SE-U55SXの最終改造

はてブ数 2008/06/18 電子::SE-U55SX

過去さまざまな改造(修正?)をしてきて、「元SE-U55SXだった別物の何か」とかひどい言われようのSE-U55SXですが、ついに徹底的に改造してみました。SE-U55SX(改v3)。*1

*1 : 改v2はオペアンプの置き換えですが、ほとんどその状態はなかったため欠番です

回路図

解説のため、回路図の記事から再掲載しておきます。回路図はRチャンネルのものです(写真で上側に相当)。当然Lチャンネルも改造してますが、説明では省略します。

SE-U55SX_DAC_IV.gif
SE-U55SX_DAC_VLSC.gif

オペアンプ変更 2009/07/22

Q404, Q406をLM6172に、Q410(ラインバッファ)をLM6171に変更しました。Q408は交換しませんでした。Q408周辺の回路は、最終的にQ406にてフィードバック制御されるため(帰還ループ内であるため)、音質への影響は少ないと判断しました。

Q404, Q406, Q410をLME49720に変更しました。Q408は交換しませんでした。Q408周辺の回路は、最終的にQ406にてフィードバック制御されるため(帰還ループ内であるため)、音質への影響は少ないと判断しました。

入手が可能ならLME49720よりLT1364が音質が優れおすすめです。

抵抗交換

抵抗には、直列に入る抵抗が大きく音を左右し、並列に入る抵抗は音質にほとんど(全く?)関与しない不思議な性質があります。この点を考慮し音質に関わる抵抗のみニッコームRP-44Cに変更しました。*2

変更した抵抗について解説します。

抵抗コメント
R426,R428IV変換。この抵抗は(他のどこよりも)音質に影響する
R430,R432直列に入る抵抗。
R434帰還電流(信号)の流れる抵抗
R438VLSC回路への入力抵抗。モニター出力とのmix用抵抗。
R440,R442VLSCの最終出力を決める帰還抵抗。
R454出力の保護用、発振防止用の抵抗。
R458, R460保護抵抗。削除(ジャンパ)

*2 : 鈴商に適当な抵抗値がなかったので、470Ωと680Ωはすべて560Ωに変更しました。出力抵抗も適当に売ってた180Ωです。写真に一部別の抵抗が載っていますが、撮影後ニッコームに変更しました。比較的入手しやすいRP-24Cを買う人は本来の値を使うと良いでしょう。

その他

これは音質には関係ありませんが、VLSCの手前(回路図でR438右側)からも信号が取り出せるようにマイク端子を改造しました。これでVLSCありとVLSCなしの両方の音を聞くことができます。

まとめ

一番強烈に音が変わったのは、IV変換の抵抗とIV変換のオペアンプを変えたときでした。ここ1箇所の変更で、他全部の変更に勝るぐらいの変わりっぷりです。

抵抗の置き換えは音の混ざりをなくすこと、オペアンプの置き換えは音の解像度(明瞭度)を上げることに貢献したように感じます。改v2も相当なものでしたが、ここまで来ると全く別物ですね。設計者もこれでやっと浮かばれるでしょうか。

さてこれにて改造は終わり。長らくSE-U55SX地雷の記事にお付き合い頂き、ありがとうございました。もうONKYO製品は買いません(ぉ

※改造後の音質についてはDAC聴き比べ記事を参照してください。

SE-U55SXの音質

はてブ数 2007/12/12 電子::SE-U55SX

音質を主観的に述べてみます。おもな比較対照はProdigy 192VE改(カップリングコン置換済)です。ヘッドホンアンプは自作のものを使いました。

よく見られる方法で並べると

オンボード <<<<< 192VE <<<<< SE-U55SX < 192VE改 < SE-U55SX改

です。最近のオンボードはかなり良いですけど、やっぱり専用カードには負けます。192VEはノーマル状態だと主にNJM4850に起因する歪みがひどいのです。

SE-U55SX(購入時のまま/ノーマル状態)では大変歪みの少ない綺麗な音がしますが、音の立ち上がりがやや悪く、高域が丸く感じます。192VE改の方が、高速オペアンプAD8066のおかげもあり綺麗ではっきりとした音がします。比較するとややドンシャリですが、それを抜きにしてもやはり通常状態のSE-U55SXは高域が丸いです。あとSNRが(単体オーディオにしては)余り良くありません(注:測定値ではなく主観)。

