Gerts Mod für den Sonos Zoneplayer (G-Sonos)

Gerts Modifikationen

Gerts Mod für den Sonos Zoneplayer (G-Sonos)

Beitragvon Aktives Hören » 03.02.2011, 21:22

Nachstehend zusammengetragen sind sämtliche Beiträge von Gert, die die technischen Hintergründe seines Mods für den Sonos Zoneplayer betreffen:

Fortepianus hat geschrieben:Ich habe mir deshalb gestern abend schnell mal einen (bisher unfrisierten) ZP90 vorgenommen und die DA-Platine mit Schaltnetzteil rausoperiert. Dann habe ich mir die Versorgung der Clock näher angesehen und bin auf ein paar interessante Details gestoßen. Der Oszillator sitzt direkt über dem DAC-Chip, wie auf früheren Bildern von mir gut zu sehen ist. Er wird direkt aus den 3,3V versorgt, die auch sonst so ziemlich alles, was digital in der Kiste ist, versorgen. Er hat - welch rührende Maßnahme - immerhin noch lokal einen Feld-Wald-Wiesen-Elko mit 22µF spendiert gekriegt. Damit ist die Versorgung der Clock durchaus suboptimal. Schaut man aber mal ein bisschen weiter auf der Platine, fällt sofort ins Auge, dass der S/PDIF-Ausgang des DAC-Chips nicht direkt über irgendwelche passiven Bauteile an die Ausgangsbuchse geht, sondern da noch ein digitales Gatter dazwischen liegt. Kurzes Nachmessen der Verbindungen auf der Platine bringt zum Vorschein, dass direkt vor dem Digitalausgang das Signal durch dieses Gatter direkt von der Mainclock neu getaktet wird. Das haben die Sonos-Jungs doch bestimmt bei mir abgeschaut :lol: , mach' ich auch gerne. Jetzt kommt's aber: Dieses Gatter wird nicht aus den besagten 3,3V versorgt, sondern aus den 5V, die ansonsten nur die Analogpins des DAC-Chips versorgen dürfen. Die werden aber über einen nur mittelmäßig elegant beschalteten 5V-Regler aus den 12V gewonnen, die für die Analogfraktion zuständig sind. Das bedeutet: Erst mal zappelt der Haupttakt mit dem Dreck auf der 3,3V-Versorgung, um dann zusätzlich beim Reclocking noch im Takt der Analogversorgung wackeln zu dürfen. Das schreit alles nach ein paar gezielten Abhilfemaßnahmen:

Bild

1 und 2 sind bessere Elkos auf der Schaltnetzteilplatine für die Rohspannung (13V), aus der nach einem Low-Drop-Regler später die 12V für's Analoge werden. Darunter (nicht zu sehen) ebenfalls bessere für die 3,3V - die übrigens direkt aus dem Schaltregler rauskommen und keinerlei weitere Glättung durch weitere Regler o. ä. erhalten. Daran hängt direkt die Clock! Hinten auf der Platine sitzen noch kleine Folien-Cs (6). Elkos Nr. 3 bis 5 peppen mit ein paar zusätzlichen Bauteilen (die nicht zu sehen sind) wie einem zusätzlichen Querregler die 5V-Versorgung auf, damit das Reclocking-Gatter am Ausgang ruhig arbeiten kann. Die Clock selbst wurde kurzerhand von der 3,3V-Versorgung erlöst (mit winzigem Fräser auf Dremel die Leiterbahn durchtrennt) und hat eine eigene Platine zur Versorgung gekriegt (7). Aus den 12V werden mit allen möglichen Längs-Querregler-Tricks und anschließender Siebung über Transistor-entkoppeltes RC und Ferritfilterperlen etc. höchst saubere 3,3V, an der die Clock jetzt ganz entspannt nuckeln darf.

Ist das Ausgangssignal jetzt weniger verjittert und hört man da einen Unterschied, höre ich Euch fragen? Keine Ahnung, bevor ich das alles wieder zusammenbauen konnte, fielen mir die Äuglein zu. Fortsetzung folgt also.

Quelle: viewtopic.php?p=20732#p20732

Fortepianus hat geschrieben:Also die Kiste nach eingehenden messtechnischen Tests wieder zusammen gepfriemelt (ich sag' Euch, das ist nicht vergnügungssteuerpflichtig) und erst mal gefreut, dass sie wieder spielt ( das war nicht bei allen Versuchen bisher so, deshalb besitze ich mittlerweile ein kleines Sonos-Ersatzteillager :mrgreen: ). Zunächst mal den Jittermonitor angehört. Tatsache, der Jitter ist merklich verringert gegenüber vorher - da kommt also so Einiges über die Versorgung, war ja irgendwie auch zu erwarten. Dennoch bemerkenswert, dass die Tendenz kleinere Lautstärke digital eingestellt -> größerer dateninduzierter Jitter bleibt.

Musik aufgelegt. Natürlich virtuell, am (neuen) CR200 meine übliche Test-CD gewählt. Ja, klingt doch ordentlich, denke ich, aber das hat es doch gestern oder vorgestern auch. Dann fällt mir plötzlich auf, dass ich sonst die Teststücke immer schnell durchzappe, weil ich ja eh schon nach ein paar Takten höre, was Sache ist. Und diesmal die Stücke zu Ende höre. Ein untrügliches Zeichen dafür, dass sich was geändert hat. Praller. Mehr Energie. Genauer. Schlackefreier.

Aber lasst uns das relativieren: Wenn vorgestern jemand zu mir gekommen wäre (sagen wir Rudolf, das stimmt dann sogar) und sich das angehört hätte, hätte er gesagt, ja, klingt ok. Käme die gleiche Person (sagen wir wieder Rudlof) heute abend zu mir, würde er vermutlich wieder sagen: Ja, klingt doch ok. Das Delta dazwischen höre ich, weil ich die Anlage kenne wie meine Hosentasche, das kennt doch jeder von uns. Da hörst du den winzigsten Unterschied. Je länger ich gerade höre (während ich schreibe), desto größer kommt mir dieser Unterschied vor.

