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同軸←→光 コンバータの製作 サブウィンドウ(メニュー)を開く


完成写真

オーディオ機器を始め、AV、PCでも機器をディジタルで接続する機会が増えてきました。 赤い光を放つ光ケーブルを機器に差し込む様はどことなく未来を感じさせませんか?(笑)

ディジタル機器の接続形態は、民生機器では SPDI/F規格の「RCAプラグの同軸(COAXIAL)」と「光(TOS-Link)」が主です。 プロ用機器や民生のハイエンドなものには、これ以外のより高速・低ジッタの規格・接続法がありますが、主なものは事実上、この2種となっています。 そこで必要になってくるのが、同軸と光とのコンバータです。

据え置き型のデッキ(CD,MD,DAT...)や DACは両タイプの出力(入力)を持っていますが、ポータブル機器や安価な機器は、片方のタイプしか扱えない場合も多々あります。 最近では、PCでもディジタル入出力ができるようになってきました。。SoundBlasterLive!などの普及価格のサウンドカードも SPDIF端子を持っていますが、 どちらかの端子しか持っていないのが普通です。私の使う初代 Live!には 同軸端子しか無く、TosLinkがありません(後発の Live!には TosLinkを持つものもある)で、 MDとつないだりするときに、光入出力が欲しくなるわけです。

そこで、製作するのがこのコンバータです。光→同軸/同軸→光の独立した2回路が入っているので同時使用も可能です。

TOS-Linkはもともと低コスト用に作られたインターフェイスで、光ケーブルの材質・構造上からもジッタが発生しやすく、音も「軽い、痩せる」と良く言われますが、 機器同士の電気的な干渉(グラウンドを隔離できる)を避けられて良いという面もあります。ノイズの嵐である PCとオーディオ機器をつなぐ場合はなおさらのことです。


回路


手に入れやすい TOS-Link、TORX/TOTX(通販は秋月など→)を使った回路です。
このモジュールに同軸入出力を直結している場合を見かけますが、正式な方法ではありません。これでも運が良ければ(というか結構な確率で)音が出てしまいます。 しかしですよ、ディジタルオーディオは、鳴ればみんな同じというものではない事は、気の効いた人ならば、オーディオマニアならずとも知っているはずです。 変換の「質」が問われます。 そこで、インピーダンス整合、信号レベルの正規化、波形整形、駆動能力のUPなどを行うための回路が必要になります。

コンバータの回路は以下通りです。MJやらトラ技やら、その他、関連の工作記事を参考にしています。

アナログスイッチの類は少なからず波形劣化を引き起こすので、気になる場合は無くした方が良いでしょう。(ここでは実験的意味も含めて使用)

電源回路
電源は普通に ACアダプタから得、3端子レギュレータで安定化します。
100mAタイプではおそらく不足なので、それ以上のタイプ(78M05 or 7805)を使います。
電源

右はパワーランプを光らせるものです。

基板・実装

簡単な回路ですが、約6MHzの矩形波を扱います。一応気を使って実装します。
ユニバーサル基板を使わず、感光基板で作る(→基板マニアックス参照)ことにしました。

74HCU04

パターン ←感光基板用のパターンです (21.1kB)。
保存して自由に使ってください。

・360dpi/基板サイズ 90×40mm
・部品との対応図は現在ありません(^^; 要望があれば作成します...
・1/30訂正  同軸→光の D1は Vccに接続しますが間違って GNDに落としていました。ここは(美しくないのですが)ジャンパ線を飛ばして Vccに接続します。



基板モジュールです。これに ACアダプタからの電源、RCAの入出力コネクタをつければ、とりあえずは動きます。


パルス幅歪み補正の ON/OFF、COAXの出力レベルの切り替えには、機械スイッチを使いました。 このような機械スイッチは高周波で OFFアイソレーションが悪く、適さないのですが、良さそうなものも手に入らず、そのまま使いました(^^;  PCのマザーボードなどでおなじみの、ジャンパ方式にした方が良かったかな?と、製作してから思いつきましたが、後の祭り。
また、同軸の入出力には普通の基板コネクタを使っています。インピーダンス整合をマジメに考えたら、これも不適なのですが、そのような実装を行う腕もないので...(^^; (変換の質が問われる...なんて言っておきながら、実装は機械接点てんこもり、インピーダンスマッチング?何それ?的なものになってしまってますねー。 まぁ、売り物でもないし、製作することに意義があるので良しとします。)

シャーシに組み込む前に動作チェックを行います。
電源には ACアダプタをつなぎます。9V以上のものが必要です。電流量はそれほど大きくなく、数100mAタイプで十分ですが余裕のあるものの方が音質的に良いでしょう。
そしたら、VCCの 5Vが出ていることを確認して、74HCU04をソケットに装着します。 (接点を増やさないためにはソケットは使いたくないんですが...ハンダ付けしたICが不良だったりした場合大変ですし...)
即席で電源をつなげ、COAX→ TOS、TOS→ COAX両方を実際に機器

を接続し合って音出しをしました。
すると、どの接続でも見事に一発で音が鳴りました♪ どちらの回路とも正常動作しているようです。

ケースへの組み込み・完成

基板が完成し、動作確認をしたら、ケースへ組み込みます。使用したケースは TAKACHI YM-100 で、1mm厚のアルミ製、薄形ケースで大きさのラインナップも豊富です。 YM−100は 100W×30H×70Dmmで手ごろな大きさです。下写真がケースへ組み込んだ状態です。

内部

フロントパネルと、バックパネルです。インスタントレタリングで文字をいれたいですね。
バックパネルの左半分が 光→同軸、右半分が 同軸→光 です。
フロント リア


さて、完成です。

このコンバータは光出力の光量可変、同軸出力のレベルの可変、ジッタがひどいときのパルス幅歪み補正機能など、いくつかの可変要素を持っています。
とりあえず、基板だけが完成した状態で、コネクタにもワニ口クリップで即席に接続した状態での音出しでも、音は鳴りました。 可変要素を変化させたとき、場合によっては機器のロックが外れることを期待しましたが、そう簡単には外れないようです(オシロスコープがあればいいなぁ...)。 音質の変化は今後じっくり聴いていきたいと思います。


PCで...

SBLive!の同軸出力から、コンバータを通して、DAC代わりのポータブル MDにつなげて使う。
Live!のアナログアウトも悪いものではないが、ディジタルアウトで外付けの DAC(ポータブルMDではあるが)の音を聴くとやはり、パソコンとオーディオの違いが分かってしまう。 ひとことでいえば、アナログアウトより「クリア&ワイドレンジ」。フラットバランスで低音も生々しくパワー感がある。 Live!のクオリティの高さはディジタルアウトを利用してこそ、ますます生きてくるものである(^^

もう一つ、ディジタル入力も生かせる。Live!の Line-INや MIC入力はノイズが結構多い。ビデオなどアナログ系のソースから音を取り込んだり、マイクをスピーカの周波数特性の簡易測定に使ったりするときに、 MDのADCを利用し、Live!にディジタル入力すればノイズを抑えることができる。


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