USB DAC「DS-200」開発秘話

Soundfort開発設計責任者の片山です。

今回は、2015年12月の発売以来、今もなお多くのお客様から高い評価をいただいているUSB DAC「DS-200」に込めた想いと開発の舞台裏を少し紹介したいと思います。

DS-200の基本構想

小型デスクトップサイズの「PCオーディオ」入門・普及モデルとして、DAC に「PCM1798DB」を採用したヘッドホンアンプ内蔵USB DAC「DS-100」(販売終了)を開発・販売開始後、お客様から頂いた様々なご意見・ご評価を参考にしながら、上位機種「DS-200」の開発に着手しました。

DS-200の基本構想として、主に次の要件を柱として開発をスタートしました。

入門・普及モデル「DS-100」をしのぐ高音質
そのためのデジタルとアナログ回路の分離
PCM 192kHz, DSD128 への対応

デジタル系チップの選定とデジタルノイズ低減の工夫

採用するDACチップ、USBインタフェースIC、S/PDIFインタフェースICなどの選択にも随分悩みましたが、「DS-100」で採用したICの高評価もあり、最終的にその各上位チップを選定。各ICの制御はあえてマイコンにより行うことにしました。
（私自身は、DACの持つ音質や特性の差異はあっても、それ以上にアナログ回路による音質の差異が大きいと考えています。）

	DS-100 / DS-100+	DS-200
DAC	PCM1798DB	PCM1795
USB I/F	TE8022L (DS-100) SA9027 (DS-100+)	SA9226
S/PDIF DDC	–	WM8805

※TENOR社製 TE8022L の開発者が後にSaviTech社で SA9027/SA9226 等を開発しています。

またデジタルノイズの影響を極力低減するために、アナログとデジタル基板を単に別基板構成としただけでなく、基板のレイアウト、パターンの引き回しを何度となく試作を繰り返しながら攻めて行きました。

ちなみに、時期的には PCM 384KHz 対応のDAC搭載製品も出てきていましたが、実際に市場に多く流通している音源を安定して再生できる「実用性能」を重視し、素性のよいTI(Burr-Brown)製の PCM 32bit/192KHz 対応DAC「PCM1795」を採用しています。（後に Windows 10 が「USB Audio Class 2.0」に対応したことで、「DS-200」が Windows 標準ドライバのみで PCM 24bit/192kHz のフルスペックで再生が可能になるという、嬉しい誤算もありました笑）

アナログ回路に±15V正負電源を採用しレンジの広い音に

アナログ回路では、動作電圧による音質の差（広がり）がオペアンプを使った回路においても存在することは分かっていたので、アナログ回路は±15Vで動作させることにしました。
もちろん電源電圧を変えての評価も繰り返しましたが、やはり電圧が高いほうが確実にレンジが広くなります。

ただ、DS-200は小型の筐体にデジタル系とアナログ系の基板を2枚内蔵するため、大掛かりな電源を搭載することはできません。そこで部品としては高額となるものの、音質優先で小型ローノイズDC-DCコンバーターをあえて採用しています。
これにより、従来機種と比べてもダイナミックレンジの広さを実感できる音を実現することができました。

もちろん電源だけでなくコンデンサ（キャパシタ）にもこだわっています。
実装面積の制約上、大型コンデンサはさすがに無理でしたが、オーディオ機器に採用されている様々なコンデンサを入手して試聴を繰り返し、最終的に「最も心地良い音」になるPanasonic製のフィルムコンデンサを採用しています。

悩ましいボリュームの選定

音量を調整する「ボリューム」は、ヘッドフォン出力の音質を大きく左右する部品の一つです。
その選定にあたって、アッテネーター型、フィルム系、金属皮膜系などの各種サンプルを入手し、試聴を繰り返しました。当然大型のアッテネーター系、フィルム系のボリュームはそれなりの良い音がします。しかし「DS-200」に実装するには大きすぎてコストも上がります。

悩んだ結果、通常のボリューム（ポテンショメーター）の中で音質が良かったメーカーのものを選定。メーカーには色々と無理なお願いをし、ほぼ特注品に近いものになりました。加えて入荷時にトラッキングエラーなどの全数検査を行ってさらにふるいにかけ、製品には精度の良いものだけを選別して使用しています。

使い勝手と音質追求の両立

DS-200は、先の通りアナログ／デジタル回路を基板レベルで分離して内蔵するため、アナログ系のボリュームつまみやヘッドホン出力端子、デジタル系の各種インジケーター用LEDの位置は自ずと決まってしまいます。
しかし使い勝手や各種表示のわかりやすさを損なわないよう、開発チームで議論を重ね、コンマミリ単位で高さや位置を微調整し実装のしやすさと使い勝手を高めました。

また、DS-200ではヘッドフォン出力端子にあえて3.5mmステレオミニジャックを採用しています。これにより、多くのヘッドホンやイヤホンを変換プラグなしで気軽に使えるようにすると同時に、基板の実装面積が小さくなりアナログ回路のレイアウトに余裕もできました。

さらに、背面のRCAライン出力端子はヘッドフォンアンプ回路をバイパスしてDACから最短経路で出力し、別途「HS-100」などの高品位なアナログヘッドフォンアンプや、「AS-100シリーズ」などのプリメインアンプを接続することで、「DS-200」の性能を最大限引き出す拡張性を持たせた設計としています。

	ヘッドフォン出力	ライン出力
端子	前面 3.5mm ステレオミニジャック	背面 RCA 端子
出力	レベル可変／最大出力： 300mW (32Ω, THD 1%)	レベル固定： 3Vrms at load 2kΩ
THD+N	> 0.001% (1kHz 50mW)	> 0.0006% (1kHz 3Vrms)
S/N比	< 101dBA	< 114 dBA