Herberts Rubidiumclock braucht eine Stärkung

Gerts Modifikationen

Herberts Rubidiumclock braucht eine Stärkung

Beitragvon Fortepianus » 27.09.2012, 08:54

Liebe Anhänger der genauen Uhrzeit,

Herberts neuer Esoteric-Wandler hat ja bekanntlich einen externen 10MHz-Clockeingang, woran man eine Rubidiumclock direkt anschließen kann. Nun erreichte mich vor drei Wochen folgender Hilfruf aus USA:

Herbert Z hat geschrieben:Ich bekomme den Esoteric Wandler D02 nicht mehr auf das 10MHz Taktsignal synchronisiert. Es hat von Anfang an recht lange gedauert, bis der Wandler den Takt der Rb-Clock ein-"locken" konnte. Das hat nach Einschalten des Geraetes immer so 1 - 2 Min gedauert (konnte man nochmal zum Kuehlschrank gehen). Aber es hat dann doch jeweils geklappt. Und die Musik hat die Wartezeit schnell vergessen lassen. Jetzt (seit heute) zeigt es nach mehreren Minuten Error an, was nach Handbuch heisst, dass es nicht synchronisieren kann. Mehrfaches Ein- und Ausschalten hat nicht geholfen.

Nun habe ich die Specs mal genauer nachgelesen.
Esoteric schreibt bei 10MHz Clock input: 0.5 - 1.0 Vrms sin wave (10MHz +/- 5ppm) bei 50 Ohm

Perfect 10 (Rb-Clock) schreibt beim output: 1 Vpp terminated in 75 Ohm (+/- 0.05 ppb), 75 Ohm

Na, alles klar, das passt ja auch nicht. 1V Spitze-Sitze sind nur ca. 0,35Veff (oder RMS, das ist das Gleiche). Und wenn der Ausgang nicht mit 75 Ohm, sondern mit 50 Ohm belastet wird, ist's noch weniger. Abgesehen davon, dass eine Fehlanpassung Reflexionen auf dem Kabel hervorruft, die bei einer so präzisen Zeitbasis sicher nicht wünschenswert sind.

Inzwischen ist dank Kurier Michael das gute Stück bei mir und wird zerlegt:

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Rechts im Bild die RB-Clock, ein kompakter Block mit der Rubidium-Lampe drin:

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Messen wir doch mal nach, was da rauskommt. Ohne Last am Ausgang sind das 474mV effektiv.

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Messwiderstand mit 50 Ohm dran:

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Da sind's dann noch 272mVeff:

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Dass der Wandler da meckert, wundert mich wenig, hätte er doch eigentlich gern das Doppelte. Aus den Werten oben kann man übrigens den Innenwiderstand der Quelle ausrechnen und kommt auf 37 Ohm. Das ist alles andere als perfekt, denn eigentlich sollte ein 75Ohm-Ausgang auch 75Ohm Innenwiderstand haben, damit eine Reflexion, die zurückkommt (aufgrund nicht ganz perfekter Anpassung am Wandler) nicht wieder reflektiert wird und das Spiel dann von vorn losgeht.

Also, da passt Einiges nicht:

1. Falsche Ausgangsspannung
2. Falscher Innenwiderstand
3. Falscher Wellenwiderstand der Ausgangsbuchse (BNC 75 Ohm anstelle 50 Ohm)

Das Gerät hat acht Ausgänge, da baue ich doch einen davon auf 50 Ohm mit passendem Pegel um.

Die Clock ausgebaut:

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Mal die Ausgangsstufe inspiziert:

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Aus dem Bild kann man direkt die Schaltung ablesen, das liegt ja schon wie ein Schaltplan da. Ein superschneller OP in nicht-invertierender Verstärkerschaltung, einseitige Spannungsversorgung, gut entkoppelt mit Filterspülchen und Kondensatoren, und am Ausgang ein Übertrager mit einem kleinen Anpassungsnetzwerk. Der Innenwiderstand wird aber im Wesentlichen bestimmt durch den 150 Ohm Widerstand rechts im Bild, dessen Wert dann durch den Übertrager quadratisch auf die Sekundärseite transformiert wird. Da wir den Innenwiderstand ja kennen, kann man das Übersetzungsverhältnis berechnen - 2:1.

