ラズパイ用の電源

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Passさんに電源基板を作っていただきました。
そのインプレッションとともに、PassさんからR&D Clubに寄贈された貸し出し用電源ユニットの貸出開始のご案内をさせていただきたいと思っています。

ことの始まりは、2020年2月7日にPassさんが「アンケート v0.9.4b1」にて発言された以下の内容にさかのぼります。

ちなみに、今、新Yarrowを持っているのはパパリウスさんだけです。

この発言に「新Yarrowとは何だ？」と思った私は、Passさんに問合せをさせていただきました。
その回答で、新YarrowはDC-Yarrowとは全く違う電源ユニットであることと、実費でPassさんに作っていただけるということを知りました。

ちなみに、DC-ArrowやDC-Yarrowは、設定した電圧を何が何でも出力し続けるというコンセプトで開発されたNon-Feedback電源です。
対して、ここまで仮称「新Yarrow」と表記してきた電源は、高速なフィードバックで出力を安定化させる電源であり、ことフィードバックの有り無しで言えば、DC-ArrowやDC-Yarrowとは真逆のコンセプトのものです。
以降、表記の混同を避けるため、仮称「新Yarrow」を「FF電源」と呼ぶことにいたします。
呼称の由来は“Fast Feedback”の頭文字です。
また大人の理由で、FF電源の写真も回路図もお見せすることができません（っていうか回路図はおこしていません）。どうかご了承ください。
また、Passさんはこちらのサイトの情報を元にアレンジして、電源基盤を作成されたそうです。

はじめてのヘッドフォンアンプ基板

こちらの情報を元に自作される分には一向に構いません。私は自分のスキルではとても太刀打ちできないので、素直にPassさんに製作を依頼しました（笑）

さて、先週金曜日に件のFF電源2台が我が家に届きまして、週末から本格的に聴き込み始めました。使用した機器はRPi4 (smpd v1.0.3)にAllo Digione Signatureを載せたもので、SPDIFの出力先はSONY TA-DA7000ES（→スピーカー）とFOSTEX HP-A8（→ヘッドホン）です。

とその前に、チョット脱線。

私の手持ち機器の中にifi-audioのUSB-DDC（バスパワー駆動）があるのですが、このバスパワーにFF電源を突っ込んでみて、従来からの電源（ifi-audio iPower 5V）との比較をしてみました。
すると、もうこれは比較するまでもないという大差でFF電源の勝利。
FF電源を使えば（たぶんDC-Yarrowでも）、今でも十分に使えそうな新鮮な音がします。
なにぶん古いアイテムだったので、今は使わずに投げていたものだったのですが、こういう風に使うと意外にもまだ使えることに驚きました(笑)

で話は本線に戻りまして、先ずはAllo Digione Signatureだけに、DC-Yarrowに替えてFF電源をあてがってみました。
すると、低域の沈み込みが一段と深まって聞こえることに気づきました。
と共に、音楽全体のディテールがより鮮明に聞こえてきます。
ただその変化は、私が期待したほどの大きさではありませんでした。
（もしかすると、私の使用機器ではこの辺が限界なのかもしれません）

次にAllo Digione Signatureを載せているRPi4にも、DC-Yarrowに替えてFF電源をあてがってみました。
Allo Digione Signatureにあてがった時の同じような変化を期待したのですが、こちらの方はコレと言って変化を感じません。

ものはついでと、さらに上流に位置するNAS用RPi4にも、DC-Yarrowに替えてFF電源をあてがってみましたが、こちらも同様に、音への影響を与えるまでにはいたりませんでした。

という風にココまで書くと、「なんだFF電源と言っても大したことないんじゃないか」と思われてしまうと思います。
しかし実際には、そんなことはありません。

我が家のDC-Yarrowは、基本レシピに加えて、私独自のレシピの改造を加えてあり、「DC-Yarrow改」とも言える仕様になっています。内容は以下に詳しいです。

続・コンデンサーの音を聴く

特に「薄膜高分子積層コンデンサー(PMLCAP)」を加えた効果は大変に大きく、この一工夫を加えなければDC-Yarrowの完成形を見ることはできないとも言えると思っています。そう断言できるほど、このPMLCAPの一工夫以前以後では、音が違います。

