Röhren überflüssig bei Verwendung des Digitalausgangs?

Bekanntes Statement, gilt auch für das Highend Hifi-Segment.
Gutes Marketing + Zielgruppen genaues A & P wird auch hier Kundenherzen & Geldbeutel öffnen.
"Fight on share of wallet" in den nächsten Runde, oder
wenn ich es dem Kunden das Geld nicht abnehme, dann machts ein anderer

Wo du recht hast, hast du recht



.. Ach .. und der heißt in Wirklichkeit nicht Quark, sondern Ingo

Servus zusammen,

Rolf_Meyer (Beitrag #48) schrieb:

Eigentlich wollte ich Dir nur ein paar Hinweise geben, woran das mit den Gltsches liegen kann...........Ursache... zu viel Spannungshub am Gitter der ersten Röhre... Fette Spikes durch Miller... 3.3V Logik-Pegel am Gitter sind da einfach zu viel gewesen...Kapazitäten in Nanosekunden umladen........Mit nurt 0,3V Logikpegel sieht das dann aber schweinchensauber aus

Nun: bei diesem Glitch-Thema (und auch bei einigen anderen, für diese Projekt wichtigen bis "kriegsentscheidenden" Themen) bin ich seit vorgestern abend schon sehr viel weiter gekommen. Und: Auch ich habe die Logikpegel reduziert - von 15[V] auf 10[V] (aber nicht aus Glitchgründen; die 15[V] waren für die ECC81 erforderlich, die ich inzwischen über Bord geworfen habe - die (gegengekoppelte) ECC88 kommt mit ca. 10[V] aus).

Und: ich habe bei diesem Thema vermutlich einen völlig anderen Ansatz: Ich will nicht, daß irgendein (wenn auch hochwertiger) Audiopegel aus dem Teil rauskommt, der in keinem in der Praxis (langzeit)reproduzierbaren Verhältnis zur Referenzspannung steht - ich möchte, daß dieses Verhältnis klar definiert und vor allen Dingen von Röhrentoleranzen / Röhrenalterung unabhängig ist. Dazu muß man die Innenwiderstände der Schalter-Röhren in der Schaltung berücksichtigen und diese (und deren Toleranzvariation / Alterung) durch entsprechende Schaltungstechnik bestmöglich eliminieren. Ich komme halt aus der Meßtechnik.......

Hierzu brauche ich bei meinem Schaltungsansatz (dessen Praxisprobe selbstverständlich noch aussteht) relativ hohe Logikpegel.

Rolf_Meyer (Beitrag #48) schrieb:

Das ist dann allerdings ein anderer (funktionierender) Ansatz als niederohmig gegengekoppelte Röhrenschalterei mit 15V Logik am Gitter...

Ich habe nirgends geschrieben, daß ich am Gitter in die Röhren reingehe - und: irgendwo weiter oben steht von mir zu lesen, daß jeder digitale Logik-Bittreiber einige [mA] Strom können muß......

Rolf_Meyer (Beitrag #48) schrieb:

Zu den Glitches: Allerdings meine ich, dass da nur die Auswirkungen gemildert werden, jedoch nicht wirklich an den Ursachen gearbeitet wird. Glitches entstehen ja auch, wenn nur ein einziges Bit kippt. Ursache dafür ist nach meiner Meinung jede Art von Gegenkoppelung... Und sei es nur die, die als kapazitive Gegenkoppelung innerhalb eines Bauelementes auftritt... Auch Miller-Kapazität genannt. Steile Transienten sind die natürlichen Feinde der Gegenkoppelung... und was ist steiler, als ein digitales Signal... in einigen Nanosekunden von 0 auf N Volt... Was macht da dann die Gegenkoppelung? Überschwinger erzeugen...Folge: Glitches

