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[実験]サンプリング周波数を測定

実験でハイレゾ音源のサンプリング周波数が設定通りになっているか測定を行う。
ここで注意が必要なのは、ラジオ・周波数カウンタは、周波数をそのままずばり表示するのではなく中間周波数
AMでは455kHzを引いた値
FMでは10.7MHzを引いた値
が表示されるということ。
AM 10,000kHzを超えると0になる。


PCからサンプリング周波数を可変させて測定を行っていく。
●96kHz
ラジオ・周波数カウンタのAMinとDN-68854LRCKを結線して測定する
測定を行うためラジオ・周波数カウンタのDIPSW7をONにしてカウンターモードにする

液晶の表示は9,641kHz
freq 015
freq 015 posted by (C)wrairack

中間周波数455kHz分マイナスされているので、455kHzを足してやる
9,641kHz + 455kHz = 10,096kHz
10,000kHzで0になるので10,000kHz引いてやる
10,096kHz - 10,000kHz = 96kHz
LRCK 96kHzが確認できた。

●44.1kHz
液晶の表示は9,589kHz
freq 014
freq 014 posted by (C)wrairack

9,589kHz + 455kHz = 10,044kHz
10,000kHzで0になるので10,000kHz引いてやる
10,044kHz - 10,000kHz = 44kHz
LRCK 44kHzとなった。
レンジの関係だと思うが、44.1kHzの0.1kHz分は確認できなかった。

●48kHz
液晶の表示は9,593kHz
freq 013
freq 013 posted by (C)wrairack

9,593kHz + 455kHz = 10,048kHz
10,000kHzで0になるので10,000kHz引いてやる
10,048kHz - 10,000kHz = 48kHz
LRCK 48kHzが確認できた。



次にMCLKの測定を行う
ラジオ・周波数カウンタのFMinとDN-6885MCLKを結線して測定する
ラジオ・周波数カウンタのDIPSW9もONにする
これでFMモードになりFMの計測ができる
(OFFだとAMモードである)
ONにすると液晶にFM表記がでるが、これは無視する。

MCLKはMHzであるのでFMモードを使用して計測する。
(LRCKはkHzであるのでAMモードを使用した)

●96kHz
液晶の表示は13.88MHz
freq 017
freq 017 posted by (C)wrairack
中間周波数10.7MHz分マイナスされているので、10.7MHzを足してやる
13.88MHz + 10.7MHz = 24.58MHz
MCLK 24.58MHzと算出された。

●44.1kHz
液晶の表示は0.59MHz
freq 019
freq 019 posted by (C)wrairack
0.59MHz + 10.7MHz = 11.29MHz
MCLK 11.29MHzと算出された。

●48kHz
液晶の表示は1.59MHz
freq 018
freq 018 posted by (C)wrairack
1.59MHz + 10.7MHz = 12.29MHz
MCLK 12.29MHzと算出された。

MCLKまとめ
96kHz MCLK 24.58MHz
48kHz MCLK 12.29MHz
44.1kHz MCLK 11.29MHz

CS4344 Table 1. Common Clock Frequenciesから
CS4344 Table1
CS4344 Table1 posted by (C)wrairack

256xとなっていることが分かる。
LRCKから256倍していることが分かった。
測定結果はTable.1の通りであるので、MCLKも問題なく測定できていると判断する。


この実験でサンプリング周波数を確認することができた。

危ないので、速やかにACアダプタを抜き、完全に電源をOFFにする

ubuntu studio 14.04 サンプリング周波数の変更

ubuntu studio 14.04 サンプリング周波数の変更
サンプリング周波数を測定するためにはPCの設定を変えてサンプリング周波数を可変させる必要がある。
ubuntu studio 14.04を使ってみることにした。
サンプリング周波数を変えるにはJACK Audio Connection Kitの設定を変える

JACK Audio Connection Kitを停止させる
JACK Audio Connection Kit停止
JACK Audio Connection Kit停止 posted by (C)wrairack

設定ボタンを押す
JACK Audio Connection Kit 96kHz設定

サンプリングレートを96000に変える
JACK Audio Connection Kit 96kHz設定.png
JACK Audio Connection Kit 96kHz設定.png posted by (C)wrairack