つまり、私の駄耳で聴く限りにおいては、FF電源は本当に素晴らしいのですが、PMLCAPを加えたDC-Yarrow改もそれに匹敵しうる性能を出しているのではないかと、そう感じた次第です。

と言う訳で、私的な結論を言えば、FF電源を手放しで誰にでも勧めるまでもないかなということになります。

自分でDC-Yarrow改を組み上げることのできるスキルや経験の持ち主であれば、私はDC-YarrowにPMLCAPを加える改造を強くオススメしたい。
いやいや、自分には電気工作なんてムリムリという向きには、FF電源を使えば幸せになれるよと申し上げたい。Passさんにお願いすれば、実費で作っていただけるかもしれません。

で、最後に、PassさんからR&D Clubに寄贈された貸し出し用FF電源ユニットのご案内をば。

別スレッドにて「FF電源ユニット 貸し出し」を起ち上げます。注意事項も含め、詳しいことはそちらに記載いたします。
「オォ、それならば試しに使ってみたい」という方は、お気軽にご応募ください。貸出は応募の先着順となります。どうぞよろしくお願いいたします。

@ジャイアンさん

FF電源の紹介を興味深く拝読しました。
実は、僕もFF電源のユーザで更にDCヤロー電源ユーザでもあります。どちらもPassさんに作って貰ったものです。DC-ARROW電源は自作したのですが、寄る年波、細かいものが見づらくなったので 、DCヤローの自作はパス。以降はPassさんにお願いしているということです(Passさん、感謝です)。

僕の環境でのFF電源の印象はジャイアンさんの感想とほぼ同じです。
「これはラズパイの上のHUT基板に最適の電源だなぁ」と思います。もちろん、FF電源のベースをスイッチング電源(ダイアトロンの12Vなど)にして、ラズパイ本体に電源供給した場合も十分な性能(高音質)だと思いますが、直接HUT基板に使った時は最高ですね。

最近、ianのfifopiを使い始めました。この基板はラズパイ側に送り出すDC5Vと回路内部用のDC5Vを別々に(基板用端子を分け)受けるという設計になっています。この電源をラズパイ側はDCヤロー(ダイアトロンDC12Vスイッチング電源をベース)、回路内部用はFF電源(エルサウンドDC12Vパソコン用電源をベース)としています。これは素晴らしい音がしますよ。解像度が高く、ノイズを全く感じない音です。楽器のリアルな響きがとても気持ちよく聴けます。

まあ上記の電源関係の投資額を全部足すと、ラズパイ本体の一桁上以上の金額となりますが、僕の場合は手持ちのものをそのまま流用したので、比較的安く構成できたのはラッキーでした。

@yo さん

ダイアトロンのスイッチング電源をDC野郎の電源に使った時の効果の高さは、他の方からも聞き及んでいました。ダイアトロン一台でDC野郎が二台組めそうなコストですから、私はそこまで手が出ないですね。羨ましい限りです。
またFF電源について同様の感想を持たれていると知って、安堵しました。自分の駄耳を棚に上げて、テキトーなことを書いちゃいないかなと、少々心配しておりましたので。ありがとうございます。

@ジャイアン さん

ジャイアンさんはご存知だと思うのですが、私の個人的な好みは

1 ) DC-ARROW
2 ) DCヤロー(Yet Another DC-ARROW)
3 ) FF電源

の順になります。

今も試聴環境ではDC-ARROWを使っています。

DCヤローは以前使っていたiFi iPowerと同様、DC-ARROWと比べるとどうしても煩く感じてしまう部分があり、常用には至っておりません。

FF電源はさらにこの傾向が顕著で、手持ちのスイッチングアダプター(10〜15V近辺のもの)を繋いで色々ためしてみたものの、良い結果を得ることができませんでした。
このあたり、使いこなしといいますか、推奨のACアダプターがあれば教えていただきたいと思います。