Das sehe ich nicht ganz so. Eine wesentliche Ursache von Glitches ist auch auf der rein digitalen Seite zu sehen - und zwar in den (unvermeidlichen) Anstiegs- und Abfallzeiten der ansteuernden Logik. Wenn da durch die zeitliche Bit-Überlappung solcher Anstiegs- und Abfallzeiten der Signale mehrerer Bits (wenn auch nur kurz) Codes am Wandler anstehen, die da nicht hingehören (weil sie im Ursprungssignal nicht drin sind), dann erhält man (wenn auch sehr kurz) u.U. Bitmuster am Wandlereingang, die sehr große Werte annehmen können - und die werden vom Wandler dann gewandelt und sind dann als Glitch im Analogsignal sichtbar (genau darauf heben ja die von mir weiter oben verlinkten Gray-Code-Arbeiten ab: Da ändert sich auf der digitalen Seite IMMER nur ein Bit zur Zeit - und nicht mehrere oder gar alle). Und: Über die Miller Kapazitäten (die ja - anders als bei Pentoden - bei Trioden besonders prominent hervortreten), habe ich mir natürlich Gedanken gemacht - und deren Einfluß in meinem Schaltungsentwurf minimiert bis praktisch eliminiert.

Um mal auf die Technik zurückzukommen - der derzeitige Simulationsstatus meiner "4[Bit]-only-ECC88-DAC-Studie" ist folgender:


In höherauflösend: http://666kb.com/i/e3puravsd30c0gw15.jpg

Von Glitches ist da nicht mehr viel zu sehen.......


Und: Ich habe in der Simulation (durch Teilung des Ausgangssignals) den "Audiopegel" auf 1.5[V] reduziert, um auf im Audiobereich handhabbare und bekannte Größenordnungen zu kommen und in der Simulation alle 100[mV] genau einen Rastergitterstrich zu haben - deutlich höhere Ausgangspegel sind mit dieser Mimik nach Entfernung dieser Spannungsteilung selbstverständlich möglich.

Auch auf den Lastströmen von Versorgungs- und Referenzspannung ist (nach meiner Optimierung dieser Mimik in der Simulation) von Glitches nicht mehr viel zu sehen (und, nein: Diese Spannungen werden nicht aus ellenlangen Siebketten mit fetten Kondensatoren gewonnen):


In höherauflösend: http://666kb.com/i/e3pv0gxbx97tuaall.jpg


Der (für mich) allerwichtigste Punkt kommt aber jetzt - die absolute (Langzeit)Pegelreproduzierbarkeit jedes einzelnen Wandlerbits (bezogen auf die Referenzspannung) auch dann, wenn man es mit (sehr realen) Röhrentoleranzen / Röhrenalterung zu tun hat. Da die mir bekannten Röhren-Simulationsmodelle eine solche Toleranzbetrachtung nicht hergeben (oder ich zu blöd für die subtilen Finessen des Simulationsprogramms bin), habe ich viele, viele Simulationen durchgeführt, bei denen ich den Innenwiderstand jedes der acht ECC88 Systeme durch Hinzufügung eines passenden Anodenwiderstandes in vielen denkbaren Kombinationen um jeweils +20%, +40%, +60% und +80% erhöht habe. In Summe sind da für alle vier DAC-Bits insgesamt 64 Simulationsergebnisse entstanden (ein Ergebnis für jeden digitalen Bitwert (16 Bitwerte) bei insgesamt vier Toleranzkonstellationen). Mir ist durchaus klar, daß diese Innenwiderstandsbetrachtung die subtilen Details der "Röhreninnenmechanik" nicht sehr gut trifft - aber für eine recht verläßliche Aussage des Verhaltens meines Simulations-Schaltungsentwurfs ist dieser Ansatz für mich (der ich die Details meiner Schaltung kenne) durchaus ausreichend. Und: ändert sich der Innenwiderstand der Röhre, dann ändert sich auch ihre Steilheit und / oder ihr Durchgriff - dem Herrn Barkhausen sei dank. Damit habe ich für mich zum derzeitigen Zeitpunkt in der Simulation die mögliche Variation von Röhrenparametern (Toleranz von Röhre zu Röhre und / oder Alterung) hinsichtlich ihrer Praxisrelevanz hinreichend gut erfaßt.


