Intona USB アイソレーターとRME fireface

Intona とRME fireface

RMR firefaceとIntona
 RMEの製品で、バスパワーで動作するbabyface、babyface Proの場合、以下のIntona USB アイソレーターのバスパワーでは、供給電力が不足して動作に問題が生じる可能性を含んでいます。RMEの製品でbabyface、babyface Pro以外のバスパワーを用いないの機種は、電源の総てを外部電源から供給するので、USBケーブルの信号ライン+/-とグラウンドしか用いません。そこでIntona USB アイソレーターをRMEで使用する場合は、PC本体とIntonaを接続するUSBケーブルは、Intonaのレシーバー側の電源供給の為に5Vの供給が必須となります。そして、Intonaの出力からRMEを繋ぐUSBケーブルは、5Vのパワーラインが不要(無い方が良い)となります。まあ実態を調べますと、USBのポリスイッチの遮断電流を調べますと、1,500mAのものが使われており、1,000mA程度までは、使えるケースが有るようです。
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Intonaのバスパワーの供給電力
Isolated Output 4.5–5.0V (max.); 300mA (nom.) / 500mA (max.); Efficiency 90%
この値は、USB2.0の規格範囲内です。

RME babyfaceの消費電力
 入出力をフルに接続した場合、バスパワー経由で以下の電流を必要します。
 RME babyface:530mA(max)
 RME babyface Pro:750mA(max)

接続形態
 以下の様にIntona USB アイソレーターとRME fireface、コモンモード・フィルターを併用する場合は、バスパワーの供給に注意が必要です。
 以下の2通りの試聴を行いますが、最小構成の音が良い可能性がありますが、何事も試してみない事には、解りません。

・最小構成
 Non_Bus.jpg
・フル装備
Zバスパワー

Intona USB アイソレーターの内部
Intona Technology GmbH MODEL 7054
IntonaX.jpgIntona disclosure authorized

 早速、何時もの様に開腹しました。この中で肝は、送受信機をブリッジするアイソレーターのICと、それをパラレルに制御するFPGAのチップです。それと、電磁誘導により受信機側に電源を供給するトランス(コイル)が見えます。基板を見るからには、コモンモード・ノイズ対策は若干弱いように思えます。

USB2.0のノイズ対策

USB2.0のノイズ対策
 USB2.0は、480Mbpsの信号を扱うため、USBの装置、ケーブルからの輻射ノイズが大きく、又、信号の形態が複雑で対策が難しいと言われています。
 ガルバニック絶縁(Galvanic isolation)を主目的とした「Intona USB アイソレーター」は、同時に信号のアイソレートによりノイズ低減も期待できますが、ノイズ低減を主目的に期待すると、Xilinx製Spartan FPGAから生じるプロセッサーノイズと、電磁誘導による電源の供給方法等からノイズ対策に一抹の不安を感じます。そこで、今回は、ノイズのフィルタリングに趣を置いた商品を見つけたので、Intona USB アイソレーターと併用して試してみる事にしました。
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Intona USB アイソレーター
intona.jpg
Intona Technology GmbH
Auweg 32 D-89250 Senden Germany
詳細はここ

USB2.0の仕様
 USB2.0の信号伝送方式は、以下の様に4方式あり、とてもオーディオに最適な方法とは思えません。
・コントロール転送
 デバイスの設定・制御
・インタラプト転送
 一定間隔でデータを転送するた機能で、キーボードやマウス
 ホストからの一定間隔のポーリング/アドレッシングによって実現している。
・バルク転送
 比較的まとまった量のデータを非周期的に転送するためのもの
 外部補助記憶装置やイメージスキャナ
 データの確実性は生成多項式により検証されている。
・アイソクロナス転送
 連続的周期的なデータを転送を行う。
 再送信が無いので確実性は保証されない。
 ビデオや音響機器の入出力

フィルターの概要
 今回入手した、フィルターの概要は、以下のとおりです。
 平衡伝送(バランス)を行っているデータラインに、ムラタ製コモンモードチョークコイル「DLW21SN900SQ2」を使い コモンモードノイズを低減させるとともに、バスパワー(5V/2.5VA)のラインには、ムラタ製チップフェライトビーズインダクタ「BLM21PG600SN1」と、0.1uFの積層セラミックコンデンサ、超低ESRの導電性高分子タンタル固体電解コンデンサ(POCSAP)でノーマルモードノイズを低減させて、さらにコモンモードチョークコイル「ACM7060-701-2PL」でコモンモードノイズを低減させています。
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回路図
usb_fil3_sch.jpg

