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devilsound DACについて

devilsound DACは高品質16ビットで、オーバーサンプリングされていない、オーディオデジタル・アナログ変換器です。音声再生は、記録された周波数(32、44.1、48kHz)でなされ、リサンプリング、アップサンプリング、オーバーサンプリングは、一切ありません。

更に、我が社のDACには、USBポートから、綺麗な電力を再生するための特別な回路が組み込まれています。これは、USB電力の便利さと外付け電力供給機能の組み合わせなのです。

DACの技術的構造

devilsound DACの構造や、使用されているチップのセットについて の技術的な詳細を知りたい方、もしくは全体像を把握したい方の為は、以下の説明をご参照ください。

一般的なDACは、基本的に4つの要素に分ける事ができます。

良いDACをデザインする為には沢山の要素がありますが、ほとんどのものは先に挙げた4つの要素を含んで作られています。以下は、各要素の詳細と我が社のDACにどのように実装しているかについての説明です。

電力 綺麗な電力は音声にとっては不可欠です。とりわけオーディオデジタル・アナログ変換器における信号の混ざり合った世界では、そういった電力は大きな意味を持ちます。

USBポートからの電力は格別使い勝手が良いのですが、汚いことで知られています。その電力は10%の範囲以内(4.75〜5.25V)で変動しており、その他の周辺機器、例えば外付けのハードディスクのような、大量の雑音を供給ラインに差し挟んでしまうようなものにも同時に使われています。

devilsound DACでは、MAX8614と呼ばれる、小さく早いDC-DCコンバータチップを組み込んでいるUSB電源から、綺麗な電力が再生されます。そのMAXは、±6Vを再生することに向いており、その際、電力はフィルターを通り(オンオフを繰り返すノイズを取り除くため)、下方制御されます。結果として、極めて綺麗で安定した±5Vの電力が電力がレールへと届けられるです。

+5Vのレールは、低い電圧が必要な他の重要なチップへと電力を届ける為に、かなり下方制御されています。

デジタルオーディオ受信機 S/PDIF業界でよく使用されているデジタルオーディオ受信機チップは、結晶半導体チップ(例:CS8416)、あるいはBurr-Brown社製のDIR9001です。

これらのチップは低いジッター出力信号をを届けることが出来るのですが、しばしばジッターが減少する性能をただ単に制限してしまうのです。代わりに、CS1816においては、数kHzまでのジッターは出力を介してすんなりと通り、結果、作り出された低ジッターのワードクロックは、綺麗な出力源に大きく依存しています。

USB受信機チップ業界はSpActがそのほとんどを占めており、その技術はBurr-Brown社(現在のTexas Insrument社)によって、USBからの低ジッタークロック信号を回復する為に開発されたものです。SpActの開発について、インターネット上に興味深い記事が有ります。この記事は、USBと伝統的なデジタルオーディオ送電の違いについてや、正確にはどのようにSpActがどのように機能するのかについて述べています。

devilsound DACは、Burr-Brown社がSpActを利用して作った、PCM2706をUSB受信機として使用しています。devilsound DACはそのチップに組み込まれているデジタル・アナログ回路に側路を付け、PCM2706を綺麗な低ジッターのデジタルオーディオストリームを作り出すために使用しているのです。

安定した電力はデジタル受信機部にとっては大きな意味を持ちます。現代においては、電圧の変動はクロックやフェーズロックループ(PLLs)を簡単に調整する可能性があり、結果、好ましくないジッターの活動を導いてしまいます。devilsound DACで綺麗に再生された電力は、そういったジッターを最小限に止めることができます。

デジタル・アナログ変換 devilsound DACはアナログ機AD1851のステレオを使用しており、オーバーサンプリングされていない状態にしてくれます。

当製品では、1851RZ-J版チップが使用されています。このチップ名にある「R」には表面実装という意味が、「Z」には無鉛(ROHS規格準拠)という意味が、「−J」にはそのチップが最も高品質であるということを明らかにする目的がそれぞれこめられています。

AD1851は、AD1861や、多く用いられているAD1865(とりわけオーバーサンプリングされいないという理由で広く使用されています。)と同じ系統のものです。(現在、AD1865は、徐々に製造中止となってきています。)これらの3つのチップは事実上、同じTHD仕様を用いています。その中でAD1851は、新しい16ビット解析のデザインに非常に適しています。

グルー・ロジック 解読されたデジタル音声信号を特定するには、いくつか異なった方法があります。PCM2706の出力はI2Sですが、その一方で、AD1851はきちんとそろえられたシグナルデータを必要とします。

その解決策として、シフトレジスタを用いることにしました。それにより、データビットは調整され、左右の経路へと分けられます。PCM2706からのワードクロックは、AD1851 DACチップへと直接繋げられ、低ジッターを保ちます。

ビットの転換、あるいは経路の分割電気回路はXilinx CPLDを使用するように実装されています。devilsound DACの電気回路板は、CPLDに繋がっているJTAGヘッダーが搭載されています。それにより、回路板に全てが集められた後に、ファームフェアがチップへと書き込まれるのことを可能とするのです。

出力部 音声デジタル・アナログ変換機の出力部の設計には、様々な方法があります。現在使用されている技術は、デジタルからアナログへと変換をするチップや、多くのデザインを基に妥協して作られたもの、そして個人の好みによるものなどがほとんどです。

devilsound DACは一本のオペアンプ出力を使用しており、このオペアンプ出力はやや低域の通過フィルターを持つ、電流を電圧にする変換機を備えています。その電気回路は理論上、最小の部品数を実装しています。(一つの経路につき、レジスタ2つ、コンデンサ1つ)

低域通過フィルターを電圧部に組み込むことは、オペアンプが、かなりの低帯域幅の最高限度で機能することを可能とし、容量性負荷を操作する際に(例えば、ケーブルやアンプ)、音が鳴るといった問題を解消してくれるのです。オペアンプは、スナバレジスタを組み込んだ出力からかなり離れたところに位置しています。

更にこの電気回路によって、出力がDC結合されるので、出力結合コンデンサを取り除くことができるのです。以上のことにより、かなりのスペースを節約できるとともに(DACを当製品のサイズにするのに重要)、信号の経路をきれいにし、低周波数逃げ部の底で起きるタイムラグを除去してくれるのです。

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