楠式(改)ノンオーバーサンプリング・ノンPLL・デジフィルレスDAC
「ATAHUALPA digital to analog converter」製作の記

ゲテモノ？

　なぜ楠氏のDACに興味を持ったか、の理由はいろいろあるけれど、まずは何をおいてもその大胆な、もしくは乱暴な回路のシンプルさが魅力だった。え！デジタルフィルタを取っちゃっていいのか？おかげで部品が少なくてコンパクト。作りやすいうえ、理屈の上ではどうしようもない欠陥を持っているはずだがある面では有利だ、という理論的な裏付けもあったわけで、だったらそのいい面を味わってみたいものだ、という気にさせられた。とことんオーソドックスなもののよさもあるだろうが、個人的には、普通なら考えつかないようなものを生み出す奇抜で意外な発想や、常識を覆すような発見のほうにより強く魅かれてしまう。だってそのほうが痛快でしょう（要するにへそ曲がり？）。
　あと、ラ技誌に発表された別府氏のDACの記事に興味をそそられたことがある。こちらは「過去の石」であるはずのTDA1541Aが最高という主張がやはり常識に反していそうなので非常に魅かれる。ただし、やたら多数の電源トランスを使った物量投入ここに極まれりの観のある重厚長大なDACゆえ、ちょっとおいそれと手が出ない。そもそもTDA1541Aも、一緒に使うデジタルフィルターのSAA7220も入手できそうにない。
　しかし、楠氏が使ったTDA1543はそのTDA1541の流れを汲んだICらしい。よりゼネラルオーディオ用に整理された設計になってはいるようだが、音の傾向は似たような方向にあるのではないかと期待できる。

　

楠DACを再構成

　そんなことで、自作DAC第1号は楠式を試してみることにした。ただし、MJの記事どおりのACアダプタ方式ではあんまりパッとしない感じなので、電源部と本体を別々に同じサイズのケースに組むことにした。

　そもそもが奇抜、というかかなり無茶な構成のDAC、期待と一緒に「ホントにちゃんと鳴るのか？」と半信半疑の製作である（ほんとは八信二疑くらい）。よって、基本的には「ダメモトで試してみるか」くらいの気持ちなので、ケースそのものはあまり贅沢せずタカチのYM-180でお茶を濁すことにする。ただ、ダメモト気分の“おためし”とはいえ、イルンゴや47ラボはデジフィルレスで製品を作って市販してしまったくらいだから、もしかしたらメインシステムになる可能性もないわけではない。よって、回路部品についてはそれなりのものを使いたい。もともとパーツの少なくてすむ回路だし、ジャンク箱に眠っていたものも動員できるから、トータルコストはせいぜい３万円程度だ。

　デジタル機器の製作は初めてなので、ちょっとおっかなびっくりである。楠氏がMJに初登場したときのDACコンテストの記事では、TDA1543の4パラだとアースの処理がかなり音に影響するようなことを書いておられた。でも別のどなたかの記事で「デジタルは正しく繋ぎさえすれば音は出るのでラク」というような言葉もみかけたので、あまり怖がらないことにする。
　デジタル部はグラエポの片面基板の表面にシールド用の銅箔を貼ってグラウンドとし、両面基板ふうにカッターでパーツの足を通す穴を切った。こんな方法で工作したという記事は見たことがないので、はたしていい方法なのかどうかは分からないが、適当な両面ユニバーサル基板が見つからず、こんなことしか思いつかなかったのだ。
　基板が小さかったので、アナログ出力部の配置が苦しくなって別の基板をつぎ足した。周辺パーツは、お約束のOSコンの他にBG-NX0.1uF、同0.47uF、フィルムコンはASC等を使用した。I/V変換抵抗は別府氏に影響されてDALEのNS-5が本命かと思っているが、サイズとコストも考えて今回はスケルトンである。

