超オキラクなマルチチャンネルシステムのTAS5756Tを検討する!の巻き 2018.4

ディジタルチャンデバが完成しました。これを動かすにはあとはDACとアンプが必要になり、それらについても検討
を行っており小生のメインシステムの更新に適用しようかと思っていますが、ディスクトップなどのミニシステムでも
マルチシステムを構築しようと考えると、このチャンデバをつかうご規模が大きすぎです。
 マルチチャンネルシステムを超オキラクに実現しようと考えたら、チャンデバで使用したPCM5142ではなく、
アンプ内蔵で同じくminiDSPを内蔵したTAS5756を使うのが適していそうです。ただ、TAS5756を動作させるにはインダクターなどが必要で
基板の面積を必要としますから、4CH分までを載せるのは難しく、3CH程度にしなければいけないでしょう。
 また、この基板1枚ですべてを収めるためにもDAI機能も内蔵させて、CDからの同軸入力を直接いれられるように
しておきたいところです。そうすれば基板1枚でマルチチャンネルシステムの完成です。

コードネームはTAS5756T/PA5756T

今回の基板のコードネームはTAS5756T/PA5756Tです。TAS5756は用いた素子の名前そのままではありますが、
実際にはTotal Amplifier System の頭文字です(かなりこじつけです(笑))。そしてTはTHREEの
Tになります。ちょうどアンプ素子を3個なので末尾にTをつけたというところです。安易ですが・・・。

描いていきましょう!

DAIにはDIX9211を用いました。SPDIFとPCMの切り替えも可能としておきました。
電源入力はACアダプタがつかえるようにもしておきましょう。


部品面です。表面のコードネームはTAS5756Tです。


半田面です。半田面のコードネームはPA5756Tです。


基板が出来上がりました。 2018.4.29


基板が出来上がってきました。

一気に組み立てましょう。
部品点数はやや多いですが、チップ部品がほとんどなので割りとスイスイと組めます。リードがあると半田付けが
大変なんですよね。その点、SMDはリードがないのの切断作業がないので簡単です。


完成しました。まずはお出かけ用の写真です。


LCDを基板上に載せるとこんなレイアウトになります。スイッチは指をもぐりこませて押すような形になります。

動作確認! 2018.5.18

さてこのGWは帰省先にPA5476Tを持ち込んでいるので遊んでみましょう。
 
 ソフト自体はDIV5142をベースにして、というよりほとんどDIV5142のままですが、入力にDIX9211
が加わったのでその部分のソフトのみを追加して動作確認です。ちょうどフロントページに入力チャンネル
を情報を追加するようにしました。そして入力選択はフロントページの次のコマンドで行えるようにしています。


ソフトはDIV5142をすこしアレンジです。2行目に入力チャンネルを表示しています。

あれ?
 まずはソフトは問題なく起動したのですが、スピーカ出力がうまく動きません。
 ソフトが問題なく起動するのでPICと各ICとのI2C通信は問題ないようなのですが、
なぜかアナログ出力がでるチャンネルと出ないチャンネルがあります。よく調べてみると、
出ないチャンネルはSPK MUTEの端子がGNDに落ちていました。こりゃ、音がでないはずだ。
完全なポカミスですね。
 というわけで少し難易度の高い修正ですが、足を1本切り取って、
隣の端子がVDDなのでそちらとジャンパーしてやります。これで音がでました。

一部こんな修正を行いました。結構気をつかう修正です。

 その他、GPIOとMCKの出力の取り間違えもありましたが、こちらは音だしには直接影響ありません。
MCKは未使用とし(内部のPLLでクロックを生成)、GPIOは入力定義にしてとりあえず修正回避です。
ただ、先のSPK MUTEの修正は一旦ICを取り付けていることもあり、かなり難易度も高いです
(ICを取り付ける前なら簡単ですが)。
 基板は修正版を作るつもりなのでSPK MUTEの修正にあわせて、MCKとGPIOの入れ違いも修正しておきましょう。
 あと、GPIO0(ゼロ)を出力としていましたが、PurePathStudioでもあつえるようにGPIO2を出力に入れ替えて
 おきましょう。

