2015.03.08

USB DAC付ヘッドフォンアンプの話 (Digi Fi No.10 付録) その6

ようやく本題へ(笑)

前回までで電源回路を工夫しなければならないことは分かりました。
そこで、最初に目を付けていたその部分のプリントパターンを追っていくと・・・

20150308a

という感じのメモができあがりました。

一番上の図は、プリントキバンに実装されている部品の接続状態で確認できたものです。L(コイル)があるということはスイッチング電源である可能性が非情に高く、ダイオードと電解コンデンサの接続状態からすると、真ん中の図の昇圧型のスイッチング電源回路であることは確定。
(他にも降圧型、降昇圧型もありますが、これらの部品の接続は異なります)

そうなると、オペアンプの電源はいいとして、信号用の仮想GNDをどうするか、という問題が残ります。この仮想GNDに対して、オペアンプの電源端子の電圧を振り分けるためです。

最初考えたのは、前回まで考えていた必要な電源電圧である5Vを確保すればいいことから、AのUSBの+5Vをそのまま仮想GNDとして使い、0Vを見かけ上-5Vにする方法なのではないかと考えていました。ただ、そうなるとUSBに重畳するノイズ成分が信号用の仮想GNDを直撃するために、聴感上のノイズがひどくなると考えられます。

そこで、Bのようにオーソドックスな方法なのではないか、と思ってさらに部品やプリントパターンを追ってみました。

その結果…。

20150308b
(図をクリックすると、別窓で大きな表示を出します)

多分大きな間違いは無いと思いますが。

昇圧用の素子としては、専用のコントロールICを使っています。
シリーズ電源用のトランジスタは、NPNかPNPか、それともFETなのか分かりませんが、いずれにしろこの部分で降圧しています。

スイッチング電源回路の後ろにシリーズ電源回路を挟んで、電源電圧に重畳するノイズを除去しようと配慮している、ということでしょうか。

ただし、音楽データ無しで外付けアンプにつなぐと、アンプのボリウムを上げていくにしたがって「サー」といったノイズが出てきますので、何らかのノイズ成分が回路に乗っていることは明らかでしょう。(スイッチング電源の動作周波数は測る機器を持っていないので分かりません(汗))

スイッチング電源部の出力電圧は、実測で13.1V。
シリーズ電源部の出力電圧は、実測で12.4V。
信号用仮想GNDの電圧は、USB-GNDに対して、6.2V。
となっていました。
したがって、最初の図のBの構成であることは確認できたと思っています。
信号の仮想GNDに対して、+/-6.2Vがオペアンプに供給される電源電圧ということになります。

あとは、オーソドックスな回路構成といっていいと思います。

ヘッドフォンのためのオペアンプ増幅回路ゲインは、4.7kΩと10kΩで約3.13倍と、事前の計算に近いので間違えてはいようですが、ライン側の増幅率設定抵抗は、3.3kΩと10kΩになっているので約4倍になっているようです。ここの部分はあっしの計算間違いか見落としがあるのかもしれません。

いずれにしろ、解析後の回路図は誠にオーソドックスであり、逆に言えば変に凝った構成にしていないようです。雑誌の付録にする上では、最小限の構成・部品を使って最大の効果を得るのが目的となりますから、当たり前だといえばそれまでですね(笑)

とりあえず、ここで一旦筆を置きます。
何か間違い等ありましたらご指摘願います。


しかしながら、現在不満に思っているところもあります。
それは、音量設定の方法です。
最初の記事にもありますが、音量のアップ/ダウンは、プッシュスイッチで行うようになっていますが、これはパソコン上のボリュームコントロールを直接変更することで実現しています。
何が問題かというと、アプリケーションで丁度良い設定にしておいたとしても、ヘッドフォンで聴くと大きすぎたりすることになるのです。

