Eines der seit Dutzenden von Monaten vor sich hinmäandernden Projekte ist die Aktivierung meiner Lautsprecher. Das Konzept sieht die Verwendung eines achtkanaligen DSP als Frequenzweiche sowie Raumkorrektur und integrierter DAC-Vorstufe in Kombination mir einer Endstufe für jeden Lautsprecherzweig vor. Da ich mit der Class-D-Endstufe von Hifiakademie seit mehr als fünf Jahren sehr zufrieden bin wollte ich dieses Prinzip weiter verfolgen, habe mich aber für die relativ preiswerten, aber für Normalsterbliche offiziell nicht – dank Ebay & Co aber irgendwie doch – erhältlichen OEM-Module von Bang & Olufsen ICEpower A/S entschieden. Pro Lautsprecher sind je ein 1000ASP und zwei 500A-Module vorgesehen. Das 1000ASP ist ein spezielles Bass-Modul (welches die volle Leistung nur bei niedrigen Frequenzen liefert) und mit seinem integrierten Netzteil die beiden für Mittel- und Hochtonbereich bestimmten 500-Watt-Module mit versorgt. An den Modulen habe ich keinerlei Modifikationen vorgenommen, auch keine zusätzlichen Eingangspuffer o. ä. zur »Klangverbesserung« verbaut. Zwischen 1000ASP und die 500A wurde lediglich die in der application note empfohlene zusätzliche Pufferplatine (ein dicker Elko) gesetzt und an den Eingangsbuchsen mittels Spannungsteiler die Empfindlichkeit der Endstufen etwas reduziert um den DSP weiter aussteuern zu können. Da die Lautstärkeregelung des DSP noch nicht realisiert ist konnte ich die ICEpower-Module bislang nur als konventionelle Endstufen testen. Das was ich hören konnte, hat das Projekt auf jeden Fall nicht infrage gestellt.

Die CNC-Arbeiten hat wieder Sven in hervorragender Qualität erledigt.

Auf einer Frontplatte sind montiert: rechts das 1000ASP, in der Mitte alle Anschlussbuchsen, links an einem zusätzlichen Winkel die beiden 500A und die Pufferplatine. Das Ganze wird durch weitere Aluminiumplatten mit entsprechenden Öffnungen für Kabel geschlossen.

Headamp im 2012er Kleid

Der Fokus sollte dabei natürlich auf bestmöglicher Musikwiedergabe liegen, alles andere (Video etc.) war zunächst zweitrangig. Eine interessante Lektüre zu dem Thema ist der Artikel zum »C.A.P.S.« – Computer Audiophile Pocket Server. Ich bin das Thema ähnlich, aber doch deutlich einfacher angegangen: ich habe mir einen lüfterlosen kleinen PC von Shuttle ausgewählt und diesen mit Solid State Disc (SSD) für das System und einer großen konventionellen Festplatte (HDD) für die Musikdaten ausgestattet. Die Ausstattung ist dabei dem C.A.P.S. 2.0 ganz ähnlich, ich habe lediglich das integrierte LAN & WLAN (was ich letztlich auch nutze) drin und dafür keine speziellen »audiophilen« USB-Ports. Zu deren Sinn gibt es auch unterschiedliche Ansichten. Mal abgesehen davon dass ich sie mangels Platz nicht einbauen könnte – mir wären sie schlicht zu teuer.

Shuttle XS-35 mit zweitem Festplatten-Einschub

In meiner Gier habe ich eine 1 TB große Festplatte verwendet, was durch deren große Bauhöhe eine kleine Schnitzerei an dem dafür vorgesehenen Kunststoffeinschub verlangte. Der HTPC ist mit Windows 7×64 und dem J. River Media Center 17 (JRMC, ca. US$ 50) ausgestattet (eine kostspieligere, aber auch entsprechend umfangreicher ausgestattete und insbesondere für Klassikhörer geeignete Software-Suite ist der Sonata Server). Die Steuerung erfolgt entweder per Android-App, Browser-Applikation im heimischen WLAN oder per Maus & Tastatur und (Fernseh-) Bildschirm. Das Media Center lässt sich auch über einen Touchscreen steuern, was ich mangels Touchscreen nicht machen kann. JRMC kopiert die abzuspielende Musik in den RAM und spielt sie von dort ab. Neben ASIO (das ist der Studio-Standard) werden auch WASAPI und Kernel Streaming unterstützt. Alle drei dieser Technologien erlauben das Umgehen des Windows-Mixers so dass das Musiksignal »bitgenau« ausgegeben werden kann. In den DSP-Optionen sind verschiedene Aktionen möglich. Man kann alle deaktivieren oder aber auch – was je nach USB-Audioschnittstelle sinnvoll sein kann – Up- bzw. Downsampling einstellen. Beispielsweise kann das Signal auf 96 kHz begrenzt werden, wenn der DAC mehr nicht verträgt. Die 64-Bit-Version von Windows benötigt man eigentlich nur wenn man (wie in meinem Fall) relativ viel RAM verbaut. Tut man das nicht, bietet sich nicht nur eine normale 32-Bit-Version sondern die Netbook-Variante an. Diese ist schlanker, belastet somit die CPU weniger, es lenken weniger Prozesse von der Musikreproduktion ab.