JACK Audio Connection Kitを開始する
JACK Audio Connection Kit開始.png
JACK Audio Connection Kit開始.png posted by (C)wrairack

Audaciousを用いて再生する
再生に使った曲はmoraから購入したKalafina THE BEST Blueの中から
heavenly blue
Audacious再生
Audacious再生 posted by (C)wrairack

44.1kHzと48kHz設定は以下のように行う。
JACK Audio Connection Kit 44.1kHz設定
JACK Audio Connection Kit 44_1kHz設定.png
JACK Audio Connection Kit 44_1kHz設定.png posted by (C)wrairack

JACK Audio Connection Kit 48kHz
JACK Audio Connection Kit 48kHz設定.png
JACK Audio Connection Kit 48kHz設定.png posted by (C)wrairack

moraのハイレゾ音源購入はこちら
THE BEST "Blue"
http://mora.jp/package/43000001/4547557034844/

THE BEST "Red"
http://mora.jp/package/43000001/4547557034837/

[実験]基板改造

注意!
分解・改造を行うとメーカの保障を受けられなくなる。
テスターで基板の回路を見ているが、変更される可能性がある。
実験なので壊れて動かなくなることも覚悟して行っている。




サンプリング周波数を測定するにあたり、信号線がどうなっているのか確認する必要がある

CS8416とCS4344間の結線をそれぞれのDatasheetを見ながらテスターを使用して確認した。
その結果
CS8416 28Pin OLRCLE -R2- CS4344 3Pin LRLK
CS8416 27Pin OSCK -R3- CS4344 2Pin SCLK
CS8416 24Pin RMCK -R7- CS4344 4Pin MCLK

それぞれチップ抵抗を介して接続されていることが分かった。
このチップ抵抗から線を取り出すことにする。
freq 006
freq 006 posted by (C)wrairack

freq 007
freq 007 posted by (C)wrairack

ラジオ・周波数カウンタ用に3端子レギュレータから電源を取り出す
線はホットメルトで固めておく
freq 008
freq 008 posted by (C)wrairack

ラジオ・周波数カウンタとユニバーサル基板、DN-68854基板はコルクボードに固定した。短時間の測定を前提で測定終了後は、電源をすぐに切ることにした。
※本来はきちんとケースに入れた方がよい。

DN-68854から取り出した信号線と電源はユニバーサル基板にあるターミナルブロックに半田づけした。このターミナルブロックから別の線で時計・ラジオ受信カウンタと結線することにした・
freq 010
freq 010 posted by (C)wrairack

freq 020
freq 020 posted by (C)wrairack

ターミナルブロック配置
GND
3.3V
空き
SCLK
MCLK
LRCLK

PCから光ケーブルを接続(同軸の機器はないので未確認)
freq 011
freq 011 posted by (C)wrairack

ACアダプタ接続
freq 012
freq 012 posted by (C)wrairack

改造終了
電源は入ることが分かった。
実験を行うことができる。

[実験]実験に使うDACの選定

周波数カウンタは選定した。

次に測定するために安価なDACはないか探した。

今使用しているnfjのFX-AUDIO- DAC-X3と極めてよく似た回路構成で安価なDACが見つかった。
上海問屋から発売されている「DN-68854」
購入して分解した人のブログを見てみると、FX-AUDIO- DAC-X3と同じ部品である
CS8416 - CS4344を使用していた。
これまで見てきたDatasheetをそのまま使うことができる。

なによりも値段も2014/08/21時点で2,571円と非常に安価だった。

購入はこちらから
http://item.rakuten.co.jp/donya/68854/

値段は変動する可能性もあるので注意!
また回路構成CS8416 - CS4344も変更される可能性があるので注意!

