オーディオDACを自作できるか

質問

旭化成などの既存のDACチップを使わずに、FPGAなどでDACチップそのものを自作することはできますか。

また、その際の障壁を教えてください。

回答No.3

iBook 2001（@iBook-2001） · ベストアンサー

はじめまして♪

FPGAで実現出来ないか。。不可能ではアリマセンが、そこそこ「高性能な」物は期待出来にくいと思います。

DACは、デジタル to アナログ　コンバーター

一般的なFPGAでデジタル部はまぁナントカ出来ると想像致します、しかしビット数に応じた重み付け（電圧）を持たせた出力信号をアナログミキシング回路で合成して、最終出力信号とするんですが、この部分は「純粋なアナログ回路時術」になって来ますので、適度な高品位サウンドを実現する為には、違うステップを考えておく必用があります。

過去の試作例では、各ビットに応じた信号を次のデータが来るまで保持し、抵抗器で分圧した電圧出力を得て、それらを合成（ミックス）する事で、ディクリートのDACを造ったオーディオマニアの報告も在ります。
ただ、最小ビット時の電圧差を扱いやすい電圧に設定すると、フルビット時の電圧がかなり高く成るので、電源電圧や抵抗器の耐圧や数量、最終的なバッファアンプ回路等は、かなり苦悩したようです（当時の記事、正確に記憶している訳では無いので、細かい部分は、、ゴメンナサイ。）

最近のDACはビット数に応じた抵抗分圧信号、、という事は避けていて、リニアなビット数動作では無い。という事はすでにご存知だと思います。
高速動作させて積み重ねで出力をえれば、１BitでもDACが完結します。（←知ってますよね。）
こういう「積み重ね型」は、デジタル技術とアナログ技術の合成とも言えます。

なぜ、こんな技術が考え出されたのか？　
非常に多くなる「分圧抵抗器」の誤差をどうするか、、、ICチップ内の抵抗値を後から調整出来ないので、バラツキが無い、一つの抵抗器で対処しよう。。。という発想ですね。

アマチュアオーディオファンは、抵抗器の誤差を「たくさん購入して、精密に測定し、選別を行なえば、高度なDAが可能に成る」という発想からだったようです。

近代的なDACは、数ビットの心臓部で、デジタル制御しながらアナログ部のコントロールも行い、量産性と高い信頼性を両立した物が用いられています。

費用や手間という、実用量産的な「コスト」を考えない、研究や探求という目的であれば、どんどん進めて頂きたいと思います。
（プロは、最終的に「他社製より」安価で高性能（高機能？）最終的に大量生産し、大きく利益が得られる事を大前提とします、私達アマチュアは、手間や時間（開発コストや納期）に縛られず、自由な発想の元で、自己資金と自己努力、失敗したときは自己責任で、何でも出来ますからね。）

実現するのは、なかなか難しいとは思いますが、「高品位なオーディオ」というレベルでは無く、「音声として、ちゃんと言葉が伝わる」程度ならば、FPGAだけでも実現可能なはずです。
（高音質化、高品位サウンド化は、その先の目標に成ると思います。）

もう、私にはここまでの挑戦という熱い気持ちが減ってしまいましたので、若くて新しい挑戦者に、心から応援したく成るんですよぉ。

がんばれ～～～♪

回答No.4

chiha2525_

『既存のDAC』を超えたい、という思いがあると受けました。
自作する上での障壁等は、すみません、よく分からないので他の回答者に頼みます。工学系の人は、このようなことをいとも簡単にやっちゃったりして不思議です。

さて（私の領域ｗですが）、既存のDACを超えるには既存のDACを知らなくてはなりません。bitに従って電圧を出力すれば良い、ってのではダメダメです（ただのノンオーバーサンプリングDAC）。そもそもDA変換の前にAD変換、つまりサンプリング定理を勉強し、その上でDA変換を考えなくてはなりません。この時、衝撃的な事実『既存のDA変換はサンプリング定理を無視している』を知ることになるでしょう。
どうすればサンプリング定理に従ったDA変換ができるのか、を考える前に（というか、そのために）アップサンプリング（オーディオ用語ではオーバーサンプリング）を学ぶのが近道だと思います。窓理論だったかな、なかなか面白い話が待っていると思います。
既存のDACがサンプリング定理に従っていないのは、従うのが大変だからというのがあると思われます（でなければ従ったDACが作られているハズ）。
まずは、この、どのようなものを作らなければならないか、というところを詰めてみてはどうでしょうか。

話が変わりますが、1bit-DACも最初は少数サンプルのようなものを作っての発表のような感じだったと思います。1bit-DACの理論も実装も参考になると思いますので、しっかり調べてみるのが良いと思います。

力には成れませんが、頑張ってください♪

回答No.2

terminator_5

既存のDACチップを使わず自作する意義としては、分解能やサンプリング周波数、フィルター処理等の性能が既存品では満足できない場合かと思います。
FPGAを使えば使えばデジタル処理部分の仕様は自由に設計して実装後、試行錯誤が可能ですが、肝心のアナログ部分はディスクリートで組まなくてはならず、ブレッドボード等では到底満足の行く性能は出せないでしょう。
プリント基板を起こすとしても、パターンの引き回し次第で性能に大きく影響するため、相当な経験を積んでいるか、綿密なシミュレーションができる環境でも、何度か作り直してようやく既存品のレベルに到達できるかどうかと言ったところではないでしょうか？

回答No.1

nijjin

一番の問題は製造する設備や機材では？
個人で設備や機材をそろえるのは無理でしょう。

ICチップの製造過程
http://www2.kuma.u-tokai.ac.jp/~kfuji/ic/katei/katei.html

数個からでもオリジナルで製作している会社とか探さないと無理なのでは？
あるいはこういったところに相談して見るとか？
ユニーク・自作チップ・コンテスト
https://contest.flsi.or.jp/