つまり。ヘッドフォンで聴いた後にスピーカで聴こうとするとスイッチを押して音量を設定し直さなければならない、わけです。

まぁ、付録としてのコストとの兼ね合いがあるわけですから、妥協した部分なのかもしれません。
これが我慢できなくなったら、音量設定用のボリウムを付ける改造をするかもしれませんね(笑)

その時は、またアップします。

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2015.02.20

USB DAC付ヘッドフォンアンプの話 (Digi Fi No.10 付録) その5

引き続きです

前回は文字ばかりだったので、今回は図を使って再度簡単に説明します。

20150220a
( ↑ よく見えない方はクリックすると別窓で表示します)

図(A)は、PCM2704C 自体のアナログ出力です。
アナログ部の電源電圧である 3.3V の 1/2 (= 1.65 V) を中心として、電源電圧の0.55倍をPeak to Peak (=1.815 Vpp)とする正弦波振幅を出力します。

ところが、本機の出力仕様を満たすためには、約3倍の電圧増幅が必要になります。

図(B)は、この増幅後のアナログ出力波形を示したものです。
この図では、1.65 Vを正弦波の中心としています。

正弦波の振幅は、5.66 Vpp (Peak to Peak) となるために、波形の上側は 4.48 V、下側は -1.18 V になります。

この時点で、既に元の電源電圧 3.3V を超えていますし、USBの電源電圧 5V の範囲にも収まっていません。したがって、電源側に何らかの対処が必要なことが分かります。

また、オペアンプを使って増幅させる場合には、前回も述べたように同相電圧入力範囲、出力電圧範囲の制限である 1.5V の余裕を持っておかなければならないことにも注意が必要です。

ここで、正弦波の上半分の半波だけを考えてみます。

仮想電圧基準(仮想GND)を 0V としてみると、上側ピーク電圧は 2.83V 。
さらに、オペアンプの動作電圧余裕を 1.5V とすれば、

2.83 + 1.5 = 4.33

となって、5V 以下となります。
つまり、半波ずつであれば、それぞれに対応する電源電圧が 5V で事足りることになります。

通常、オペアンプの基準電圧は 0V 、電源電圧は上下均等に 5V (+5Vと-5V)とか、12V (+12Vと-12V)などにするような考え方です。

ここで、5V といえば、USBの電源電圧ですから、そのまま使えれば使ってしまった方がいいでしょう。

それでは、もう一つの電源はどうするか?

既に、その2の回で、それらしい回路があることに気がついてはいますが…。

いよいよ次回真相が明らかに
(まだ続くのかよ(笑))

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2015.02.10

USB DAC付ヘッドフォンアンプの話 (Digi Fi No.10 付録) その4

続きです

USB DAC付ヘッドフォンアンプの出力を再度確認すると、

・Maximum Output Power : 13 mW ×2 (300Ω)
・Line Level : 2 Vrms (MAX)

となっています。

使われている PCM2704C のアナログ出力関係の特性を下表にまとめると、

20150210a

となります。

もともと、アナログ出力である VoutL、VoutR は、

1.65 V を中心として、上・下にそれぞれ 0.9075 V (1.815 V peak to peak)の信号変化しかしません。
この場合、正弦波でこの電圧変化をすると仮定すれば、実効値は 0.6417 Vrms となります。
ヘッドフォンに対する出力であれば、負荷抵抗 16 Ω ならば、出力は 25.736 mW です。

したがって、ヘッドフォン出力だけならば、ICそのものの出力でまかなえます。
ただし、ヘッドフォンの負荷抵抗が増加すると出力は低下しますので、増幅してあげる必要が生じます。
例えば、本機の仕様にある負荷抵抗 300Ω で 13 mW を確保するならば、