In höherauflösend: http://666kb.com/i/e3pv98ox160wqe78p.jpg


Kondensiert man die wesentliche Fakten aus obiger Tabellierung heraus, so ergibt sich bei meinem derzeitigen Simulationsentwurf folgendes Bild:

• Die simulierten Spannungswerte der einzelnen Codewerte stimmen auch bei erheblichen Innenwiderstandstoleranzen aller beteiligten Röhrensysteme recht gut mit dem jeweiligen Code-Spannungssollwert überein (der Maximalfehler in der Simulation beträgt hier ca. 0.25%).
  
• Der worst-case-Toleranzfehler (bei maximalen Röhrentoleranzen) der Vollaussteuerungsamplitude des DAC beträgt (aufgerundet) ca. -0.23% - das übersetzt sich in einen toleranzbedingten Vollaussteuerungspegelfehler von ca. -0.02[dB].....vernachlässigbar.
  
• Pegelmäßig scheine ich laut Simulation mit meinem Schaltungsentwurf das Toleranz- / Alterungsverhalten der Röhren halbwegs im Griff zu haben - inwieweit das auch für das genaue-Timing-Verhalten gilt, muß ich im Detail noch untersuchen (die schwankenden Innenwiderstände der - toleranzbehafteten - Röhren bilden schließlich per se erstmal mit ihrer (kapazitiven) Schaltungsumgebung Tiefpässe).
  

Diese Ergebnisse sollten sich - auch wenn da sicher noch (von Matthias bereits erwähnte) Herausforderungen zu meistern sind, halbwegs problemarm auch auf größere Bitbreiten (16[Bit], 20[Bit], 24[Bit]) skalieren lassen - zumal die einzelnen Schalterstufen (inklusive ihrer gegenseitigen Verkopplungen) alle gleich aussehen - von LSB und MSB mal abgesehen. Diese Aussage betrifft nur die Bitbreite - höhere Sampleraten (bis hin zu 192[kBit/s] stehen da bei mir zwar auf der Agenda, werden aber sicher noch eine Menge Schweiß kosten. Und: Daß bei 24[Bit] vermutlich so um die 6[Bit] im Brummen und Rauschen "absaufen", das steht auf einem anderen Blatt.........

Mein bisheriges Fazit: Ich überlege, diese 4[Bit] zur meßtechnischen Detail-Praxisuntersuchung aufzubauen - unter Umständen lohnt sich das.

ZeeeM (Beitrag #51) schrieb:

und der Anwalt sagt - wir werden Millionen verdienen

So weit sind wir noch lange, lange, lange nicht.......aber, wie sagte Beckenbauer einst so schön: "Schau mer mal"....

Grüße

Herbert

Moin,

Na Herbert, Du kniest Dich da ja mächtig rein...
Sieht ja auch schon viel besser aus.

Dazu muß man die Innenwiderstände der Schalter-Röhren in der Schaltung berücksichtigen und diese (und deren Toleranzvariation / Alterung) durch entsprechende Schaltungstechnik bestmöglich eliminieren. Ich komme halt aus der Meßtechnik.......

