USB to Audio Digital / Analog Converter

USB オーディオ Digital/Analog Converter（PCM2704) の製作

2006.7.2

公開

はじめに

私が以前PCで使用していたアナログオーディオカードがかなり酷い出来（プチノイズ乗りまくり、マウスを動かすだけでジージーうるさい）だったので、評判の良いVICSさんのUSBオーディオキットを作ってしばらく使っておりました。なかなか音質も良く気に入っていましたが、息子のPCのサウンド関係の調子が悪くなった時にそっちに取り付けたため、私の方はまたショボいサウンドカードに逆戻りしちゃいました。

VICSのキットでも使われているTI(BurrBrown)のUSBオーディオチップ(PCM2704などのシリーズ)のデータシートを見てみると使い方もそれほど難しくなさそうですし、セルフパワーとやらも一度試してみたい、SPDIF出力も付けると後々都合が良いし・・・ということで、PCM2704用に基板を起こし、独立電源でUSB－デジタル－アナログオーディオインタフェースを自作してみました。

現在は本機のコアキシャル出力を8パラDACに接続（8パラのオプティカル側はCDP入力)して、DACの出力をヘッドホンアンプに繋いでいます。
紹介の順序がバラバラになっちゃいましたが・・・なんとかページがまとまったので遅ればせながら公開です。

回路

回路図　usbdac.gif (1400*1000)

ほぼデータシートの参考回路のとおりです。クロック部分やデジタル出力周りは他の関連サイトで紹介されている回路をいろいろと参考にさせていただきました。
電源はセルフパワー構成でアナログ系3.3V、デジタル系5V/3.3Vをそれぞれリニアレギュレータで供給します。
アナログ出力はヘッドホンドライブ用に組んでみましたが、私の場合はその後自作したヘッドホンアンプをメインに使うようになったので、ラインアウトで組んでおいたほうが良かったかな～とも思ってます。
余裕があればアナログ出力にopアンプを入れれば良かったかも…結局今はデジタル出力しか使っていないのですが。
デジタルアウトについてはコアキシャルとオプティカルの両方を付けています。
デジタル出力(COAX)の74HCU04は同時スイッチングノイズをばらまくのでパスコンは電解とセラミックをパラでしっかり付けておきます。
インジケータのLEDはパワーオン／サスペンドで赤、アクティブで青に切り替わるようにしてみました。

ポジ基板パターン (usb_pcb.zip 159kB)

両面感光基板用の96x145mmサイズ、GIFファイルでパーツ配置・部品面パターン・裏面パターンの3レイヤです。
※アナログ出力はラインアウト用になってます。
もし作られる奇特な方がいらっしゃったら、細かいトコは回路図とつき合わせてなんとかうまい具合に作ってやってくださいm(_ _)m
スルーホール加工もあるし、ここまでくると基板製作も業者さんにお願いしたほうがいいのかもしれませんけど・・・基板自作は暇有り金無しの味方ちゅうことで。

パーツについて

トランスはRSの7V*2 / 3.2VA基板実装用トロイダルを使いました。
3.3Vデジタル系統への電源にノイズ除去用チョークを入れましたが、ジャンクで型番等不明ですし、付けなくてもたぶん影響無いと思います。
5Vレギュレータが少々熱を持つので、ヒートシンクを付けたほうがいい感じです。3.3Vのほうはヒートシンク不要でしょう。

電源の3300uはNichiconのMUSE、その他はOS-CONを使ってみました。PCM2704の周辺に付くパスコン（青い四角の）は0.1uポリプロピレン。

デジタル出力のアイソレーション用パルストランスは、そこらに転がっていた素性のよくわからんコアにコイルを10：6で巻きました。オシロで出力を確認したら真っ当な波形になってましたし、DACからちゃんと音が出たんで大丈夫でしょう(^^；

写真

両面感光基板で製作しました。

ユニバーサル基板でも出来ないことはないのですけど、PCM2704が表面実装なので感光基板でプリントパターンを作っちゃった方が間違いないです。

基板サイズはケース(タカチのHEN110520S)の幅ギリギリになってしまいました。ケース脇の溝にスライドしてはまる感じです。

USBコネクタと光出力コネクタは基板付けなので、バックパネルはコネクタに合わせて穴開けします。

PCM2704近辺

SOパッケージのハンダ付けにちょっとコツが要りますけど、0.65ピッチならそれほど難しくないと思います。

インジケータLEDの部分です。

ICのサスペンド出力がLo（サスペンド状態）の時に赤LED、Hi(アクティブ状態)の時に青LEDが点灯します。

パネルはシンプルにインジケータLEDのみです。

USBのロゴはシャレで(^^；
テープラベラーで透明テープに印刷して貼り付けました。

後ろはちょっとゴチャゴチャしてますが。

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	両面感光基板で製作しました。ユニバーサル基板でも出来ないことはないのですけど、PCM2704が表面実装なので感光基板でプリントパターンを作っちゃった方が間違いないです。
	基板サイズはケース(タカチのHEN110520S)の幅ギリギリになってしまいました。ケース脇の溝にスライドしてはまる感じです。 USBコネクタと光出力コネクタは基板付けなので、バックパネルはコネクタに合わせて穴開けします。
	PCM2704近辺 SOパッケージのハンダ付けにちょっとコツが要りますけど、0.65ピッチならそれほど難しくないと思います。
	インジケータLEDの部分です。 ICのサスペンド出力がLo（サスペンド状態）の時に赤LED、Hi(アクティブ状態)の時に青LEDが点灯します。
	パネルはシンプルにインジケータLEDのみです。 USBのロゴはシャレで(^^；テープラベラーで透明テープに印刷して貼り付けました。
	後ろはちょっとゴチャゴチャしてますが。