Post on 24-Mar-2021
アップサンプリング D-Aコンバータ
- 1 - SRC4192_DA_111226
デジタルオーディオ実験基板 応用篇
概要
SRC_4192_A
アアッッププササンンププリリンンググ
UUPP--SSAAMMPPLLIINNGG DD--AA CCoonnvveerrtteerr wwiitthh SSRRCC44119922
SRC4192(TI社)使用・非同期式サンプルレートコンバータ基板を使った
応用篇
この説明書では、非同期式サンプルコンバータIC、
SRC4192(TI社)と超高性能D-AコンバータIC、PCM
1792A(TI社)を組み合わせた、アップサンプリングD-A
コンバータの製作例を説明します。
USBオーディオインターフェイスキット(USB_DOUT2706)
から出力される、サンプリング周波数44.1kHz(または
48kHz)のS/PDIF信号を、アップサンプリングし、D-A
変換してアナログ出力します。
DD--AAココンンババーータタのの製製作作
実験の際は、PCM1792A、SRC4192(TI社)、WM8805(Wolfson社)のデータシートを入手して必ずお読みください(やさしい英文で書かれています)。
各基板キットの組み立て方については、キット付属の説明書を見てください。
この説明書は「応用篇」の説明書です。
ブロックダイヤグラム
DAIレシーバWM8805_G基板(WM8805使用)
サンプルレートコンバータSRC_4192_A基板(SRC4192使用)
PLLクロック基板CLK_1707_D基板(PLL1707使用)
3
オーディオシリアル信号
高精度、低ジッタのシステムクロック
アップサンプリングされたオーディオシリアル信号(96kHzまたは192kHz)
3
D-Aコンバータ基板DAC_1792_B基板(PCM1792A使用)
ローパスフィルタOPAMP_B基板(OPA2134使用)
L R
L R
平衡-不平衡変換BALUN_2134基板(INA2134使用)
Lチャネル出力
Rチャネル出力
USBでパソコンと接続
USBオーディオインターフェイスUSB_DOUT_2706基板(PCM2706使用)
S/PDIF信号
目次概要
主な特徴
ブロックダイヤグラム
部品表
USBオーディオインターフェイス
の製作
電流-電圧変換部の製作
DAIトランシーバ基板の製作
サンプルレートコンバータ基板
の製作
PLLクロック基板の製作
電源部の製作
接続図
資料篇
1
1
1
2
2
3
4
4
4
5
6
8
主な特徴
◎ USBオーディオインターフェイス(USB_DOUT_2706)
から出力されるサンプリング周波数44.1kHzまたは
48kHzのS/PDIF信号を、非同期式サンプルコン
バータ(SRC_4192_A基板)でアップサンプリングし、
D-A変換します。
◎ D-A変換部には、TI社の超高性能D-Aコンバータ、
PCM1792Aを使った、D-Aコンバータ単独基板
(DAC_1792_B)を使っています。
◎ スイッチ切り替えで、次のサンプリング周波数に
変換したあとD-A変換できます:
44.1kHz、48kHz、88.2kHz、96kHz、176.4kHz、
192kHz
アップサンプリング D-Aコンバータ
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デジタルオーディオ実験基板 応用篇
部品表 ※予告なく変更することがあります。
※この部品表には、ケース、つまみ、接続用のケーブルなどは含まれていません。必要とお好みに
合わせて別途お求めください。
作り方
1. USBオーディオインターフェイス基板(USB_DOUT2706)の組み立てと設定
USBオーディオインターフェイス基板
(USB_DOUT2706)を、キット付属の
説明書を見て組み立てます。
組み立てたあと、左図のように
ジャンパ設定してください。S/PDIF
出力が取り出せます。JP1(FSEL)ジャンパしません(S/PDIF出力)
2. D-Aコンバータ単独基板(DAC_1792_B)、平衡-不平衡変換アンプ基板(BALUN_2134)の組み立てD-Aコンバータ単独基板(DAC_1792_B)を、キット付属の説明書を見て組み立てます。また、平衡-不平衡
変換アンプ基板(BALUN_2134)も、キット付属の説明書を見て組み立ててください。