1.975 Vrms (= √(0.013 × 300) ) の電圧が必要になるので、増幅率は、

1.975 / 0.6417 (= 3.078) 倍となります。

また、ライン出力を追加するとなると、2 Vrms (MAX) ですから少なくとも、

2 / 0.6417 (= 3.117) 倍の出力を作り出さなくてはなりません。

なので、それぞれOPAmpによる約3倍の電圧増幅が必要になるのです。

最初に、中心電圧に対してそれぞれ上下 0.9075 V の信号変化としましたが、これが3倍になると、2.723 V となり、上下合わせて 5.445 Vpp となってしまい、USB電源電圧 5V を超えてしまうことは前回書いた通りです。

なので、何らかの方法でこれを賄うだけの電源を作り出す回路を必要とすることになるのです。

また、OPAmp には、同相入力電圧範囲、出力電圧等の動作制限がありますから、十分な電源電圧を持たないと入力波形に対して出力波形が変化してしまう、つまり、歪んでしまうことにつながりますから注意が必要です。

なお、使われている OPAmp である NJM8080 では、それぞれ上下の電源電圧に対して標準で 1.5 V の余裕が必要となります。(これは、OPAmp の入力段・出力段が、トランジスタ2個分の Vbe を確保しなければならないことに由来しています。データシート(pdf)の等価回路を参照のこと)

さて、では、この「USB DAC付ヘッドフォンアンプ」ではどのようにしているのでしょうか。

ということで、次回に続きます

(今回は予定変更しました。すいません(汗))

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2015.01.19

USB DAC付ヘッドフォンアンプの話 (Digi Fi No.10 付録) その3

前回に引き続きです。

TI/Burr-BrownのPCM2704CというICは、パソコンのUSBと信号のやりとりをして、デジタル信号としてやってくる音のデータをアナログ信号として出力するものです。

それで、このICの特徴としては、アナログ信号出力はヘッドフォンの駆動信号としてほぼそのまま使うことができることにあります。

データシートのp.31にあるFig.35を必要な部分だけ抜き出してみると、こんな感じになります。

20150119a

このICを中心として、十数個の受動部品を追加するだけで、ヘッドフォン専用の回路にすることができるわけです。
出力側を電解コンデンサでACカップリングしているだけなので、小さな出力であれば可能なのです。(実際、ヘッドフォン出力は、13mW x 2 、at 300Ω)

しかし、実際には、DigiFi Vol.10の付録キバンにはLine出力もできるようになっていますから、これに2Vrmsの出力(at 600Ω程度)となります。
2Vrmsということは、約5.66Vppとなるわけですから、USBから供給される電源電圧5Vを超えることになって、この回路をそのまま使ってLine用とすることはできません。

そこで、前回の図に描いたように、Line用として電源回路が必要になるという推測する根拠になったわけです。

次回は、その電源回路の構成について推測します


(なお、以前の記事もそうですが、このキバンの解析に関しては、私の推測に基づくものですから、正確である保証はしません。参考程度にとどめてください)

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2014.11.11

先週のはなし

先週東京に出かけたところ。

1) 『手塚治虫の美女画展』 (吉祥寺 GALLERY KAI)

2) 『特別展 輝ける金と銀 -琳派から加山又造まで-』 (恵比寿 山種美術館)

3) 『こどもの発達と成長』 (弥生 東京大学医学部・医学部附属病院 健康と医学の博物館)

4) 『鋼の超絶技巧画報 髙荷義之展 / 生誕130年記念 再発見!竹久夢二の世界 【後期】ボヘミアン・夢二』 (弥生美術館 / 竹久夢二美術館)

記事化予定は未定です(汗)

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2012.12.23

『リヒテンシュタイン 華麗なる侯爵家の秘宝』(国立新美術館)を観る

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サントリー美術館で『お伽草子』を観た後、すぐ近くにある国立新美術館へ。