　入力は楠氏のオリジナルと違い、RCA同軸とTORX-176による光の2系統とした。それぞれASC0.01uFを介してCS8412のRXPとRXNにつながるアマチュアがよくやる回路である。本来はバランス入力のようだから、ちゃんとバランスで送ってやるほうが気分的にもすっきりするが、今回は光接続も試してみたかった。次の機会があればオリジナルどおり同軸1系統として75179でバランス伝送するだろう。
　同軸のほうは、柴崎流の1次2次間にシールドをはさんだ手巻パルストランスで受けた信号を74VHCU04でいったん増幅している。また、注目のノンPLL・クロック打ち直し回路にも、74AC74でなく74VHC74を使ってみた。これら74VHCのICは小さいので基板の裏面に裏返しにして貼り付けて、ピンを適当にフォーミングし空中配線している。

　その他、基板上のパーツの配置も自分勝手に考えて、かなり楠氏のものとは違うことになってしまった。出力のフィルターには3300pFに470pFをプラス。安心のためにfcを低めに取ったのだが、私の耳が駄耳なのか、これでもハイ落ちの印象はなかった。47ラボのはフィルター無しで出しているらしいけれど、私は心配性なので、いっそ4700pFくらいでもいいんじゃないか、と思ってしまう。
　出力のカップリングコンデンサーーは、なんとなくOSコンを使うのがはばかられて、ASC0.1uFに手持ちのPanasonicPureism22uF/25V2個を無極性接続した11uFをパラにしてみた。

　電源トランスは高さ40mmのYM-180に収まるものということで、物量的にはささやかだが、トヨズミのHTW603をDACとデジタル部それぞれに1個ずつ両波整流で使用した。整流はトランスの電圧が6Vと低めなので、電圧ロスが少ないほうがよいだろうとの思いもあってショットキーダイオードでやっているが、DAC側はこれも別府氏御用達のSRC84-009だ。楠氏の1号機もこのダイオードを使っていたし、自分で聴き較べて確かめたわけではないが、なんとなくよさそうじゃん、という程度の選択。
　コンデンサーーは以前三栄無線から買ったPanasonic X-Proの16V10000uFを使う。かつて300Bアンプのフィラメント直流点火回路に使っていたジャンクだ。

　出来上がった電源部。電解コンデンサーーは取り付け金具がケースに納まらず、両面テープで貼り付けて固定した。電源スイッチは背面に付けており、通常は入れっぱなしでCDP-X5000のACアウトレットにつないで、同時にON・OFFさせている。


“ちょっとDC”流に

　ところで私は以前から、DACの電源にモーター制御アンプに使われている±5Vの金田式PPレギュレーターを使ってみたらどうだろうか、というような思いを持っていた。この楠氏のDACでは、キーパーツのフィリップスTDA1543が+5Vの単一電源で動作することから、レギュレーターも1個ですむ。ここは試さないではいられません(^^)。
　金田式レギュレーターといっても、SEコンまではもったいない気がするので、とりあえずディップマイカでごまかす。フィルムコンも今や貴重品の丸形V2Aのストックは使わないで最近のAUDYN-CAPで作るとしよう。そしてさらに制御Trには、あえてキャンタイプは使わず、TO-220型の2SA1006を起用してみた。手持ちに2N3741も数個あったのだけれど、前からいっぺんこれを試してみたかったのだ。この石は別府氏が長年執着(？)し多用している（2SA1006/C2336のコンプリ）し、MJのアンプコンテストで高評価を得た豊永氏のパワーアンプの終段にも使われていた。しかし寂しいことにこの石さえ、もはやディスコンだということだ。現代にはもう自作アンプ以外に用途がないらしい。

　というインチキ金田式+5Vレギュレーターであるが、作ってみると予想通り問題なく動作する。音についてはメタルキャン使用のものと比較していないからなんとも言えないけれど。
　ここに使った2SA1006は20年ほど前に作ったクリスキットのミニプリアンプの電源部に使われていたもので、今では珍しいライトブルーのパッケージである。このときコンプリの2SC2336はグレーだった。（これらの色、きれいで好きなんだけど、やがて緑/黒になり、最後には両方ともただの黒になった。単一色ならコストも安い、ということか？無粋だ）。基板には、裏配線が合理的にできるよう立てて実装する方法も思いついたが、クリスキットで使われていたときの名残で真ん中の足を切り取ってしまってあったため、寝かせて実装している（もちろん裏配線はTO-66タイプとは全然異なる）。