この丸さとSNRはSE-U55SXのオペアンプ電源のコンデンサを変えてあげることで改善します(関連記事)。その他多くのコンデンサ交換を行い、もともと少なかった歪み感がある時を境にまったくなくなりました。これは192VE改の音を越えますが、でもまだ少し高域が丸く音の躍動感(?)がやや悪いです。これは出力カップリングコンデンサによるもので、DC直結に改造することで改善しました(関連記事)。

ここまで来ると192VE改の1ランク上の音になります(好みと言えば好みですが、歪みや明瞭感で若干上です)。音が徹底的に歪まないらしく(但し単純なTHDでは計れない)、不思議なことに音量が下がったように聞こえます。それでいてボリュームを上げなくても満足感を得られます。アンプとかでもそうですが、優秀なアンプでは歪んで余計な音がしないため、同じ信号(p-p)でもボリュームが下がったように聞こえます。*1

*1 : これはとても重要な発見でした。回路とかを作る際・アンプの音質などを見分ける際の大変便利な指針ですので、覚えておくとよいです。

「SE-U55SX改」の恩恵

アンプの聞き比べが非常にやりやすくなりました。前はどこが違うのかよく分からなかったのですが、コイツを使うとはっきりと違いが分かります。安物……かどうかは分からないけど、もらいもののイヤホンで十分ヘッドホンアンプの聞き比べができます。

次にしたいことは

オペアンプの載せ替えですけど、DIPだから載せ替えにくいですね。SOPの方がよっぽど載せ替えやすい(=取り外しやすい)です。NE5532Aは大変優秀なアンプなので載せ替える気はほとんどなかったのですが、CMoy型アンプで色々試聴してて格の違うオペアンプを見つけたもので*2、遊びがてららIV変換ぐらい変えてみてもいいかなと(苦笑)。そうそう、VLSCは下手に高速オペアンプに変えると理屈上悪化しそうな気もします(発振の可能性も十分にあります)。

OPA627は高すぎるのでイヤです。そしてたまに見かけるOPA2604の載せ替えは悪化させてるだけのような…ry


というわけで、SE-U55SX関連はこれにて一区切りです。質問とかは各記事までどうぞ。追試報告とかありましたらお知らせ頂けると嬉しいです。

SE-U55SX関連一覧はこちら

*2 : 自作ヘッドホンアンプとタメを張ります。とか言うと悪いオペアンプだと思われてしまうのでしょうか。

SE-U55SXの回路

はてブ数 2007/12/12 電子::SE-U55SX

改造のために信号ラインの回路図を解説します。"*"付きの部品番号は「基板裏面に付いています」。回路は間違っている可能性があります。ご了承ください。

ADCまわり

SE-U55SX_ADC.gif

ボリュームより手前は省略しています。LPFと、反転・非反転増幅によるシンプルな回路です。LINE IN入力部にはさらにLPFがあります。反転増幅を使ったバイアス回路というのは初めてみました。

オペアンプはLとRで共有しています。

DACまわり

右チャンネル(基板上では上部に該当)を示します。

IV変換VLSC回路
SE-U55SX_DAC_IV.gif
SE-U55SX_DAC_VLSC.gif

IV変換回路は基本に忠実でシンプルです。VLSC回路は要するにLPFの一種です。イメージが完全に掴めないまま追跡したので回路も間違ってるかもしれません。

VLSC回路について

特許文献をみてみた(特許3616878)解釈。正確ではない部分もあるかと思いますが、DAC出力信号を入力とみなして、オペアンプを使った積分回路(LPF)の出力とDAC出力信号をオペアンプで比較し、等しくなるまでフィードバックをかける(積分回路に電流を流す)仕組みのようです。最終出力が積分回路(電流駆動されるコンデンサ充電電圧)であるため、高出力抵抗*1によるCRフィルタが構成されパルスノイズがでないという理屈です。