色々な絵画や陶器、細工物などが展示されているが、特筆すべきはひとつ。

「バロックサロン」と題された一室。

一室とはいえ、百畳以上はあろうかという部屋。

きらびやかな装飾品、絵画、天井絵…。

ここには、通常の美術展示につきものの「あれ」がありません。
それは。

タイトルと作者の書かれたプレート。

この無粋なプレートが無く、代わりに小さな数字が書かれたものがすぐそばにあるだけ。

タイトルや作者を知りたければ、事前に配布されているリストで確認するという寸法。
いいねぇ。

プレートがあると、どうしても目がそちらに向いてしまうし、解説付きだったりすると作品そのものを感じる以前に先入観を植え付けられてしまう場合もある。しかし、それらが作品を鑑賞するための手助けになったりもする。

だから今回、「バロック」の部屋は、リストも番号も見ずに、すべて自分が感じるモノだけで中をうろうろ(笑)

新鮮だ。こりゃ、新鮮だ。

今まで自分が観たことがあるもの。
類似のものがあったかどうか。
近いか遠いか。
何かが引っ張り出されてくるのかどうか。
何かに惹き付けられるのかどうか。

すべてが自分の中の経験と、何かと何かをつなぎあわせる力と、別の世界と、その他もろもろを総合して、その結果感じるモノは、いつもの美術館展示では、なかなか得難い感覚なのだ。

もちろん、他の展示もそうすべき、とは思わないが、どっぷりと世界に浸る手段として非常に有効な方法だと思う。


さて、全体の中でひとつといえば、

「虹の女神イリスとしてのカロリーネ・リヒテンシュタイン公爵夫人」 エリザベート・ヴィジェ=ルブラン
(残念ながら、東京展のみの出展だそうです)

ですかね。

特にどうこうということではないんですが、以前『大エルミタージュ美術館展』(あっ、これも国立新美術館だったね)でみた自画像にそっくりなんです。


『リヒテンシュタイン 華麗なる侯爵家の秘宝』
国立新美術館 会期終了
高知県立美術館 2013/01/05~03/07
京都市美術館 2013/03/19~06/09

2012122303

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2012.05.04

中原淳一の本、その他

2012042903

『日本のKawaii展』を観たとき、中原淳一の絵に惹かれて、引き続き神保町に立ち寄った際に関連本を探してみた。

手前の2冊は新刊書店で、今回の展示に関する本。(『日本の「かわいい」図鑑』は今回展との連携本。『大正ロマン手帖』は既刊)

後ろの3冊は古書店で。

『美しく生きる 中原淳一 その美学と仕事』 別冊太陽 (1800円)
『女性の美と夢に生きた 中原淳一の世界』 サンリオ (1500円)
『夢二美術館 宵待草のうた』 学習研究社 (500円)

高畠華宵の絵の、その目の表現にやられてしまったのは前に書きましたが、中原淳一の描く女性の目もまた独特の表現で、これまたイチコロです(笑)


高畠華宵が描く女性の目は、視線が空間を彷徨うように、いわば焦点がぼんやりとした感じが独特の魅力。
それにひきかえ。
中原淳一が描く女性の目は、視線は一点に結ばれ、その女性の確固たる意志を感じさせます。
また、特に全身像ではスタイルの良さと際だったファッションがまた素晴らしい。

中原淳一は人形作家でもあり、造形美に対するセンスがそのまま絵にも反映されたのであろう。いや、かえって増幅しているとも。ちょっと説明しにくいが、絵を見てもらえば分かる(汗)

それに、昭和30年前後からの絵は、何となく西洋人風の顔に寄っており、例えば麗しのサブリナのオードリー・ヘプバーンとか、風と共に去りぬのヴィヴィアン・リーみたいな感じ。その時代の憧れとか、目指しているスタイルが表れていたのかもしれない。
これらの類推をヌキにしても、単純にカッコイイんだよねぇ。
びっくりです。