これらの基板は設定不要です。
アップサンプリング D-Aコンバータ
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デジタルオーディオ実験基板 応用篇
電流-電圧変換部(OPAMP_B基板)組み立て用部品表
OP
A2134
OP
A2134
2700pF
2700pF
2700pF
2700pF
R1B0Ω(変更)
R2B1kΩ(変更)
C1B2200pF(追加)
C2B2200pF(追加)
C5B2200pF(追加)
C6B2200pF(追加)
R4B1kΩ(変更)R3B0Ω(変更)
R8B1kΩ(変更)
R7B0Ω(変更)R6B
1kΩ(変更)R5B0Ω(変更)
3. 平衡-平衡アンプ基板キット(OPAMP_B)を使った、電流-電圧変換部の作り方
D-Aコンバータ単独基板(DAC_1792_B基板)に使われているD-AコンバータIC、PCM1792Aは電流出力の
D-AコンバータICです。D-AコンバータICの電流出力を電圧出力に変換するための回路を、平衡-平衡アンプ
基板キット(OPAMP_B)を使って作ります。
一部追加したり変更したりする部品があります。下の「組み立て用部品表」と組み立て図を見て組み立てて
ください。
備考欄に「変更」「追加」と書いていない部品は、OPAMP_B基板キットに付属する部品をそのまま使ってくだ
さい。
OPAMP_B基板 組み立て図
「変更」「追加」と書かれていない部品
は、平衡-平衡アンプ基板(OPAMP_B)
キットに入っている部品をそのまま
使ってください。
--
++
--
++
CN1B12
3
12
3
R1B 0ΩR2B 1kΩ
CN2B
R3B 0Ω
R4B 1kΩ
C1B 2200pF
C2B 2200pF
IC1BOPA2134
IC1AOPA2134 --
++
--
++
CN3B12
3
12
3
R5B 0ΩR6B 1kΩ
CN4B
R7B 0Ω
R8B 1kΩ
C5B 2200pF
C6B 2200pF
IC2BOPA2134
IC2AOPA2134
CN5B
C9B100μF 50V
C10B100μF 50V
C3B 0.1μF
C4B 0.1μF
C7B 0.1μF
C8B 0.1μF
123
IC1BVCC
IC1B VEE
IC2B VCC
IC2BVEE
++
電流-電圧変換部(OPAMP_B基板) 回路図 回路図中の部品の値は、変更後のものです
アップサンプリング D-Aコンバータ
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デジタルオーディオ実験基板 応用篇
4. DAIトランシーバ基板(WM8805_G)の組み立てと設定DAIトランシーバ基板(WM8805_G)を、キットの説明書を見て組み立てます。
DAIトランシーバ基板を組み立てたら、下の図のようにジャンパ設定してください。
JP1Gジャンパしません
TXSRCどちら側をショートしてもかまいません
M/_S1-2間をショートします(マスタモード)
SW/_HW2-3間をショートします(ハードウェアモード)
FMT01-2間をショートします
FMT12-3間をショートします 24ビット
I2Sフォーマットに設定
JP1GをUSBオーディオ
インターフェイスのS/PDIF出力と
接続するのに使いますので、
ショートピンは差さないでください。
5. サンプルレートコンバータ基板(SRC_4192_A)の組み立てと設定サンプルレートコンバータ基板(SRC_4192_A)を、キットの説明書を見て組み立てます。
サンプルレートコンバータ基板を組み立てたら、下の図のようにジャンパ設定してください。
JP72-3間をショートします(プルダウン)
JP4(LGRP)ショートします(通常動作)
JP2(MODE)2番ピンをショートします(出力側マスタモード)
JP1(IFMT)1、3、4番ピンをショートします(24ビットI2Sフォーマット)
JP5(MUTE)2番ピンをショートします(ミュートしない)
JP3(OFMT)2、3、4番ピンをショートします(24ビットI2Sフォーマット
CN8(TDMI)ショートします
DAIトランシーバの設定◎ ハードウェアモード◎ マスタモード◎ 出力フォーマットは
24ビットI2Sフォーマット
サンプルレートコンバータ基板の設定
◎ 出力側マスタモード◎ 入力フォーマットは
