DIYデジタルアナログコンバーター：完全ガイド

DIYデジタルアナログコンバーターについて、iPod、ラップトップ、またはその他のオーディオ機器からデジタルで保存された情報を、私たちが聞くアナログサウンドに変換することは難しいプロジェクトになる可能性があります。
簡単そうに聞こえますが、1つの主要コンポーネントであるDACがないと、目的の結果を達成できません。
あなたの音をより良くするにもかかわらず、高品質のデジタルアナログコンバーターはあなたがより良い音の背景を得るのを可能にします。したがって、プロジェクトのより深いリスニングスコープを作成します。
これが最良の部分です。
DACを購入する必要はありません。 DIY DAC（デジタル-アナログコンバーター）の作成は安価で比較的簡単です。さらに、いくつかのツールと機器を使用して自分でそれを行うことができます。
ただし、これが難しい場合でも、心配する必要はありません。私たちはあなたのためにここにいます。
さっそく始めましょう。

デジタルアナログコンバーターはどのように機能しますか

DACがどのように機能するかを説明する前に、デジタルアナログコンバーターとは何かについて説明しましょう。

DACは、オーディオデバイスからデジタルデータをキャプチャし、電子機器に関してはそれをアナログオーディオ信号に変換します。それで。これらの信号をアンプに送信します。したがって、デジタル録音を聞くとき、聞こえるのは変換されたアナログ信号です。

変換プロセス

出典：ウィキコモンズ

ただし、さまざまなDACにはさまざまな品質があります。たとえば、スマートフォンには基本的なDACがあり、会話には十分に機能しますが、お気に入りの音楽コレクションを楽しむには十分ではありません。そのためにはスピーカーのDACが必要です。

これで、DACを使用してデジタル形式で保存された音楽を聴くことができることがわかりました。しかし、1つのデジタル-アナログコンバーターが他のコンバーターよりも優れている理由は何ですか？

まず、DAC内で何が起こるかを理解する必要があります。レコーディングエンジニアは、アナログ信号を一連の数値（デジタル信号）に変換します。したがって、それを聞きたい場合は、これらの数値のビットストリームをアナログ信号に変換し直す必要があります。

DAC回路のブロック図

ただし、DACはビットストリームを変換するために一貫したタイミングシーケンスを使用しません。したがって、それは私たちがクロッキングエラーとして知っているものをもたらします。したがって、これらのサウンドを再生すると、エラーはジッターとして表示されます。

ジッタは、再生の品質に悪影響を及ぼします。言い換えれば、あなたの音楽は十分に良く聞こえません。

幸いなことに、外部DAC（ヘッドフォンとスピーカー）には、これらのクロッキングエラーを処理する機能があります。対応するものとは異なり、内部DACです。

アウトボードDACポート

したがって、外部DACはすべてのリスニングセットアップに最適です。アウトボードDAC互換性のあるデバイスの例には、デスクトップおよびラップトップコンピューター、ホームステレオシステム、スマートフォンが含まれます。

船外DACの例

デジタル-アナログコンバーターのしくみ

数年前、アナログ信号を作成するためのDACがありませんでした。私たちはかつてリールテープとレコード溝を使用して電気アナログ信号を作成していました。しかし、DACにより、便利でポータブルなデジタルオーディオを楽しむことができるようになりました。

リールレコードとレコードグルーブ

仕組みは次のとおりです。

まず、アーティストは録音プロセス中にトラックを作成します。マイクは、アーティストや楽器の声をアナログ入力信号としてキャプチャします。

次に、録音機器はアナログ-デジタルコンバーター（これについては後で説明します）を使用して、アナログ信号をデジタル信号に変換します。このプロセスにより、これらの信号をデジタルオーディオファイルとして簡単に保存できます。

デジタルオーディオファイルを再生すると、DACは信号をアナログオーディオ信号に変換し直します。

最後に、DACは変換されたアナログ出力信号をアンプに転送します。したがって、スピーカーまたはヘッドホンを介して音楽を送信します。

アナログ-デジタルコンバーターのしくみ

前述のように、ADCはデジタルからアナログへの信号変換のプロセスで重要な役割を果たします。ラズベリーパイやArduinosなどのADCデジタル論理回路を実世界で送信します。

アナログ信号は、温度、音、動き、音、または光を測定するさまざまなセンサーやソースから送信されます。

アナログ-デジタルコンバータの回路図

アナログ信号は無制限の数の異なる基準電圧値を提供しますが、デジタルバージョンの回路は論理状態（論理ハイ（1）および論理ロー（0））のみのバイナリ信号で動作します。したがって、この変換を処理できる電子回路が必要です。そこでADCが登場します。

したがって、ADCはアナログ電圧をキャプチャし、アナログ電圧を表すデジタル出力コードを生成します。しかし、それはどのように機能しますか？

ADCは、変換中にシーケンスに従います。まず、アナログ信号をサンプリングして定量化し、その分解能を決定します。最後に、バイナリ値を設定し、それをデジタル出力信号としてシステムに転送して読み取ります。このプロセスの2つの重要な側面は、解像度とサンプリングレートです。