Wie kann das eigentlich sein, wirft die Ratio ein? Mein DAC hat eine dreistufige Taktrückgewinnung, und wenn ich einem Kaufmann vermitteln wollte, dass man nun in der Clock davor auch noch was tun müsse, wollte er sicher wissen, was ich gerade getrunken und /oder geraucht habe und ob er auch was davon haben könne. Wie gut, dass ich auf keine Kaufleute hören muss :cheers: . Der kleine Sonoswürfel hat ohne Zweifel ganz klar zugelegt am Digitalausgang, nur aufgrund der verbesserten Spannungsversorgung.

Diese kleine Verbesserung holt man also aus der batteriemäßigen Glättung der Versorgung. Dabei ist die Clock selbst immer noch die gleiche miese billige Durchschnittsclock, die vorgestern auch schon drin war! Konsequenterweise heißt jetzt also der nächste Schritt: Da muss eine Super-Clock rein, sowas wie Guidos <1ps-Quarzschwinger. Von denen habe ich immer einen gewissen Grundvorrat im Haus. Aber, wie's der Teufel will, keinen mit den benötigten 11,2896MHz. Werde ich also am Montag mal eine Mail an Guido schreiben, ob er bitte bitte ein zwei solcher Oszillatoren jetzt gleich rausschicken könnte. Ich werde dann berichten.

Quelle: viewtopic.php?p=20783#p20783

Fortepianus hat geschrieben:Das war noch nicht das Ende der Fahnenstange bei der Clock-Versorgung. Ich habe mich ziemlich gewundert, dass ohne Musik ein sehr niedriger Jitter auf meinem Jittermonitor zu vernehmen war, aber ein beachtlicher Lärm samt Musikuntermalung losging, sobald ich Files abspielte. Mal ein bisschen nachgedacht, und schon wurd's klar: Der eigentlich gut gemeinte Reclocker am Ausgang! Der darf an der eigentlich saubersten verfügbaren Spannung in der Kiste nuckeln, das sind die 5V für's Analogabteil des DAC-Chips. Nun habe ich diese 5V zwar massiv verbessert, aber da klimpert eben nach wie vor die Musik drauf! Der DAC-Chip zieht offensichtlich signalabhängig Strom. Also den Dremel wieder ausgepackt und auch diese Versorgung gekappt. Wie geschickt, dass ich auf dem Super-Regler-Board kurz vor Schluss 5V am letzten Shuntregler habe, bevor die in der allerletzten Stufe auf 3,3V runtergeheizt werden. Dort habe ich nun das Reclocker-Flipflop angeschlossen, das lokal einen Keramik-C gegen Masse hat. Das Käbelchen habe ich durch vier Ferritperlen gefädelt. Nun erhöht sich der Ruhe-Jitter deutlich weniger, wenn Musik läuft. Vor allem ist zumindest im oberen Aussteuerungsbereich die Musikuntermalung des Jitters (des dateninduzierten) völlig weg. Macht man leiser, werden die unteren Bits der 24 nach und nach aktiv und rücken damit näher an das Synchronisations-Muster im S/PDIF-Datenstrom - ist klar, das ist ein Effekt in der Empfänger-PLL im DA-Wandler.

Quelle: viewtopic.php?p=20800#p20800

Fortepianus hat geschrieben:Ich habe nun heute mal probiert, die Versorgung des Super-Reglers für Sonos-Clock und Ausgangs-Reclocker nicht aus dem eingebauten Schaltnetzteil, sondern aus einer Batterie zu holen. Dazu zwei Käbelchen rausgelegt und an acht hintereinandergeschaltete 1,5V-Batterien geklemmt, mit Umschalter an das eingebaute Netzteil. Erster Test: Jittermonitor. Genau gleich, ob Batterie oder Schaltnetzteil. Aus dem Regler kommt halt einfach nur DC raus. Zweiter Test: Musik hören. Also, da kann ich keinen Unterschied hören, ob da eine Batterie oder das eingebaute Netzteil dran hängen. Das heißt für mich: Ich werde die Clock-Versorgung weiterhin aus dem eingebauten Netzteil holen.

Man muss sich aber die Maßnahmen auf dem Reglerboard auch nochmal der Reihe nach vor Augen führen:

  1. Ein passives RC-Filter mit dickem Panasonic-FC-Elko
  2. Ein LM317 als Längsregler, der aber nicht wie üblich beschaltet ist, sondern mit dem kombinierten Shuntregler-Trick
  3. Eine Transistor-Stromquelle mit LED als Konstantelement
  4. Ein Shuntregler, dessen Regelpunkt geholt wird hinter
  5. Ein über einen Emitterfolger entkoppeltes extremes RC-Tiefpassfilter (wieder Pana FC)
  6. Ferritperlen zur HF-Abblockung kombiniert mit
  7. lokalem Keramik-C am Quarz
Also irgendwann kommt einfach von vorne nix mehr durch an Störungen, und das ist hier wohl so. Mit der Versorgung bin ich recht zufrieden, jetzt muss ein besserer Quarz her.

Quelle: viewtopic.php?p=20819#p20819

Fortepianus hat geschrieben:Guidos XO-Schwinger, die das Potenzial für Jittter <1ps (gemessen >10Hz) haben, sind gestern eingetroffen. Ging recht zügig: Mo Mail an Guido, Di rausgeschickt (in Holland), Fr bei mir, Fr abend die Schaltung aufgebaut.

Zunächst mal habe ich die Sonos-Digitalausgangsstufe nochmal genau untersucht. Das war ein kleiner Irrtum, dem ich da aufgesessen bin - der Ausgang wird in der Originalschaltung nicht mit einem Flipflop neu getaktet, sondern durchläuft ein normales NOR-Gatter. Raus damit, Oszillator stillgelegt, neue kleine Platine mit Tent XO und Flipflop für's Reclocking rein, sieht so aus:

Bild

Die längliche Platine vorne ist die bisher schon verwendete Längs-Querregler-Platine samt Stromquelle. Auf der hinten senkrecht stehenden kleinen Schaltung ist hinter dem roten Käbelchen der silberne Oszillator zu erkennen, rechts danaben der Reclocker. Dieser Supertakt steuert nun direkt den S/PDIF-Ausgang, und zugleich wird der Takt an den Player zurückgespeist.