24ビットI2Sフォーマット◎ 出力フォーマットは
24ビットI2Sフォーマット
6. PLLクロック基板(CLK_1707_D)の組み立てと設定PLLクロック基板(CLK_1707_D)を、
キット付属の説明書を見て組み立て
ます。組み立てたあと、左図のように
ジャンパ設定してください。
CSELショートしません(CN1Dの1番ピンから36.864MHzを取り出す)
SR、FS2、FS1SRのみショートします(※)
※FS1ジャンパには、スイッチを接続
して、サンプリング周波数44.1kHz系
のシステムクロック(22.5792MHz)と
48kHz系のシステムクロック(24.576
MHz)を切り替えて取り出します。
アップサンプリング D-Aコンバータ
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デジタルオーディオ実験基板 応用篇
7. 電源部の作り方
電源部部品表
ユニバーサル基板を使って、電源部を作ります。
※予告なく変更することがあります。
電源部 回路図
AC100VIN
100V
0V
FUSE1A
+
-
36V
0V
8V
18V +
0.1uF
0.1uF
IN
ADJ
OUT
+
+
IN
ADJ
OUT
+
+
0.1uF
0.1uF
10uF
10uF
330
330
2.7k
2.7k
LM337
LM317
+12V
GND
-12V
+
+
-
0V
+
IN
GND
OUT
+
+
IN
GND
OUT
+
ケースに接続
+5VGND
+3.3VGND
2200uF50V
2200uF50V
1N4002
1N4002
1N4002
470uF35V
470uF35V
1N4002
DF06M
DF06M 470uF35V
0.1uF
7805
0.1uF
470uF25V
470uF25V
0.1uF0.1uF
470uF25V
uPC2933
電源トランスはケースに
取り付けます。
5Vの3端子レギュレータ
(7805)には小型のヒート
シンクをつけてください。
7805
入力(IN) GND
出力(OUT)
7805、μPC2933のピンアサイン
LM317のピンアサイン
LM317
ADJ出力(OUT)
入力(IN)
LM337のピンアサイン
LM337
ADJ入力(IN)
出力(OUT)
アップサンプリング D-Aコンバータ
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デジタルオーディオ実験基板 応用篇
接続図
USBオーディオインターフェイス(USB_DOUT2706)
DAIトランシーバ(WM8805_G)
GND
S/PDIF(同軸レベル出力)
JP1Gの2番ピンに接続
CN10G(OUT)
PLLクロック(CLK_1707_D)
+3.3VGND
S/PDIF(ロジックレベル)
+3.3
V
GN
D
+3.3V
GND
+5V
クロック切り替えスイッチ(ON :44.1kHz系/OFF :48kHz系)
+3.3
V
GN
D
JP
2-1
JP
2-0
×1 ×1×2 ×2
×4 ×4
4回路3接点ロータリースイッチ
サンプルレート切り替え
クロック切り替えスイッチとサンプルレート切り替え
スイッチの組み合わせで、下表のサンプルレートに
変換できます。
IOUTR-
IOUTR+
GND
IOUTL-
IOUTL+
電流-電圧変換部に接続(次ページ)
サンプルコンバータSRC_4192_A
D-AコンバータDAC_1792_B
CN5からS/PDIF信号を取り出します
BCK
DATA
GND LRCK
24.576/22.5792MHz
GND 36.864MHz GND
GN
D
オーディオシリアル信号の配線やクロックの配線は、よじって配線してください。
(1) デジタル部
アップサンプリング D-Aコンバータ
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デジタルオーディオ実験基板 応用篇
OPA2134
OPA2134
2700pF
2700pF
2700pF
2700pF
INA2134PA
IOUTL-
IOUTL+
GND
IOUTR-
IOUTR+
+12V
GND
-12V
-12V
GND
+12V
Lチャネル出力
出力LPF(OPAMP_B基板)
平衡-不平衡変換(BALUN_2134基板)