音声信号だけうまい具合に入力に最終出力が追従する訳はなく、オペアンプの性能次第でパルスに反応して積分回路が動くはずです。このVLSC回路というのは、オペアンプの非理想的な特性*2である動作速度の限界(スルーレート/帯域の制限)を積極的に利用したものと言えるでしょう。

*1 : 理想電流源の出力インピーダンスは無限大

*2 : 高速ピークホールドを作るのが難しい理由と一緒

DACのDC直結改造

IV変換抵抗であるR426とR428の抵抗値をうまく合わせると出力オフセット電圧を0mVにできます。こうすると出力コンデンサを外してDC直結にできます。実際試したところ、Rチャンネルはきっちり同じ抵抗値で揃いましたが、LチャンネルはそもそもDACチップの出力電流にオフセットがあるらしく、あえて抵抗値の違うものを付ける必要がありました。

デジタルテスタを駆使し、Q404(LならQ403)の2つの出力電圧(mVまで)とIV変換の抵抗値(mΩまで)を調べて出力電流値を計算し、それに合わせて正確に抵抗値を合わせれば出力コンデンサを外して直結できます*3。その他オペアンプの入力オフセットもここで吸収する必要があるため、Q404の出力電圧差と実際の出力電圧オフセットとの差(=オペアンプによるオフセット)も調整の際の計算に入れた方がよいです(こっちはほとんどないハズですが)。コンデンサ手前のオフセット値で数mV以下なら許容範囲内でしょう。

0mVと4mVに調整出来たため出力カップリングコンデンサをバイパスしましたが、やはりDC直結の音質は捨てがたいです。(注:書いてあることの意味がわからない人は、安易にDC直結改造してはいけません

*3 : オフセットをゼロ調整するにはテスターでオフセット電圧を正確に計ります。そのオフセット打ち消すようにR425~R428を、適切に設定します(抵抗の5%誤差レベルで値を設定・調整します)。R426をR428に対して大きくすればオフセットはプラスにずれるし、R428をR426に対して大きくすればオフセットはマイナスへずれます。

SE-U55SXの音質改善(コンデンサ交換)

はてブ数 2007/12/11 電子::SE-U55SX

みなさんお待ちかね(?)のコンデンサ載せ替えです。お約束ですが、この記事を参考にする場合はすべて自己責任でお願いします。著者は一切の責任を負いかねます。初めから改造する気だった人のために情報を提供しているだけであり、改造を推奨しているわけではありません。

回路構成とコンデンサの役割

board_conlist.jpg

アダプタから入力された5V電源は、簡単にフィルタされた後、中央部の電源用コンデンサで平滑化されます。+5V はすべての回路の電源であると共に、DAC/ADCのアナログ電源となっています。ここのノイズを取ると音質が大きく改善します。

5Vは3端子レギュレータを介して+3.3Vデジタル部の電源となります。デジタルノイズがアナログ段に回り込まないようにすることも重要です。

5VからDC-DCコンバータを介して±9V電源を生成します。この9V電源は主にオペアンプの電源となりますが、回路のほとんどの電流はこれらオペアンプなどのアナログ回路で消費されているようです。

効果が高いと思われる順

いかにしてアナログ段のノイズを減らすかということが目的になります。

アナログ部に関する電源はどこを取り替えても音が変わりますが、交換しながらノイズを観測した様子から効果が高いと思われる順に述べてみます(保証はしません)。

効果予想部位付け替えの例
必須DC-DCコンバータ1次側6.3V/100uF、2次側10V/10uF
ADAC部のオペアンプ電源(±8~9V)10V/220~470uF
ADACアナログ電源(5V)6.3V/100~220uF
BDAC基準電圧用電源(L/R)6.3V/220~470uF
B5V電源(全体の電源=主電源)6.3V/2200uF