ここではまだ話題になって無かったと思うのですが、自分は
GaN (窒化ガリウム) 採用USB-C充電器を使ってます。

yoさんの掲示板で話題になっていたアイテムです。
https://www.oliospec.com/shopdetail/000000009460/

色々な電源・フィルタ・バッテリーなどを試してきましたが、
今はこのGaNスイッチング電源に落ち着いています。
自作アンプの電源もこれにしました。

https://www.amazon.co.jp/gp/product/B086JTCP2M
うちではこのPDポート2口の製品に付属のTYPE-Cケーブルでラズパイ4に給電しています。

USB PD トリガーケーブル PDC003シリーズ 12V
https://eleshop.jp/shop/g/gK4O122/
もう1口は12Vのケーブルで取り出して、DACの電源に使っています。

このGaNアダプタに手持ちのオーディオ用DCフィルタなども挟んでみました。
手持ちのものでは挟まないで直結にした方が良かったです。
従来型のスイッチング電源ではフィルタ有の方が良かったのですが。

@パパリウス さん

あのDC-ARRWOをまだお使い頂けているんですか？そうならば、ありがとうございます！

私の感想はパパリウスさんのそれと真逆です。正直言って、主観的なものとはいえ、どうしてここまで違っちゃうのかと驚きを禁じ得ません。

とはいえ、電源の違いによる優位性を証明するようないかなる第三者的なエビデンスを持ってこようとも、こんなものはどこまでも主観的なもので良いとも思っています。
DC-YARROWにしてもFF電源にしても、使いこなしもクソもありません。しいてあげれば、yoさんもお使いのダイアトロンを使うことですが、正直なところ、そこまでしてもパパリウスさんの感想は覆らないだろうなという気がします。

ですので、今のままでよろしいのではないでしょうか。あのDC-ARROWは使い勝手がいいですしね。

@ジャイアン さん

そうです！ジャイアンさんにいただいたDC-ARROWはうちのシステムの要になっています。

各電源はそれぞれ設計思想が異なりますので、その性能を正しく発揮するには使いこなしのコツというか、注意事項のようなものがあるのかなぁと思っています。

私はこのあたりの技術的な背景に疎いので、何か見落としがあってもどこが悪いのか気付くことができません。

結局のところ取っ替え引っ替えしながら音を聴いて判断するしかないので、いただいた新電源をうまく使いこなすには至っておりません。。。

iPowerからジャイアンさんのDC-ARROWに変えた時は、本当に感激しました。
ぐっと重心は低く、背景はより静かに、部屋を包むホールトーンもより繊細さを増して消え際まで美しかったことを今でも鮮明に覚えています。
v0.8系の序盤だったと思いますが、電源を変えたことで開発に弾みがついたのは間違いありません。

DACとの相性(?)のようなものもあるのかもしれません。
試聴環境を変えて、改めて電源の比較にも取り組んでみたいと思っています。

使いこなしのコツや注意点などがありましたら、なんでも教えていただけると幸いです。
（当方シロウトのため、皆さんには常識的なことを何か見落としているような気がしております、、、）

@ジャイアン さん

そうそう。電源といえば一つ面白い話題があります。

PLLで使われている位相比較器のジッタについて論文を読んでいたとき、まずノイズ電圧が小さいことはもちろん重要なのですが、電源電圧が高い方がジッタが小さくなるということが示されていました。

電源電圧の違いでどの程度ジッタ量が変化するかについても定式化されていて、シミュレーションで定量的な計算例も示されていました。

直感的には相対的にノイズのレベルが小さくなるから、、、と理解しましたが、定量評価するには数式を丁寧に追う必要がありそうでした。

私が読んだのはデジタル回路一般の傾向というわけではなく、あくまで位相比較器に限ったものですが、これまでの開発の中で各部の電圧を高めに調整する方が音質が向上するケースが多いことを経験的には感じていました。

