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May 27, 2012

デジタルオーディオプレーヤー

E2601左の写真は、一見すると、今流行りの自作ヘッドホンアンプに見えるけど、そうじゃない。
携帯型デジタルオーディオプレーヤーだ。iPod とか Walkman と同じように、音楽を鳴らすことができる。
これを完全自作した。こう言ったものを完全自作する人は少ないだろうなあ。

回路自体は以前のコンテンツSTM32応用 デジタルオーディオプレーヤー その1と、ほとんど同じだ。STM32F405に SDIO と I2S インタフェースが内蔵されているので、それを利用して、microSD に入れた音楽ファイルを、FN1242 と言う DAC に送り、ローパスフィルター(LPF)用とヘッドホンアンプ(HPA)用の二つのオペアンプを通してヘッドフォンを鳴らしているもの。

E2602この回路を元に水城徹さんにプリント基板のパターンをおこしてもらった。世界には、ネット経由でプリント基板を格安で作ってくれる業者がある。今回の基板の場合、プリント基板10枚と送料をあわせて、たった 2700円で製造してもらった。

もちろん、業者が作った基板は部品が付いたものではないので、部品は自分で買い揃えてハンダ付けする必要がある。
STM32F405RGT6 は、DigiKey で買った。今日現在の価格は 1022円だ。
その他の部品は、全て秋葉原の秋月・千石・マルツ・鈴商などで買える一般的な部品だ。実はブレッドボードでヘッドフォンアンプを作ってみるは、このデジタルオーディオプレーヤーの最終段のオペアンプを決めるための実験だった。

E2603実際に作ってみると、やはり、最初のプリント基板なので、3つほどジャンパーを飛ばさないと動作しない。
また、デジタル部とアナログ部を共通の電源にしているので、デジタル部で発生したノイズ、特にSDIOのアクセス時に発生するノイズがアナログ部に回りこむ。プリント基板上では、アナログ部とデジタル部を切り離してパターンを作っていたので、その間にインダクタとコンデンサーでノイズフィルターを入れたら、ノイズが無くなった。部品側の写真の中央に空中配線した大きなコンデンサーが、それだ。

単四電池4本で、10時間くらい連続で聞けるから、それなりに実用的だ。

まだまだ不完全なものだが、一応、何とか音楽が聞けるようになったので、今後は回路とかプログラムとかをオープンソースとして公開したいと思っている。

E2604プログラム自体は、github で公開しようと思う。現状、44.1kHz 16bit のWAVファイルしか再生できないが、MP3 のデコードライブラリをリンクしたり、96kHz 24bit や 192kHz 24bit のハイレゾ音源再生への拡張を考えているが、プログラミングの得意な人に是非協力してもらいたい。(STM32F4のマニュアルによると、96kHz 24bit はスペックの範囲なのだが、192kHz 24bit はできるかどうか、やってみないと判らない)
また、
・回路図・レイアウト図
・ガーバーデータ(パターン・シルク・ドリル)・・(EAGLE CADで作ったもの)
や、プログラム等を作る上での議論などをWikiのようなもので公開するつもりだが、無料で、こう言ったWiki等を使えるところがあったら教えて欲しい。

プリント基板に関しては、上記で公開する予定のガーバーデータで、誰でも注文できるはずだが、もうちょっと回路を良くしてからの方が良さそう。特に、私はデジタルは専門なのだが、アナログに弱いので、LPF部やHPA部は、誰か得意な人の協力を得たいところだ。今のところ、単四電池4本の4.8Vで動かしているけど、本当は、単三電池2本でやりたいのだが、2.4Vで、ちゃんと動作するLPF部やHPA部を設計できてないんだよねえ。
まあ、as is で良いなら、部品載せる前の基板をコミケで配布しちゃうのも面白いかも。

とにかく、公開する予定なので、Wiki等を公開できるサーバーとかの情報や、プログラミングやアナログ回路設計などの協力してくれる人の情報求む。

それから、当たり前だけど、回路図とか見て作った回路は自己責任で使って!
下手な配線で、高価なヘッドフォンを壊しても責任持てないので、よろしく。

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