Erst mal gemessen - prima, Signal kommt wieder, Spannungen stimmen alle, bestens.

Ich war ziemlich gespannt, als ich den ZP an die Anlage im Hörraum klemmte. Der erste Test - nur mal meinen Jittermonitor anhören. (Die meisten werden sich erinnern: Das in der Empfänger-PLL des DAC rekonstruierte Taktsignal wird mit einem Referenztakt gleicher Frequenz runtergemischt. Das Mischprodukt wird hochverstärkt und liegt an einem Eingang des VV. So wird direkt die Taktabweichung des empfangenen Taktes im Audio-Frequenzbereich hörbar - ein unschlagbar gutes Instrument zur Beurteilung des Jitterverhaltens einer Digitalquelle. Man kann da auch einen Oszi dranhängen und über die Amplitudenverhältnisse direkte Rückschlüsse auf die relative Höhe des Jitters ziehen.) Der Jitter ist ohne Musiksignal nochmal etwas gesunken - ca. Faktor 2. Aber das Entscheidende: Mit Musiksignal mehr als Faktor 10! Und kaum mehr dateninduzierte Anteile hörbar! Übrigens nicht im Verhältnis zum Original-ZP, sondern schon zu dem mit Batterie-ähnlicher Clockversorgung. Den Vergleich mit dem Original mache ich bei Gelegenheit noch.

Wie zu erwarten nach dieser Messung - der Klang hat nochmal an Präzision zugelegt. Ich überlege nun, ob ich für Superregler, Präzisionsschwinger und gleich noch einen Schaltausgang für Aktivboxen (wie bei Rudolf) eine Platine mache - eigentlich wird damit ein Sonos ZP80 oder 90 (haben identische DAC-Platinen) erst zur richtig audiophilen Quelle.

Quelle: viewtopic.php?p=21049#p21049

Fortepianus hat geschrieben:Gestern abend erreichten mich die Platinen, und ich habe ein kleine Nachtschicht eingelegt, um eine davon zu bestücken und zu messen:

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Das also ist das neue Herz des Sonos, das bald in einigen Playern schlagen wird. Erfreulicherweise funktioniert alles wie geplant, zumindest auf dem Labortisch. Der im Hintergrund zu sehende unbestückte Teil der Platine ist dem Analogupgrade vorbehalten.

Quelle: viewtopic.php?p=21753#p21753

Fortepianus hat geschrieben:So, die erste Dose läuft. Hier die eingebaute Platine:

Bild

Habe eben im Vergleich den ersten Prototypen mit Lochrasteraufbau und den hier verglichen. Klanglich kein Unterschied, messtechnisch kein Unterschied. Es kann also weitergehen.

Quelle: viewtopic.php?p=21779#p21779

Fortepianus hat geschrieben:Warum also kriegt man die Kiste mit vertretbarem Aufwand dahin, eine solche Performance am Digitalausgang abzuliefern?

Zunächst möchte ich klären, was denn "Performance am Digitalausgang" heißt. Ganz einfach: Vorausgesetzt, die Daten sind fehlerfrei, es liegen also die richtigen Nullen und Einsen vor, dann bedeutet es einzig und allein Taktgenauigkeit. Das Thema Taktungenauigkeit (Jitter) haben wir ja schon des Öfteren hier diskutiert, und auch ich habe schon so manche Erklärung dazu abgegeben. Nochmal in aller Kürze zusammengefasst:

  1. Wenn der Takt wackelt, hat das Zittern eine Amplitude (wieviel Zeitabweichung?) und eine Frequenz (wie schnell zittert's?).

  2. Die Taktungenauigkeit wirkt sich nur genau an einer Stelle aus: Bei der DA-Wandlung.

  3. Egal, welch vollmundige Versprechungen der Hersteller eines DAC-Chips macht: Ein DAC ist eine relativ dumme Zustandsmaschine, die einen Digitalwert in einen Analogwert übersetzt - und zwar zu einem Zeitpunkt, der vom Takt bestimmt wird.

  4. Wackelt dieser Takt z. B. mit einer Frequenz von 50Hz, wird jeder Ton, der vom DAC analog rausgeschrieben wird, ein Seitenband bei seiner Frequenz plus 50Hz und minus 50Hz haben. Zu deutsch: Einem reinen Sinus mit 1kHz wird zusätzlich ein Sinus von 1,05kHz und einer mit 0,95kHz zur Seite gestellt. Was nicht gerade harmonisch klingt. Die Größe der Nebentönchen hängt direkt von der Amplitude des Jitters ab. Je mehr Jitter, desto mehr Nebendreck. Da der Jitter in der Regel keine feste Frequenz hat, sondern ein ganzes Spektrum, gesellt sich zu einem ins Analoge gewandelten Ton eine Art Hof drum rum - das ist der typische verpönte Digitalklang, unsauber, scharf, verzischte Sibilanten, flach.

  5. Der Jitter muss also vor dem DAC weg. Dazu gibt's allerlei Verfahren der Neutaktung. Wie auch immer diese durchgeführt wird (wenn überhaupt), hat sich das Problem herauskristallisiert, dass man den Jitter mit diesen Methoden (Neutaktung durch z. B. Big Ben, asynchrone Sampleratenkonverter etc.) leider nie ganz weg kriegt. Der Grund ist, dass der Takt eine recht hohe Frequenz im MHz-Bereich hat - jedes Stückchen Draht, jede Leiterbahn und jedes Bauteil wirkt als eine kleine Antenne, die sowohl senden wie auch empfangen kann. Das nennt man Übersprechen. Auch wenn man neu taktet, wird also der alte Wackeltakt auf den neuen etwas übersprechen. Was den neuen Takt wieder etwas wackeln lässt, wenn auch weniger, als den alten - gesetzt den Fall, dass der neue Takt besser ist als der alte.

