きょぼ太郎
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往年の機器に自作HTPCと自作のUSB-DACとを組合せ、音楽、映画を楽しんでます。 スピーカー:Infinity Kappa 6.2i CDプレーヤ:SONY CDP-XA7ES

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日記

USBオーディオ(7) LRCK(WordClock)からPLL-VCXOで低Jitter-MCLK生成実験 その2

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2019年01月05日

新年明けました。おめでとうございます。

DIYオーディオですが、考える(妄想する)⇒ 手を動かす(工作する)⇒ 試聴 ⇒ 手直しする(壊し改造)・・・というこのサイクルが家族や傍から見ると泥沼に嵌って見える様ですが、これはこれで結構楽しいものです。(笑)
今年もよろしくお願いします。

さて、昨年末の続きということでJitter改善による音質向上ということでDAC間近にクロックを置き、48KHz系だけで無く、44.1KHz系のソースも切替て聴けるように即席で検討してみました。
2019年DIY事始めです。

【改造DAC全体ブロック】
赤枠部 自作PLL VCXOを2周波数対応とし、ループフィルターの定数を見直しました。 またMCLKをアイソレータのISO7640を通すとJitterが結構乗ってしまう様?なのでDACの構成も若干見直し、ISO7640経由のLRCKからPLL-VCXOでMCLKを生成し、直接PCM1792のMCLKに注入してみました。


【2周波数対応VCXOについて 44.1KHz系/48KHz系】
原始的ですがラッチ型のメカリレーにて、2つの水晶発振子を切替えることにより、2周波数対応としました。(44.1KHz系/48KHz系の両fs対応)


年末休みでX'talが入手できず。22.5792MHzの替わりに手元の11.2896MHzにて実験してます。PLL-VCXO部の電源はニッケル水素×8本を5V LDO経由で給電してます。
制御電圧vs.周波数特性もそこそこリニア?で良好  約±50ppm程度の可変幅を持ちます。


【PLL-LOOPフィルター】
非常に適当ですが、無料のLtspiceでシミュレーションしてみました。cfは4Hz程度の様です。本当はもっと落としたいのですが、ロックしなくなってしました。
D1,D2,R1はループフィルタのレスポンスを改善する機能があるとのことです。
ロックアップタイムはD1,D2,R1があると一瞬、無いと数秒かかります。


【2周波数対応 PLL-VCXO 試作基板】
水晶の切替実験で試行錯誤とLOOPフィルターで実験したため、空中配線で結構汚いです。時間あれば基板を起こし、チップ部品で作り直したいところです。今のところfs切替時にメカリレーに通電し、手動でfs切替を行ってます。(笑)


【Time domain 時間領域測定】
■After
44.1KHz系 11.2896MHz VCXO LOCK ダンピング抵抗33Ω Z0プローブ 128AVE.値


同上 オシロのデータをエクセルでグラフ化 128AVE.値(系列1) ランダムN= 8(系列2-9) Period(周期)Mini.88.53ns. Ave.88.57ns. Max.88.61ns.  この周波数領域ではオシロの分解能は40ps程度になります。


上グラフ拡大 VIH部の(仮VCC1/2)滲みが極めて少ないです。


おまけ VCXOの信号をISO7640に通したグラフ拡大 (1:10プローブ)Period(周期)  Mini.88.41ns. Ave.88.57ns. Max.88.77ns.


https://hifiduino.wordpress.com/2011/11/24/which-digital-isolators-for-i2s-or-not/

このpageの情報では 兄弟品のISO7240M Pulse Jitter 1ns peak to peak!? 本当かよ?と言いたくなる内容・・・ですがあながち嘘ではないかも?

■Before
Z0プローブ Period Mini 40.23ns. Average.40.73ns. Max.41.05ns. 
Period Jitter Peak to Peak 約820ps.


【試聴】
CDからのリッピングした音源を聴く機会が一番多いのですが、奥行感が大きく改善できたと思います。久々にJohn Stetch のGreen Grove(1999年・カナダ)を聴いてみましたが、20年前とは思えない程、優秀録音ぶりが実感できました。実にリアルなサウンドです。

後は早くマイコンスキルを磨き、fsの自動切替迄漕ぎ着けたいところです。

2019/1/6 Before After 追加

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  1. きょぼ太郎さん、こんばんは。

    興味のある内容なのですが残念ながら私の頭では付いていけません!
    ビフォアーアフターの様にダメなのと改良したのとの比較添付資料があればもう少し理解が進むので、添付をお願いします。
    また、水晶の切替用のリレーはどの信号をみてリレー切替動力につなげているのかが全く理解できないので、この辺りの詳細を追記お願いしたいです。
    全く見当違いな事を言っている様であればすみません。
    このクロック関係の部分を理解したいと思っていますので、是非とも素人向けの解説を宜しくお願い致します。

    byCENYA at2019-01-05 23:28

  2. CENYAさん、毎度コメント有難うございます。

    判り難くて申し訳ありません。48KHz系24.576MHzになりますが、改良前の波形も付けておきました。ウチで見る限り、Period Jitter Peak to Peak 約820ps. ⇒ Peak to Peak 約80ps.程度に収まっている様です。(44.1KHz系、48KHz系いづれも) 

    foobar2000でソースを聴く際、fs毎に手動で水晶の切替と分周比の切替が必要となっておりちょっと不便です。(笑)

    byきょぼ太郎 at2019-01-06 08:30

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