到着
freq 023
freq 023 posted by (C)wrairack

ボールペンと比較。非常に小型である
freq 025
freq 025 posted by (C)wrairack

取説は英語
多分いろいろ(できないこと や できること が)分かった人向けなんだろうなと思う
freq 027
freq 027 posted by (C)wrairack

freq 028
freq 028 posted by (C)wrairack

freq 029
freq 029 posted by (C)wrairack

ACアダプタも小型
freq 030
freq 030 posted by (C)wrairack

出力電圧6V 250mA センタープラス
freq 033
freq 033 posted by (C)wrairack

freq 035
freq 035 posted by (C)wrairack

同軸と光入力
選択SW
freq 036
freq 036 posted by (C)wrairack

RCA出力
freq 038
freq 038 posted by (C)wrairack

PCと接続して、音を聞いてみた。
問題なく動作することが確認できた。

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分解
注意!! 分解すると保障が受けられなくなる!!!
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確かにCS8416 - CS4344を使用していた。
freq 039
freq 039 posted by (C)wrairack

drill 002
drill 002 posted by (C)wrairack

drill 003
drill 003 posted by (C)wrairack

U5にある3端子レギュレータで3.3Vを作っていることが分かった。
どうやら3.3V単一電源で動いているようだ。

時計周波数カウンタも3.3Vで動作するので都合がよい。
ここに線を半田付けして3.3Vで動作させることにする。
drill 001
drill 001 posted by (C)wrairack

drill 004
drill 004 posted by (C)wrairack

U3は3544というオペアンプのようだ
drill 005
drill 005 posted by (C)wrairack

いよいよラジオ・周波数カウンタとDN-68854を結線して、サンプリング周波数の測定を行っていく。

[実験]時計・周波数カウンター

LRCKとMCLKを計測することにしたが、計測するには計測器が必要となる。
安価に手軽に測定する方法をいろいろ悩んだ末にだした結論は
aitendoから出ている「時計・ラジオ周波数カウンター(V2) [AKIT-3610V2]」を購入して組み立てることにした。






こちらで購入できる。
http://www.aitendo.com/product/9748

値段は1,280 円
2014年8月18日時点での値段。
値段は変動する可能性があるので注意!

仕様機能を引用すると
時計・周波数カウンタードライバ[CD3610D] とラジオ表示器用LCD[HD18253T]を使った時計・周波数カウンターキット
、部品1式、、基板付き、部品を基板に半田付けして使用する、
詳細マニュアルがついていないので回路図と基板パターンを見ながら作成できる方にお勧め、
電源は別途ご用意ください、時計と周波数カンターの切り替えはDIPスピッチで行う、

主な機能:
(1)時計:AM/PMの12時間表示、時・分の時計校正、お知らせタイマー設定、
(2)周波数カウンター:FM/AM/MW/SW/LWの表示(DIPスイッチで切り替え)、表示周波数範囲の設定、
IF70Kの設定、入力信号:0.3Vp-p、10.7MHz/70KHz、455KHz、動作電源:3-3.3V、
電源と入力信号の接続:5.08mmピッチ端子台、回路図、表記価格:1セット

外部との接続はターミナルポスト


SOPの半田付けが必要(ここは要注意箇所)


このキットについて、作った人がいないか調べてみた。
そこで分かったことは、このキットは周波数をそのままずばり表示するのではなく
中間周波数
AMでは455kHzを引いた値
FMでは10.7MHzを引いた値
が表示されることが分かった。
なるほど「時計・ラジオ周波数カウンター」とはこのことかと思った。

液晶にそのものずばりの値が表示されなくても計算して求めればよいだけだであるので問題なしと判断した。

ただし今回、測定したいのは
LRCK 44.1kHz~192kHz
MCLK 8MHz~50MHzくらいの間

仕様を見ると
8.表示範囲の設定:Lレベル固定、(FM)11MHz-149.9MHz(STEP=100KHz、レート:10KHz)、(AM)500KHz-29.99MHz(STEP=10KHz、レート:1KHz)

測定周波数とずれている。
測定できない可能性もあるが、だめな時は諦めようと思い。試してみることにした。

購入して組み立ててみることにした。
組み立てたのがこちら
悩んだ末に、コルクボードに突き刺しているが、正直これはお勧めできない。
何かケースに入れて動かした方がいい。
短時間の実験で実験完了後はすぐにACアダプタを抜くということを前提にコルクボードを使った。この使い方で壊れても諦めることにした。

freq 013
freq 013 posted by (C)wrairack

久しぶりに半田付けしたが、汚いとはいえ動作することができた。
freq 016
freq 016 posted by (C)wrairack

結論を書くと
LRCK 44.1kHz~192kHz
MCLK 8MHz~50MHzくらいの間
はこのキットで測定することができた