  6. Das Taktwackeln kommt zum einen schon von der Quelle und entsteht zum anderen zusätzlich auf dem Weg zum DAC (Kabel, Bauteile wie Digitalgatter).
Mein Ansatz im Sonos ist, mich nicht um den Jitter wie sonst üblich erst in der Umgebung des DAC-Chips liebevoll zu kümmern, sondern im Ansatz an der Quelle. Der Sonos kriegt eine Clock, wie sie sonst nur in den besten DACs zu finden ist (wenn überhaupt).

Soviel zum grundsätzlichen Verständnis. Wie ich einen solchen Takt im Sonos realisiere und warum das gerade im Sonos so gut geht, nächstes Mal.

Quelle: viewtopic.php?p=22635#p22635

Fortepianus hat geschrieben:Wird der Datenstrom neu getaktet, erfolgt das üblicherweise durch ein Flipflop oder ähnliches. Das Flipflop wird vom Datenstrom gefüttert, also auf Null oder Eins gesetzt. Der Zustand am Ausgang ändert sich aber erst, wenn das Flipflop eine Taktflanke am Takteingang sieht. Am Eingang der Speicherzelle (Flipflop) liegt also der unsaubere Datenstrom, am Ausgang der gesäuberte. Soweit die Theorie.

Wie weiter oben ausgeführt, findet betrüblicherweise aber ein Übersprechen zwischen den recht steilen Taktflanken statt. Den hochfrequenten Signalanteilen (speziell den Flanken, um die es geht), wird das Übersprechen natürlich umso besser gelingen, je räumlich näher sich die betroffenen Signale sind.

Räumlich näher als auf dem Flipflop geht es kaum. Eingangsdaten und Ausgangsdaten kommen sich bis auf wenige µm nahe. Damit wird klar, dass der Säuberung des Datenstroms Grenzen gesetzt sind.

Also verwende ich im Sonos folgerichtig einen höchst genauen Taktgenerator, der die Datenerzeugung selbst steuert. Natürlich wird die Taktgenauigkeit dieser Daten etwas verschmiert beim Durchlaufen der diversen Gatter, die an der Datenerzeugung beteiligt sind. Dennoch ist der Datenstrom natürlich sehr sauber, denn er wird von einer Superclock gesteuert erzeugt. Die erwähnte kleine Aufweichung der Taktflanken bei der Erzeugung wird nun direkt am S/PDIF-Ausgang mit einem Flipflop nochmal gesäubert - mit genau der gleichen Superclock.

Der Datenlieferant Sonos hat damit eine unerhört hohe zeitliche Genauigkeit der Datenflanken - wie Hans-Martin ja bereits genau erkannt hat.

Warum macht das der Linn nicht genauso? Ganz einfach - hier mutiert die bisher immer kritisierte Schwäche des Sonos, dass er nur 44,1kHz Samplingrate beherrscht, zu seiner Stärke. Wollte man das genannte Konzept beim Linn anwenden, bräuchte man vereinfacht gesprochen für jede Taktfrequenz eine Superclock. Für 44,1k, 48k, 88,2k, 96k, 176,4k, 192k. Diese Batterie von 6 Superclocks müsste nun je nach Art des Musikfiles passend umgeschaltet werden, einmal zur Datenerzeugung, zum anderen für's Reclocking. Dass diese Umschaltung den Takt nicht besser macht und auch die räumliche Verteilung (6 Clocks können nicht alle optimal nahe platziert werden) die Genauigkeit nicht steigert, leuchtet auf Anhieb ein. Diesen Riesenaufwand mit 6 schaltbaren Superclocks macht nicht mal Linn, zumal das Ergebnis immer noch nicht an die Performance mit nur einer Clock rankäme.

Ja, sagen jetzt bestimmt ein paar Kenner der Materie, man braucht doch nur zwei Superclocks, sagen wir für 176,4k und 192k, und die anderen Frequenzen werden durch Teilen gemacht. Nur: Die Teiler fügen neuen Jitter hinzu.

Die spartanische Beschränkung des Sonos auf 44,1k ermöglicht also erst diese Performance!

Quelle: viewtopic.php?p=22656#p22656

Fortepianus hat geschrieben:Liebe Sonosanhänger,

eine Sache möchte ich noch etwas genauer beleuchten - warum es bei dem Digitalkram so sehr auf die Spannungsversorgung ankommt.

Ist doch alles Humbug oder Voodoo, höre ich immer wieder - moderne Chips sind so unempfindlich gegenüber Spannungsschwankungen, das ist doch alles Quatsch, und dann noch die Jungs mit ihrer Batterieversorgung, da hört das Verständnis oft gänzlich auf.

Wie immer muss man ein klein wenig genauer hinschauen, um die Zusammenhänge zu verstehen. Ich zeichne mal den Takt in ein Bildchen, wie er idealerweise aus dem Taktgeber rauskommen soll:

Bild

Die Spannung wechselt periodisch zwischen 0 und ungefähr Versorgungsspannung, hier 3,3V. Der Wechsel erfolgt aber nicht in unendlich kurzer Zeit, sondern mit einer Flanke. So ein Zustandswechsel dauert im Nanosekundenbereich (ns gleich Milliardstel Sekunde oder 10 hoch -9 s). Für AES/EBU- oder S/PDIF-Signale beispielsweise wird eine Anstiegszeit der Flanken von 5-30ns empfohlen. Zu steil bedeutet mehr Störstrahlung, zu flach höhere Jitterempfindlichkeit.

Schauen wir uns also mal eine 10ns-Anstiegsflanke, die zur Vereinfachung als Gerade gezeichnet ist, genauer an:

Bild

Gestrichelt habe ich eingezeichnet, was passiert, wenn die Versorgungsspannung schwankt (durch Rauschen, Brumm etc.) - es ändert sich ebenfalls die Steilheit der Flanke (angenommen, der Übergang von Null nach Eins passiert immer genau in der gleichen Zeit). Die Schaltschwelle, an der die getaktete Elektronik eine Null von einer Eins unterscheiden kann, liegt irgendwo in der Mitte zwischen 0 und Versorgungsspannung. Wackelt man an der Versorgung, wackelt auch der Zeitpunkt, an dem die Null von der Eins unterschieden wird. Ich habe dies durch die gestrichelten Linien angedeutet. Eine Schwankung der Versorgungsspannung delta U hat also eine Schwankung des Schaltzeitpunktes delta t zur Folge: Jitter. Viel wird das nicht sein, mögen Ungläubige einwenden. Wenn ich nun aber verrate, dass die Genauigkeit, zu welcher der neue Taktgeber im Sonos bei idealer Spannungsversorgung fähig ist, besser als 1ps (Billionstel Sekunde, 10 hoch -12 s) im gesamten Frequenzbereich oberhalb von 10Hz ist, wird schnell klar, dass selbst die kleinste Unsauberkeit auf der Versorgung diese Präzision verhunzt.