　なお、デジタル部はTO-92型の3端子レギュレーターが複数使われるが、これには秋月電子でわりと安く売っていたので買ってみたNJM2930Lというのを使った。100mAのもので、記事の松下AN8005よりは容量が大きい。だから音がいい、というものでもないだろうけれど。

　DAC本体。ご本尊のTDA1543は丸い鉛重りの下に隠れていて見えない。もっと大質量を付加したいところだが、載せるとなるとICが小さくてこれが精いっぱい。右奥がデジタル入力部で、ピンジャックのすぐ下にある黒い輪っかが手巻のパルストランス。続く74VHCU04はこの基板裏に貼り付けてある。


聴いてみる

　さて、出来上がって、恐る恐る聴いてみたDACの音はどうだったか。
　アナログと違って、作っていても信号の流れや回路の動作がもうひとつ実感できないので、ホントに音出るんか？という感じだったけれど、ちゃんと鳴った、鳴りました！
　第一声はアタウアルパ・ユパンキの古いモノラル録音のCDを選んだのだが、これが実によかったのですねえ。「おっ！」と思った。枯れたギターの音が軽やかにスピーカーから解き放たれて来る。ユパンキの声もぎすぎすせずくぐもりもせず、スムーズに発音される感じ。
　これは、と思い、より現代的なワイドレンジな録音のソースも聴いてみた。楠氏の記事からは、ハードドームタイプのトゥイーターだと高域の荒さが感じられる傾向があるように読み取れたけれど、私のところではそんな印象はなかった。軽量級ゆえかいくぶん細身に感じられなくもないが、伸び伸びと抵抗感なく音が飛びだしてくる感じは記事の通りと思われる。楠氏の1号機、TDA1543×4パラのものは「しっとり」とは無縁、とあったように思うが、これを聴くかぎり、確かに湿度は高くない感じだけれど、繊細感、雰囲気感といった部分についても決して捨てたものではないと思う。打ち直しクロックの効果？
　私のシステムで使うには出力レベルが若干低くて、ボリウムを多めに回す必要があるが、微妙なニュアンスも描き分ける力はCDP-X5000のアナログ出力より断然優れている。3万円程度の製作費からすれば、期待以上の音だ。「おためし」から即昇格、メインシステム入り決定である。

　その後、出力のカップリングのケミコンを他のものに交換してみた。出てはいるけれどすっきりし過ぎの低域の充実を期待してのことである。
　まず、無極性BG-N33uF/16Vを入れてみた（パラのASCは付けたまま）。なんだか癖のある、ぎこちない感じの音になってしまった。しかし、経験からするとしっかりしたケミコンほどエージングに時間がかかる傾向があるようなので、そのまま1ヶ月ほど聞いていたら、はたしてようやくまともな音になった。ただし、低音は出てはいるが、厚みや力強さが増したという感じではなく、むしろ端正な感じ。ある意味ではよくなっているのだろうが、どこか味わいに欠ける。これは期待した方向とはイメージが違った。
　そこで、今度はSILMIC22uF/50V×２の無極性接続11uFに替えてみた。サイズはこれまででいちばん大柄である。基板のスペースに余裕がなく、ちょっと見栄えの悪い実装になってしまった。こちらもしばらくエージングの必要があったが、やがてそこそこ好ましい音色に落ち着いた。圧倒的によいというほどでもないが、私にとってはまあまあ好バランスに聞こえるので、これをもってひとまず完成とする。やはりパーツは大きめがよい（？）。

　光と同軸では、私の耳が鈍なのか、特に明確な音の違いは感じられなかった。それでこそデジタルだ、と言いたいところだけれど、その後ピックアップのレンズをクリーニングしたらえらく音が変わってしまった。まったく、デジタルだというのに…。