さて本題ですが、ラズパイやHATに供給する電圧を高めに設定するのはアリでしょうか？ナシでしょうか？

デジタル部・アナログ部にそれぞれどんなリスクがあるのか、ご存知のことがあれば教えていただけないでしょうか。

@DYNA81 さん

GaN充電器のご紹介、どうもありがとうございます。
従来のスイッチング電源とも、リニア電源ともまた少し異なるキャラクターを持っているようですね。
DYNA81さんはGaN充電器とDC-ARROWを比較なさったことはありますでしょうか？
感想を聞かせていただけるととても参考になります。

@パパリウス さん

残念ながらDC-ARROWは聴いたことがありません。
詳しい方のお話を自分も聞いてみたいです。

GaN電源はラズパイ４、DAC基板、フォノイコキット基板、自作ミニアンプで聴いてみました。
どれも低域の階調が明確なのに、爽やかな印象です。
全然違う機器なのに変化の印象が同じなのは本当に不思議です。

@DYNA81 さん

機器を変えても低域の良化が共通しており、かといって中高域を損なうこともないと。
GaN電源の素性の良さが感じられますね。
ご返信ありがとうございました。

皆様

ずっとパッテリー信奉論者だった僕のネット仲間が、最近、突然転向して、「やっぱりパソコンはスイッチング電源じゃないと駄目だ」と言い出し、周囲をビックリさせています。パソコンのような大きな電圧を必要するハードでは、電流に余裕のあるスイッチング電源の方が、安定した力強い音を出せるということのようです。
測定すれば、バッテリー電源の方がスイッチング電源より良い値を出すのは確かでしょうから、測定値だけが音の良さを決めるわけではないということでしょう。

DC-ARROW、DCヤロー、FFの何れも電圧値を維持することで高音質化を図るという考え方は共通かと思いますが、それでも人にによって支持する電源が変わるというのは面白いですね。試聴環境、接続するハードや聴く音楽の種類などで、どの電源が良く聴こえるかは変わるということでしょう。

僕もジャイアンさんと同じで考えで、聴いて主観的にいいやつが良いという考え方です(^^;;;。
世の中には「オーディオには正義が存在し、正義は測定することによって正さを確認できる。正義を無視した主観による判断は悪魔の所業だ」という主張もあるようですが、賛成できません。

音楽を聴くのは人の耳で、測定機ではないはずです。測定値がいくら良くても面白くないという音は存在します。デジタルの方がアナログより測定値は確実に良いでしょうが、LPとCDでどっちが良い音かと聴かれたら、LPを選ぶ人は一杯います。
どの電源がいいかも、その人の使うハードとソフト次第ではないでしょうか。

ジャイアンさん

お借りしているFF電源を繋いで音を聴いてみました。
使用した機器は、こちらです。

Roon サーバー
ラズパイ4B (smpd 1.05-roon bridge)
LINUXCOMさんのRBD-P5122+ ZERO マスタークロック出力基盤
i2s-HDMI変換基盤
Asoyaji DAC

FF電源は、12Vのスイッチング電源を5.4Vに変換して使う様になっていました。
ラズパイのところで5.2Vになるようです。

普段はモバイルバッテリーを繋いで聴いてます。
今までスイッチング電源は音にキレはありましたが、音が曇ったりこもったり、
広域がきつくのんびりとリラックスして聴くには難しい印象でした。
オーディオ環境から、できるだけスイッチング電源を排除するようにしてきました。
DC-Yarrowもまだ聴いたことがないので、どんな感じなのか楽しみであり、
ちょぴり不安もありました。
実際に音を聴いてみると、ん？何これ。。。
普段使いのバッテリーより、全然いい感じじゃんと思いました^^
バッテリーはSN比が良く静かな感じで高域も綺麗ですが、低域が少し弱い感じがしてましたが、
FF電源は、SN比や高域低域など、全て良い感じに聴こえます。あと安定感がめっちゃあります。
バッテリー切れの心配もないですし。
スイッチング電源を使っているのに、とても不思議な感じです。
これがFF電源の実力なんですね。
FF電源は、のんびりゆったりオーディオを楽しめる電源ですね♪

