FOUR CHANNEL FD-20

[ 2015 / 01 / 19 ]

コンデンサとオペアンプ交換を行います。

外観と仕様

24bit/96kHz対応のUSB-DACです。

FD-20前 FD-20後

前面は電源ボタンにボリュームとヘッドホン用6.3mm標準ジャック、赤LED(電源)・緑LED(USB接続)があります。後ろは12V電源入力にRCAライン出力と同軸デジタル出力があります。入力端子はUSBのみで光/同軸デジタル入力はできません。

FD-20横 FD-20裏

側面には薄い溝、背面はゴム足が貼り付けてあります。

仕様

RCAライン出力
出力インピーダンス100Ω
最大出力電圧2Vrms(2kΩ)
周波数特性20~20kHz(+0.4 -0.5dB)
全高調波歪率0.003%(1KHz 1Vrms)
S/N比(A weighted)100bB
ヘッドホン出力
最大出力75mW(THD 0.2% at 32Ω)
周波数特性20Hz~70KHz(±0.5dB)
全高調波歪率0.004%(1KHz 1Vrms at 32Ω)
S/N比90dB
チャンネルセパレーション95dB
USB入力
サンプリング周波数8/16/32/44.1/48/96kHz(16/24bit)
インターフェースUSB full speed(USB2.0/1.1)
同軸デジタル出力
サンプリング周波数32/44.1/48/96kHz
フォーマットIEC-60958 SPDIF
本体周り
サイズH48mm x W96mm x D121mm(突起物除く)
質量約450g
電源12V/1A

OEM?

会社名 型番

基板を取り出すと、電源ボタン付近に社名、オペアンプのそばに型番が記されています。このUSB-DACは同等の製品がいくつかありますが、DKL DA-90がOEM元なのかもしれません。

分解

FD-20はオペアンプの交換が可能ですが、本体を分解する必要があります。

オペアンプ交換までの分解

FD-20後ネジ FD-20前ネジ

後ろは端子付近のネジ2本だけ外します。前は4隅のネジを六角レンチで外します。

基板引き出し途中 基板@前面パネル付

ネジを外すと基板を取り出せます。ソケットに装着されているオペアンプの交換ができます。

ケース内

ケースの内側に溝があり、そこに基板を差し込み、前後をネジ止めして固定されています。

前面パネルの取り外し

ボリュームノブのネジ アルミの部のネジを外す

ボリュームノブはネジで固定されているので外します。

ボリュームのナット 前面パネルを外す

ボリュームがナットで固定されているのでモンキーレンチなどで少し緩めて、あとは手で回して外します。

ボリュームのナットの仮固定 前後ネジの仮固定

何か作業をする場合、ネジなどをなくす前に仮止めした方がよいでしょう。

組み立て

ボリュームノブの取り付け

ボリュームノブは奥まできっちり押し込んでからネジを締めると、回した時にゴリゴリこすれます。少し浮かせた状態でネジを締めればスムーズに回せます。

組み立て時のネジ@前 組み立て時のネジ@後

ケースのネジを止めをする時、始めに前面パネルのネジを軽く回して仮止めし、そのあと後ろのパネルのネジ2本を締めます。先に前のパネルをしっかり固定すると、遊びがなくなって後ろのネジが回せなくなる事があります。

基板と実装部品

基板表 基板裏

基板の裏表です。画像クリックで拡大します。

実装部品

TE7022L PCM1798

USBコントローラーのTE7022LとD/AコンバーターPCM1798です。PCM1798はPCM1794の下位モデルで192kHzまで対応していますが、TE7022Lの仕様による制限で96kHzが上限で88.2kHzに対応していません。

NE5532A OPA2134と金属皮膜抵抗

PCM1798は作動電流出力タイプのDACで、オペアンプのNE5532Aを2つ使ってI/V変換を行います。そのあとOPA2134がLPFとBufferを担当します。オペアンプを通った音声信号は、RCA端子とヘッドホンアンプに送られます。表側は水色のオーディオ用金属皮膜抵抗が多数使われています。

3W絶縁型ローノイズDC/DCコンバータ MCW03-12D15 TPA152

DC/DCコンバータのMCW03-12D15で±15Vを精製してオペアンプに供給しています。オペアンプの動作電圧上限は±15Vちょっとの物が多いので、この高い電圧はオペアンプの力を引き出してくれそうです。ヘッドホンアンプにはTPA152が使われています。

TCXO水晶発振器 ボリューム

DACに供給するクロックを精製し、音質に影響を与える12MHzのTCXO水晶発振器です。ボリュームはAカーブ20kΩのボリュームで、付け根からケースへのアース接続が行われています。

PPSフィルムコンデンサ WIMAのコンデンサ

バイパスとフィルタは周波数特性に優れたPPSフィルムコンデンサやWIMAのコンデンサが使われています。

Rubycon ZLH YXF インダクタ

電解コンデンサーは低ESR・長寿命のRubycon ZLH、Rubycon YXFの2種類のみ使われています。インダクタはTDK TSL0808Sの100uHです。