Deshalb ziehe ich hier alle Register, die ich kenne. Zunächst wird die bereits von einem normalen Regler im Sonos stabilisierte 12V-Spannung mit einem RC-Tiefpass (mit Panasonic-FC-Elko) nochmal gesiebt. Dann kommt ein weiterer Längsregler - aber kein 780x-Typ, wie üblich, sondern ein regelbarer LM317, der um Klassen besser ist. Dieser bekommt aber einen Shuntregler am Regeleingang verpasst, der die Regelgüte gegenüber der normalen Schaltung nochmal um ca. Faktor 100 verbessert. Der Ausgang dieser Schaltung ist bereits besser als fast alles, was ich normalerweise so an Reglern in Audio-Schaltplänen entdecken darf. Das ist hier aber nur die grobe Vorspannung! Jetzt kommt ein sogenannter Super-Reg - das ist die Kombination aus einer extrem hochohmigen und rauscharmen Stromquelle mit einem Shuntregler. Diese beiden bilden eine äußerst präzise 5V-Spannung - die über HF-Entkopplungsglieder das Reclocker-Flipflop versorgen darf. Aus diesen 5V werden dann erst über einen per Transistor entkoppelten Tiefpass zur weiteren Filterung die 3,3V für den Takt - die dann über weitere HF-Siebglieder wie kleine Kondensatoren und Ferritperlen an die Masterclock gelangen. Eine solche Spannungsversorgung lässt jede Batterieversorgung hinter sich.

Die Summe der Maßnahmen - das Reclocking direkt am S/PDIF-Ausgang, die präzise Clock, die zugleich Datenentstehung und Reclocking steuert sowie die passende Stromversorgung - sind der Grund für die Präzision dieses kleinen unscheinbaren Würfelchens.

Quelle: viewtopic.php?p=22678#p22678

Fortepianus hat geschrieben:Eben erreichte mich noch eine Anfrage, warum denn die Taktung der Quelle mit solcher Präzision überhaupt Sinn macht, obwohl es doch letztendlich immer nur am DAC drauf ankommt, zeitgenau zu sein. Und man den internen DAC des Sonos ja meist gar nicht verwendet, der in den Genuss des neuen Taktes kommt. Da sich diese Frage evtl. noch andere Leser stellen könnten, will ich die Frage versuchen, hier zu beantworten.

Natürlich zählt der Jitter einzig und allein am DAC. Wie aber schon ausgeführt, ist es gar nicht so einfach, einmal vorhanden Jitter wieder weg zu kriegen. Man kann den Jitter filtern, aber aufgrund der Hochfrequenzeigenschaften der Signale wird durch Übersprechen immer etwas von dem einmal vorhandenen Jitter übrig bleiben - egal, wie umfangreich der DA-Wandler sich nachher um eine exakte Taktrekonstruktion aus dem Datenstrom bemüht. Und hinzu kommt noch, dass der rekonstruierte Takt noch so sauber sein kann - wenn die Daten selbst jitterbehaftet sind, wird durch die extreme räumliche Nähe auf dem DAC-Chip das Gewackel der Datenflanken auf die sauberen Taktflanken übersprechen und so dort den guten Takt untergraben.

Hat aber die Quelle selbst schon praktisch keinen Jitter, geht's nur noch um das bisschen Jitter, das bei der Übertragung dazu kommt - das leichte Aufweichen der Flanken durch die Dispersion des Kabels und die Störungen, die es sich von außen fängt. Der Jitter, den ein gutes Kabel hinzufügt, ist aber nach meiner Erfahrung gering im Vergleich zu dem, was uns die üblichen Digitalquellen so anbieten.

Kommt also das Signal bereits derart jitterarm am DA-Wandler an, hat dieser ein viel einfacheres Spiel, um daraus einen sauberen Takt zu rekonstruieren. Und die Daten selbst verwackeln den rekonstruierten Takt nicht durch Übersprechen im DAC - weil die Daten so jitterarm sind.

Quelle: viewtopic.php?p=22681#p22681

Fortepianus hat geschrieben:
wgh52 hat geschrieben:Noch eine Verständnisfrage: Eine Konsquenz Deiner Ausführungen scheint mir zu sein, dass man eigentlich in allen digitalen Quellen mit SPDIF (also Soundkarte, CD Player, HD Player usw., auch dem Reclocker, wie z.B. BigBen) UND dem DAC jeweils so gut wie identisch hohen Aufwand in der Spannungsversorgung der kritischen Teile treiben sollte/müsste. Richtig?

ja. Wenn man einen Blick auf meine DAC-Platine wirft, findet man im Digitalteil drei SMD-Käferchen und den Taktgenerator gleicher Bauart wie jetzt im Sonos. Für die Funktion bräuchte es kaum zusätzliche Bauteile. Die Platine ist dennoch gedrängt voll mit unzähligen Bauteilen - die sind alle nur für die Spannungsversorgungen zuständig. Das Thema wird gerne unterschätzt. Meist hat's halt 3,3 und 5V auf den DA-Boards, und die kommen relativ roh aus einem Schaltnetzteil. Da wackelt dann jede Schaltung, die dran hängt, an der Spannung. Versorgt man daraus seine Clock, ist das ein bisschen, wie wenn man die Wäsche im Fluß hinter dem Abwasserrohr wäscht.