Zum verlustfreien Einlesen meiner CDs habe ich ein externes DVD-Laufwerk und das kostenfreie Exact Audio Copy verwendet. Ich habe die für € 8 angebotene Lizenz der GD3-Datenbank für die Metadaten der CDs erworben, bin allerdings der Meinung dass es die in den meisten Fällen FreeDB genauso gut tut. Insbesondere wenn man anschließend ohnehin noch die Metadaten bearbeitet, wofür ich MP3Tag verwende. Dieses hervorragende Programm ist ebenfalls kostenfrei, man kann dort allerdings auch freiwillig »Donate« klicken, wozu ich hiermit aufrufe (Bin mit gutem Beispiel vorangegangen). Das DVD-Laufwerk wird nur sehr selten benutzt, nämlich zum Einlesen neuer oder zurückgekehrter CDs sowie alle zwei Quartale zum Ansehen einer Video-DVD. Zwischendurch lagert es kühl und trocken in einem Schrank.

Das externe DVD-Laufwerk – der Warnaufkleber ist in der Grundausstattung nicht enthalten.

Wie man Windows 7 und J. River Media Center sinnvoll konfiguriert hat Chris Connaker hier ausführlich beschrieben. Das gilt auch für Version 17. Der HTPC läuft stabil, dank Verzicht auf rotierende Lüfter quasi geräuschlos (die Drehgeräusche der Festplatte sind nur wenige Zentimeter um den Rechner wahrnehmbar, sonst bewegt sich ja nix da drin), dank SSD fährt er schnell hoch und in den Ruhezustand. Die Rechenleistung des 2×1.6 GHz-Prozessors ist auch für hochaufgelöste Musik mehr als genug, für HD-Videos ist sie (dann gerade so) ausreichend. Der HDMI-Ausgang ist gut, allerdings kann man den Stereoausgang der integrierten Soundkarte zum Musikhören nicht ernsthaft nutzen. Es sind nicht nur Qualitätsnuancen, das klingt völlig verzerrt. Stattdessen habe ich an einen USB-Port einen asynchronen DDC angeschlossen, über den ich separat berichten werde.

Hier nochmal zusammengefasst die Zutaten. Zunächst die Hauptkomponenten:

• Shuttle XS35GT Barebone-PC (keine 4 cm breit, komplett lüfterlos)
• 4 GB RAM
• 80 GB SSD
• 1 TB HDD
• Shuttle PHD2 Adapter für zweite Festplatte (ca. € 15)
• Windows 7×64
• J. River Media Center
• USB-DDC oder USB-DAC (oder eben ein guter USB-Eingang am DAC)

Alles Weitere ist nicht nötig, wenn man die Daten mit einem separaten Rechner einliest/aufbereitet/verwaltet:

• Externes DVD-Laufwerk (Toshiba Samsung)
• Tastatur (habe mich für eine sofakompatible Funktastatur inkl. Trackball entschieden)
• Exact Audio Copy und MP3Tag (kostenfreie Software)

Wie im oben verlinkten Artikel nachzulesen ist, basiert der DA-Wandler auf dem Elektor DAC2000, wobei schon beim Aufbau vor gut fünf Jahren ein paar Anpassungen vorgenommen wurden. Herz des Wandlers ist ein Pärchen selektierter Burr Brown PCM1704-K Wandler-Schaltkreise. Diese gehören trotz ihres Alters nachwievor zum Besten, was man für Geld und Gute Worte bekommen kann. Das dazugehörige Digitalfilter DF1704 ist zwar ebenso wie sein Nachfolger DF1706 noch in Produktion, wird aber für neue Entwürfe nicht mehr empfohlen. Es gab aber an den Filtern nichts Wesentliches auszusetzen. Im Gegensatz zum damals verwendeten Cirrus CS8420. Dieser hatte in der ersten Produktrevision Bugs, die hin und wieder zu Fehlfunktionen führten; klanglich ist der Chip nicht sonderlich gelobt worden, was auch immer das zu bedeuten hat. Das aktuelle Produktportfolio von Cirrus umfasst heute auch wieder separate Receiver und Upsampler, offensichtlich haben sich die kombinierten ICs auch aus Sicht des Herstellers nicht bewährt.

