EDIROL UA-1EXをハックする ver.1 (高音質出力化)

EDIROL製の安価オーディオインターフェース
UA-1EX
実売1万円程度
を改造。
D/A変換出力をぶっこ抜き!

直接音声信号を取り出し。高品質な自作アンプを通して、高音質化しようという、
オーディオマニアなチャレンジをしました。

正直、
音の違いなんて
はっきりわからないんだけど(^^;

音がよくなった、とそこそこ確信できるのでHP記事にしておきます。
どうせ誰も見ていないので、てっきとーーーに書きます!

【目次】

■動機

私は音楽を聴くときは、MacにEDIROL製の安価オーディオインターフェース
UA-1EX」を繋げて聞いているのですが・・

電子回路を学んだものとして
  「安物の音楽機器は中身の回路の質が悪い → 音質が悪いはず」
という安易な発想に走ってしまいました(笑
そこで、

中にあるオペアンプを経由せず、D/A変換部分から直接音を取り出せばいいんじゃね?

ということになってしまったのです。
オカルトとほぼ同じ、と言われる、禁断のオーディオマニアの道だけど・・・。

ユー、やっちゃいなYo!

ってことで・・・。

■どうやって改造するのか?

これが EDIROL UA-1EX だ。
とっても安いんだ。
でも、一応専門音響機器だから、
その辺の高音質サウンドボードよりは音いいぞ

さて、こいつを剥いてみると・・

じゃーん。
ぎっしり基板登場。

さーて、汚れてない生音が生成されている部分はどこかなー?
ふひひひひ・・・探しちゃうぞ・・

真ん中あたりにご注目。

チップのデータシートを検索。
調べてみたところ、左写真のように、
AK4385
ってのがD/A変換IC。

音の生成部分。こいつをいじり倒す。
なんとこれ、旭化成の製品。

イヒ!の旭化成なのに・・・

さて。
D/Aコンバータ AK4385 のデータシートを読んでみると、ばっちり音声出力端子が書いてある。

さて、このD/Aコンバータ AK4385 は差動出力だ。
ざっくり言って、ノイズが乗りにくくて音質がいいのである。理論上は。
ただーーし。
普通のオペアンプの増幅回路では扱えない。
差動増幅回路でないと・・・。

で、わたくし勉強しなおしましたよ。
苦手だったアナログ回路。
ずいぶん勉強時間かかった。

そんで、
裏面から音声信号線引き出し。
詳しくは後述の回路図参照してね。

なんで裏から?

それは、D/Aコンバータ AK4385 がめちゃくちゃ小さく足にハンダ付けできなかったから。
だから・・・

こんな風に、 D/Aコンバータ AK4385 の足から伸びている
配線パターンの接続先にケーブルをくっつけた。

 

■回路図

みなさんお待ちかねの回路図です。
だれも待ってないけどね。

クリックで拡大

左チャンネルだけ書いてあるので、
右チャンネル用も作るの忘れずに。
抵抗たくさんでけっこう面倒。

 

 

■説明

重要な部分はここだけ。
ほかは全部既製品。
ピックアップして説明しまっす。

長い記事です・・・。設計理由ってどうしても長くなるのよね・・

■FETヘッドフォンアンプ

これは nabeさん という方の作ったヘッドフォンアンプ
とても良い音が出る。
はじめてこの音を聞いたときは感動モノだった。
いままで悪い音で聞いていたんだなあ、って実感。

●使っている理由

オペアンプからの出力だけではインピーダンスが高すぎるため。
インピーダンスを稼げれば、他の回路でも代用可能。
SAITAMA-HA7 みたいなトランジスタを使ったダイヤモンドバッファ回路でもそこそこいけるかと。

●詳細説明

信号電圧増幅率は 1倍。
なので、増幅してないからアンプって感じじゃないんだけど。
でも、電流を大量に出力できるので出力インピーダンスが8Ω近くになるらしい。

なので、ヘッドフォンとか十分にドライブできて、細かい音もよく聞こえるわけ。

電流が足りないと音がハッキリしないね。

 

 

■差動入力なんだYO!

自作オーディオ界ではあまり使われないから資料が少なくて・・。

●使っている理由

理由1:差動信号なので、差動増幅回路を使わなければなりません。

理由2:D/Aコンバータ AK4385 のデータシートで代表回路として掲載されてる。

●詳細説明

●使わないとどうなるの?

D/Aコンバータ AK4385の AOUT- を直接GNDにつないでも音は聞こえるけど。
しかもけっこう良い音で。
でも、LchとRchでGNDレベルが異なってしまう事になるので気持ちのいいものじゃない。

実際GNDに直結すると、音が真ん中に寄って聞こえます。
AOUT- がGNDで混ざるから、一種のミキサー回路みたいになるわけね。

●そもそも差動増幅回路とは?