Quelle: viewtopic.php?p=22689#p22689

Wem nun das Wasser im Munde zusammen gelaufen ist, dem bietet nachstehende Übersicht eine wertvolle Hilfe bei der Auswahl des richtigen Mods:

Fortepianus hat geschrieben:Hallo Freunde,

zum Upgrade, den zusätzlichen Optionen und den Preisen. Ich möchte nochmal die verschiedenen Optionen auflisten und erklären, weil ich immer wieder per Mail oder PN danach gefragt werde.

Was man im Normalfall braucht, ist das Digitalupgrade. Der Normalfall ist ein externer DAC, der über einen koaxialen S/PDIF-Eingang verfügt. Diesen Umbau mache ich bekanntlich für 300 Euro.

Nun gibt es aber auch den Fall (ich hatte zwei Anfragen), dass nur ein optischer Eingang am DAC existiert oder frei ist. Der Sonos hat ja auch einen optischen Ausgang, aber die Kunststofflichtleiter sind einem Koaxkabel in der Dispersion und damit Jitterbildung unterlegen. Das Reclocking mache ich deshalb nur direkt vor der Koaxbuchse. Ich kann aber auf Wunsch dem Optoausgang auch das Reclocking verpassen. Diese Option Opto gibt's für 50 Euro Aufpreis.

Weiter gibt es die Möglichkeit, einen Schaltausgang einzubauen. Hinten ins Gehäuse kommt eine 3,5mm-Mono-Klinkenbuchse, die innen +12V und außen Masse führt. Der Ausgang hat normalerweise 12V mit kurzschlusssicheren max. 10mA. Er geht auf Null, wenn die Mutingtaste am ZP oder per Fernbedienung gedrückt wird. Damit werden daran angeschlossene Aktivboxen, die über einen passenden Schalteingang verfügen, ein- und ausgeschaltet. Auch 50 Euro zusätzlich.

Nun gibt es aber auch Foristen, die den Analogausgang verwenden. Ich zum Beispiel im Esszimmer. In Kombination mit dem Schaltausgang sind damit völlig minimalistische Anlagenkonzepte realisierbar. Sonos ZP90 plus Aktivboxen. Fertig. Nun hat der Analogausgang des originalen Sonos aber leider nichts mit unseren Ansprüchen an einen Vorverstärker zu tun, das ist sicher auch nicht der Anspruch. Deshalb habe ich ein Analogupgrade entwickelt, mit dem sich das grundlegend ändert (so fing ja das ganze Sonos-Modding überhaupt an, falls Ihr Euch erinnert!). Ralph besitzt so einen Würfel mit diesem Analogtuning für die Aktive HiFi-Börse. Die Upgradeplatine bietet jetzt auch diese Option. Bessere OPs in der Filterstufe, fette Ausgangsstufen mit niedrigem Innenwiderstand, dicke Folien-Cs statt der Elkos und ein Goldkontakt-Relais quer für's Muting statt den längs eingebauten Transistoren, die jeden Wohlklang ausbremsen.

Erst wollte ich dafür 70 Euro, bis ich den ersten Umbau gemacht und gemerkt habe, dass das gerade das Material abdeckt. Und ewig dran saß. Ich habe bei der letzten Anfrage 120 Euro Aufpreis verlangt. Allerdings ist das wirklich ein ziemlicher Aufwand - ich muss eine Menge SMD-Bausteine runter und wieder drauf machen, die Bestückung des Boards ist recht aufwändig und: Die Verlegung der Analogleitungen in der winzigen engen Kiste ist sehr kritisch, meist hat man erstmal ein leises digitales Störgeprassel in den Lautsprechern. Da kann es passieren, dass ich die Kiste mehrfach an Aktivlautsprechern testen, wieder aufmachen und rumpfriemeln muss, bis Ruhe herrscht. Da können insgesamt einige Stunden dahin gehen. Beim Digitalupgrade sehe ich sofort auf dem Oszi, ob ein passender Takt am Ausgang kommt oder nicht, zugeschraubt und weggeschickt die Kiste. Die Analogoption wird wohl die Ausnahme bleiben für minimalistische Anlagenkonzepte. Seid mir bitte nicht böse, wenn ich den Aufpreis dafür auf 200 Euro setze. Wer es wirklich nutzt, spart dafür den Vorverstärker, denn die potenten Ausgangsstufen, wie sie sonst z. B. in der großen RESTEK-Baureihe eingesetzt werden, können problemlos lange Leitungen zu den Aktivlautsprechern treiben.

Quelle: viewtopic.php?p=22760#p22760

Gerts Erläuterung seiner Messmethode zur akustischen Überprüfung des Jitterspektrums:

Fortepianus hat geschrieben:Ich nehme eine Präzisionclock mit Jitter <1ps im gesamten Frequenzbereich >10Hz. Damit mache ich eine PLL auf den Takt, der von einem der üblichen Eingangsbausteine (z.B. CS8416) extrahiert wird. Der vom Eingangsbaustein gelieferte Takt ist im Jitter gegenüber den Taktflanken des S/PDIF-Signals nicht reduziert im hörbaren Frequenzbereich, die Jitterdämpfung dieser Eingangsbausteine beginnt erst ab ca. 20kHz. Die PLL arbeitet mit meinem an anderer Stelle verratenen Trick der umschaltbaren Zeitkonstante. Die Zeitkonstante liegt in diesem Fall bei 30s, wenn die PLL eingerastet ist. Damit läuft der Referenztakt praktisch frei, und ist dennoch über lange Zeit gemittelt synchron zum Eingangstakt.

Wäre der ankommende Takt (das Messignal) nun ebenfalls mit diesem Jitterwert von <1ps der Referenzclock gesegnet, gäbe es - Synchronität ist ja hergestellt - nichts zu regeln für die PLL, da die Taktflanken jedesmal genau aufeinander lägen und damit kein Ausgangssignal erzeugt würde. Ein (noch ungefiltertes) Ausgangssignal aus der PLL gibt es genau dann, wenn die eine Taktflanke von der anderen zeitlich abweicht, also eine Phasendifferenz besteht. Zappelt der Messtakt in zufällig verteiltem Rhythmus gegenüber der Referenzclock, gibt das also ein Phasenrauschen. Phasenrauschen ist übrigens die exakte Bezeichnung für das, was man landläufig Jitter nennt. Jitter ist aber auch unter Physikern ein gebräuchliches Wort, wenn es um die zufällige zeitliche Verteilung von Ereignissen geht, die eigentlich reproduzierbar immer zur gleichen Zeit stattfinden sollten.

