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Das TDA1541-Projekt

Teil 5: Der Umbau zum non-Oversampling

 
Nachdem im letzten Blog das Oversampling von der theoretischen Seite betrachtet wurde, folgt nun der Praxisteil mit dem Umbau unseres CD-Players zum non-Oversampler. Dank einer pfiffigen Lösung dauert der Mod nicht länger als das Lesen und Verstehen des letzten Teils...
 
Wer die Datenblätter der beteiligten Bausteine, SAA7210 (Laufwerksdekoder), SAA7220 (Digitalfilter) und TDA1541 (Wandler), sorgsam studiert, stellt bald fest, dass das I2S-Format am Eingang und um Ausgang des Digitalfilters identisch ist. Ergo könnte man sich doch des SAA7220 entledigen und die drei I2S-Signale durchverbinden - der schnelle Weg zum non-Oversampling? So einfach geht es dann (leider) doch nicht, denn der Chip übernimmt noch eine Reihe weiterer Aufgaben, die zum Teil bedient werden müssen und zum Teil weitergeführt werden sollten.
 
Der SAA7220 im Nebenberuf
Zunächst einmal baut der SAA7220 mit einem integrierten (CMOS-) Oszillator und dem angeschlossenen Quarz die Masterclock des CD-Players, auf dessen Taktsignal alle zeitkritischen Abläufe im Player synchronisiert werden. Ohne Master-Takt arbeitet die Signalverarbeitung schlicht gar nicht mehr; nur der Spindelmotor läuft mit Höchstdrehzahl. Wollen wir den SAA loswerden, haben wir definitiv für adäquaten Ersatz zu sorgen.
 
 
 
Nicht mehr spielentscheidend, aber im Sinne des Komforts mehr als empfehlenswert, ist die Beachtung der Signale ATSB und MUSB, beide low-aktiv und beide per Pullup vorgespannt. Der zentrale Steuerungsprozessor zeigt mit diesen Signalen dem Digitalfilter an, dass dieser stumm schalten soll (MUSB), zum Beispiel wenn im Pause-Modus kein Signal anliegt, oder dass er die Lautstärke reduzieren soll (ATSB), wenn man per Search-Taste "vorspult". Möchten wir auf diese Komfort-Funktionen nicht verzichten, haben wir dies in unserer Lösung ebenfalls zu beachten.
Der digitale SPDIF-Ausgang hängt ebenfalls am SAA7220. Er erscheint jedoch verzichtbar, schließlich möchten wir die Wandlereinheit nicht nur umbauen, sondern auch hören, weshalb der digitale Ausgang für obsolet erklärt wird.
Alles andere als obsolet sind dagegen die drei I2S-Signale für Data, BitClock und WordClock, die vom Dekoder zum DA-Wandler geführt werden müssen, da sie ja das Audiosignal enthalten.
 
SAA7220-Replacement-Chip
Im Internet finden sich einige Beispiele für non-Oversampling-Umbauten, sei es mit dem TDA1541 oder mit anderen, auch älteren Wandlern. Meist lassen die Kollegen den SAA7220 oder seine Pedants auf der Platine, damit er seinen Nebenbeschäftigungen weiter nachgehen kann, allerdings artet dann das notwendige Unterbrechen und Brücken der I2S-Leitungen - unserer Meinung nach - zu einem ziemlichen Gefummel aus, dessen Zuverlässigkeit über die Zeit ebenfalls in Frage steht.
 
Wie haben uns für einen eleganteren Weg entschieden, nämlich den SAA-Chip auf der Platine komplett durch einen Replacement-Chip zu ersetzen. Streng genommen ist das Replacement kein Chip, sondern eine vierlagige und doppelseitig bestückte Platine, allerdings exakt im Löt-Format des originalen SAA7220.
Der Replacement-Chip erfüllt alle oben gestellten Anforderungen, und darüberhinaus "war noch Platz" für einen Re-Clocker. Digitalfilter und Wandler sitzen räumlich immer nahe beieinander, aber der Dekoder als Datenlieferant kann schon etwas entfernt sein. Da sich auf dem Weg vom Dekoder durchaus Phasenverschiebungen zwischen den drei I2S-Signalen einschleichen könnten, die sich am Wandler als Jitter manifestieren, synchronisieren wir kurzerhand die drei I2S-Signale anhand der Masterclock nach. Dieses Feature ist zwar nicht unbekannt, in Form eines High-End-Tunings aber meist teuer zu bezahlen, und hier einfach mit dabei.
Eine Einschränkung gibt es dennoch: ATSB und MUSB werden gleich behandelt, das heißt beide Signale führen zu einem Soft-Mute, was die Praxistauglichkeit aber keineswegs einschränkt - den wenigsten wird es überhaupt auffallen, dass mit dem Finger auf der Search-Taste der Ton nun ganz weg ist.
 
 
 
Kleine Lötübung
Dank des Replacements wird der noOS-Umbau zum Kinderspiel: einfach den SAA7220 aus der Platine löten und an seiner Stelle den Replacement-Chip einlöten. Das war es dann auch schon: Oversampling ist ausgeschaltet, alle Komfortfunktionen sind erhalten und oben drauf verrichtet ein edler Re-Clocker seinen Dienst.
 
