超お気楽ラズパイアンプの巻き! 2019.11.15

秋月の商品ラインアップをみていて、こんなアンプがあることにいまさら気づきました。
まあ、どこにてもありそうなディジタル入力のDクラスのパワーアンプなのですが、
仕様的には、一世代前という気がします。というのも、PCM入力専用なのはいいとして、
最高周波数は48kHzまでで、対応ビット数も18ビットまでです。
でもなにがお気楽かといえば、その値段で1個300円です。
こりゃ、遊びでつくってみるのもいいかもしれません。

こんなディジタルアンプが秋月にあったのに今頃気づきました。

概要をみていて、さらにお気楽な点がありました。フィルターレスでもいいようです。
となると、基板上にインダクターは不要ですからちっちゃい基板でも作れそうです。
基板の残材をつかって作れそうです。

フィルターレスで動くのがいいですね。

さらにお気楽!
 応用例を眺めてると、パスコンの数はそれなりに多いですが、まあ許容範囲です。
でも、さらにお気楽につくれそうな点をみつけました。ディジタル入力ですが、その信号にはマスタークロックは不要のようです。
普通のDAIに接続するには、マスタクロックは必ずついてくるので、マスタクロックの要否は特段気になりませんが、
RaspberriPiと接続することを考えると、マスタークロックが不要ということは、追加部品が不要ということになります。
 こりゃ、RasPiとあわせて作りたくなってきます。


入力信号(青枠)にマスタークロックが不要というのもいいですね!

まずは回路図を描いてみましょう!

まあ、回路図をかくほどでもないのですが、いままで色々とつくりましたが大抵は1ヶ月もしたら忘れてしまいます。
そして、思い出したようにいじりはじめると、もうなにがなんだかわからなくなってしまいます。
ということもあり、今後はいじりなおすこともあるだろうということを念頭において、なんらかのドキュメントを残す癖をつけようと
思っています。まあ、別に回路図でなくてもいいのですが・・・・・


組むとしたら、こんな回路図です。部品点数もすくなそうです。

とりあえず、買っちゃえ!

1個300円なので、おもわず深く考えずに買ってみました。
結構大きいな〜というのが最初の印象。0.65mmピッチはPCM1794などでおなじみだったのですが、
隣の20Pinのパッケージと比較しても、とにかく幅が広いです。

結構大きなチップです。左:YDA142(52p)、右:74LVC245(20p)

変換基板はいづこに?

さて、これをとりつけるためには変換基板が必要です。で、ICを買ってからの変換基板探しです。
いつもの泥縄〜です。
 さて、探すところはいつものAMAZONとaitendoさんです。

まずは、AMAZONから。「52PIN 変換基板」で検索すると、早速でてきました。

サンハヤトのものです。これで決まりかな〜と思ったら、なんと在庫切れで入荷未定とのこと。
それに、説明書をみると0.5mmピッチじゃないですから〜。これじゃだめです。


これは0.5mmピッチなのでちょとあいません。

こんどは「0.65mm 変換基板」で探すと、こんなものが見つかりました。
これはおもしろい!でも、ちょっとICの幅に対しては狭いかな〜。
基板を2枚に切り分けてつかうのも手だけど〜・・・・・それにしても4枚あるけど2000円とは高いな〜。


良さそうだけど、ICの幅に対しては狭いな〜。


次は!
aitendoさんで探してもみましょう!

ををを! なんと52pinで0.65mmピッチのものがあるではないですか!それに200円と安い!

これが良さそうです!

気になるのは、IC底面のTABを半田付けすることができないことです。まあ、真ん中に穴を開ければ済む話なのであまり問題ではありません。
もう一つ気になるのは、左右のパッドの間隔が短くて、TABがショートするかもしれません。ちょっと、寸法を測ってみましょう。

 ARCADに画像を貼り付けて、寸法線を引いて測寸です。結果は4.8mmとなりました。


こんな感じで測寸です。「14」とるある部分の寸法を既知の寸法から換算です。

微妙だなあ〜

変換基板の左右のパッド間の寸法は4.8mmという結果でしたが、ICのデータシートを眺めるとTABの幅も4.8mmあります。
こりゃ、なにも対策とらずにつけたらショートは間違いなしです。テープか何かで、マスキングすればいけそうですが、そうすると
ICと基板が密着しません。その状態で、TABに半田づけすると半田が広がってしまって、マスキングテープの下に潜り込んで、
パッドとショートを引き起こしかねないな〜。


TABの幅が4.8mmあるので、変換基板のパッドと干渉しそうです。

いっそのこと!
 変換基板なんか考えずに、いきなりRasPiにとりつけ可能な基板を描いてしまいましょう!
 できるだけ小さく組んでおけば、なにかの基板を発注したときに、その隙間に潜り込ませられるかもしれません。

一気にから揚げ!じゃなかった描きあげ!