D-Aコンバータ基板の出力(前ページから)
Rチャネル出力
アナログ出力
アナログ部電源に接続
2連ボリューム10kΩAカーブ
(2) アナログ部
アナログ信号の配線は、よじって配線してください。
USBオーディオインターフェイス(USB_DOUT2706)基板から、S/PDIF同軸出力を取り出さない場合は、
下図のように配線してもかまいません。
USBオーディオインターフェイス(USB_DOUT2706)
DAIトランシーバ(WM8805_G)
CN10G(OUT)
+3.3VGND
CN11からS/PDIF信号を取り出します
BCKDATA
LRCK
GND
オーディオシリアル信号出力サンプルレートコンバータ基板(SRC_4192_A)に接続
CN1Gに接続
JP1Gは1-2間をショートします
S/PDIF信号出力同軸レベル
アップサンプリング D-Aコンバータ
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デジタルオーディオ実験基板 応用篇
資料篇
1. デジタルオーディオ試作実験基板シリーズ 各基板の回路図とコネクタのピンアサイン
WM8805_G DAIトランシーバ基板
CN1G CN3G
CN10G
CN12G、CN13G
CN12G、CN13Gのピンアサインは同じです。どちらをお使いに
なってもかまいません。
AVDD_G
この応用篇で使用した、デジタルオーディオ試作実験基板 各基板の回路図と、コネクタのピンアサイン
です。
※コネクタのピンアサインは、この応用篇に関係するもののみを抜粋しています。詳細は各基板キット
の組み立て説明書を見てください。
1. DVDD
2. RX1
3. RX0
4. SCLK
5. GPO0/SWIFMODE
6. GPO1
7. SDIN/HWMODE
8. SDOUT/GPO7
9. CSB/GPO2
10. RESETB
11. PVDD
12. PGND
13. CLKOUT
14. XOP
DGND .28
RX2 .27
RX3 .26
RX4/GPO3 .25
RX5/GPO4 .24
RX6/GPO5 .23
RX7/GPO6 .22
TX0 .21
MCLK .20
LRCLK .19
BCLK .18
DIN .17
DOUT .16
XIN .15
IC2G WM8805
+
+
CN3G
1
2
1
2
CN1G
CN2G
1. SCLK2. GPO03. GPO14. SDIN
5. SDOUT6. CSB
7. GND
M/_S FMT SW/_HW
TXSRC
123
123
123
123
123
1. RESETB
RST_G
AVDD_G
+3.3VGND
CN5G
1. CLKOUT
R14G75
C9G0.1u
R1G75
C1G0.1u
R2G 47k
R3G10k
1 2 3 4
C2G0.1u
IC1G 74HCU04
14
7
CN12G
CN13G
+3.3VGND
C3G0.1u
C4G10u
5 6 11 10 13 129
8
CN11G
12
JP1G
123
R5G
10k
R6G
10k
R7G
10k
R8G
10k
R9G
10k
1 0
R4G10k
C5G1u
C6G10u
C7G15p
C8G15pQ1G
12MHz
R10G
33
R11G 33R12G 33R13G 33
R15G 33
CN10G CN9G
CN8G
1. TX02. GND
CN4G
1 RX42 RX53 RX64 RX7
CN6G
1 RX22 RX3
TP_GGND
1. LRCK2. BCK3. DATA4. MCLK5. GND
INOUT
123452. GND
2. GND
アップサンプリング D-Aコンバータ
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デジタルオーディオ実験基板 応用篇
1. LGRP
2. RCKI
3. NC
4. SDIN
5. BCKI
6. LRCKI
7. VIO
8. DGND
9. BYPAS
10. IFMT0
11. IFMT1
12. IFMT2
13. _RST
14. MUTE
MODE2 .28
MODE1 .27
MODE0 .26
BCKO .25
LRCKO .24
SDOUT .23
VDD .22
DGND .21
TDMI .20
OFMT0 .19
OFMT1 .18
OWL0 .17
