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TDA1540 NOS

Frischzellenkur für einen Philips CD-104

 
Ob nun mit Röhrenstufe oder Challenger-Platine, unser TecBlog-Marantz und seine Kollegen bereiten uns mit dem TDA1541-Wandler und dem Umbau zum non-Oversampling (NOS) viel Freude - bei "Neuhörern" auch mal ungläubiges Staunen. Dann ist es nur konsequent, das NOS-Tuning innerhalb der Familie der TDA-Wandler auszuweiten, womit eigentlich nur der Vater des 1541, nämlich der TDA1540, gemeint sein kann, denn die späteren 1543 und erst recht 1545 performen längst nicht mehr so prickelnd. Für die Arbeiten am lebenden Objekt stellt sich dankenswerter Weise ein Philips CD-104 zur Verfügung - schon ohne Tuning ein klasse Teil!
 
 
 
Philips CD-104
Die Mechanik ist eine Pracht! Allein die CD-Lade ist Vollmetall und benötigt eine entsprechend stabile Ausführung von Befestigung, Führung und Antrieb. Diese Einheit alleine wiegt mehr als ein aktueller Consumer-Player. Noch schwerer, als Einzelteil, ist nur noch das gegossene Chassis des Players, denn im Unterschied zur selbsttragenden Karosserie jüngerer Player, sind beim 104 Laufwerk, Elektronik und die Blechhaut am massiven Rahmen befestigt.
 
 
Das eigentliche Laufwerk ist ein CDM1, erkennbar am ebenfalls gegossenem Laufwerksblock, selbstverständlich mit Schwingarm und einer Laserlinse aus echtem Glas! Als der Spieler 1984 in großen Stückzahlen auf den Markt kam, war eine solch aufwändige Bauweise offensichtlich noch möglich – heute dagegen schlichtweg undenkbar. Übrigens, das CDM0, das erste in Europa gebaute Laufwerk, unterscheidet sich vom CDM1 lediglich im Laufwerksblock: der besteht aus Stahl, während sich das CDM1 mit Alu-Druckguss bescheiden muss.
 
 
Der 104 unterscheidet sich zwar ein wenig im Laufwerk und den Servos vom Urahn aller europäischen CD-Player, dem Philips CD-100, nicht aber in der Signalverarbeitung. Diese ist rund um den TDA1540 identisch, aber im Vergleich zu den 1541-Playern noch keineswegs so hoch integriert, als dass man mit drei Chips für die gesamte (digitale) Signalverarbeitung ausgekommen wäre.
 
TDA1540-Chipsatz
Die Signalverarbeitung durchläuft genau die gleichen Stufen wie bei der zweiten Generation der CD-Player rund um den TDA1541, schließlich hat sich am Funktionsprinzip eines CD-Players über die Jahre nichts geändert. Nur verteilt die 1540-Generation die Aufgaben anders und auf insgesamt vier Chips, die es sich im Hinblick auf ein NOS-Tuning allemal zu betrachten lohnt.
 
