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2021年1月13日 (水)

128倍スーパーサンプリングDAC評価用基板(128x Super Sampling D/A Converter PCB)

128x Super Sampling DAC Evaluation Board



20210113ss_pcb
写真1.128xスーパーサンプリングDAC評価用基板
16bitマルチプライングDACによる出力を差動で、比較試聴用のAK4490およびPCM5102の出力をそれぞれRCAとステレオミニジャックで出力している。
Photo 1. 128x Super Sampling DAC Evaluation Board The
output of the 16-bit multiplexing DAC is differential, and the outputs of the AK4490 and PCM5102 for comparative audition are output by RCA and stereo mini jack, respectively.


昨年末より着手していた128倍スーパーサンプリングDAC(128xSSDAC)の基板があがってきたので紹介する。

SSDACはデジタルデータを3次自然スプライン関数で補間する技術で、トラ技2018年10月号で初めて発表され、その後64倍SSDACのキットが発売された。
今回はさらに進化させ、スーパーサンプリング比を128倍として16bitマルチプライングDAC、DAC8820からの出力を左右それぞれ差動で、さらに4倍および8倍スーパーサンプリングでアップサンプリングした24BitデータをI2Sで出力し、AK4490とPCM5102で比較試聴できるようにした。
アップサンプリングしたI2S信号は電源とともにピンヘッダに出力したので、子基板を載せれば任意のI2S DACデバイスで聴くことができる。

前回までの記事で何回か過渡応答の波形を示したが、インパルス演算の誤差があり、平坦部が波打っていた。

I would like to introduce the 128x super sampling DAC (128xSSDAC) board that I started at the end of last year.

SSDAC is a technology that interpolates digital data with a third-order natural spline function. It was first announced in the October 2018 issue of Tora Gi, and then a 64x SSDAC kit was released.
This time, it has been further evolved, with the supersampling ratio set to 128 times, the output from the 16bit multiplexing DAC and DAC8820 is differentially left and right, and the 24bit data upsampled by 4x and 8x supersampling is output by I2S. AK4490 and PCM5102 can be compared and auditioned.
Since the upsampled I2S signal is output to the pin header together with the power supply, it can be listened to by any I2S DAC device by mounting a child board.

In the previous articles, I showed the waveform of the transient response several times, but there was an error in the impulse calculation, and the flat part was wavy.

Ss128_sq1khz_20210113205701
図1.前回までの過渡応答波形
上下平坦部がサンプリング周波数で波打っていた
Figure 1. The upper and lower flat parts of the transient response waveform up to the previous time were wavy at the sampling frequency.


図1の示すとおり、上下平坦部がサンプリング周波数で波打っていた。これはインパルスを計算する回路の精度に見落としがあり、誤差が出ていたためだ。今回はこの部分を改善した。
最新の測定波形を以下に示す。
As shown in Fig. 1, the upper and lower flat parts were wavy at the sampling frequency. This is because the accuracy of the circuit that calculates the impulse was overlooked and there was an error. This time I improved this part.
The latest measurement waveform is shown below.


Ss1khz
図2.128倍スーパーサンプリング  1kHzサイン波
Figure 2. 128x supersampling 1kHz sine wave


Ss8khz
図3.128倍スーパーサンプリング  8kHzサイン波
Figure 3. 128x supersampling 8kHz sine wave


Nos8khz
図4.NOS  8kHzサイン波
Figure 4. NOS 8kHz sine wave


Ss16khz
図5.128倍スーパーサンプリング  16kHzサイン波
Figure 5. 128x super sampling 16kHz sine wave


Nos16khz
図6.NOS  16kHzサイン波
Figure 6. NOS 16kHz sine wave


Ss20khz
図7.128倍スーパーサンプリング  20kHzサイン波
Figure 7. 128x super sampling 20kHz sine wave


Nos20khz
図8.NOS  20kHzサイン波
Figure 8. NOS 20kHz sine wave


Sstr1khz
図9.128倍スーパーサンプリング  1kHz方形波
インパルス演算回路の改善により、上下平坦部の波が解消された
Figure 9. 128x supersampling 1kHz square wave
The wave in 
the upper and lower flat parts was eliminated by the improvement of the impulse calculation circuit 


Nostr1khz
図10.NOS  1kHz方形波
Figure 10. NOS 1kHz square wave


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図11.128倍スーパーサンプリング  2kHzのこぎり波
Figure 11. 128x supersampling 2kHz sawtooth wave


Nos_saw1khz
図12.NOS  2kHzのこぎり波
Figure.12  NOS 2kHz sawtooth wave


 以上のように128倍スーパーサンプリングの動作が確認できた。
今後、引き続き評価と問題点の洗い出しを行う予定。
The operation of 128 times super sampling was confirmed as above.
In the future, we will continue to evaluate and identify problems.

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