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音源ストレージの最適化:スペクトラム拡散クロックとSATA速度、GaN電源

日記・雑記
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FLAC/WAVE音源ストレージとして、私は外付けHDをHostPCのマザーボードとeSATA-SATAケーブルで直結しています。このHDのスペクトラム拡散クロック Spread Spectrum Clocking(SSC) とSATA速度による音質差の報告と考察です。スイッチング電源の種類による音傾向も加味されます。私の環境は マイルーム にあります。

リッカルド・ムーティ指揮 フィルハーモニア管弦楽団 アンネ=ゾフィー・ムター「モーツァルト:ヴァイオリン協奏曲第2&4番」1981年デジタル録音。ムター18歳当時の初々しい音です。

機械的ノイズ低減のため、HD回転数とプラッタ数はできるだけ抑えています。回路的ノイズ低減のため、HDのジャンパ設定でSATA速度を下げ、スペクトラム拡散クロック(SSC)を有効にしています。SSCはデジタル信号の伝送クロックに定量のジッタを加えてピークノイズを低減する技術で、マザーボードでは常時有効になっています。

高調波のピークも抑えられますのでCPUに対する悪影響が緩和されます。ピークノイズがランダムなジッタを増大させると推測しています。

SSC技術はスイッチング電源にも有効で1MHzを超える高速GaN電源では採用例がありますが、数千円で数100KHz止まりのGaN_PD電源にはないと思います。

スイッチング電源内蔵トランスは高周波になるほど小型にできます。そのため磁気ノイズは低減しますが、スイッチングノイズ=電磁ノイズは増大します。下図のパワーMOSFETがSiとGaNではこのノイズの出方が変わります。

回路と整流の概念図です。100V交流を直流にしてからスイッチングにより高周波トランスで降圧、数ボルトの直流にします。

現在市販のストレージ用HDは回転数5000代で速度6Gb/s(SATA600)が主流だと思います。しかしこれはSSC有効にしても高調波ノイズのためでしょうか、うるさくて歪を感じます。ムターがまるで電子バイオリンを弾いているかのようです。

HDのジャンパで速度3Gb/s(SATA300)に下げるとだいぶ改善しますが、私には1.5Gb/s(SATA150)がいちばん低歪に聞こえます。その代わり倍音が減り艶が弱くなるので、GaN_PD電源で高調波を加えVPコアでナチュラルにしています。
ジャズ・ロックではSiスイッチング電源にノイズフィルタとバルクキャパシタで対策したSATA300が相性が良く思います。現状はBIOSでSATA150制限したSATA端子とHDでクラシックを、SATA300のHDと端子でジャズ・ロックと2系統2台のHDストレージに音源を分けています。

SSC技術についてはRSコンポーネンツのHPをご覧ください。

 スペクトラム拡散クロックIC ガイド | スペクトラム拡散クロックICの基礎知識

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