 
Der SAA7010 empfängt das HF-Signal von der Disc, demoduliert es und schickt die abgespaltenen Audiodaten zum SAA7020 in Form von 32 Byte langen Datenframes.
Der SAA7020 wird in Blockschaltbildern meist mit "Fehlerkorrektur" beschrieben, was im Prinzip stimmt, aber unberücksichtigt lässt, dass er dazu all die Parity-Checks und Redundanzen nutzt, die der Red-Book Standard für Audio-CD bietet. Nicht zuletzt muss der Baustein die Audio-Samples in die richtige Reihenfolge bringen (Descrambling), bevor er sie in 16-Bit Slots raustaktet. Das Raustakten ist allerdings nicht im Sinne eines I2S-Busses gemeint, denn der findet sich in den Playern dieser Generation nicht. Die Art des Datenaustausches zwischen den Bausteinen erinnert mehr an Schieberegister-Operationen, zum Beispiel, wenn statt einer Wordclock, wie man sie kennt, Latch-Enable Flanken oder Strobe-Signale ihre Rolle bei der Synchronisation spielen.
Der nächste Baustein, SAA7000, ist für unser Vorhaben interessanter als die bereits genannten. Unter anderem baut er die Masterclock, mit deren Frequenz die anderen Chips getaktet werden. Ebenso wichtig realisiert er das Softmuting, sei es bei Datenausfall, oder es weil vom Bedienteil während "Search" oder "Skip" so gewünscht wird. Man erinnere sich: Einer der Hauptgründe für den Einsatz unseres 7220noOS-Chips im 1541-Projekt war es, genau diese Funktionen beim NOS-Umbau zu erhalten. In der 1540-Welt kriegen wir das geschenkt, weil die Funktionen unabhängig vom Digitalfilter, nämlich im SAA7000 realisiert sind.
Der Digitalfilter SAA7030 ist eine kleine Anekdote wert. Philips und Sony haben die Compact-Disc bekanntlich gemeinsam auf die Welt gebracht. Allerdings bestand anfangs keine Einigkeit über die Wortbreite, die die Disc bieten sollte. Philips wollte sich mit 14 Bit Auflösung begnügen und hatte dafür einen hervorragenden Wandler, den TDA1540, entworfen und ausentwickelt. Sony setzte sich allerdings mit seiner Forderung nach 16 Bit Auflösung durch, und das bescherte Philips ein Problem: ein echter 16-Bit Wandler kam nämlich erst mit dem TDA1541, also Jahre später. In der Not strickte Philips eine Lösung "that a 14-bit DAC yields the same in-band quantizing signal-to-noise ratio as from a 16-bit DAC". Oder mit anderen Worten, der SAA7030 nutzt das Vierfach-Oversampling mit angeschlossenem Noise-Shaper, um das 16-Bit Format der CD auf 14-Bit zu reduzieren, die der vorhandene Wandler kann, aber die Quasi-Auflösung eines 16-Bit Wandlers zu erhalten. Im Prinzip ist das feine Sache, schließlich tun Delta-Sigma-Wandler auch nichts anderes. Aber wie schon beim TDA1541-Projekt ist das Digitalfilter, genauer gesagt das Interpolationsfilter, eine echte Klangbremse, die wir im Zuge dieses Projekts lösen möchten. Wer gerade das Up- und Oversampling nicht mehr ganz parat hat, erinnere sich bitte an die TecBlogs des TDA1541-Projekts, in denen die Begriffe und Techniken vorgestellt wurden.
Zum TDA1540 gibt es eigentlich nicht mehr viel zu sagen: Ein Baustein enthält einen Mono-Wandler mit 14-Bit Auflösung, ein echter Multibit-Wandler, dessen Innenleben, Beschaltung und auch Sound sofort vertraut erscheinen, wenn man den 1541 kennt - oder umgekehrt.
 
Der Weg zum non-Oversampling...
... ist nun nicht mehr wirklich kompliziert. Digitalfilter SAA7030 fliegt aus der Schaltung und mit ihm das Oversampling. Masterclock und das Komfort-Muting bleiben davon unberührt erhalten, weil dies im SAA7000 implementiert ist. Da das Datenformat an den Ein- und Ausgängen des 7030 identisch ist, brauchen wir nicht zu konvertieren, sondern können tatsächlich anstelle des Chips Brücken auf die Platine löten. Der letzte Satz stimmt allerdings erst dann, wenn wir den SAA7000 bitten, seine Daten nicht im 16-Bit Format, sondern im 14-Bit Format herauszugeben. Als alter Philips-Chip kann er das nämlich, und das ist der Clou an der Sache, ohne den der NOS-Umbau sehr haarig geworden wäre.
Neben dem NOS-Umbau stehen außerdem vernünftige Operationsverstärker und die Umgehung der analogen Ausgangsfilter (Stichwort: filterless) auf der ToDo-Liste für unseren Projekt-Player. Allerdings erst nächstes Mal, dann aber am lebenden Objekt.
Wer inzwischen tiefer in die technischen Aspekte des Umbaus einsteigen möchte, der könnte sich die Datenblätter der Chips und die Service-Unterlagen zum CD-104 aus den Tiefen des Internets besorgen und studieren. Die Dokumente enthalten im Prinzip alles Wissen, was man für einen geplanten Umbau braucht.
 
 
Bis zum nächsten Mal,
Ihr Team von McIntyre-HiFi
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