片肺飛行〜
 音が出るようになりましたが、チェックの最中にVPP(12V)とどこかのディジタル入力とがショートしたらしく
CH1のTAS5756が動かなくなりました。正確にはI2C通信ができなくなってしまいました。ソフトを起動すると
I2C通信エラーが発生してしまいます。しかたないので、CH2,CH3だけを動かすようにソフトを若干修正です。
本来は3つのエンジンがあるはずは2つのエンジンでの片肺飛行になってしまいました。
でも、これであれば2WAY対応での音だしはできます。


チャンネル1のTAS5756を壊してしまいました・・・残念。
まずは片肺飛行ですが2WAYのマルチチャンネルで鳴らします。

 自室であれば予備のTAS5756もありますが、帰省先には持ち込んでいないので片肺で我慢です。
しかし、TAS5756の張替はすこし面倒そうです。IC裏面のEXPOSED PADがあるので、それを加熱しながらでないと取れません。
IC全体を加熱すれば取れるでしょうがそこまで熱容量の大きい半田コテがありません。あきらめて、もう一枚つくる方が
手っ取り早いかな〜。

音だし!

3WAYのスピーカのうちウーハとツイータのみをつかって2WAYで鳴らしてみました。
クロスオーバは2500Hzに設定して、ツイータのレベルを-3dBに設定です。
ちょどユーミンのベストアルバムもでたようなので、それで試聴です。


メインのスピーカを2WAYにして試聴です。


クロスオーバは2.5kHzに設定しています。


ワニ口クリップを多用しています。

懐かしい曲もあるけど〜
このアルバムですが、結構しらない曲があったりします。45周年といいながら最近の曲が大半なイメージ。
なんとなく荒井由美のときの曲が少ない(ひょっとしてない?)という印象。大好きな「中央フリーウエイ」
や「14番目の月」「翳りゆく部屋(だったかな?)」が入っていないのですこし寂しいです。
とはいえ、懐かし曲が新しいアンプでご機嫌になっています。電源ON/OFF時のポップノイズが判らない点も
いいですね。早く修正版を作りたいところです。


このレーベルで音だしです。

試聴時の電源は
 これが超お気楽です。5Vと15Vの2種類のACアダプタで鳴らしています。容量は5Vが2A、15Vが0.4Aです。
この容量の電源でも結構大きな音を出しても、全然問題ありません。ただ15Vはかなり負荷がかかっているだろう
な〜。本格的に鳴らすなら、トランスをつかった15V2A程度の定電圧電源を使いたいところです。

電源は超オキラクです。

まあ、新しい基板ができてから再度試してみましょう!

ひさしぶりの作業再開です。 2018.8.2

激安LCDは動くのか?で安価な20×4のLCDをつかったコントローラをPiPA5756D向けにつくりましたが、
折角なので、PA5756Tとあわせてパターンを描いてみましょう。


PiPA5756Dを2枚つかった4chのディジタルチャンデバ+アンプです。

しばらく仕事でバタバタしていたので、なかなか半田ごてを握る時間も取れなかったこともありますが、
まずは取り掛かるきっかけができたので再始動です。

採寸が面倒だな〜

実は作業が滞っていた原因の一つがLCD基板の採寸で、ノギスを片手にとりくみましたが
どうもその精度に自信がもてない。採寸すると中途半端な値がでるのですが、それがmm単位なのか
インチ単位なのかの区別がわからないので、正確な値を決めかねていたのです・・・・・・

そうだ!
考えてみれば、採寸情報なんかは、というより寸法図なんかはネットに絶対はるはずだ!
と思い出し、おもむろに 「LCD 2004 pdf」で資料を検索すると、色々とでてきました。


その中から寸法図を抜粋です。これがあればCADにとりかかれます。



この情報が欲しかったんです。

おもむろに描きだした

PiPA5756Dを2枚制御するためのコントローラ基板を描きだしました。


まずは必要な部品をおいて仮配線です。

すこし進みました 2018.8.9

あとはベタを塗るだけかな〜。

抜けていた配線と部品番号を入れました。あとはベタを塗るだけです。

一応アートワークができあがりました。 2018.8.10


DUAL I2C CONT.のアートワークができました。

あわせてPA5756Tの基板も修正しました。


PA5756Tの基板も修正しました。

さて、これらの基板を製作しましょう。ただ、基板屋さんも盆休みです。
次の作業再開は休み明けかな〜。
休みの間はCNCフライスをなんとかしたいところです。

基板製作中・・・・

基板ができあがってきました 2018.8.22


DUAL I2C CONT.基板です。


PA5756基板の修正版です。

さてさて週末に時間があればとりかかりましょう。

ちまちま 2018.8.23

休日といわず時間をみつけて部品を実装していきましょう。
といっても、DUAL I2C CONT.についてはさほど部品点数が多いということもないので、すぐに組み立てられてしまいます。