使用する主要部品
・コモンモードチョークコイル「DLW21SN900SQ2」
 http://www.murata.com/ja-jp/products/productdetail?partno=DLW21SN900SQ2%23
・フェライトビーズインダクタ「BLM21PG600SN1」
 http://www.murata.com/ja-jp/products/productdetail?partno=BLM21PG600SN1%23
・コモンモードチョークコイル「ACM7060-701-2PL」
 https://product.tdk.com/info/ja/catalog/datasheets/cmf_commercial_power_acm7060_ja.pdf
・導電性高分子タンタル固体電解コンデンサ(POCSAP)
 http://industrial.panasonic.com/jp/products/capacitors/polymer-capacitors/poscap

バスパワーの分離
 バスパワーの供給をパソコン側から行わす、その供給を断って、外部のエリミネーターから純度の高い5Vを提供するすることにより、ノイズ対策を行います。これは、クリーンな5Vを別途用意する必要が有る為、次回の試験とします。

輻射ノイズ対策
 フェライト・シートをフィルターを格納するアルミ・ケース(タカチ工業:MB-S1)の内側に覆う事で、輻射ノイズを吸収して、可能な限りケース内で反射しない様に工夫しました。
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で、肝心な音は・・・
 ハッキリ言って、差が解りません。シズル(sizzle)感が増した様な気がします。一寸大人しくなりつまらないです。ノイズ対策以前の歪のあるど迫力も魅力的です。投資効果を考えると、微妙ですね。

電気設備のノイズ対策

ノイズは源から断たなきゃ駄目

 オーディオ機器に対するノイズ対策として、オーディオ機器そのものより先ずは、同じ宅内のブレーカーに存在する他の家電製品、コンピューター等から行う事が基本の様です。特に高周波ノイズを大量に放射する、電子レンジ、コンピューター、通信機器、インバーターを内蔵したエアコン、冷蔵庫、白熱電球以外の照明に対して行い、次に、常時通電しているデジタル機器の電源ラインや信号ラインへ重点的に行い、電源の高周波ノイズレベルを低く保つことが重要な様です。洗濯機、電気掃除機、シェーバー、ドライヤーを使いながら音楽を聴く稀と考えて、これらは除いて良いと思います。

ノイズに強い設備・機器
 以下の様に、ノイズが交流電源を伝わって機器の内部に侵入する事を防ぐ事が、ノイズ対策の第一歩と言えます。
ノイズ対処

ノイズの調査
 先ずは発生源にフィルターを施して、次のステップでは、各オーディオ機器の電源に対処します。方法としては、放送周波数を避けたAMラジオを近づけて、ノイズ音の変化により発生源とフィルターによる効果を知ります。

分電盤
 写真の様に、各部屋と機器で空調、電子レンジ(オーブン)の単相200Vと
 100Vの供給基(ブレーカー)毎にコモンモードノイズ・フィルターを取り付けます。電気主任技術者の資格を持って無いので、TDK製のクランプフィルター(ZCAT3035-133)を取り付ける事にしました。
 これで、部屋毎、インバーターからの高周波をブロックします。ブレーカー上部のグレーの円筒がフィルターです。
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冷蔵庫
 最近の冷蔵庫はインバーターを使って、コンプレッサーの無段階速度制御を行っています。ここからも常時ノイズが生じています。
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LED電灯
 LEDのシーリングライトもスイッチング電源を用いています。見落としがちですが、盛大な高周波が生じています。
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その他の機器
 コードレスホーン、ファクシミリ、テレビから結構ノイズが散布されています。レベルは、電子レンジ、空調に比べると低いです。
これについては、実際に音を聴きながら判断することにします。

オーディオ機器とパソコン環境
 オーディオ機器のスイッチング電源は、もとより信号ラインと並列に存在するUSBのバスパワーラインもノイズ対策として重要な個所と言えます。LANケーブルにもノイズが乗る可能性が高いので、本来の信号に悪影響を及ぼさない範囲で、ノイズ対策を行う必要があります。
 LANケーブルは、UTP(Unshielded Twisted Pair)からSTP(Shielded Twisted Pairのケーブルに交換することにより、効果的なノイズ対策が可能となりましたが、シールドをグラウンドに落とす方法に工夫が必要となりました。