中原淳一に関する書籍は割と多いようで、少なくとも入手可能そうなものだと高畠華宵のものよりもだいぶ多い感じなので、またそのうち確認して入手するかもしれない。

なおこの2冊は、前に高畠華宵の別冊太陽を購入したS書店で。

もう1冊の竹久夢二本は、書泉グランデの隣のK書店のガレージで。
この夢二本は5冊セットのうちの1冊目らしい。

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2012.05.03

『桜 さくら SAKURA 2012』 (山種美術館) を観る

2012042806

弥生美術館・竹久夢二美術館のあと、恵比寿にある山種美術館へ。

ここでは『桜 さくら SAKURA』と題して、山種美術館が所蔵する「桜」の絵だけをピックアップした特別展示を行っている。
今回の催し自体は、というか、山種美術館そのものを知らなかったのだが、例によってTVでとある桜の絵を紹介していたのを見てどうしても実物を見たくなったのだ。

2012042807
(展覧会のポスター)


さて。
その絵とは、『醍醐』 という題のついた桜。(←山種美術館コレクションのページから)
奥村土牛が描いた醍醐寺の桜、だそうだ。

中央に太い幹、その後ろには白壁。
上半分に描かれている桜の花びらは、そのそれぞれは淡いのに幾重にも重なり、枝を見えなくするほどになっています。枝を支えるつっかい棒は、この樹が相当な老木であることを示しているのに、花の勢いはそれを感じさせません。

実物を見て驚いたのは、樹の足下を覆っている玉砂利。
たしかTVではその言及はなかったと思うのですが、玉砂利の一つ一つが立体感を持って描かれています。
立体感というより、立体。
桜の花びらは厚みを感じさせず、重なりを感じさせることで全体の大きさを表しているようなのですが、玉砂利は全く別の表現。
これはTV画面や写真じゃ分かりませんね。実物を見なければ。
いやいや、これは大収穫!

ほかにも、山間の桜や、夜桜、などなど。
それぞれ味があったけど、この『醍醐』の印象にはどれもが薄れてしまいました。

『桜 さくら SAKURA 2012』
山種美術館
~5/20

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2011.07.28

『東京の交通100年博』 江戸東京博物館 を観る

2011072802

江戸東京博物館、いいねぇ。

前回の特別展は「五百羅漢」でしたが、今回は東京の交通。

「鉄」分が多めのあっしですから、これは観なけりゃいけませんね。

ただ、注意しなければいけないのは、「東京」の交通、ということで、基本的にはJR(旧国鉄)は関係ありません。
主役は、路面電車やバス、地下鉄。

特に路面電車に多くの展示を割いています。

あっしは都民だったことはなく、ものごころ着いた頃は既に路面電車はその時代をほとんど終えた頃だったはず。
したがって、乗車したことはなく、黄色い車体が走っているのを見た記憶もない。

でも、都内の親戚の家に行った帰り、暗闇の中、上野公園の中へ消えていく線路を、何か不気味なものがその先にあるような気分になったのだけは覚えている。
(その線路は不忍池と、今の下町風俗資料館の間を通っていたように覚えているが、なにしろ幼稚園に入るか入らないかの頃だったので、ぜんぜん違う場所なのかもしれない(汗))

走るのは見たことがないけど、「そこにあった」という実感だけは、何故か持っていた。

だからかもしれない。

都電の廃止についての資料が展示されている場所で、思わずこみ上げてくるものがあった。
なんでかな。
自分でも分からんけど、記憶の奥底にあった何かが、数々の消滅譚と混ざり合ってしまったのだろう。

消えていく線路を見た頃のあっしと同じ年齢くらいの子ども達も、会場には数多くいた。
はたして、その子らが、今ある「何か」が消えていくときに感じるものは何なのだろう。


展示会場内は、一つの展示物を除いて撮影禁止なので注意。
知ってか知らずか、会場内でフラッシュを焚いているオヤジがいたので「撮影禁止ですよ」と声をかける。

一つ隣の展示スペースでは、「つり革」と「Nゲージ」の展示もあったが、ここは撮影OK。
なので、ケータイやデジカメを持った人たちがよってたかってシャッターを押しまくる(笑)