まずはDUAL I2C CONT.に部品をとりつけましうた。

LCDはコネクタでとりつけ
今回は、まずはLCDを直付けせずに取り外しできるようにコネクタでとりつけます。そのためスペーサを設けて
すこしLCD基板を浮かす必要があります。コネクターの高さをまずは測ってみましょう。

こんなコネクタで取り付けます。


高さは約11mmになりそうです。

高さがわかったことで、10mmのスペーサと0.5mmのワッシャを2枚重ねて約11mmの高さを確保して
中華LCDを取り付けてみました。

中華LCDをとりつけた状態です。

もちろん、秋月LCD(SC2004)もとりつけできます。が、この場合は直付けではなくフラットケーブルを介して
取り付けることになるでしょう。

SC2004を取り付けることもできますが、この接続方法はあまりないかな?


フラットケーブルをつかって接続できるように偶数と奇数ピンが入れ替えられるように
3列配置にしています。

さてさて 2018.8.26

DUAL I2C CONT.の動作確認を行いたいところですが、ターゲットとなるPiPA5756Dが帰省先においてあるので、
動かすのはすこし先になりそうです。その間に修正したPA5756Tを組み立てましょう。

PA5756Tをくみ立てる!

こちらも修正版の基板ができています。

PA5756Tの修正版の基板です。

修正版ですが、LCDのバックライトLEDのPADが一部消えています。なぜかな?
思い当たる節はあったのですが、まあ、動作には関係ないのでここはスルーです(笑)。

LCDバックライトのLEDのPADの一部がない?

組み立て前に

最初に試作したPA5756Tから使えそうな部品をとりはずしましょう。もちろん再利用のためです。
チップコンデンサも容量の大きいものは比較的高いですからね、こちらも再利用します。
高いといっても10円くらいですが、数がありますのでチリも積もれば・・です。
本当はTAS5756Tも取り外したいところですが、これはサーマルパッドがあるので取り外すのはかなり大変なので
あきらめます。容量の大きい半田コテを2本用意して、基板の表裏面の両方から熱を入れる必要があるので、
手が4本くらい必要になります。
 もちろん、DIX9211は再利用の最有力候補になります。熱で壊れなければいいですが・・・。

在りし日のPA5756Tです。部品の取り外し前です。


基板の名前も実は間違っていました。TAS5756Tになっています。


部品取りした後の基板です。OSコンデンサはストレスに弱いので再利用はしません。

組み立て完成しました!

とりはずした部品をせっせと取り付けて完成です。チップコンデンサの数が結構多いので、この半田付けが結構時間がかかります。

PA5756Tの完成です。再利用した部品、とくにDIX9211が壊れてなければいいですが・・。


ロゴも修正してあります。

動作確認!

まずはLCDを取り付けて動作確認をしてみましょう。ソフトはすでに試作版を書き込んだPICがあるので、
それを流用です。まずはI2Cエラーが出なければ、IC類は大丈夫でしょう。

まずは基板上にテンポラリにLCDを取り付けて動作確認です。OKですね。

LCDはフラットケーブルで
基板上にLCDの載せてしまうと、SWが操作しづらいので本来の取り付け方法であるフラットケーブルで接続も
して動作を確認しておきましょう。この場合にはLCDにはメス側のコネクタではなく、オス側のコネクタ(ピン)を
立てる必要があるので、新しいLCDを用意します。新しいLCDを動かすときんはバックライト用のLEDの電流制限
抵抗をとりつける必要があります。100Ω程度のものが必要になりますが、手元にちょうど秋月のお楽しみ袋に
入っていた75オームの1Wチップ抵抗があったので、それを使ってみることにしました。抵抗のサイズがすこし
大きいので、ちょっと変則的なランドを使ってとりつけています。

