンのオーディオ用タンタル固体電解コンデンサを使用しています。

デバイス名 型名 定数 定格 リファレンス番号
プリント基板 MINI-USBDAC_Rev.1
DAコンバーター PCM2704DBR - - IC1
LED SML-51UWT86 - 赤,630nm D1
USB A コネクタ - CN1
ステレオミニジャック ST-005 - CN2
炭素皮膜抵抗器 RK73H1JTTD1004F 1MΩ 1/10W,1% R2,R6
炭素皮膜抵抗器 RK73H1JTTD1501F 1.5kΩ 1/10W,1% R1,R5,R13,R16
炭素皮膜抵抗器 RK73H1JTTD22R0F 22Ω 1/10W,1% R3,R4,R7,R8
炭素皮膜抵抗器 RK73H1JTTD3301F 3.3kΩ 1/10W,1% R9,R10,R11,R12
セラミックコンデンサ GRM1882C1H220JA01D 22pF 50V,±5% C4,C6
セラミックコンデンサ GRM1888B11E104KA01D 0.1uF 25V,±10% C1,C5,C15
セラミックコンデンサ GRM188B11A105KA61D 1uF 10V,±10% C7,C8,C9
セラミックコンデンサ 10uF 10V,+80%,-20% C2,C3,C10
セラミックコンデンサ 0.015uF 50V,±10% C11,C12
タンタル固体電解コンデンサ F950J107MSAAM1Q2 100uF 6.3V,20% C13,C14
水晶発振子 12MHz

レイアウト図

GND パターンはアナログ GND とデジタル GND の分離をしています。部品面にアナログ GND、半田面にデジタル GND として1点アースで接続しています。

部品面のレイアウト図です。水晶発振子のリファレンス X1 がないのと、ステレオミニジャックのリファレンスが J? となっているのはご愛嬌です。 :-)

mini-usbdac-top.jpg(30603 byte)

そして半田面のレイアウト図です。

mini-usbdac-bottom.jpg(19315 byte)

使用方法

動作の確認は Linux (Ubuntu 12.10)、Windows XP/Vista/7 で確認しています。また、参考として iPad 2 での動作も確認しています。

Linux

Ubuntu 12.10 で確認しています。PC の USB コネクタに直接挿入し、「システム設定」-「サウンド」に追加されている「アナログ出力 USB Audio DAC」を選択することで使用可能になります。

ubuntu-usbdac-sound.jpg(22857 byte)

Windows Vista/7

PC の USB コネクタに直接挿入することで、ドライバがインストールされて使用することが可能になります。デバイスマネージャーでは「USB Audio DAC」として認識されます。コントロールパネルの「ハードウェアとサウンド」-「サウンド」で再生デバイスとしてスピーカーUSB Audio DACが追加されていることが確認できます。

usbdac-sound.jpg(39758 byte)

Windows XP

PC の USB コネクタに直接挿入することで、ドライバがインストールされて使用することが可能になります。デバイスマネージャーでは「USB オーディオ デバイス」として認識されます。コントロールパネルの「サウンドとオーディオデバイス」のプロパティ「オーディオ」タブの音の再生に「USB Audio DAC」が追加されていることが確認できます。

usbdac-driver-xp.jpg(59851 byte)

iPad 2

iPad 2 で使用するには iPad 2 のドックコネクタを USB コネクタに変換するアダプターとセルフパワーの USB ハブが必要になります。今回、動作確認するのに使用したのは Apple 純正の Camera Connection Kit MC531ZM/A と BUFFALO の USB 2.0 4ポートハブ BSH4A01 で確認しています。

usbdac-ipad.jpg(37001 byte)

基板の概観

USB メモリタイプ DAC 基板の概観と主な搭載デバイスです。

usbdac-stick.jpg(57085 byte)
目次
PR
コンテンツ
最近のトピック
週間アクセスランキング
デル株式会社
Copyright (C) 2017 Linux Computing All rights reserved