オペアンプ入力端子間の電圧差のみを出力する回路。
あとはググッってくだせえ。

 

 

■抵抗値の選定

電圧増幅率1倍なのでぜーんぶ同じ 4.7kΩの抵抗。

●4.7kΩを使っている理由

理由1:データシートの代表回路が4.7kΩだから。
代表回路ってけっこう無難に動く良い数値で構成されてることが多いので採用。

理由2:データシート上では出力インピーダンスが4kΩで、これ以上下げたくない。
逆に、上げるとノイズの原因&スルーレート低下

●詳細説明

差動増幅回路なので、同相電圧をどれだけ除去できるかが重要。
抵抗は R1=R3 R2=R4 となるようにしないと、同相電圧が出力されてしまう。

私は、テスターで抵抗一本一本の抵抗値を計って分類整理。
R1=R3 R2=R4 に極力近づけてみました。

 

 

■ローパスフィルタ(LPF)

無くても十分聞こえた。しかも良い音で・・・

■使っている理由

理由1:可聴域以上の信号はどうせ聞こえないし高調波の原因になるかもしれないから・・
精神的に気持ち良い(笑

理由2:オペアンプ LM6172 のデータシートに、発振防止用に何か入れておけって書いてある。

理由3:D/Aコンバータ AK4385 は帯域外ノイズが発生するらしい。念のため気にしてみる。

■詳細説明

●可聴域の問題

人間、せいぜい20kHzが聞こえる限度。
CDをマスタ音源にしている場合は、CDサンプリング周波数が44.1kHz。
標本化定理により22kHzの音までしか記録できないので、20kHz以上はカットしても問題無し。

が今のところ私の結論。
聞こえない超音波が音楽の質感に影響を与えている、っていう話もあるから一概に断言できないけど。
ちなみに、どこまで耳に聞こえるかのテストができる面白いソフトがあったのでー。
可聴周波数域チェッカ
試してみると、意外と自分の耳の悪さにがっくりw
私は17kHz前後が限界でした。

●発振防止の問題

これはもうデータシートどおり。一種のおまじないに近いかも(笑
2pFが推奨値だそうな。

●LPF(ローパスフィルタ)特性とコンデンサ選定

当初、30kHzくらいをカットオフ周波数にすればいいかーと思って計算したところ、
C1の容量は1000pFで良い、と出た。
っていうか、1000pFしか丁度良いものを持ってなかった、だけど(^^;

でね、

高音部充実してる、キラキラ音のする音楽聴いてみたわけ。
曲目は「冒険でしょでしょ
知る人ぞ知る、涼宮ハルヒの憂鬱OPテーマ。このアニメは非常にお薦め。

1000pFコンデンサ入れた状態で聴く→「うん、キラキラだ」

コンデンサ無し状態で聴く→「!? すっげえキラキラしてる!」

計算上は減衰しないから差は出ないはずなんだけどなあ・・・・。
と思って。
これはLPF特性グラフがほしい!と思って探したところ。
オペアンプの伝達関数計算ツール
を発見!
早速計算させてみた。

画像はオペアンプの伝達関数計算ツールより
超!!感謝!

この通り。
そう、盲点だった!
カットオフ周波数と減衰開始点は別らしい。
1000pFでは、高音部(15kHz付近)が少しだけ減衰されていたのです!
ベストなC1コンデンサ容量は 200pFでした。

カットオフ周波数は減衰開始ポイントではなくて、ある程度減衰したところのポイント。
たしか、-3dB(66.7%)に減衰した点だっけ?
それか、-10%/オクターブ の直線性が得られるところだっけ?
そんな定義だった気がするけど忘れた。
ともあれ、理論覚えただけじゃだめなんだなあーって実感。

 

 

■オペアンプ LM6172

音が良い事で好評。私もこの音は好き。

●使った理由

高スルーレート。なんと3000V/μs(実際は+-5V&入力抵抗付きでやってるので300V以下)
音の再現性向上を期待してみた。

●詳細説明

正直、音の違いなんて、聴く人の気分的なものだったりするので(^^;
でもとりあえず、LM6172は高音部の伸びがとてもよかったです。

でも、もしかしたら発振してるかも・・・未検証。

高スルーレートなので発振はとてもしやすいらしい。

 

 

以上で説明は終わりっ!

長くてごめんなさい。

 

■あとがき & 聴感結果 & 課題

まだブレッドボードに組んだ状態だけど、そこそこ満足の行くものが作れて良かった。
音楽聴くだけのもので何かの役に立つわけでもないけど(笑

   偉大なる自己満足趣味

でございますよ。
実のところ、かなり満喫できた。色々電気の不思議に触れられたし。

■聴感結果

UA-1EX製品そのままの音に比べて、中音部がハッキリ。高音部の伸びが良くなった。

何より、自分でそこそこ満足の環境が入手できたから精神的に気持ち良い(けっこう重要
他にも、NE5532とか、色々なオペアンプの音を確かめたけど、それはまた他の記事で・・・

そうそう、UA-1EXは音量を上げるとサーというノイズが発生する
どうやらD/A変換部分から出ているくさい。
たしかに評判の悪い機種だからなあ・・

 

 

■今後の課題

●ひずみ率とか測定したい

聴感に頼るだけじゃ単なるオカルトだあ

●オペアンプのエージング機器作成

なんだか、影響出そうな気がする。

●UA-1EXのノイズをなんとかしたい

無理そうな気がする・・・

 

 

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