 
 
 
Soundcheck
Geben wir den Röhren Zeit, sich warm zu spielen, und beginnen ganz entspannt mit Melody Gardots Debüt-Album "Worrisome Heart" (UCJ 1749640). Obwohl nicht gerade mitreißend, ist es eine willkommene Test- und Hörscheibe: perfekt aufgenommen und mit einer Vielzahl verschiedener Instrumente bestückt. Die Tonalität unseres Marantz hat sich durch den Umbau nicht im geringsten geändert; der Grundton hat ein angenehmes Volumen und die Höhen bleiben präsent aber nicht nervig, gerade so, wie man es von guten 1541-Wandlern kennt und schätzt. Die Bühne wirkt auf den ersten Blick kompakter/enger, ist sie aber nicht: Jede Solostimme erscheint zwar sehr zentriert, stabil und fokussiert vor der Bühnenmitte, so dass man zunächst den Eindruck gewinnt, näher "drauf" zu sitzen. Aber die Nebeninstrumente gruppieren sich sehr schön um die Solostimme herum - ungewohnt und ungewöhnlich gut ist nur, wieviel Luft plötzlich zwischen den Bandmitgliedern zu sein scheint.
In den Grundlagen zum Oversampling haben wir die Prognose gewagt, dass durch den noOS-Umbau das Zeitverhalten des Players optimiert wird. Nachprüfen wollen wir das beispielsweise anhand der Klaviersonaten für zwei Damen, vier Hände und zwei Flügel des Dena Piano Duos (2l B000T0XH0Q). Gut, dass einer der beiden Flügel leicht verstimmt ist, zeigen auch andere Player. Aber die Unüberhörbarkeit des einen oder anderen Verspielers und erst recht die Offenlegung der "Müdigkeit" einer der Damen, die im Takt manchmal etwas hängt, kann selbst unser 15.000 Euro Referenzplayer keinen Deut besser. Vergleicht man den zu leistenden Kapitaleinsatz, macht sich langsam aber sicher ein unanständiges Grinsen breit...
Dynamisch (in) eine ganz andere Kerbe schlägt das Live-Album von Antonio Forcione (naimcd099). Forcione lässt das Feingeistige mitunter beiseite und knüppelt aus einer an sich einfachen Gitarre derart unglaubliche Dynamiksprünge, dass sich eine Anlage im Grunde erst einmal vorqualifizieren müsste. Unser getunter Marantz? Geht munter und leichtfüßig durch die manchmal wirklich groben Passagen. Wohlgemerkt durch, nicht drüber! Wenn wir nach dem Umbau auf passive I/V-Wandlung noch einen leichten Verlust an Punch und Attacke feststellen mussten, so ist jetzt davon nichts mehr zu spüren. Sprichwörtlich.
Zuguterletzt noch eine leichte Aufgabe, die nicht mehr unerwartet ebenfalls mit Bravur gemeistert wird. Mark Knopflers "Postcards from Paraguay" aus "Shangri-La" (Mercury 9867260) swingt und grooved vorzüglich. Trotz aller Potenz hält unser Röhren-Player also immer noch schön "den Laden zusammen".
 
Mittlerweile haben unsere Testplayer (es gibt zum Zeitpunkt dieser Veröffentlichung bereits mehrere) etliche Stunden in mehreren Anlagen ihren Dienst getan. Abgesehen davon, dass keiner der Tester "seinen" noOS/noFi freiwillig zurückgeben möchte, herrscht einvernehmlich Konsens darüber, dass keinerlei Verzerrungen zu hören sind. Alias-Verzerrungen und davon abgeleitete Intermodulationsverzerrungen, die sich aus dem filterlosen Betrieb eigentlich zwangsweise ergeben müssen, wären sehr deutlich zu vernehmen, weil sie in keinen harmonischen Kontext passen. Trotzdem kann niemand von klirrenden Musik-Passagen berichten. Nun sind wir über diesen Umstand gewiss nicht traurig, aber die Frage nach dem Warum bleibt. Möglicherweise, und dies ist mit aller Deutlichkeit eine unbewiesene Annahme, ist der Klirr so klein und damit nicht wahrnehmbar, weil der Energiegehalt typischer Musik zu hohen Frequenzen hin drastisch abnimmt. Wie auch immer, solange unsere Projekt-Player dermaßen viel Spaß bereiten, hat die Antwort auf diese Frage eigentlich noch Zeit...
 
Ausblick
Mit dem noOS/noFi-Umbau haben wir schon weit mehr erreicht, als wir uns vorstellen konnten. Was uns allerdings nicht davon abhält, das Sound-Tuning noch mit einer neuen Masterclock zu krönen. Selbstverständlich gibt es neben der technischen Lösung wieder etwas Hintergrund-Information zu Clock-Design, Jitter und seinen Auswirkungen auf den Klang.
 
 
Bis zum nächsten Mal,
Ihr Team von McIntyre-HiFi
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