Nimmt man nun das noch ungefilterte Ausgangssignal der PLL und verstärkt es hoch, ist es direkt ein Maß für die zeitliche Abweichung. Das Spektrum dieses Signals kann man nun mit einem Spektrumanalyser anschauen und erhält damit die spektrale Verteilung des Jitters, sozusagen runtergemischt zur Nulllage. Das Bild dieses Spektrums auf dem Spektrumanalyser ist aber eine Momentaufnahme. Man kann dieses Signal aber auch über einen Verstärker auf einen Lautsprecher oder Kopfhörer geben und hört nun dieses Spektrum. Man hört in der Regel leichte Brummkomponenten und weißes Rauschen. Interessant wird es nun, wenn man sich diese Spektralverteilung nun anhört, während Musik läuft. Zunächst fällt auf, dass das Rauschen stark zunimmt und von einem Gepratzel untermalt wird. Und dann kommt der Aha-Effekt: Je nach Güte des zu untersuchenden Signals ist dem Rauschen das Musiksignal aufgeprägt! Dateninduzierter Jitter. (Jaja, ist kein Übersprechen, ist auch, wenn gar nirgends eine DA-Wandlung des Signals stattfindet.) Diese spezielle Messmethode finde ich recht abgefahren und zur Beurteilung der Taktreinheit eines digitalen Datenstroms bisher am besten geeignet.

Quelle: viewtopic.php?p=26244#p26244

Das Analog-Upgrade lässt sich noch weiter optimieren:

Fortepianus hat geschrieben:Nun kenne ich den ZP90 ja so allmählich recht gut. Allerdings habe ich keinen Schaltplan des Gerätes, sondern habe mir die relevanten Schaltungsteile mit der Lupe und Messgeräten erschlossen. Den Clockteil kenne ich natürlich exakt, das habe ich alles genau ausgemessen. Allerdings wußte ich bisher im Analogteil des Originals so manchen Bauteilwert nicht genau, weil sich Kondensatoren und Spulen im eingebauten Zustand nicht richtig messen lassen. Ist auch nicht so wichtig, wenn man die Schaltung eh durch etwas Eigenes ersetzt, wie ich das bisher beim Analogupgrade gemacht habe. Nun hat mich die genaue originale Schaltung aber doch genauer interessiert - aus zwei Gründen. Erstens wollte ich der Sache auf den Grund gehen, warum meine Schaltung deutlich besser klingt. Und zweitens hat meine Schaltung den Nachteil, dass sie auf der Zusatzplatine aufgebaut ist. Das ist zwar mit Geduld und Spucke hinzukriegen, ohne dass die recht erheblichen HF-Störstrahlungen durch die drei Antennen da reinstrahlen, aber das ist jedesmal ein furchtbares Gefummel, da kommt es auf mm an beim Verlegen der Leitungen und ich muss allerlei Schirmmaßnahmen treffen. Viel einfacher wäre es, wenn ich - wie bei der Originalschaltung - die Bauteile in SMD-Ausführung auf der Originalplatine unterbringen könnte. Dort sind sie optimal geschirmt, weil flach direkt über dem schirmenden Grundblech angeordnet - außerdem ist die Platine mit ordentlichen Masselayern ausgestattet. Also habe ich in den sauren Apfel gebissen, einen ZP90 geschlachtet und im Analogteil jedes dieser teilweise sehr winzigen Bauteile einzeln ausgelötet und vermessen. Nun, dadurch bin ich nun im Besitz eines vollständigen Schaltplans mit allen Bauteilwerten dieses Analogteils. Ich habe mir nun die kleine Mühe gemacht, die komplette Analogschaltung mit einem PSpice-Programm zu simulieren, und dasselbe mit meiner Schaltung zu machen. Klar, über die Aussagekraft von Messwerten einer Schaltung lässt sich natürlich vortrefflich streiten. Aber nicht, wenn derart eklatante Unterschiede zu finden sind wie hier. Zunächst die Fourieranalyse eines 1kHz-Sinustons bei einem Pegel von -20dB (1/10) unter Vollausteuerung. Hier die Originalschaltung:

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Die y-Achse ist der Pegel in dB. Interessant ist der Klirrfaktor, der sowas wie die Aufsummierung der Harmonischen K2-K9 darstellt. 0,13%, nun, das ist nicht gerade berühmt. Schauen wir das mal bei meiner Schaltung an:

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Das ist schlicht um Faktor 1000 besser. Klar, wird nun der Kritiker sagen, das ungeübte Ohr hört weder 0,13% noch ein Tausendstel davon. Gut, schauen wir uns also mal den Klirr bei Vollausteuerung an, zunächst wieder das Original:

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Eieiei, über 50% Klirr! Das nenne ich mal glatt übersteuert, das ist ja furchtbar. Das geht übrigens zum allergrößten Teil auf das Konto der nicht gerade elegant eingesetzten Muting-Transistoren. Das hört nun wirklich jeder. Bei meiner Schaltung:

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Das schöne an der Aktion ist, dass ich nebenbei begriffen habe, wie ich ein noch besseres Analogupgrade machen kann. Die Bauteile der originalen Schaltung muss man dazu allerdings fast vollständig abräumen. Nun kann ich aber meine Schaltung auf die Originalplatine löten, so dass ich das Störstrahlungsproblem nicht mehr habe. Das geht aber nur ohne die bisher verwendeten BurrBrown-Buffer im Ausgang. Die sind aber nur wichtig, wenn längere Kabel verwendet werden, wie z. B. beim direkten Anschluss an Aktivboxen. Bei den üblichen 0,5-1m, die zu einem VV anfallen, würde ich auf die Buffer verzichten und dafür die schön geschirmte Lösung auf der Originalplatine bevorzugen. Auf der Zusatzplatine, auf der auch die neue Clock des Digitalupgrades sitzt, befindet sich dann nur noch das Mutingrelais für die Analogausgänge mit zugehöriger Ansteuerung.