Passさん　素晴らしい電源ですね。
１台発注してもよろしいでしょうか？

シネマさん

ご感想ありがとうございます

今回のレンタルの趣旨は、本当はこういった設計も可能であるという事を体験して頂く事を目的としていますし、ジャイアンさんよりDC-YARROW改と比べても大差は感じられないというご報告を頂いております。また、全てが手作業で費用もそれなりになってしまいます。なので、可能であればDCYARROW（PMLCAP追加版）を作成頂く事をお勧め致します。
もし、どうしてもハンダ付けをするような作業は出来ないという事であれば、再度お声掛け下さい。

また、レンタルをご希望またはご検討されている方にお願いがあります。
レンタルの掲示板の注意事項に追記をさせて頂きますのであらかじめご確認下さい。

@シネマ さん

ご感想を聞かせていただきありがとうございます。
大変好印象だったということで、FF電源の素性の良さは間違いなさそうですね。

念のため、拙宅での感想をもう少し詳しくお伝えします。

まず、比較の基準としてiFi iPowerとDC-ARROWの差を言葉で表現してみます。
iPowerは僅かに明るくキラキラしたような高域成分が特徴です。煩いというほどではありません。
鑑賞を妨げるほどの強いキャラクターではありません。
ごく一部の音源に関しては、元気でキレのよいメリハリのある音と感じなくもありません。
僅かにS/Nで劣る部分があり、細部のディテールは潰れがちになります。録音現場の暗騒音や室内の反響、奏者の息遣いは聞き取りづらくなります。同様に、エコーのようなエフェクトは最初の数回分しか聞き取れず、すぐに埋もれてしまいます。

続いてDCヤローです。
これは、iPowerとDC-ARROWの差をさらに広げたような、高域成分の特徴がさらに強調された音になります。
iPowerとDC-ARROWの差を1とすると、DCヤローとDC-AROWの差は2から3、、、というところでしょうか。
特徴のある高域ですが、iPowerのようなキラキラという感じではありません。
シャリシャリ・ザラザラといった感触の高域で、鑑賞の妨げになります。
この特徴がどうしても気になってしまい、細かな音質評価は難しいところがあります。
音質評価をするなら、まずこの高域のシャリシャリ成分をどうにかしなければなりません。

最後に問題のFF電源です。
これはさらに極端なキャラクターを持っています。
DCヤローは「2から3、、、」というように、量を言葉で表すことができました。
FF電源は何倍と表現すればいいのか分からないほど、シャリシャリ・ザラザラが付帯して室内に充満するようです。

短時間ではありましたが、Passさんも拙宅で同じ音を聴かれています。
私はびっくりして何も言えなかったのですが、拙宅で鳴らしたときの音がPassさんにはどのように聞こえたのか、とても興味があります。

ひとつ、とても気になっているのが拙宅の電源事情です。
もしかしたら電源の引き回しに問題があるのでは、、と思っています。

オーディオルームに、分電盤から200Vを引いており、ダウントランスで降圧して、DAC・アンプ・無線LANレシーバに給電しています。

この200Vとは別に、オーディオルームには100Vも来ていまして、DC-ARROWはこの100Vに繋いでいます。
オーディオルームのコンセントは、DC-ARROWにしか使っていません。

テレビやプレステも同じ部屋に設置していますが、電源は隣接する別の部屋から100Vを取っています。
テレビからDACにはSPDIF(光)で繋いでおり、オーディオ用の電源網と絶縁されるようにしています。

さて問題は、DCヤローやFF電源をどのコンセントに繋ぐべきかということです。

ダウントランスから取っても、オーディオルームの100Vから取っても駄目なのだから、もう一度オーディオ用の電源網全体を整理して、本来あるべき繋ぎ方にしなければならないのでは、、、という思いを強くしています。

引き回し以外で言えば、無線LANレシーバはスイッチング電源を内蔵しており、気になっています。
無線LANの電波と相まって、拙宅の音質に影響を与えやすい機材です。
LANケーブルを引き回すよりはマシなので、妥協策としてこのような構成になっていますが、まずはこれを何とかしたいと思っています。