Das Gehäuse ist jetzt leer:

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Die BNC-Buchse mit 75 Ohm muss raus und durch eine mit 50 Ohm ersetzt werden. Da Herbert mir bereits vorab ein paar Bilder des Geräts geschickt hatte, konnte ich schon die passende Buchse in der 50 Ohm-Version besorgen. Die schwarzen Buchsen sind die originalen mit 75 Ohm, die weiße hat 50 Ohm Wellenwiderstand:

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Eingebaut:

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Hier sieht man bei einem Blick ins Buchsen-Innere die unterschiedliche Geometrie für die unterschiedlichen Wellenwiderstände:

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In der Ausgangsstufe werden jetzt die Widerstände so angepasst, dass der Innenwiderstand genau 50 Ohm beträgt und die Ausgangsspannung verdoppelt wird:

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Da hat nun ein normales Digitalkabel mit 75 Ohm natürlich auch nichts mehr verloren, da nimmt man am besten ein Kabel aus der HF-Messtechnik:

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Neue Ausgangsspannung bei 50 Ohm Last:

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Na also, jetzt passt's doch.

Viele Grüße
Gert
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Beitragvon Herbert Z » 27.09.2012, 15:41

Lieber Gert,

vielen dank und wie immer, ist es einfach beeindruckend, G-enial und schnell. Neben dem G-Sonos und G-Sneaky kann sich der G-Clock nun richtig wohl fuehlen und sich gestaerkt um den sauberen Tack in meiner Kette kuemmern. :D

Ich vermisse die Clock schon. Die Anlage spielt auch ohne sehr gut, dennoch ist es, als laege eine Staubschicht ueber den Toenen und damit fehlt die letzte Begeisterung, die das entscheidende Quentchen zum Suchtpotential ausmacht.

Ich freue mich schon auf ein Wiedersehen in wenigen Wochen. Dich mal wieder zu treffen und natuerlich die Clock abzuholen.

Ich mache mich dann bald mal auf dem Weg. :mrgreen:

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Liebe Gruesse :cheers:
Herbert

PS und nicht zu vergessen! Dank and dieser Stelle auch noch mal an Michael (bm_fan) fuer den Kurierdienst :cheers:
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Beitragvon Truesound » 28.09.2012, 07:40

Fortepianus hat geschrieben:
Herbert Z hat geschrieben:Nun habe ich die Specs mal genauer nachgelesen.
Esoteric schreibt bei 10MHz Clock input: 0.5 - 1.0 Vrms sin wave (10MHz +/- 5ppm) bei 50 Ohm

Perfect 10 (Rb-Clock) schreibt beim output: 1 Vpp terminated in 75 Ohm (+/- 0.05 ppb), 75 Ohm

Na, alles klar, das passt ja auch nicht. 1V Spitze-Sitze sind nur ca. 0,35Veff (oder RMS, das ist das Gleiche). Und wenn der Ausgang nicht mit 75 Ohm, sondern mit 50 Ohm belastet wird, ist's noch weniger. Abgesehen davon, dass eine Fehlanpassung Reflexionen auf dem Kabel hervorruft, die bei einer so präzisen Zeitbasis sicher nicht wünschenswert sind.

Hallo Gert!

1Vss ist für einen Wordclockausgang nicht gerade viel da wären 3 Meter Kabelweg eigentlich schon zu viel......normal haste bei guter Studiotechnik 4 Vss an 75 Ohm...Wichtig wäre in dem Zusammenhang zu wissen/checken mit wieviel Volt die entsprechend verwendeten Geräte am Wordclockeingang noch ordentlich arbeiten.....viele Geräte benötigen am Wordclockeingang nämlich mindestens 3 Vss dazu......

Grüße Truesound
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Beitragvon Hans-Martin » 28.09.2012, 08:15

Hallo Sven

Die Impedanzanpassung auf 75 Ohm arbeitet mit dem Abschlusswiderstand als Spannungsteiler und halbiert das Signal. Das bedeutet, dass die klassische 5V TTL-Versorgungsspannung nicht ausreicht, wollte man 3V und mehr als Signal bekommen.

Ich war bisher davon ausgegangen, dass Wordclock ein Signal ist, das auf TTL-Pegel 44,1kHz oder 48,96 etc liefert, als Rechtecksignal mit klar definierter Anstiegsflanke, nach der sich die Geräte synchronisieren. Der Abschlusswiderstannd am Ende de Kette ist wichtig, um Reflexionen zu verhindern. Dass es da bei den Geräten eine irre Vielfalt gibt ist ein anderes Thema, Betonung auf irre...