　そしてこのDACで聴くようになって1年、あらためてCDP-X5000単独での音を聴いてみた。出力レベルが高いせいもあってちょい聴きではより力強い感じもするが、よく聴くと微妙にピントがずれているように音が滲んでいるのが分かってしまう。楠説「デジタルフィルタの演算による“音束の拡散”」のせいか時間軸のゆらぎのせいか。いずれにせよ、やはりもう戻れないということですね。

予告？

　レギュレーターのTrをTO-66タイプにした場合の音はどうか、あるいは3端子レギュレーターだと本当によくないのか、というような研究課題はあるはずなのだけれど、とりあえずの成功に満足してしまってサボっています。TDA1543でこんなによいのなら、別府氏が「これしかない」とするTDA1541Aだったらどんなにいいだろうか、という方向に思いが行ってしまっているから、でもありますが、もともと実験するより音楽聴いてのんびりしたいほうなので。
　次回はTDA1541Aを使ったDAC「ATAHUALPA II」を作ってみようと考えています。フフフ、実はその後TDA1541Aを手に入れることができたのです！。さすがにデジフィルのSAA7220までは手に入る見込みもないので、別府式で作ることはないでしょう。ということで、やはり次回もデジフィルレスになると思います。でも、まだ基板の部品配置をどうしようかなどというところでモタモタしてる…お手本無しで作るのはやはり時間がかかります。

その後（小変更）

　ある方から楠DACに関して問い合わせをいただいた。その方もこのDACを自作されたのだが、なぜか電源を入れてから音が出るまでに10分程度かかるという。はて、不思議。
　ところで、実は私のにもちょっと不思議なことがあるのだった。CDの演奏中、ちょうどレコードをかけていて針がゴミを拾ったみたいに、たまに「パツッ」という音がするのだ。無信号時には出ることはない。規則性はないが、どうやら特に出力レベルの低いときに出やすいようだ。D/A変換の動作にからんだものであるのは間違いなさそうだが、原因不明。ちょっと気にはなるものの、頻度は少ないし、楽音自体はイイ感じだし、差し当たり適当な対処法も思いつかないしで、まあアナログ気分で聞いていればいいやとそのままにしていた。
　私のこの例も前述の方の例も、回路的に思い当たることがない（あるいは私のこれはデジタル部の実装に問題があるのかも(^^;）ので、ひょっとしたらTDA1543自体の問題かもしれない。何しろ楠式のこの使い方は本来の仕様にないものなのだから、何らかの問題が起こってもおかしくはないとも言えそうだ。
　そこで、TDA1543は予備を持っていたので、このさい交換してみた。と同時に、別に試してみたいこともあったので、ちょっと変更も加えてみた。
　「試してみたいこと」というのは、まずひとつはレギュレーターのフィルムコンデンサーの交換。AUDYN-CAPの代わりに、EROのMKT1813というフィルムコンデンサーが、容量とサイズの点で使えそうだと以前から思っていた。これはポリエステルで、耐圧は数種あるが、サイズが適当なのは250Vのものである。細身の形と安っぽい黄色い色のせいで見た目には冴えないが、音は聴かなきゃ分からない。というわけでAUDYN-CAPと交換してみた。
　さて、レギュレーターにEROのMKT1813を使ってみての印象だが、このDACの電源に使ってみたかぎりはAUDYN-CAPに較べて決して悪くはなっていないと思う。数日の間聴いてみたが、高域がより美しくなっているように感じる。どちらかというと、しなやか、やわらか系の音のようだ。強いて言えば、よくあるハイファイ調オーディオケーブルとダイエイ電線の違いのような感じといったところか。もちろん1813のほうがダイエイ相当。