LED抵抗には75Ωのチップ抵抗を取り付けました。


フラットケーブルでLCDをとりつけた様子です。フラットケーブルも秋月で売っています。

SP出力を確認してみましょう

SP出力の確認用に端子があると便利なので、下のようなネジ止め式のターミナルをとりつけました。

これを取り付けましょう(計画)。

このターミナルですが、遅まきながら側面に凹凸部があることに気づきましょう。
どうやらこれらが互に嵌合するようです。見た目のサイズが違うのですが、上下でスライドさせながら
嵌合させるようになっています。

ターミナルの側面に凹凸があります。


こんな感じで接続できます。


基板に取り付けます。LRで区別できるように色を変えました。

出力確認!

まずはオシロを接続してSP端子の出力を確認しておきましょう。

SP出力も確認できました。

本格音だしの前に・・・

すこしソフトを修正しておきましょう。というのも、もともとDIV5142のソフトをほぼそのまま流用しているので
画面表示は4CH用そのままになっています。4CH用に拡張することも可能なのですが、まずは3CH用の
表示ができるように修正しておきたいと思います。

ソフトをすこし修正 2018.8.26
PA5756Tは3CH用なので、表示も3CH用に修正しました。4CHに拡張するためにPiPA5756SをI2Cで
つなげるようにもしています(ジャンパーピン設定)。


まずはこんな感じでLCDを取り付けています。ちょうどLCDの下にジャンパーがあるので
LCDをすこしオフセンターで取り付ける必要がありました。


フィルターとアッテネータの表示を3CH分になるようにしています。

音だしの前に、DUAL I2C CONT.にとりかかりましょう。 2018.8.26

ソフトはICSP(In Circiot Serial Programming)で行うので、そのための端子を裏面に取り付けました。ここからPICライターで
プログラムをダウンロードします。


ICSP用の端子を取り付けました。

LCDのバックライトが光らない?

プログラム自体はすでに作ったものがあるので、それをすこしだけ修正して書き込みます。
そしてLCDをとりつけて、電源ON! あれ、LCDのバックライトが光りません。
パターンを確認すると、LEDのK(カソード)ピンがGNDに接続されていませんでした。
ということで、近くのレジストを剥いで、半田ジャンパーしました。これでLEDが点灯します。
 
 黄色矢印の部分がGNDに接続されていませんでした。     近くのレジストを剥いで半田ジャンパーです。

これでプログラムが動作することが確認できましたが、すこしボリューム(VR)の値がすこし安定しないようです。
すなわちAD変換値にノイズが若干のっています。この場合はPICの電圧3.3Vにノイズが乗っている場合が多いのですが、
3.3Vの3端子レギュレータに電解コンデンサを今回は取り付けていなかった(もちろんパスコンはありますが)のが
原因と思い、3.3V電圧レギュレータの出力側に100uF程度のコンデンサを追加したところ安定しました。


3.3V電圧レギュレータの出力側に100uFの電解コンデンサを追加しました。

中華LCDは品質安定しないな〜

動作確認をしていますが、どうもLCDの表示ムラがあります。下の場合だと”9”の部分の左ラインが薄いようです。

一部表示ムラがあります。


ムラ部分の拡大です。ムラというよりドット欠けかな?

この表示ムラが他のLCDでも再現するようならプログラムの問題等も考えられますが、手元にあるもう一つのLCDに取り替えたところ、
表示ムラはないようです。ひょっとして違う部分にムラがあるかもしれませんが、まずは大丈夫そうです。
いずれにしても品質があまり安定していないのかもしれません。あたりはずれは覚悟の上で使用したほうがよさそうです。
なんせ1個600円弱ですからね。


こちらのLCDでは表示ムラはなさそうです。

ちなみに、秋月LCDは
こちらは全く問題ないようです。中華LCDに比べると3倍くらい高いですが、やはりそれだけの品質ということでしょう。


秋月のLCD SC2004です。こちらは表示ムラ(ドット欠け)などはなさそうです。

ちなみに
こちらは秋月の1000円お楽しみ袋に入っていたLCDです。こちらも問題ありません。
でも、お楽しみ袋は本当にお得です。でも・・当たればですが・・・・(笑)。