Da soll der Abschlusswiderstand auch in Geräten vorkommen, oder extern am Ende der Kette angehängt, sogar in der Wordclock selbst schon drin sein. Sobald man beides hat, also doppelte Abschlusswiderstände, muss natürlich das Quellsignal diese Fehlabstimmung berücksichtigen, falsch, die Leitung ebenfalls auf die falsche Abschlussimpedanz abgestimmt sein.
Irre.

Grüße Hans-Martin
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Beitragvon Fortepianus » 28.09.2012, 08:49

Hallo Sven, hallo Hans-Martin,

die Besonderheit des Clocksignals hier ist, dass es kein Wordclocksignal ist, sondern die 10MHz Zeitbasis einer Atomuhr. Es ist nicht mit einer Wordclock vergleichbar. Ein Wordclocksignal ist ein Rechtecksignal mit 44.1kHz bis 192KHz und ordentlich Pegel. Das hier ist ein zarter, extrem sauberer 10MHz-Sinus. Es gibt nur sehr wenige Geräte, die damit etwas anfangen, so z. B. die Esoteric D02 und GU25, die Herbert beide hat. Merkwürdig ist übrigens, dass der D02 an diesem Eingang mindestens 0,5Veff als Sinus will und 50 Ohm Impedanz dafür bereit stellt, während der Reclocker GU25 aus dem selben Hause zwar auch einen Sinus mit mind. 0,5Veff will, aber dafür 75 Ohm Impedanz hat. Ich habe deshalb noch einen zweiten Ausgang speziell für den GU25 gemacht.

Das schaltungstechnische Problem mit einem solchen 10MHz-Signal ist, dass man daraus erst einmal einen Takt mit einem PLL-Synthetisierer generieren muss. Lässt man hier nicht die norwendige Sorgfalt walten, ist die enorme Jitterfreiheit der Atomuhr sofort wieder dahin. Ich habe mir das Jitterspektrum der hier verwendeten Rubidiumclock PRS10 von Stanford Research Systems mal angesehen und mir die kleine Mühe gemacht, das in einen zeitlichen RMS-Jitterwert mit Bandbreite 10Hz - 100kHz umzurechnen. Da komme ich auf ungefähr 175fs, also 0,175ps. Bei den Quarzschwingern ist Silicon Labs einer der besten Hersteller, und deren beste Clock auf Quarzbasis schafft immerhin 0,5ps. Die ist übrigens im ADS1 verbaut. Nun habe ich mich bei denen mal umgesehen, welche Clockbausteine die so haben, bei denen man aus einer festen externen Zeitbasis einen einstellbaren Takt machen kann - und die haben allesamt deutlich schlechtere Jitterwerte als die oben genannten. Es wäre also kontraproduktiv, in ein Gerät eine PRS10 reinzuschrauben und dann mit der PLL dahinter mehr Jitter zu produzieren als mit einem guten Quarzschwinger. Hier in der PLL liegt die Kunst, wenn man mit einer Rubidium- oder Cäsiumclock arbeiten will, und da ist bei den genannten Esoteric-Geräten sicher eine Menge Hirnschmalz reingeflossen.

Jedenfalls habe ich wegen oben genannter Gründe beschlossen, keine Rb-Clock in einen Linn zu schrauben :cheers: . Das wollte ich hier deshalb erwähnen, weil ich schon Anfragen dazu erhalten habe.

Viele Grüße
Gert
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Beitragvon Truesound » 28.09.2012, 09:34

Hans-Martin hat geschrieben:Dass es da bei den Geräten eine irre Vielfalt gibt ist ein anderes Thema, Betonung auf irre...

Da soll der Abschlusswiderstand auch in Geräten vorkommen, oder extern am Ende der Kette angehängt, sogar in der Wordclock selbst schon drin sein. Sobald man beides hat, also doppelte Abschlusswiderstände, muss natürlich das Quellsignal diese Fehlabstimmung berücksichtigen, falsch, die Leitung ebenfalls auf die falsche Abschlussimpedanz abgestimmt sein.
Irre.

Hallo Hans Martin!