Das bedeutet im Klartext: Ab sofort mache ich beim Analogupgrade die neue Schaltung auf die Originalplatine, dafür keine Buffer mehr rein. Das ist ein erheblicher Lötaufwand, aber ich lasse den Aufpreis zum Digitalaupgrade bei den bisherigen 200 Euro. Wenn jemand die Buffer zusätzlich benötigt, weil er lange Kabel (sagen wir 3-10m) zu Aktivboxen treiben will, kann ich das aber immer noch zusätzlich machen (nochmal plus 100 Euro).

Das wird die meisten aber eh nicht betreffen - in den allermeisten Fällen wird der ZP90 sowieso an einem externen DAC betrieben, und da ist das Analogupgrade unerheblich. Für diejenigen, die den analogen Ausgang nutzen, könnte das aber interessant sein.

Quelle: viewtopic.php?p=27455#p27455

Und so sieht das modifizierte Analog-Upgrade aus:

Liebe Sonosfreunde,

wie es der Zufall so wollte, wurden gestern zwei neue ZP90 mit der Post geliefert. Da habe ich mir einen davon am Abend vorgenommen und das neue Analogupgrade 2 gleich mal ausprobiert. Zerlegt man den ZP90, wird der Blick auf die DA-Wandlerplatine mit Analogteil frei (links ist das Schaltnetzteil):

Bild

Ich habe rot markiert, was alles in den Mülleimer wandert beim Analogupgrade 2:

Bild

Dann werden die neuen Bauteile aufgelötet und es kommt wie bei jedem Upgrade meine Platine dazu:

Bild

Der freie Platz vorn auf der Platine ist für den optionalen Schaltausgang. Hier gezeigt ist die Maximalvariante mit Buffern - die BurrBrown-Buffer sind ganz links auf der Platine zu sehen. Hier sind bereits alle Käbelchen angeschlossen:

Bild

Und hier ist die Hauptplatine wieder oben drauf:

Bild

Angeschlossen, am Sonossystem angemeldet und alles hat wie geplant funktioniert. Hoch in den Hörraum und im Vergleich mit einem meiner ZP90 mit bisherigem Analogupgrade gehört. Ja, das ist nochmal ein bisschen präziser als das bisher. Ich würde sogar sagen, dass sich der so modifizierte Analogausgang hinter den meisten externen DACs nicht verstecken muss. Für Anlagen, die nur mit einem analogen Vorverstärker ohne externen DAC arbeiten, ist das gut geeignet. Da würde ich aber dann die Buffer weglassen und mit einem kurzen Kabel arbeiten. Für lange Kabel (sagen wir zwei Meter aufwärts) würde ich auch die Buffer einbauen.

Quelle: viewtopic.php?p=27512#p27512

Gert hat seinen "Jittermonitor" zum Vergleich des modifizierten Sonos mit dem Original-Sonos und darüber hinaus zur Beurteilung verschiedener Digitalkabel herangezogen:

Fortepianus hat geschrieben:Liebe Sonosgemeinde,

hier sind die Links: Jittermonitor.zip bei File-Upload oder alternativ Jittermonitor.zip bei RapidShare.

Zunächst mal die ersten paar Sekunden des im Folgenden verwendeten Musiksignals im Original:

  • Signal.wav
    Das ist der Anfang des Bach-Chorals "Ich ruf' zu dir, Herr Jesu Christ", das erste Stück auf der CD "Bach pur" von Martin Stadtfeld - es sind ein paar wenige sanfte Klavieranschläge zu hören.

  • ZP90_koax_org_Wyde-Eye_ohne-Signal.wav
    Der Jittermonitor am originalen ZP90, noch ohne Musiksignal.

  • ZP90_koax_mod_Wyde-Eye_ohne-Signal.wav
    So klingt das am Koaxausgang des modifizierten Sonos.
    Ok, das ist deutlich weniger, aber so richtig interessant wird's, wenn Musik spielt:

  • ZP90_koax_org_Wyde-Eye_mit-Signal.wav
    Das ist der originale ZP90 und

  • ZP90_koax_mod_Wyde-Eye_mit-Signal.wav
    das der modifizierte. Das ist der Hammer, oder?
Bei allen vier Aufnahmen war der ZP90 über das Apogee Wyde Eye an meinem DAC mit Jittermonitor angeschlossen. Dass auch beim modifizierten ZP90 immer noch - wenn auch in sehr viel geringerem Maß - das Musiksignal auf dem Takt klimpert, ist eine hausgemachte Eigenart der S/PDIF-Schnittstelle, wie schon mal erklärt. Allerdings ist das Ergebnis abhängig von der Güte des verwendeten Kabels, wie man gleich sehen wird. Beim originalen ZP90 dominiert der Jitter des Quellgerätes völlig alles Folgende, da geht ein gutes Kabel glatt unter. Deshalb führe ich die Kabelunterschiede alle mit dem modifizierten ZP90 vor.

Zuerst ohne Signal - das Apogee Wyde Eye hatten wir schon. Die anderen:

  • ZP90_koax_mod_RG59_ohne-Signal.wav
    RG59, ein klassisches HF-Kabel aus der Laborwelt

  • ZP90_koax_mod_NF-Studio-Kabel_ohne-Signal.wav
    NF-Studiokabel, das aber keine 75 Ohm hat (ca. 150 Ohm)

  • ZP90_koax_mod_Beipack-Strippe_ohne-Signal.wav
    NF-Beipackstrippe
Die Unterschiede sind nicht gerade dramatisch. Aber jetzt mit Signal:

  • ZP90_koax_mod_RG59_mit-Signal.wav

  • ZP90_koax_mod_NF-Studio-Kabel_mit-Signal.wav

  • ZP90_koax_mod_Beipack-Strippe_mit-Signal.wav
Interessant, nicht wahr? Vor allem finde ich bemerkenswert, wieviel besser das Apogee gegenüber einem eigentlich als recht gut geltenden 75Ohm-Kabel, dem RG59, abschneidet. Deshalb klingt's mit dem Apogee eben auch besser.

Quelle: viewtopic.php?f=30&t=240&p=27580#p27580
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