秋月お楽しみ袋の中にあったLCDは大丈夫でした(でも消費電流600mAです)。

ただこのLCDですがバックライトの消費電流がとても大きく600mA程度流れます。そのためLCDも結構温度が高くなりますので、
抵抗を51Ω入れてみましたが、それだと暗くしかひかりません。まあ、コントラストもいいので使えないことはないので、
また何かにつかいましょう。


LEDに51Ωの抵抗をいれるとほとんど暗いですが、十分視認はできます。

スピーカにつないでみましょう! 2018.8.29

ちなみに以前の構成がこんな感じです。

以前のユニバーサル基板で組んだDUAL I2Cコントローラ。

新しい基板に載せ換えましょう。


新しい基板に載せかえました。

あまり変わりはないですね(笑)。

基板化したコントローラを使用した場合。


CDPとの組み合わせです。

もう一つの

PA5756Pと組み合わせてみましょう。スピーカへの配線が後方になるのでスッキリします。

PA5756Tを接続してみました。


基板一枚だけなのですこしさびしい感じかなあ・・・・

音だしは

夜だったこともありあまり大きな音は鳴らしていませんが、PA5756TもDual I2C CONT.をつかった方も、当たり前ですが
どちらも同じように鳴ります。DクラスアンプとAクラスで違いがあるのかは、厳密に聞き比べないとわかりませんが、
いままでのアンプと同様に元気一杯に鳴ってくれるので一安心です。見かけのと音とはかならず一致しないようです。
なによりもアナログの時に比べて、ネットワークの調整が簡単なのが、いいです。反対に調整地獄に陥る原因でもありますが・・・。

やはり
このままでの使用するには差し支えないですが、やはりオーディオという雰囲気を得るためにもケースに入れたいところです。
折角CNCも導入したことですし、時間のあるときにケース加工を行いましょう。

ケースの加工にはいりましょう。 2018.9.7
ケースはいつものタカチのOSシリーズをつかいます。

使用するケースは組み立て式です。随分昔(6年前?)に買ったものです。


型番はOS99-37-27SSです。

ケース内の配置はこんな形にしましょう。電源基板にはTYPE-P基板をつかいたいと思います。
またケースの高さもあるのでPA5756Tと電源基板は2階たてを想定しています。


ケース内の配置はこんな感じを考えています。

ケースの加工を進めましょう! 2018.9.21

CNCでガシガシとアルミを削ってパネルの加工を進めていきます。

フロントパネルの様子です。

パネルのスイッチにはタクトスイッチをとりつけますが、スイッチそのものはパネルに直接取り付けることができないので、
一旦基板に取り付けた上でパネルに基板をネジで固定します。そのためどうしてもネジ穴がパネル面にでてしまいますが、
このあたりは妥協です。すこしでもパネル面が綺麗になるようにいネジには六角ネジをつかってみました。

パネルの裏面側の様子です。


パネルへのネジ留めは座グリでとりつけています。

基板類を搭載しましょう。

基板のレイアウトは適当です。前面側に電源基板とPA5756T基板をとりつけましょう。空いたスペースにはトランスを設置します。

まずは基板の配置です。これは結構です。

電源基板はTYPE-P基板を改造!
PA5756Tのメイン電源は単一電源ですみます。そこで、すでに製作済みのTYPE−P基板をすこし改造して
つかうことにしました。TYPE-P基板は正負の定電圧基板になっていますが、基本的には正側のみをつかいます。
ただし、そうすると負側のコンデンサ等がまったく無駄になってしまうので、負側のコンデンサを逆接になるように
とりつけ直して使用します。整流ダイオードについても、不要なものを取り外して、一部は向きを変更します。

電源基板はTYPE-P基板を改造してつかいます。


電源基板TYPE-Pの改造点です。左がオリジナルで、右が改造した状態です。


負側のレギュレータ部分は使用しないので、切り離しています。

組み立てていきましょう!

さて、必要な基板やケースの加工がすみました。あとはトランスをとりつけるだけです。トランスにはRA40トランスを使用する予定ですが、
まだ帰省先にもっていっていないこともありすこしお預けです。


配線の準備が整いました。

(つづく)