Mache mir da allgemein wenig Sorgen, verwende da in der Praxis erprobte Kombinationen und bin damit bislang gut gefahren... wildes Zusammenstecken kann da eher auch mal nach hinten losgehen... Zur Not kann man auch mal bewußt fehlerhaft anschließen und dann messen was man dann noch an Vss hat.Praxigerechte Technik sollte auch etwas tolerant sein... wenn ich bei 2x 75 Ohm nur noch bei 2 Vss bin... Gerät return to Sender... ganz einfach...Rubidiumclock finde ich ist mehr etwas fürs Versuchslabor... eine schlechte Erdung des Gesamtsystems kann einen mehr Ärger bereiten als der Unterschied zwischen den ordentlichen Wordclockgeräteanbietern...


Grüße Truesound
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Beitragvon Herbert Z » 29.09.2012, 15:41

Fortepianus hat geschrieben: Merkwürdig ist übrigens, dass der D02 an diesem Eingang mindestens 0,5Veff als Sinus will und 50 Ohm Impedanz dafür bereit stellt, während der Reclocker GU25 aus dem selben Hause zwar auch einen Sinus mit mind. 0,5Veff will, aber dafür 75 Ohm Impedanz hat. Ich habe deshalb noch einen zweiten Ausgang speziell für den GU25 gemacht.

Nun habe ich mich bei denen mal umgesehen, welche Clockbausteine die so haben, bei denen man aus einer festen externen Zeitbasis einen einstellbaren Takt machen kann - und die haben allesamt deutlich schlechtere Jitterwerte als die oben genannten. Es wäre also kontraproduktiv, in ein Gerät eine PRS10 reinzuschrauben und dann mit der PLL dahinter mehr Jitter zu produzieren als mit einem guten Quarzschwinger. Hier in der PLL liegt die Kunst, wenn man mit einer Rubidium- oder Cäsiumclock arbeiten will, und da ist bei den genannten Esoteric-Geräten sicher eine Menge Hirnschmalz reingeflossen.

Jedenfalls habe ich wegen oben genannter Gründe beschlossen, keine Rb-Clock in einen Linn zu schrauben :cheers: . Das wollte ich hier deshalb erwähnen, weil ich schon Anfragen dazu erhalten habe.

Lieber Gert,

auch and dieser Stelle nochmals Dank fuer die 2. Anpassung fuer den G25U.

Es ist in der Tat nicht nachzuvollziehen, warum Esoteric verschiedene Standards verwendet. Noch kurioser wird es, wenn man sich den Hauseigenen Rb-Clock anschaut. Der hat keinen einen eigenen 10MHz ausgang aber dafuer einen 10MHz Eingang. Soll mal einer verstehen. Bei all dieser Verwirrung und dank Gert, ist es aber unbestritten, dass Esoteric mit dieser Technologie den Klang auf ein hoeheres Nieveau hinauf katapultiert.

Ein bisschen habe ich ja gehoft, dass Du Lunte riechen wuerdest. Schade, dass ein G-mod dann doch nicht so einfach zu realisieren ist. Nun ja, im naechsten Jahr gibt es wieder neuen Urlaub und wer weiss, welche Ideen da noch kommen. :mrgreen:

Bis bald
Herbert
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Beitragvon Herbert Z » 27.02.2013, 03:32

Hallo an dieser Stelle nochmal,

ich habe mal versehentlich den "einfachen" XLR digitalen eingang am D02 angewaehlt und siehe da, es synchronisiert innerhalb einer Sekunde (ok nur ein Kanal spielt wenn an G25U der Dual-modus angewahlt ist, aber dafuer unmittelbar). Die Umschaltung auf AES3 Dual braucht dann wieder fast 2 min bis die Verbindung steht.

Mal ein bischen hin und her probiert. Der einfache XLR-digital Eingang am D02 synchroniesiert innerhalb einer Sekunde. AES3 Dual (2x XLR digital) braucht weile. Dabei ist es unerheblich on der G25U im Dual oder einfachem digital XLR modus eingestellt ist.

Klangtechnisch ist aber AES3 Digital der einfachen XLR-Digital klar ueberlegen. Da nehme ich die Wartezeit gerne in kauf. Problematisch wird es nur, wenn ich zwischendurch mal auf ein Hochaufloesendes Format umschalte (44.1/16 auf 96/24 bzw 192/24) dann muss ich fast 2 minuten warten und einmal zurueckspulen bis es wieder spielt. Laestig ja, der Klang laesst den Aerger dann aber schnell vergessen.

Gruss Herbert
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Herbert Z
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