また、会場外(博物館の駐車場脇)には、都電とささら電車が展示されていて、こちらもカメラOK。

「鉄」+「写」な人には、ちょっと物足りないとは思いますが。


その時代、そこにいた人も、いなかった人にも、楽しめると思います。

『東京の交通100年博』
江戸東京博物館
~9/10 まで

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2011.02.13

猪苗代スキー場へ

金曜日、連休の初日に会社の若手チームのお誘いでスキーへ。

週末は大雪が降るかもしれないという予報だったが、朝5時半ごろ家を出る際には、車の上や土の上など、ところどころ積もってきはじめていたが、アスファルトにはまだまだという感じ。
一時集合場所の会社近くの駐車場で車を乗り換えて出発。(あっしの車は冬仕様ではないのだ)

車は順調に常磐道、磐越道と進んでいったのだけど、猪苗代のインター出口で謎の渋滞。3~40分のロス。
スキー場へ向かう車が多いのかと思いきや、板を積んでいる車はあまり見かけず。
インター出口の信号待ち渋滞なのではないかと思うが、ワケが分からない。

当初の目的地は猪苗代中央スキー場だったが、駐車場に入れないままミネロスキー場の方へ。
こちらは駐車料金がタダであった。

猪苗代中央と、猪苗代ミネロは連絡コースがあって、どちらをベースにしても好きなように滑ることができる。
以前にも来たことがあって、その時は中央側からスタートした。ところが、その時ミネロ側を滑った記憶が無い。

さて。
渋滞にはまってしまったこともあり、ゲレンデに出る頃には11時になろうとしていた。
なので、早めの昼食にする。今までで初のパターン(笑)

腹ごしらえのあと、ミネロ側から一旦中央側へ移動しコースを一通りなめるように何本か滑ったところで再びミネロ側へ。
それからは各自の自由時間。

あっしはいつものようにノンストップ、ノンお茶の時間で滑りっぱなし。
ミネロのメインであるクアッドリフトを中心に、時折頂上までのリフトを何本か。

今回、事前にスキーのDVDでターンのパターンをいくつか確認していて、それを自分でやってみるのがひとつの目的でもあった。自分で何気なく、あるいは特に気にせずやっていたことが、お手本の動作と違っていたり、同じであったりと、結構な収穫があった。(収穫があったと思うだけで、実質的には何も向上していない、カモしれないが)

頂上のコブ斜面も何度かトライしてみたが、DVDで見るのとは大違いで、全くダメ。
もうこの時期だと、コブが深すぎて、見るだけで怖い(笑)
練習用のコブ斜面って無いのかなぁ。
(実はミネロには初心者用コブコース(約100mくらいの)があるのだが、そこもあっしにとっては刃が立たず)

雪は大降りではないモノの、降り続けていたけど、ときどき止んでいた時間もあった。
曇りではあったけど、頂上付近から猪苗代湖を見下ろすと、白い地面と黒い湖面のコントラストが美しい。
晴れは晴れできれいだけど、見通しがよければ曇りでも景色を堪能できますね。

切り上げ時刻の4時まで滑り続けて終了。

途中、ヒザがへたって大転倒。
久しぶりにスキーが外れた。

とりあえず、皆は怪我もなく無事帰途へ。
と、帰りは雪。
磐越道はうっすらと積もりはじめていたが、常磐道に入ると特に問題なし。
集合場所近くの和食店で晩飯をとりつつ休憩。
その間、雪は降り続けていたが、とりあえず道路には積もらなく、積んであったスコップも使わずに済んだ。
(スコップ以前にチェーンだけど)

翌日。

身体中が痛い。
特に尻。

スキーで身体が痛くなるコトは、このところ経験がなかったのだが。
おそらく、DVDを見た影響で、ターンの仕方が変わったのだろう。使っていなかった筋肉が刺激されたのかな。
尻が痛いのは、大転倒の結果だと思うけどね(笑)

とりあえず、若手の皆さん、ありがとうございました。

(なお、今回は写真無しです。カメラ忘れました)

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