　AUDYN-CAP自体、どうもV2Aと較べるとクセが強いという意見が多いようだから、1813はV2Aの代替品として悪くないのではないだろうかという気がする。もっとも、普通のアナログアンプに使ってみていないので、これだけではまだ判断できない。ただ、少なくともこのDACに関しては、もとのAUDYN-CAPに戻したいという気には全然ならない。
　このフィルムコン、値段がAUDYN-CAPの3分の1ほどと、かなり安いのも魅力だ。しかしそれにしても、見た目がもっと魅力的ならなー…(^^;。

　さて、試してみたいことのもうひとつ。出力のカップリング用ケミコンに、エルナーのSILMICを2個一組にして無極性接続にして使っているが、この陰極どうしを繋いだ中点に負電圧のバイアスをかけたらどうか、というものである。実はこのDACの製作当初からこの計画はあって、もともとシャシー内に006P電池を置いておくスペースを確保してあった。ただ、効果には端からたいした期待を持っていなかったので、実行しないまま時間が過ぎていたのだ。

　006P電池から高抵抗を介して、ケミコンの中点に-9Vをかけてみた。はたして、正直言ってこれによる音の変化は聞き取れなかった。電池を入れても外しても、特に音が変わったような感じはしないのだ。有極のケミコンは電圧をかけて使うべき、という話を聞くが、あるのはせいぜい「いちおーそーしたからね」という気休めの効果だけか。あるいはこれもさらにもうしばらく時間を置けば違いが現れてくるのかもしれない。ケミコンというのはたいがい寝覚めが悪いからね。

　ところで、針音のようなノイズはどうなったかというと…あー、やっぱり出ますわ(--;。ということはTDA1543のせいではないですね。それならば、とオシロでところどころ波形を見てみた。見ても原因らしいことは何も分からなかったけど(^^;。
　CS8412の入力部の信号は光のほうが波形がきれいだった。同軸は負進行のエッジにちょっとリンギングが多く出ている。信号を受けている74VHCU04周りのRの定数が適切でないのかもしれない。
　それでは、と入力を光に換えてみたが、「パツッ」はやはり出る。ということは、どうやらCS8412以降、おそらくは74VHC74を使った独立クロック回路周辺の問題だろう。やはり実装方法が完璧ではないのかもしれない。電源絡みでノイズが出ているのか、あるいは微妙な動作速度の関係でパルスのタイミングが噛み合わないことがあるのか。74AC74でないとやっぱりうまくないことでもあるのかもしれない。何かの拍子に、1回分のサンプリングデータが落ちてしまう、というようなことでも起こっているのか。
　しかしまあ、今まで通り半分レコードだと思って聞けばよいから、とりあえずはよしとしよう（お手上げ(^^;）。いずれ再検討してみたい。

　オシロを引っ張り出したついでに、MJのテクニカルディスクに入っている基準音（正弦波）を再生して出力波形を見てみた。ワハハ、さすがにノンオーバーサンプリング、出力にカットオフ42kHzほどのアナログフィルターを入れてあるけれど、やっぱり“ガタガタ”だよ(^^;。
　でも音のほうは相変わらずあまりデジタル臭さを感じさせないなめらかな音です。いや、聞き込むほどに、以前よりしなやかで透明感が増したように聞こえる。よりクラシックへの適性がアップした感じで、私には好ましい。ただ、高域の美しさが際立ってきたぶん、ソースによって音がより細身に感じられるところもあるが、今回まだTDA1543に鉛重りを載せていないせいだろうか。低いほうのレンジ自体は十分伸びているけれど、やっぱりもう少し重厚さが出ればと思う。
　以前は音の区別がつかなかった光と同軸だが、今回は意外にも伝送波形のやや汚かった同軸のほうが、音は僅かに好ましく感じられた。光では、ほんのごくごく僅かだけだが、高域に強調感が付くような気がする。といってもまあホントに「気がする」程度ですけどね(^^;。

　しかし、こんなことしてないで早くTDA1541Aで新しいDACを作るべきかも…。

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後記：
　74VHC74を74AC74に交換してみた。ら、やっぱりこいつでした、もう「パツッ」は出ません〜♪