L2スイッチ
 オーディオに用いるハブもSTPの仕様に見合った、LANコネクタの受け口が金属のものに入れ替えました。
 写真はヤマハ製L2スイッチのSWX2100-8G
ハブ

今後の予定
 今回は、基本的な部分のノイズ対策を施しましたので、次は、スイッチング電源、LANケーブとUSBケーブル等、各機器と信号線に係わる部分を行います。

四台目の無帰還アンプ作製 最終

 今年の7月初めに着手してから約2ヶ月掛けて、のんびりと楽しみながら作りました。

前面
 前面のアルミのパネルは、6mmのアルミ合金を紙やすりで形を整えて、ヘアーライン仕上げを行いました。
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仕様
ゲイン・・・・・・・・・・・:20dB
歪率(THD)・・・・・・:0.008%以下@1Wrms 1kHz
出力・・・・・・・・・・・・:10WPeak(Vcc17.3V)ノンクリップ
周波数特性・・・・・・:0Hz~300kHz(-3dB)
バイアス電流・・・・・:約200mA
ノイズ・・・・・・・・・・・:0.1mV(入力オープン)
ダンピングファクター:200以上
連続出力・・・・・・・・:1Wrms
負荷インピーダンス:8オーム
大きさ・・・・・・・・・・・:300(W)×200(D)×50(H)
全段平衡(差動増幅)

内部
 5mm厚の銅版をヒートシンクにしました。ベースとなるシャシーは、タカチ工業のYM-300です。
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背面
 全段平衡ですので、バランス入力(キャノン・コネクタ)のみです。電源スイッチは、ロック式のトグルスイッチです。
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肝心な音
 このアンプ特有の鮮度の高い音です。特に問題なく、酷暑の中で300時間の連続運転にも安定して動作しました。

製作した観想
 このアンプの作成にあたり、手作りアンプの会、I氏には、多大なる援助をいただきまして、完成させる事ができました。ありがとうございました。
 早速、前回作成したアンプとあわせて3WayのMidとHighに投入します。

 今回は、ネットーワークの整備を行いました。

 WiFIを導入してから16年ほど経過しました。当初は、メルコ(三菱電機ではなく現在のバッファロー)のAIRCONNECTというPCMCIAカードを用いたシステムで、セットアップが難しくて一日要した記憶があります。それから、徐々に普及して大分簡単になりましたが、コードレスの家電が増えて、当時と比べて無線の混雑による不安定さは、更に増大した様な気がします。そこで、改善策として、新たな5GHz帯の11acを導入して、無線環境と、バックボーンの高速化を行うことにしました。

基本方針
 可能な限りノイズ対策を行う事としました。
 ・総てのLANケーブルをカテゴリー7のSTPケーブルに変更
 ・ノイズの基となる機器(CATVモデム、NAS、ハブ)を別のフロアーに移動
 ・諸悪の根源であるPLCを廃止
 ・WiFI親機を家の中心に移設
 ・スイッチング電源にEMIフィルターとしてフェライトを取り付ける。
 ・パソコンからUSB経由で流入する高周波ノイズを分離する(予定)

機器構成図
 以下の様に極めてシンプルになりました。
 USBはfirefaceとのコミュニケーションのみに用います。キィーボード、マウスは、リモートディスクトップでLAN経由の制御とします。

NEW-Rayout-20160814.jpg

バックボーンの敷設
 夏休み中の次男と連携して、カテゴリー7 STPのLANケーブルを入線ワイアーを用いて通しました。ケーブルに潤滑油を塗布する代わりに、殺虫と潤滑を兼ねて「キンチョール 450mL ローズの香り」を塗布しました。

WiFi親機
 事前に比較調査を行いB社のWiFi親機を入手しましたが、後悔しています。この会社の商品はニッチな物ばかりで、商品の入れ替わりが極めて早く、商品として完成しない内に、サフィックスコードを付けた新商品らしき物が出ます。どの商品も完成度が低く、必ず幾つかのバグがあります。予算が有れば、siscoの通信機器を導入すれば良いのですが、上代で一桁も異なると、流石に諦めざるを得ないです、そこで、アライドテレシス製への交換を検討しています。

今後の予定
 RME firefaceの電源をオリジナルのスイッチング電源を使っています。このスイッチング電源は、悪いものでは無いのですが、これをレガシーな、アナログ電源への変更を検討してみたいと思います。明日から、音の変化を確認したいと思います。