OWL1 .16
_RDY .15
IC1 SRC4192
++CN4 CN1
GND 5RCKI 4SDIN 3BCKI 2
LRCKI 1
JP4
LGRP 1GND 2
JP7
12
3 RN1 3.3k
JP1
BYPAS 1IFMT0 2IFMT1 3IFMT2 4
_RST 1MUTE 2
JP5
RESET
R5 10k
R6 10k CN7
_RDY 1GND 2
TPGND
RN3 10k
R7 10k
C2 0.1u
R8 33
R9 33
R10 33
RN4 10k
C4 10u CN5 CN6
C2 0.1u
RN210k
R1 33
R2 33
R3 33
C3 10u
1 VCC(3.3V)2 GND
JP2MODE
2 MODE21 MODE10 MODE0
1 LRCKO
CN2 CN3
2 BCKO3 SDOUT4 RCKI5 GND
CN8
1 TDMI2 GND
1 OFMT02 OFMT13 OWL04 OWL1
JP3
SRC_4192_A サンプルレートコンバータ基板
CN5、CN6
CN1、CN4 CN2、CN3
JP2(MODE)
※CN1、CN4はどちらを使ってもかまいません。 ※CN2、CN3はどちらを使ってもかまいません。
※CN5、CN6はどちらを使ってもかまいません。
アップサンプリング D-Aコンバータ
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デジタルオーディオ実験基板 応用篇
DAC_1792_B D-Aコンバータ単独基板
+
1. ZEROL
2. ZEROR
3. MSEL
4. LRCK
5. DATA
6. BCK
7. SCK
8. DGND
9. VDD
10. _MS
11. MDI
12. MC
13. MDO
14. _RST
28. VCC2L
27. AGND3L
26. IOUTL-
25. IOUTL+
24. AGND2
23. VCC1
22. VCOML
21. VCOMR
20. IREF
19. AGND1
18. IOUTR-
17. IOUTR+
16. AGND3R
15. VCC2R
+
+
+
+
+
RN1B 1kΩR2B 10kΩ
CN11B
CN3B
CN1B CN2BC1B 0.1uF
R1B 10kΩJP1B MSEL
C2B 10uF/50V
1. _RST
2. GND
1. _MS
2. MDI
3. MC
4. MDO
5. GND
1. LRCK
2. DATA
3. BCK
4. SCK
5. GND
1
2
1
2
3
4
5
C8B 0.1uF
C9B 10uF/50V
CN7B CN8B
1. IOUTR-
2. GND
3. IOUTR+
R3B 10kΩ
C5B 47uF/35V
C6B 47uF/35V
C7B 10uF/50V
1
2
3
CN5B CN6B
1. IOUTL-
2. GND
3. IOUTL+
C3B 0.1uF
C4B 10uF/50V
CN9B CN10B
1
2
3
1
2
3
1. +5V
2. +3.3V
3. GND
TP_B
IC1BPCM1792A
CN4B
1.ZER
OL
2.ZER
OR
CN1B、CN2B
CN5B、CN6B
CN7B、CN8B
CN9B、CN10B
※CN1B、CN2Bは、どちらを使ってもかまいません。
※CN5B、CN6Bは、どちらを使ってもかまいません。
※CN7B、CN8Bは、どちらを使ってもかまいません。
※CN9B、CN10Bは、どちらを使ってもかまいません。
アップサンプリング D-Aコンバータ
- 11 - SRC4192_DA_111226
デジタルオーディオ実験基板 応用篇
CLK_1707_D PLLクロック基板
1. VDD1
2. SCKO2
3. SCKO3
4. DGND1
5. FS1
6. FS2
7. SR
8. VCC
9. GND
10. XTI
20. VDD3
19. SCKO1
18. SCKO0
17. DGND3
16. DGND2
15. MCKO2
14. MCKO1
13. VDD2
12. CSEL
11. XTO
IC1D
PLL1707
++
1. NC
2. GND
4. VCC
3. OUTCK_D
X1DFOX924B 27.000MHz
C7D 0.1uF
JP1D
1. SR
2. FS23. FS1
4. CSEL