Wenn man den CS8420 von Cirrus Logic/Crystal durch etwas Aktuelles und Besseres ersetzen will, drängen sich die asynchron (und damit jitter-reduzierenden) arbeitenden Upsampler von Analog Devices (AD1896) und Texas Instruments (Burr Brown SRC4192) auf. Beide sind pin-kompatibel, unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Spezifikationen für meinen DA-Wandler nur unwesentlich. Um das übliche S/PDIF-Signal (von CD-Player, Streaming Client etc.) auf das von den genannten Upsamplern verstandene I²S-Format zu konvertieren braucht man nun noch einen separaten Receiver-Chip. Hier bieten sich neben Chips von Texas Instruments oder Cirrus Logic (der CS8416 mit dem Vorteil mehrere Eingänge automatisch behandeln zu können) auch andere wie der Wolfson WM8804 an. Ich entschied mich insbesondere aus Gründen der Verfügbarkeit, den WM8804 und den SRC4192 auszuprobieren. Dafür bieten Brian und Russ von Twisted Pear Audio geeignete kleine Platinchen an, die sich auch mit meinem DA-Wandler-Herz verstehen. Die Platinen sind einerseits als Module für die hauseigenen modularen Wandlersysteme gedacht, andererseits aber auch so gestaltet, dass sie flexibel in anderen Umgebungen genutzt werden können. So war es relativ leicht möglich, die notwendigen Pins des SCR4192 Upsampler abzugreifen, die zum DF1704 Digitalfilter geführt werden mussten. Sowohl der Receiver als auch der Upsampler werden im Hardware-Modus betrieben, weshalb man beispielsweise auf das Auslesen bestimmter Flags (z.B. Deemphasis) verzichten muss, aber alle sonst notwendigen Einstellungen vornehmen und Informationen auslesen kann. Der SCR4192 wird auf 96 kHz Ausgangssignal eingestellt, um mit den 1704ern kompatibel zu bleiben. Auf dem Board des SCR4192 sitzt auch ein sehr genauer Crystek-Oszillator (<25 ppm), der jetzt den DAC als Masterclock versorgt. Dennoch ist es möglich, stattdessen eine externe Masterclock einzubinden. Ich habe noch passende eine Tent Clock, Kwak Klok und LClock XO2 von LCaudio da, die auszuprobieren ist auf die sprichwörtliche lange Bank schiebe.

Der Burr Brown SRC4192. Wer zur Selbstbestrafung neigt lötet das manuell.

Meine jüngsten kleinen Vergleichstests im Digital-Audio-Bereich haben meinen Glauben an Klangunterschiede (sowohl Quellen als auch Wandler betreffend) in diesem Sektor ein wenig beeinträchtigt. Insofern habe ich von dem Umbau keine erdrutschartigen Veränderungen im Klangbild erwartet. Was auch eintrat. Aber immerhin: jetzt höre ich bei allen digitalen Quellgeräten wieder einen Unterschied zwischen internem und (dem modernisierten) externem DAC. Der ist nicht riesig, aber durchaus so, dass ich der Meinung bin, der Aufwand hätte sich gelohnt.

Teil 2 wird sich dem Umbau der Strom-Spannungswandlung und dem Tiefpassfilter in der analogen Ausgangsstufe widmen, die Bauteile liegen bereit.

Jetzt ist es aber soweit, dass ich zumindest etwas Kleines berichten kann: für den bereits in Planung befindlichen neuen Plattenspieler ist die Motorsteuerung fertig. Hier habe ich auf ein Projekt zurückgegriffen, das Daniel (der gemeinsam mit mir die Projekte LSQR1 und LSQR2 entwickelt hatte) entwickelt und erprobt und diese an interessierte Selbstbauer als Platine plus Microcontroller abgegeben hat. Es handelt sich dabei um eine Microcontroller-basierte Motorsteuerung, die auch hinsichtlich des Bedienkonzepts ganz nach meinem Geschmack ist. Wenn man sich für einen Synchronmotor entscheidet, ist das meiner Ansicht nach eine der besten Lösungen, die man wählen kann.

