DAC用ルビジウム分周基板

446お盆休みですね。ゆっくりお休みでしょうか?
お休みに残念だけど所用で出かけられないので、暑い中でしたが少しやってみました。

評価中、ルビジウムモジュールの電源を逆接続して壊れてしまったので、取り寄せていました。皆さんはこんな失敗なきようお願いします。

ルビジウムをDACで使おうと画策していた分周基板です。写真ではDDS(分周)チップを2個実装していますが、4逓倍クロックで2チップ間の同期が難しいので、1個で使います。マスタークロック生成という意味では役に立つかと思います。

ルビジウムユニットより100MHz信号を取り出します。取り出す位置さえ分かれば簡単です。ルビジウムモジュールには、何種類かあるようで、100MHzでないものもあります。内部写真がこれと同じであれば大丈夫です。また電源が15V~単一のものであれば多分同じです。購入時、少し注意してください。

100MHzを本其板に接続すれば終わりです。DDSコントロールプログラムは、11.286MHzに書き込んであります。無地400MHz(100MHzの4倍)より11.286MHzを生成してます。DDS出力は差動出力なのでシングルエンド+アンプを行い、サイン波→矩形波変換+レベルシフトし低電圧CMOSレベルで出力します。
このまま、DACにマスタークロックとして入力できます。

なお本基板より、出力は約70MHzまで可能でした。DDS自体は100MHz出力も確認できてます。後段回路で使用した広帯域ビデオアンプ(270MHzのもの)では、この程度が限界のようです。ま、なぜ100MHzかと言いますと、近く実験しようと思うDACチップのマスタークロックが約100Mなもので・・・。
70MHzくらいで、動作させてみましょう。

実験環境は、写真の通り、スイッチングレギュレータは使わずリニアーレギュレータ(三端子)でやっております。よってかなり大げさで、トランスも重たいです。今時、デジタル回路には、高効率に軽くて熱も出ないスイッチングレギュレータですが、あえて趣味性強くやっています。

ルビジウムには15V2.5A(ピーク2.数Aで定常で1Aくらいです)くらい、基板に+5Vと±5Vが必要です。基板には、レギュレータが載っていますので、AC整流電圧で大丈夫です。また、基板の+5Vは共通でもかまいませんが、デジタルとアナログなので気持ち分けてみました。

当方DACデジタル基板では、DAC5.0は、μPを交換することでジャンパー接続した箇所からマスタークロックを入れることが可能です。それ以前のデジタル基板では、同様μPを交換しCS8416のピン1本を基板から浮かせて、そこにクロックを入れることになります。

かなりマニアックで実験色が強いと思いますが、本基板で試して見たい方はご連絡お願いいたします。全てチップ部品ですので、各自お求めになると非合理的だと思います。ご提供は全部品一式としたいと思います。1chのみ使用になり写真基板の左のみ部分になります、DDSチップに配線してあるジャンパーは必要ありません。半固定VRも実験ですので実際には無しになります。ご希望の出力周波数をお伝えください。1MHz~70MHzまで大丈夫かと思います。ルビジウムモジュールと、電源は各自ご用意いただきたいと思います。入手が難しい方は、ご相談くださればご案内できるかと思います。


金田式に限らず、デジタルオーディオのマスタークロック生成としてお使いいただけます。



一番したの図は、以前シミュレーションし書き込んだものです。もう一度掲載します。

DDSのシミュレーション結果を載せておきます。

上段が、ルビジウム内臓のDDSよりDAC駆動用(CS8416をマスタークロックモードで使用した場合)の11.2896MHzを生成した波形です。波形も崩れて、スペクトル解析でも、高調波沢山ですね。高調波成分はDDSの駆動クロックの整数倍に出ています。このまま位相特性(ジッター)に影響します。

下段は今回の回路版の結果です。DDS駆動クロックが高いため、綺麗に見えますね。位相特性(ジッター)も良いような。実際この通り綺麗なんですが・・・。

はい、ここで理系の方は反論があるでしょう。シャノンの定理(神の定理)では、理想ローパスフィルタを通せば、どちらの波形も数学的に差異の無い同じものになる。その通りで、シャノンの定理は正しいことが数学的に証明されています。逆説ですが、証明がなされていないものは定理とは呼びません、予想と言います。話が外れますが、有名なフェルマーの最終定理は1995年に証明されたのですが、それ以前にも定理と呼ばれていた(通称ですが)例外です。

話は戻って、DDS出力(ここもDAC出力になっている)はローパスフィルタを入れますので、どちらもクロックを使用しても同じはずなんですが・・・。

ま、オーディオの世界、何を変えても音が変わります。変わることを楽しみたいと思ってやっていますので、難しい話は無しにしましょうね。厳しい”つっこみ”は入れないで下さいね。

user.png MASA time.png 2011/08/15(Mon) 21:56:30 No.446
Re: DAC用ルビジウム分周基板
こちらのマスタークロック用分周器ですが、ルビジウムはFE-5680を使っております。これはおなじみなので、特に説明は不要ですね。

部品一式は購入取り揃えなくてはいけないので、お手数ですが希望者はご一報いただけると助かります。特に締め切りはないのですが、まずは1週間程度の数にて部品を買いたいと思います。

連絡先は、

http://www.antique-audio.com/DAC/order201105.html

のページの一番下にあります。

どうぞ、よろしくお願いいたします。
user_com.png MASA time.png 2011/08/16(Tue) 14:08:19 No.447
Re: DAC用ルビジウム分周基板
マニュアルを掲載しました。スミマセン、書き直しがあるかもしれません。

http://www.antique-audio.com/DAC/order201108.html
user_com.png MASA time.png 2011/09/03(Sat) 00:11:00 No.455
Re: DAC用ルビジウム分周基板
457リクエストがありましたので、

45.1584MHz を発生させてみました。

45.1584=11.2896(256fs)x4

オシロの読みは、正確ではありません(目安)。
3.3V系のロジックですので、振幅が大きいのはオーバーシュートです。


この周波数帯ではインピーダンスマッピングを考えるほうがよろしい場合もありますが、めんどくさいことは考えていない現状でも問題ないと思います。

user_com.png MASA time.png 2011/09/05(Mon) 17:46:01 No.457
Re: DAC用ルビジウム分周基板
TTアンプの基板では、大変お世話になりました。

ところで、以前、初代金田式DACでCS8416に外部クロックを入れようとしてうまくいかず(ソフトウェアモードにしないと出来ないらしく、またソフトウェアモードでもSPDIFでは使えないとか?)断念した経緯があります。貴殿は外部クロックを入れていらっしゃるそうで、どの様にされたのかお教え頂けましたら幸いです。
user_com.png Kapell time.png 2011/09/06(Tue) 15:17:43 No.458
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