必ずこの記事を参考にDC-DCコンバータに電解コンデンサ(等)を付けてください。これが付いていないとお話になりません。(良い子は耐圧は16V以上を使いましょう

付け替えに使用したコンデンサはOS-CONです。元より容量が減っているものもありますが、容量よりもESR/ESLを重視しました。自分は470uF品の手持ちがなく220uFを付けました(全部千石で買ったものです)。

カップリングコンデンサ

カップリングコンデンサは好みに応じて変えてください。SILMIC 2は決して悪いものではないので、このままでもいいと思います。印可電圧は±2V程度ですので、変えるときは(電流はほとんど流れないにしろ)逆電圧がかかるということ念頭に置きましょう。

ここはほとんど電圧がかからないので、コンデンサ取り付け時にハンダ熱で痛んだ場合、電圧印可による修復は期待できません。ソケットにしておく方が無難です。

エージング

というよりも修復時間です。コンデンサはハンダ熱を加えることで性能が著しく劣化するので、取り付け時はリードを多少延ばしてでもコンデンサ本体に熱か伝わらないようにして素早くハンダ付けすることが基本です。

また取り外し時にGND側で熱が逃げるため、どうしても長く加熱する必要が出てしまい、外しているコンデンサ以外のコンデンサが熱疲労します。取り替えるなら一気に外してから載せ替えましょう。

このようにハンダ熱の加え方にもよりますが、10~100時間(場合によってはもっと)ぐらい電源を入れて放置しないと本来の性能を発揮しません。

ADCのコンデンサ交換

録音機能の音質改善です。

ADCアナログ電源は主電源である+5Vと0Ωの抵抗で繋がれています。これは、主電源の5Vのコンデンサを変えれば大きく性能が改善することを意味していますが、同時にADC動作ノイズが5V電源にダダ漏れすることも意味します。録音と再生を同時に行わないのならば、主電源コンデンサだけ放置するというのも手です。

本格的に改造するならばコンデンサ手前に0Ωのチップ抵抗が乗っているので、これを3.3Ωぐらいに替えた方がいいです。コンデンサだけ載せ替えてもあまり意味はありません。チップ抵抗がなければリード抵抗でも構いませんから、載せ替えた方がいいです(少々技術が必要なので、無理にはすすめません)。

部位付け替えの例
ADCのオペアンプ電源10V/220uF
ADCアナログ電源(5V)10V(6.3V以上)/220~470uF
ADCカップリングコン(2組)削除(バイパス)
ADC終段カップリングコンMuse FX 16V/47uF

あまり物療投資をしても仕方ないので、ほかはそのままにしました*1。Muse-FXはたまたま余っていた(他に使い道もなかった)ので付けてみました。ADCに関しては基準電圧コンデンサとADC電源の手前のチップ抵抗「0Ω」を「3.3~10Ω」等に変更する方が大きいと思います。

*1 : 一部取り外したコンデンサを流用しました

デジタル部の改善

これだけ改造するとデジタルノイズがあまり回り込んでいるようには(オシロでは)見えないのですが、チップ積セラを持っているので、デジタル部とDC-DCなどの「パターンはあるけど付いていない積層セラミック」を20個ぐらい付けました。この他タンタルのパターンもあるので、こっちもつけておくとデジタルノイズのアナログへの回り込みが減るかもしれません。

使用前、使用後

交換前交換後
board.jpg
board_con_after.jpg

やりすぎ(笑)

RMAA

Frequency response (from 40 Hz to 15 kHz), dB
+0.01, -0.09
Excellent
Noise level, dB (A)
-96.3
Excellent
Dynamic range, dB (A)
96.2
Excellent
THD, %
0.0036
Very good
THD + Noise, dB (A)
-83.1
Good
IMD + Noise, %
0.0059
Excellent
Stereo crosstalk, dB
-79.2
Very good
IMD at 10 kHz, %
0.0058
Excellent
General performance
 
Excellent

録音ボリュームの位置によって、SN、IMD、THDなどは若干変化しますがだいたいこんな感じです。ステレオクロストークは録音ボリュームが原因ですので改善できません(確認しました)。

THDなどは恐らく電源電圧の変動によるものですが、3端子レギューレータがないため(LC/RCフィルタのみのため)これ以上の改善は難しいようです。

音質は?