デジタル-アナログコンバーターの作成方法

マイクロコントローラはデジタル信号のみを読み取るため、さまざまなモデルにADCが付属しています。しかし、DACを備えたものはほとんどありません。そこで、入手しやすい素材で簡単なデジタル-アナログコンバーターを作る方法を紹介します。さらに、無制限の解像度ビットに簡単に拡張できます。

面倒なことはありませんが、手順は次のとおりです。

ステップ1：資料を収集する

資料のセットを注文するか、自分で収集することができます。 FoYou’lleedは、プリント回路基板、抵抗器、コンデンサー、ダイオード、およびXMOSボードです。

ステップ2：コンポーネントをインストールする

このプロジェクトで最初にインストールする必要があるのは、PCB上の抵抗とコンデンサです。 470オームの抵抗を取り付け、次にコンデンサを取り付けます。ただし、ボード上のマーキングに従って他のコンデンサを取り付ける前に、最大のコンデンサを取り付ける必要があります。

また、水晶振動子をはんだ付けしてください。次に、ダイオードを一方向に取り付けます。これにより、間違いを犯しません。最後に、PCBのマーキングに従ってコネクタを取り付けます。

ステップ3：XMOSボードを接続する

DACにSPDIF入力とUSB入力の両方を持たせたい場合は、特別なカード（XMOSボード）を購入する必要があります。したがって、XMOSカードを購入したら、必要なすべてのコネクタと取り付けラックを付けて取り付けます。

XMOSボード

注：これらのコンポーネントはキットに付属しています。

このステップで問題が発生した場合は、コンデンサである可能性があります。小さいコンデンサの位置を切り替えてみてください。これで問題は解決するはずです。

ステップ4：コントロールボードとディスプレイボードを組み立てる

DACには、さまざまな切り替え可能な入力とさまざまな動作モードがあります。コントロールボードとディスプレイボードが必要です。これらのコンポーネントはキットに含まれています。次に、PCBの指示に従って、制御ボードとディスプレイボードを取り付けます。最後に、ワイヤーとディスプレイを接続すると、回路が完成します。

ステップ5：最初のテスト

回路で最初のテストを実行し、すべてが正常に機能することを確認します。最初のチェックですべてが正常に機能していることが示された場合は、問題ありません。

ステップ6：トランスフォーマーを選択する

ボードには、2×15ボルト、9-12ボルト、および9-12ボルトの3つの安定化電源が必要です。 2×15の巻線は、中央からタップされた9〜12ボルトで構成されています。一方、2つの9-12ボルトの変圧器には独立した巻線があります。ボードの消費量が不足しているため、必要なのは約5〜10ワットだけです。

ステップ7：ケーシングを構築する

供給と回路の準備ができたので、次はハウジングです。衛星受信機や回路に合った他の機器からケースを使用できます。ただし、ボードをケース内に取り付けるには、機械的な作業が必要になる場合があります。

さまざまなケーシング

ボードのケーシングが見つからない場合は、代わりに既製のバージョンをオンラインで購入できます。

ステップ8：フロントパネルを取り付ける

フロントパネルのインジケータを取り付ける際に、小さな問題が発生する可能性があります。さらに、これには修正のための機械的な作業も必要です。

ステップ9：最終組み立て

回路基板、2つの変圧器（最初の場合は-15 +15ボルト、2番目の場合は2つの12ボルト巻線）を使用して電源を構築します。最後に、すべてをケースにインストールします。

ステップ10：最終セットアップ

ヘッドホン用の出力を配置し、ケース内にヘッドホン用のAクラスアンプを取り付けます。

アンプ

さらに、USB接続でデバイスを使用する場合は、ドライバーをダウンロードして適切にインストールする必要があります。

注：実験を行い、コンデンサとアンプを交換することで、DACをアップグレードできます。ただし、これらのアップグレードでより良い結果が得られない場合は、元のコンポーネントに戻してください。

変換プロセスに影響を与える要因

すべての変換に同じカウント時間が必要なわけではありません。より高いカウント時間が必要なものもあれば、より低いカウント時間が必要なものもあります。通常の変換時間は4.1ミリ秒/2-=2.05ミリ秒です。これは良い値かもしれません。

ただし、この値は2 x 244 =488を生成します。これは、平均して488回のコンバージョンを意味します。

したがって、クロックレートが遅いと、1秒あたりのコンバージョン数が少なくなります。さらに、解像度が低い（カウントステージの数が少ない）コンバーターは、変換率が高くなります。

変換プロセスに影響を与えるもう1つの要素は、精度です。コンパレータの精度がコンバータの精度を決定します。

最後の言葉

デジタル-アナログコンバーターは、すべてのオーディオデバイスの重要なコンポーネントです。これらのデバイスのほとんどは、現実の世界と通信する必要があります。したがって、デジタル信号をアナログ信号に変換する必要があります。

さらに、デルタシグマDAC、バイナリ加重抵抗DAC、セグメント化DAC、バイナリラダーDACなど、4種類のDACをプロジェクトに使用できます。

これで、デジタル-アナログコンバーターについて知っておく必要のあるすべてが終わりました。ご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。喜んでお手伝いさせていただきます。