フルディジタル・ アンプを作ろう

光/同軸入力の D 級アンプ
フルディジタル・
アンプを作ろう
CD/DVD プレーヤや HDD レコーダには，光もし
くは同軸出力からディジタル･データが出ていま
す．これをそのまま入力し，途中でアナログに変
換することなく，効率の良い D 級増幅までを通し
て設計したアンプを作ってみませんか．
光永 法明
● 途中にA-D/D-A 変換が入らない
されます．ここまでの信号は，S/PDIF（Sony
最近は，オーディオ・アンプでD級アンプとい
Philips Digital InterFace）と呼ばれる規格の信号
う言葉をよく耳にするようになりました．D 級ア
です．S/PDIF信号はディジタル・インターフェー
ンプは電力効率が高く，安価な構成でも音が良い
ス・レシーバ（DIR9001）で，I2S（The Inter-IC
ことから人気があります．D 級アンプでも多くの
Sound Bus）信号に変換されます．S/PDIFでは配
場合は，CD やパソコンなどのディジタル機器か
線が少なくて済むように，一つの信号線にタイミ
らの出力もアナログ信号として扱っています．
ングや左右の音声などが詰め込まれています．そ
それに対して本機は，入力から増幅までをディ
ジタル信号のまま扱うフルディジタル・アンプで
れをDIR9001で，後段のプロセッサで扱いやすい
形（I2S）に変換します．
す．フルディジタルにすることで，A-D コンバー
PWM プロセッサ（TAS5086）では，入力の音声
タ周辺のアナログ回路構成や，微小なアナログ信
信号を，スピーカを駆動する信号（PWM 信号）に
号の取り扱いをする必要がなくなり，簡単な構成
変換します．I2S 信号では，音声信号はディジタ
で高音質が期待できます．
ル・コンピュータで扱いやすい形式になっていま
フルディジタル・アンプの構成
● ブロック図から信号の流れを知る
す．それに対してPWM 信号は，音の大きさに比
例した長さのパルスとして表します．この変換と
音量の調整をTAS5086で行います．
図 1 にブロック図を示します．入力は同軸× 2
TAS5142 は入力された PWM 信号を増幅しま
と光×2 の4 系統あります．同軸入力は74HCU04
す．増幅した信号は，最終的にスピーカに出した
を使ったアンプで増幅し，光入力は光（TOSLINK）
い音声帯域以上の信号が含まれているので，ロー
受信モジュールで電気信号に変換します．四つの
パス・フィルタを通して，スピーカ端子に出す信
信号は，マルチプレクサ（74HC153）で一つが選択
号とします．
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フルディジタル・アンプを作ろう
ローパス・ スピーカ
フィルタ
出力
左＋
マルチ
光受光
プレクサ
モジュール （74HC153）
（TORX177）
4
3
ボリ
ュ
など ーム
の
光入力
DATA
ディジタル・
インター
PWM
左PWM
左−
SCLK
フェース・
プロセッサ
電力増幅
レシーバ
MCLK ボリューム調整 右PWM （TAS5142）右＋
PWM信号生成
右−
LRCLK （TAS5086）
（DIR9001）
2
（ S）
2 1
光入力
入
エ
力
切
り
替
ラ
ー
え
ー
ラ
エ
マイコン
MSP430F2012
同軸入力
LED
状態表示
同軸入力
アンプ
（74HCU04）
5V
（7805）
入力切替スイッチ
（SW701）
音量調整
ボリューム
3.3V
（TA48M033）
12V
12V
（0 ∼ 12V）
（ACアダプタ）（ACアダプタ）
図1 フルディジタル・アンプのブロック図
● マイコンと電源回路
かった場合は，入力は1 になります．
MSP430 マイコン（MSP430F2012）は，入力切
入力切替スイッチ（SW701）を押すと一瞬LED が
替スイッチが押されたときに，マルチプレクサに
点灯します．入力は1 →2 →3 →4 →1 →…の順で
対して入力の切り替えを指示します．また，音量
切り替わります．LED は有効なディジタル音声入
調整用ボリュームの角度を読み取り，TAS5086
力があるときに点灯し，ないときは消灯します．
のボリュームを設定します．ほかに，動作状態を
TAS5142の温度が高すぎるなどの異常時には本機
示すLEDの制御などもしています．
は動作を停止し，LED が点滅します．
電源は図1 のように，マルチプレクサまでは5V
動作
（三端子レギュレータ7805 で生成）
，DIR9001，
TAS5086，MSP430F2012 は3.3V 動作（三端子レ
基板の組み立てと動作確認
● 基板の組み立て
ギュレータTA48M033で生成）
，TAS5142はディ
回路図を図 2 に示します．基板上の部品は表 1
ジタル部が12V 動作（AC アダプタ入力）になって
のようになっています．基板上の部品は背の低い
います．TAS5142 のパワー部の電源（PV DD ，
ものから取り付けていきます．まずフラット・
PGND）は0V から動作しますが，ここでは12Vで動
パッケージのICを取り付け，チップ部品をすべて
作させることを想定しています．
はんだ付けします．込み入ったところがあるので，
コテ先が入らないことがないように順番を考えま
● 本機の動作と操作
す．チップ部品を取り付けたら，横になっている
本機は電源を入れると，MSP430 が入力信号を
抵抗，ダイオード，コイルを取り付けます．そし
1 から順に切り替え，信号のある入力を探します．
て，IC ソケットを取り付け，残りの抵抗，セラ
最初に入力の見つかったところで，サーチは止ま
ミック・コンデンサ，フィルム・コンデンサ，三
ります．電源投入時に 1 から 4 の入力に信号がな
端子レギュレータや，電解コンデンサ，出力フィ
2008 August
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