TX2-12 ATX203 PE-65612NL

RCAライン出力手前にリレーのTX2-12 ATX203、同軸デジタル出力手前にパルストランスのPE-65612NLが付いています。

24C08AN LC14とLC04A

24C08ANはデバイス名などが保存されているEEPROMです。USBコントローラのそばにTIのLC14とLC04AというTI製のチップが実装されています。

コンデンサ交換

カップリングコンデンサ 6.3V 220uF

ヘッドホン出力直前のコンデンサを交換します。6.3V 220uFが2つで、位置は6.3mm端子のすぐ横になります。

あまり電圧がかからないので耐圧は5Vもあれば間に合います。ここの容量は低域に影響があるので470uFから下げない方がよいでしょう。耐圧や容量が増えるとコンデンサのサイズも増えるのでなるべく抑えたいところですが、オーディオ用とされる物でちょうどいい物はあまりないです。

東信UTSJ 16V 1000uF ニチコンFG 16V 1000uF

470uF十分ですが、今回は別件で不要になったUTSJ 16V 1000uFを使います。ニチコンのFGやKZは大きいためスペースが足りず、足も太いので通す事ができません。

ジャンパ線 コンデンサを外す

ここのコンデンサは裏面にジャンパ線が配線してあるのですぐに見つかりまが、その線のせいで取り外しにくいです。

そのまま取り付けた場合 足を曲げてUTSJをハンダ付け

元のコンデンサは足の間隔が狭くサイズも小さいので、足を曲げて位置をうまく調整して取り付ける必要があります。ケースに収めると天井までの高さがあまりないので、取り付け時の高さに気をつける必要があります。

オペアンプ交換

オペアンプを外す

オペアンプ周りの流れです。交換をするとヘッドホン・ライン両方の出力に影響が出ます。

I/V変換のSOPオペアンプ交換

I/Vオペアンプの割り当て

耐圧±15V以上のSOPで2回路オペアンプが使えます。それぞれが片チャンネルに対応しているので、交換する場合は両方同じ物にする必要があります。

SOPの交換は手間がかかるので何を使うか悩ましいところですが、I/V変換に適したMUSES8920にSOP版(MUSES8920E)があるので、それを使う事にします。

購入したオペアンプ

NJM8901パッケージ NJM8901裏表

そのMUSES8920Eが店頭では売り切れだったので代わりになりそうなNJM8901Eを購入しました。あとで調べてみると8920の廉価版になるそうです。

SOP外し作業

ハンダを盛る SOP1個目取り外し後

SOP交換練習と同じ要領で、オペアンプの足にフラックスを塗ってハンダを盛り、溶かしながら持ち上げます。作業が難航して周囲の状態が悪くなってします。

SOP取り外し後の掃除

2個目はスムーズに外せたので、作業前に適当なジャンク基板で練習しておけばよかったかもしれません。2つ外したらフラックス除去液やジッポオイルで端子周りの掃除をしておきます。

SOPのハンダ付け

SOPハンダ付けの第一歩 SOP2ハンダ付け

新しいオペアンプをハンダ付けします。端子のフラックスを塗り、オペアンプの向きを確認、足と端子の位置をそろえてから一箇所だけハンダ付けします。その段階で取り付けミスがないかチェックし、問題がなければ残りの足をハンダ付けしていきます。

ハンダ付けが済んだら周囲のチップ部品がハンダでブリッジしていないか目視し、テスターでオペアンプの足のショートがないのを確認、問題がなければ動作確認をします。

ノイズとハンダ不良

音は出ましたが以下の問題が起きました。

  • 左チャンネルからブーンという大きなノイズが出る
  • 右チャンネルからサーという小さなノイズが出る
  • ボリュームを回している時にザザザというノイズが出る

左チャンネルを担当するIC4は目視だと問題がないように見えます。テスターでショートの確認をしましたがこれも問題なしです。ふと思いついてオペアンプの8本の足にフラックスを塗り、それから各足にハンダごてを3秒ずつ当ててみました。それから電源を入れてみると左のノイズはきれいになくなりました。

今度は右チャンネルを担当するIC11の各足にハンダごてを3秒ずつ当てるとノイズが止まりました。ボリュームを回した時のノイズもいつの間にか消えています。

最初にハンダ付けをした時、各足にちょんちょんと1秒足らずの一瞬だけコテを当てたのが原因で、しっかり熱が加えられずハンダ不良になっていたようです。

LPFとBuffer

DIPの割り当て オペアンプの向き

耐圧±15V以上の2回路オペアンプが使えます。こちらも両方同じ物にする必要があります。オペアンプ1つでLPFとBufferをこなしているので、それぞれの機能を別のオペアンプに振り分ける事はできません。変換基板と1回路のオペアンプを組み合わせば各機能を個別に割り当てる事はできそうです。

試しにOP275GPに載せ替えてみましたが、どうもしっくりこないので元のOPA2134に戻しました。