PCM5102(DAC)にNJM2073(バッファアンプ)を接続するとスピーカーを鳴らせる

PCM5102はI2S接続のDACとしては定番で、モジュール基板が安価に購入できる。基板にはヘッドホン用のジャックもある。しかしながら、そのままスピーカーに接続するにはパワーが不足しているので、外部アンプの接続が必要である。

一方、NJM2073Dは小出力アンプ用のDIP8ピンのICで、単一電源かつ3.3Vの電圧で使えるので、ESP32S3などのMCUと組み合わせて使うのに都合が良い。

NJM2073Dのデータシートには使用例（回路図）が幾つか載っている。最初にブレッドボード上で評価したのは次の回路である。

この回路の増幅率は160倍もあり、PCM5102の出力をかなり絞らないと歪んでしまう（ボリュームが必要）。また、入力側のノイズを拾い易く、安定度に不安を感じた。

データシートには増幅率を下げる回路図も載っていて、これも試してみた。

Cxについて、幾つかの値を試してみたが、低音（カットオフ周波数）が影響を受けることが観察できた。あまり大きくするとスピーカーが振動してしまう。33μF位が良いようである。

この回路の評価結果（音量、音質、安定度）はまあまあであったが、部品の数が増えてしまうのは好ましくない。また、スピーカーのインピーダンス値（4Ω、8Ω等）による影響（音量、発振）が大きいようである。

他に、適当な回路はないかと検索してみたところ、増幅率が”1”の回路を見つけた。疑問を感じつつ、部品の数が極端に少ないことに（大きな）価値を感じ、評価してみた（左が増幅率低減の回路、右が増幅率が”1”の回路）。

意外にもこの回路では増幅率が”1”であるにもかかわらず、スピーカー接続時に（室内で聴くために）充分な音量が得られたのである。スピーカーのインピーダンス値による影響も少ない。

後で調べてみて、この回路が「ボルテージフォロア」と呼ばれる回路（負入力が帰還のみで、本来の入力に対してオープンになっている）に相当することが分かった。「ボルテージフォロア」のメリット（入出力を分離し、インピーダンスを変換する機能）が生かされているようである。増幅率が”1”でも、スピーカーを鳴らすための電力はNJM2073Dが供給してくれているようである。

「ボルテージフォロア」のデメリットである発振のし易さも、入力に並列にコンデンサ（1000pF）を挿入するだけで防げている。

元々目的はDSPラジオとインターネットラジオを統合（DSP＆INETラジオ） することであり、両者の出力レベル差が悩みの種であったので、この回路を採用することにした。

決定したDSP＆INETラジオの回路図を次に示す。PCM5102の出力側にNJM2073Dバッファアンプを追加している。なお、基板化を考慮して、既存部分を前回の回路図から、若干変更している。