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フルディジタル・ アンプを作ろう

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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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