C6D10uF 50V
C4D 0.1uF
C1D
0.1
uF
C5D
10uF
50V
C3D 0.1uF
TP_D
C2D 0.1uF
CN2D CN3D
CN1D CN4D
1
2
1
2
6.SC
KO
2
1.SC
KO
1
1.SC
KO
12.SC
KO
0
2.SC
KO
0
3.M
CKO
2
3.M
CKO
2
4.M
CKO
1
4.M
CKO
1
5.SC
KO
3
5.SC
KO
36.SC
KO
2
CN1D、CN4D注1 :1番ピンのSCKO1出力は、CSELにショート
ピンを差すと24.576MHz、開放にすると
36.864MHzになります。
注2: 5番ピンのSCKO3出力と6番ピンのSCKO2
出力の周波数は、SR、FS2、FS1で選択し
ます。詳細は下の表を見てください。
CN1D、CN4Dは、どちらを使ってもかまいません。
アップサンプリング D-Aコンバータ
- 12 - SRC4192_DA_111226
デジタルオーディオ実験基板 応用篇
USB_DOUT2706 USBオーディオインターフェイス 回路図
17. DOUT
18. FUNC2/SCKO
19. FUNC1/BCKO
20. DGND
21. VDD
22. D-
23. D+
24. VBUS
25.ZG
ND
26.A
GN
DL
27.V
CC
L
28.V
OU
TL
29.V
OU
TR
30.V
CC
R
31.A
GN
DR
32.V
CO
M
8. HID2/MD
7. HID1/MC
6. HID0/MS
5. FUNC0/LRCKO
4. FUNC3/DIN
3. HOST
2. VCCP
1. PGND
9.FSEL
10.TEST
11._S
SP
ND
12.XTI
13.XTO
14.C
K
15.D
T
16.P
SEL
USB
1
2
3
4
+
+
1
2 3
4
1 5610
T1FC13-31
CN1C11uF
C21uF
R1 22Ω
R2 22Ω
R3 1.5kΩ
R41.5kΩR14 1kΩ
X1 FOX924B12.000MHz
R5 10kΩR
616Ω
R7
3.3
kΩ
R8
3.3
kΩ
R9
16Ω
R10
3.3
kΩ
R11
3.3
kΩ
R12 1.5kΩ
R13 75Ω
S/PDIF OUTCN11
+ C4 10uF 50V
C5
0.0
22uF
C7
0.0
22uF
C6 100uF 16V
C8 100uF 16VC9 1uF
C10 1uF C11
0.1
uF
C12
0.1
uF
C3 1uF
C13 0.1uF
C14 16V 10uF(BP)
IC2a IC2b IC2c
IC2d
1 2
3
4 5
6 8
9 10
11
12 13
IC1a
IC1b
IC1c IC1d
1 2
3
4
56 9
108
12
13
11
1. S/PDIF+
2. S/PDIF-
CN6I2S OUT
1. DOUT
2. LRCKO
3. BCKO
4. SCKO
5. GND
CN7I2S IN
1. DIN
2. LRCKO
3. BCKO
4. SCKO
5. GND
CN5 OPT
1. VCC
2. DOUT
3. GND
CN10
1. VCC
2. GND
TP
GND
GND
7
14
IC1
IC27
14
IC1:74HC00
IC2:74HC00
JP1 FSEL
1
2
HID2
HID1
HID0
FOX924BVCC
CN4 Analog Out
L
G
R
IC3 PCM2706
PCM2706VCCP
_SSP
ND
DT
CKLED1
CN5 CN11
※ロジックレベルの出力です。※同軸レベルの出力です。
2. 参考になる書籍、資料など
◎ John Watkinson, An Introduction of Digital Audio(2nd. edition), Focal Press, 2002
デジタルオーディオのしくみについて、ごく初歩的な理論から本格的な応用まで、しっかりと解説した
良書です。日本語版は今のところないようですが、やさしい英語で書かれていますし、図解も豊富です
ので、ぜひ読んでみてください。洋書を扱っている書店で取り寄せてくれると思います。
◎ TI社 SRC4192、PCM1792A、PLL1707のデータシート、及びアプリケーション資料
◎ Wolfson社 WM8805のデータシート、及びアプリケーション資料