ノイズ対策としては、JS PC AudioのUSBターミネータを、無線LANレシーバとラズパイにそれぞれ1つずつ使っています。

また、DACとアンプにはJS PC AudioのACラインコンディショナーを1つずつ使っています。

あとはファインメットシートやファインメットビーズを要所に使っています。

パパリウスさま

私の環境はすべて100Vですが、パワーアンプのバズに悩まされた経験から、network機器やPC、RaspberryPi そしてDACなど、デジタル系はアイソレーショントランス経由で別ブレーカー系100Vからひき、アナログのアンプたちとは別にしてあります。またスイッチング電源のアンプについてはコモンモードのACフィルターでノイズ分をカットし上流に登らないようにし、内部はファインメットシートでカバーしています。

アイソレーショントランスによっても音質がかなり変わりますので、今は測定器用の漏れ磁束の少ないものを使っています。

DC Arrow は、たかじんさんのRコアトランスです。トロイダルとは違うしまった音で大好きです。つまりDC Arrow は二重のノイズカットしていることになっていて音がきれいです。

DCヤローも絶縁トランス経由なのでいい感じでなっています。R コアトランス＋DC Arrow と比べてどちらが優れているというより、音の感じが違いそれぞれ向き不向きがあると理解しています。音の違いにはACラインの絶縁ということも効いているように思います。

ちなみに、間違ってアンプ系のACラインにこの２つをつないだ時、DC Arrow はまずまずの音だったのに対し、DCヤローは雑な音になりました。別ブレーカー＋絶縁トランスはスイチトング電源のときには一定の効果があると考えています。

@mike さん

アドバイスいただきありがとうございます。
電源の引き回しが中途半端なままで、ここからどう改善していくべきか方針を立てることができず困っていました。

まずはアナログ・デジタルを分けることができるように、絶縁トランスをもう1系統準備することから始めたいと思います。

デジタル用の1系統からDAC・無線LANレシーバ・DC-ARROWの3つに給電し、アナログ用の1系統からアンプに給電という形を整えたいと思います。

拙宅で使っているダウントランスは唸りが大きく、設置当初は設置場所に悩まされました。

最終的にはトランスを屋外に設置して、エアコン用のダクトの穴に電源タップを通して宅内に引き込んでいます。

絶縁トランスをもう1系統準備することに二の足を踏んでいたのは、屋外への設置や屋内への引き込みにもう一度取り組む気になれず、後回しにしてしまったという面があります。

mikeさんの実体験に基づいたアドバイスで目が覚めました。
DACの入れ替えを検討する前に、なによりまずは電源環境の整備からですね。
伸び代があると前向きに捉えて、整備に取り組んでみたいと思います。

パパリウスさま

大容量のトランスはどうしてもうなります。小容量で漏れ磁束が少なくきちんとした重いケースにはいっているものは気になるレベルではありません。

アンプの絶縁は諦め、八王子のユニオン電機の MNR-D5 というステンレスケース入り300VAのものを使っています。もちろんRaspberryPi や PC、LANスイッチのすくそばに設置しています。唸りはまったく聞こえません。

効果はてきめんでした。音はとても「静か」になりいろいろな響きがきれいに聞こえてきました。別の部屋にも RaspberryPi/DAC/LANスイッチのために 100VA のものを設置しています。これで十分でした。（それまでもっと安い大容量のものをいろいろ試しましたがトランスの唸りだけでなく出ている音がどうしても静かになりませんでした。）

これ以降、トランス入りのアナログ電源にしないとどこかうるさくてだめということがなくなり、スイッチング電源が増えてきました。電源形式の自由度が増したということですね。

@パパリウス 様、Mike様
横からすみません、シマネコです。
すでに対策されているかもしれませんが、パパリウスさんのご指摘の音質変化は、LAN環境でも経験しました。
私の環境では、Rpiとの接続にLANケーブルをカテ7、8をやめて、HUBを低速設定（全10Mbps設定が良かった）した時にDC-Yallowとの相性が抜群でした。
以前トランス式電源の時は中高域は普通でしたが、元気がなかったと記憶しています。
つまり電源環境で元気があり瞬発力や輝きが出て、LAN環境で響きを抑えているような感じです。
見当違いでしたら、すみません。