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.

Ausführliche Informationen einschließlich Schalt- und Bestückungspläne sowie Stücklisten sind zunächst in der Dokumentation (PDF) zu finden.

Die Bestellung ist bis 20. Januar 2010 an dieser Stelle möglich.

Das Controllerboard (Prototyp): unten der Atmel ATMega, oben die Anschlüsse für das Zentrale Netzteilboard, rechts Trimmer für den Kontrast des Displays (wenn man ein LCD verwendet), außen die beiden Anschlüsse für die Drehimpulsgeber.

Auf die andere Seite des Controllerboards wird “Huckepack” das Display gesteckt und geschraubt, hier ein VFD.

Entsprechend dem Ausgangspunkt wollten wir uns zunächst erneut einer Lautstärke- und Quellsteuerung zuwenden, was letztlich zu der ersten Anwendung als kompletter Vorverstärker auf Basis des Burr Brown PGA2311 führte.

Das Layout des PGA-Boards: links unten ein Teil der digitalen Steuerung, in der Mitte der PGA2311, rechts unten Doppel-OPVs als Impedanzwandler, es können SOIC- (=SMD) oder PDIP-Varianten bestückt werden. Oben die Ein- und Ausgänge mit den entsprechenden Subminiatur-Relais.

So sieht der Probeaufbau der PGA-version aus (Daniels Version)

Relaisversion. Links unten Schieberegister und Relaistreiber, oben die Eingangswahl-Relais, rechts unten die Relais und das Widerstandsnetzwerk zur Lautstärkeeinstellung. Die Widerstände können bei Bedarf auf eine beliebige Nennimpedanz und eine beliebige Abstufung dimensioniert werden. Dazu steht eine Exceltabelle zur Verfügung.

LSQR2 Relaisversion, hier mit hochwertigen nichtmagnetischen Widerständen für 10 kOhm nennimpedanz bestückt.

Das Controllerboard und das Audioboard werden über eine ebenfalls universell ausgelegte Netzteilplatine verbunden. Das Netzteilboard umfasst die gesamte digitale Spannungsversorgung inkl. Trafo. Zudem ist auf einem abtrennbaren Bereich das analoge Netzteil einschließlich HF- und DC-Filter, vergossenem Ringkerntrafo, Gleichrichtung und Regelung der analogen Betriebsspannugen untergebracht.

Stroboskopscheiben in drei Größen

Muster auf der 200-mm-Scheibe bei 33 1/3 rpm und 300 Hz

eingravierter Text

Vor einigen Jahren hatte ich mal einen Nonos-DA-Wandler auf TDA1543-Basis gebaut. Vom Ergebnis war ich angesichts der Euphorie im Netz nicht übermäßig berauscht und habe dann doch auf eher moderne Technik mit Digitalfilter und Upsampling und gegengekoppelten OPVs gesetzt und bin mit dieser zufrieden … als sich die Gelegenheit bot, eine Platine des AYA DAC von Pedja zu bekommen, habe ich dann doch nicht stillhalten können. Das ist nun schon einige Jahre her, aufgrund meiner Zufriedenheit mit dem Upsampling-DAC hatte ich keine Eile. Dennoch habe ich es 2009 endlich geschafft, den AYA DAC zu komplettieren. Da es mir gerade ohnehin an einem vernün ftigen Laufwerk mangelte, beschloss ich, keine Fünf-Kisten-Lösung zu basteln, sondern alles in ein wohnzimmertaugliches Gehäuse zu stecken.

Die Dokumentation des AYA DAC findet man in der Aufbauanleitung (PDF). Zum Laufwerk hier ein paar erste Bilder, wenn das Finish abgeschlossen ist, werde ich noch ein paar Appetitanreger nachliefern.

AYA DAC Rev. 2.0b: Schaltung, Layout und von Pedja Rogic

Massiver Messing-Rahmen für das CD-Laufwerk

Technics-CD-Laufwerk im Messingrahmen; man erkennt unter den “Seitenflügeln” die Entkopplungselemente aus dem Modellbaubedarf

Alles zusammen im 43-cm-Gehäuse. Man kann im Acrylfenster die “Vandalentaster” erkennen. Die Sichtschutzfolie sowie die Schubladenblende fehlen noch. Der Gehäusedeckel auch, klar.