Die Steuerung ist wie folgt aufgebaut: Natürlich ist da erstmal ein Netzteil mit Trafo, Gleichrichtung, Siebung sowie Regelung der benötigten Betriebsspannungen. Kern der Motorsteuerung ist ein Atmel-Microcontroller, welcher, selbst gespeist von einem sehr genauen Quarz-generierten Takt, die gewünschte Steuerfrequenz für den Motor erzeugt und diese nach außen gibt. Der Atmel gibt außerdem eine zweite Sinusspannung mit um den gewünschten Betrag verschobener Phase aus. Beide Sinussignale durchlaufen unabhängig voneinander analoge Abschwächer, Tiefpassfilter und Endstufen, so dass die Motorsteuerung die Synchronmotoren direkt antreiben kann. Abbildung 1 zeigt vereinfacht den schematischen Aufbau.

Abbildung 1: Blockschaltbild (vereinfacht)

Das Gerät hat für die normale Benutzung neben einem Netzschalter  nur zwei Start/Stopp-Tasten und entsprechende LEDs für 33 1/3 und 45 Umdrehungen pro Minute. Hierfür habe ich vandalismussichere Schalter und Taster mit integrierten LEDs verwendet. Das polierte Edelstahl harmoniert sehr gut mit der polierten Aluminiumfront (Abbildung 2). Die Gehäuseprofile sind von Fischer Elektronik; Front und Rückseite habe ich bei Sven (CNC-objects) fräsen lassen.

Abbildung 2: Gehäusefront mit Bedienelementen

Das Besondere der Motorsteuerung ist die komfortable Programmierung über die PC-Schnittstelle. Auf der Rückseite des Gehäuses (Abbildung 3) befindet sich dafür neben dem Netzspannungs- und Motoranschluss eine USB-Buchse. Daniel liefert zu Platine und Controller eine komfortable Software zur Einstellung der relevanten Parameter. Die wichtigsten sind die Steuerfrequenz, welche die Drehgeschwindigkeit des Motors und damit des Plattentellers bestimmt sowie die Phasenverschiebung. Die ausgegebene Sinusspannung erzeugt in den Spulen im Motor ein wechselndes Magnetfeld, wodurch sich der Rotor dreht. In den für Plattenspielerantriebe gebräuchlichen zweiphasigen Synchronmotoren ist die Anzahl der Spulen durch zwei teilbar. Jede der Spulen hat dabei einen um 90° versetzten Partner. Die um 90° versetzten Spulen müssen mit einer Sinusspannung gefüttert werden, die in der Phasenlage ebenfalls um 90° versetzt ist. Dadurch wird die korrekte Drehrichtung des Motors festgelegt. Durch Ungenauigkeiten bei der Fertigung des Motors kann es vorkommen, dass die geometrische Lage der Spulen nicht exakt 90° beträgt. Das hat erhöhte Vibrationen und Wärmeentwicklung zur Folge. Die Software zur Konfiguration der Microcontroller-basierten Motorsteuerung ermöglicht eine sehr feinfühlige Anpassung der Phasenverschiebung in einem weiten Bereich, mit der Konsequenz die angesprochenen Nebeneffekte der Fertigungsungenauigkeiten zu reduzieren.

Abbildung 3: Rückseite (schwarz eloxiertes Aluminium, Gravuren CNC-gefräst. Anschlüsse für PC (USB), Motor (DIN) und Netzspannung (Kaltgerätestecker))

Abbildung 4: mitgelieferte Konfigurationssoftware MConfig

Die Motorsteuerung ist so, wie sie von Daniel konzipiert wurde, ohne weitere Anpassungen an Plattenspielern von Transrotor einsetzbar (und gut!). Mit entsprechender Anpassung der Anschlussstecker ist das Netzteil beispielsweise auch für Pro-Ject-, Roksan- und Rega-Dreher nutzbar. Gerade für Besitzer älterer Roksan-Plattenspieler kann das interessant sein, da hier die elektronischen Motorsteuerungen nach den vielen Jahren oftmals den Geist aufgegeben haben und mangels entsprechender nicht mehr beschaffbarer Bauteile nicht repariert werden können. Viele weitere Plattenspieler mit Synchronmotor können angeschlossen werden; die Motorsteuerung kann in der Standardausführung bis gut 25V liefern. Höhere Spannungen, auch bis 230V (z. B. ältere Regas) können durch Zwischenschalten eines »verkehrt herum« angeschlossenen Transformators leicht realisiert werden. In meinem Fall wird ein Berger-Motor angeschlossen, wie er im Forumslaufwerk von Rossner & Sohn zum Einsatz kommt.

Abbildung 5: Blick ins Innere. Man sieht rechts den Netztrafo, links die Platine mit allen Bauteilen; in der Mitte ein Aluminiumblock, der die Endstufen der Motorsteuerung thermisch an das Gehäuse ankoppelt.