部品点数も少ないので、一気に描いてしまいましょう!中断すると、絶対に忘れてしまいそうなので、思い立ったら吉日です。
サイズはRasPiの幅とICの長さがぎりぎり納まるサイズです。ネジ穴は片持ちになりますが、基板も小さいので強度的に問題には
ならないでしょう。

これが部品面のパターン。


半田面のパターンです。

基板ができてきました


コンパクトですね〜。


一気にくみたてましょう。 あちゃ〜!!!!

部品点数も少ないので、すぐに組み立てられます。最初はICをとりつけて、次はチップ部品。
そして、コンデンサをとりつけて端子をとりつける・・・・ん?あちゃ〜
なんとDCジャックの向きが反対になっていますした。コネクタの向きが基板の内側を向いています。
まあ、これでもとりつけには支障はないのですが・・・・。まあ、また風情があっていいでしょう(汗)


あっという間にできました。あれ?抵抗が一本抜けているな〜。

ICのTABは半田付けしやすいように、熱がにげないようにサーマルランドはつけないでおきました。
ただ、そのままだとGNDとの接続も切れるので、ベタGND面と半田ジャンパできるようにベタ部分にも
パッドを設けています。

まずはICのTAB部分を半田づけ。熱が逃げないので、半田付けはしやすくなります。


その後に半田ジャンパーでベタGNDに接続です。
ちょっと見栄え悪いけど、作業性優先です。

早速動かしてみましょう!あちゃ〜!!

電源は12VのACアダプターを用います。ソースはRasPiを本来は接続すべきところですが、何かあったときに電源を落とす必要がでたときに、
RasPだといちいちシャットダウンさせないといけないし、電源を入れてから立ち上がるまでの時間もかかるので、ここはソースにはSRC4137を用います。
SRC4137のPCM出力から、DATA、LRCK,BCKをそれぞれ基板に接続します。

そしておもむろに電源ON! ICを触ると、あっちち!!! 

あちゃ〜どこかミスをしたのかな〜。で、色々と調べるとゲインを変更するジャンパーポストに原因がありました。
ゲインはHIGH(29dB)、LOW(23dB)を切り替えられるようにしていたのですが、デフォルトはLOWになるようにすでに
配線をしていたのを忘れていました。それを無理やりHIGHにしていたものだから、回路内部でショートしていたのが原因でした。

ということで、ジャンパーでゲインが変更できるように、すこし修正しました。

もともとゲインはLOWになるように設定してある。


既定の配線を切断。


ジャンパーポストを再度とりつけです。


ソースにはSRC4137を用いました。RasPiの替わりです。

流石にディジタルの波形

オシロで波形を眺めてみますが、これで音楽が聞こえるの?という波形です。流石にディジタル出力という感じです。
こまかく見るとキャリアがみえてきますが、約250kHz程度のようです。

すごい波形です。音楽の波形とは思えません。


キャリアの周波数は約250kHzのようです。

音楽を鳴らしてみよう!
夜も遅いので、小さいスピーカを小さい音量で鳴らしてみます。これが、不思議でオシロでみた波形とはうってかわって、普通に音楽が流れてきます。
音質を評価するような大きな音はだせないのですが、まずは動作が確認できました。

本格的な試聴が後日行いましょう!
その前に、お出かけ用の写真をもう1枚。抵抗もとりつけた状態で、これでフルの実装です。


再度お出かけの写真をとり直しました。

鳴らしてみよう!2019.11.15

さっそくRasPiに接続して鳴らしてみましょう。

いままだPiPA5756Dに接続していたRasPi3を借用して、アンプ基板をとりつけました。


最近作ったスピーカに接続して試聴です。

設定は、なんでもいい気がしますが、「R-PI DAC」を選んでいます。
出力は44.1kHzで16Bitにしています。

オーディオ出力の設定例


サンプル周波数の設定例

ボリュームはVOLUMIOでの設定になります。いきなり100にすると大きな音がでるので注意です。
0からあげていきますが、50のあたり結構普通の大きで音になります。100にすると、かなり大きな音です。
でも、接続しているスピーカでは100でも音が割れることなくなっています。ほんとに効率低いな〜。

しっかり鳴るアンプですね〜

超お気楽アンプなので、過度な期待はしていませんが、普通に期待にこたえてくれる音ですね。
そういう意味では期待以上かな?フィルターなしでも、まったく普通のアナログアンプと同様の鳴り方をします。
超お手軽に作れるけれど、実力はお手軽ではないというところですね。

あ〜、DCジャックの位置ミスっちゃったな〜。

製作マニュアル作成しました。 2019.11.17

PiPA142Manual.pdf

頒布も開始しました。

(つづく)