購入時は「歪み感のない良い音だけど高域が若干丸い。イマイチ明瞭感がない」感じでしたが、コンデンサを載せ替え等をすると高域の伸びがよくなり、圧倒的なクリア感があります。SNの向上が一番大きいのですが、歪み感もより一層無くなった感じです。ついでに低音もハッキリ出るようになりました。

SE-U55SXの改造(入出力同時使用)

はてブ数 2007/12/06 電子::SE-U55SX

SE-U55SXはループバックテストができないことで有名です。入出力を同時使用しようとすると、入力がマイクに限られる上に、マイクから入力された音声が出力にミックスされます。ループバックテストに限らず、例え 16bit/44.1kHz だとしても、入出力を同時に行う装置として使いたいことはよくありますが、SE-U55SXはその目的で使用出来ません。

この血迷ったステキな仕様を変更するため改造を行いました。記事を参考に改造を行う場合は、各自の責任でお願いします。

全体の仕組み

mpx0.jpg

基板上部の写真です。この回路には2つのアナログマルチプレクサ(74HC4053相当品)が付いており、それぞれLINE入力/MIC入力の切り替え出力への入力信号ミックス機能on/off(入力モニター機能on/off)を行っています。この部分の回路を変更して、次のようにすることが目標です。

  • 入力信号は常に"LINE IN"とする。
  • 出力モニター機能は、LINEモードのとき(入力専用装置として動かしているときのみ)有効とする。

入力選択をLINEに固定

mpx10.jpg

入力切り替え部の回路は上の写真のようになっています。入力セレクタを通した後、入力レベルボリュームに繋がっています。74HC4053 のうち黄色い線を引いた2つのピンを外します。パターンカットしてもokです。ハンダで熱しながらピンセットなどで持ち上げると、そのピンだけ浮かせることができます。面倒ならばニッパで切り取ってからハンダを外しても、IC自体外してしまっても構いません。

浮かせたピンLINE INのバイパス
mpx11.jpg
mpx12.jpg

今度はLINE INをボリュームまでバイパスします。写真では入力LPFの手前からバイパスしていますが、好みによってチップ抵抗の下側からつないでも構いません。L と R を逆にしないように気を付けて。ここまで改造すると、MIC入力が使えなくなりLINE入力専用となります。

LINEモードのときのみモニターする

モニター機能自体取ってしまってもいいような気もしますが、一応LINEモード(96kHz/24bit入力専用)のときのみモニターするようにします。

mpx20.jpg

パターンカットを忘れないようにしてください。トランジスタの近くでカットするのがいいと思います。トランジスタを外そうとしたり、足を上げようとすると簡単にトランジスタが壊れます。必ずパターンカットで対応してください。

念願のRMAA(48kHz/16bit)

Frequency response (from 40 Hz to 15 kHz), dB
+0.01, -0.09
Excellent
Noise level, dB (A)
-95.6
Excellent
Dynamic range, dB (A)
95.6
Excellent
THD, %
0.0026
Excellent
THD + Noise, dB (A)
-86.3
Good
IMD + Noise, %
0.0094
Very good
Stereo crosstalk, dB
-78.6
Very good
IMD at 10 kHz, %
0.0052
Excellent
General performance
 
Excellent

バラックで定格電源を使ってテストしたのでまったく参考になりません。オリジナルはこれよりもっと悪いと思ってください。第一、電源改善済(電源ノイズ対策済)で、オリジナルとは違うコンデンサがry*1

仮にアナログ部のコンデンサを元に戻したとしても、ハンダ熱で痛んでいるためオリジナルより性能が悪化してしまいます。アナログ回路はオリジナルのままRMAA測定できたらトラックバックください。

*1 : 多分ノイズレベルがもっと悪いだけだと思いますが

OK キャンセル 確認 その他