■デバイスを選択する
　いくつか候補のデバイスが挙がったのですが、ピン数が少なく、実績があるデバイスとして、日本TIの方から推薦された DIR9001 (ディジタル・インターフェース・レシーバ: S/PDIF から I2Sへの変換), TAS5086 (PWM processor: I2S 信号から音量を調整し、PWM を生成), TAS5142 (パワー段)を利用することにしました。

　TAS5086 のレジスタの設定(初期設定や音量調整)には、TI の MSP430 マイコンを利用します。ブロック図を図２に示します。光入力には、東芝のモジュールを、同軸入力には 74HCU04 を使ったアンプを、マルチプレクサには 74HC153 を利用しています。

■各部の電源
　DIR9001, TAS5086 の電源は 3.3V です。TAS5142 のロジック部は 12V (ロジック・レベルは 3.3V系)、出力段は 0 から 34Vです。出力段が 12V のとき、最大 10W 弱×２(＠8Ω)程度の出力になります。10W ＠8Ωで1.2A, 10W＠4Ωで2.5A の電流が流れます。

　74HC シリーズは 3.3V, 5V のいずれでも動作し、DIR9001 の入力は 5V トレラントです。光受信モジュールは 3.3V, 5V のものがラインナップにはあるのですが、3.3Vタイプの小売店での入手性がよくありません。そこで、12V のスイッチング・タイプの電源を利用することにし、直接 TAS5086 に供給します。74HCシリーズと光受信モジュールの電源は 5V にし、5V, 3.3V 系には、三端子レギュレータで降圧して供給します。

■各部の信号
　入力できるディジタル音声信号は S/PDIF (Sony/Philips digital interface) の 32kHz から 96kHz まで、16bit から 24bit の信号です。CD の 16bit, 44.1kHz、DAT の 16bit, 48kHz などは問題なくサポートします。192kHz については TAS5086 はサポートしていますが、DIR9001 の仕様によりサポートしません。

　DIR9001 から TAS5086 への信号は、24 bit の I2S 形式で、マスタ・クロック(MCLK)はサンプリング周波数の256倍、ビットクロック(SCLK)はサンプリング周波数の64倍としました (TAS5086 のデフォルトと同じ)。TAS5086 から TAS5142 への信号は、PWM 形式(出力波形と同じ)です。

■MSP430のピン割り当て
　マイコンMSP430は 14 ピン DIP タイプの MSP430F2012 を採用しました。14ピンのうち利用できるのは電源とデバッグのピンを除いた10ピンです。TAS5086 のレジスタ設定に2ピン、状態表示LEDとスイッチ入力兼用で1ピン、ボリュームの設定用に1ピンを割り当てました。

　残りは DIR9001 の ERROR ピン（有効な信号の有無）、DIR9001とTAS5086 の RESET ピン、TAS5142 の SD ピン, OTW ピンに割り当てています。TAS5086 の MUTE, PDN については利用していません。

■MSP430 の動作
　MSP430 は電源投入時に DIR9001, TAS5086 のリセットを解除し、TAS5086 のレジスタを設定した後、MSP430は入力信号を1から順に切り替え、信号のある入力を探します(DIR9001 の ERROR ピンを利用)。最初に入力の見つかったところで、サーチを止めます。電源投入時に1から4の入力に信号がなかった場合は、入力は1になります。

　初期化後は、入力切替スイッチと、音量調整ボリュームの角度を読み､マルチプレクサの制御とTAS5086のボリュームの設定をします。ほかに動 作状態を示すLEDの制御をします。入力切替スイッチ(SW701)を押すと一瞬LEDを点灯します。入力は1→2→3→4→1→...の順で切り替えま す。LEDは有効な音声入力があるときに点灯し､ないときに消灯します。TAS5142の温度が高すぎるなどの異常の時(SD, OTWピン)には DIR9001, TAS5086 をリセット状態に保ち､LEDを点滅させます。

　デバッグには USB 接続の eZ430-F2013 を利用しました。そのために基板上にはデバッグ用のピンを用意しましたが、eZ430 側のコネクタが 1.27 mm ピッチのため、松下のモーション・センサ用のケーブルを流用して接続しています。

<光永 法明>

■参考文献

[1]本田 潤 編著. D級/ディジタル・アンプの設計と製作. CQ出版社, 2004.
[2]MSP430x2xx Family ユーザーズ・ガイド. JAJU037A (SLAU144B 翻訳版), 日本テキサス・インスツルメンツ.
[3]MSP430x20x1, MSP430x20x2, MSP430x20x3 Mixed Signal Microcontroller data sheet. SLAS491D, Texas Instruments.
[4]TAS5086 PurePath Digital PWM Processor data sheet. SLES131B, Texas Instruments.
[5]TAS5086 PurePath Digital PWM プロセッサ使用法. JAJA136, 日本テキサス・インスツルメンツ.
[6]TAS5142 Stereo digital amplifier power stage data sheet. SLES126B, Texas Instruments.
[7]TAS5142DDV6EVM2 User's Guide. SLLU095, Texas Instruments.