Weswegen ich bezweifle, das da dann wirklich brauchbare Musik rauskommt. Tschuldigung, aber der musste sein.
Nach meiner unmaßgeblichen Meinung optimierst Du Dir da nen Wolf an den völlig unmaßgeblichen Stellen. Innenwiderstand der Schalterröhren... wie hoch soll denn da die Toleranz werden um z.B. an einem R2R mit 50kOhm Basiswert was nennenswertes auszurichten??? Da werden Widerstände mit 0,1% eingesetzt... und ein paar ganz Unentwegte nehmen da dann 0,01%. Das sind dann 100 (bzw. 10 Ohm) ... Wenn ich da, nur mal angenommen, eine ECC83 als KF als Schalter verwenden würde... Die hätte dann einen Widerstand von 600Ohm ... und wenn die ausgeballert ist, wird die sicher immernoch besser als 700Ohm sein... Und sicher werden die Röhren relativ gleichmäßig altern. Man muss ja auch nicht Röhren von verschiedenen Herstellen für so ein Projekt nehmen.

Und überhaupt...

irgendwo weiter oben steht von mir zu lesen, daß jeder digitale Logik-Bittreiber einige [mA] Strom können muß......

Wenn dem so ist... Frage, warum die Klimmzüge mit den Röhrenschaltern? Da kannst Du doch die R2R direkt mit den Logiktreibern schalten
Oder müssen da einfach nur Röhren hin, weil man es kann?

und zwar in den (unvermeidlichen) Anstiegs- und Abfallzeiten der ansteuernden Logik. Wenn da durch die zeitliche Bit-Überlappung solcher Anstiegs- und Abfallzeiten der Signale mehrerer Bits (wenn auch nur kurz) Codes am Wandler anstehen, die da nicht hingehören (weil sie im Ursprungssignal nicht drin sind), dann erhält man (wenn auch sehr kurz) u.U. Bitmuster am Wandlereingang, die sehr große Werte annehmen können - und die werden vom Wandler dann gewandelt und sind dann als Glitch im Analogsignal sichtbar

Na, wenn dem so wäre, dann wäre uns die ganze digitale Geschichte erspart geblieben, weil es nie funktionieren würde...
Digitale Überlappungen... wie lahmarschig soll denn da so eine Schaltmimik sein? Bitmuster umschalten... das kann jeder kleine PIC innerhalb eines Taktzyklus... Rechne mal wie lange solch eine Überlappung anstehen sollte... bei einer Taktrate von z.B. 8MHz.

höhere Sampleraten (bis hin zu 192[kBit/s] stehen da bei mir zwar auf der Agenda,

Da hast Du Dich sicher vertan... Die gemeine CD kommt ja schon mit 1,41MBit/s...oder etwas mehr als 705kBit/s pro Kanal daher...

Gruß, Matthias

Servus Matthias,

Rolf_Meyer (Beitrag #55) schrieb:

Frage, warum die Klimmzüge mit den Röhrenschaltern? Da kannst Du doch die R2R direkt mit den Logiktreibern schalten Oder müssen da einfach nur Röhren hin, weil man es kann?

Genau - das ist ja der Sinn der Übung: Daß das Analogsignal (inklusive Referenzspannungsquelle) ausschließlich Röhren sieht (was es in dieser Form ja bis jetzt nicht gibt). Was für die audiophilen Puristen halt.....

Da hast Du Dich sicher vertan... Die gemeine CD kommt ja schon mit 1,41MBit/s...oder etwas mehr als 705kBit/s pro Kanal daher...

Mit den "[kBit/s]" habe ich mich natürlich vertan - ich meine "[kSamples/s]". War ein langer und anstrengender Tag.

Grüße

Herbert

Servus zusammen,

die in meinem Beitrag #54 von gestern aufgeführte Tabelle wirkt etwas uniform und ist deswegen etwas schwer lesbar. Deshalb habe ich sie zur besseren Illustration jetzt noch a mal mit a bisserl Farbe aufgepeppt, um die 5 Betrachtungsfälle (R(i)ECC88 ideal sowie R(i) ECC88 Toleranzfall #1....#4) einfacher unterscheidbar zu machen:


In höherauflösend: http://666kb.com/i/e3qu59r9n9yqqcr3d.jpg

Man kann es nicht laut genug betonen: Die (gar nicht so schlechten) prozentualen Abweichungswerte in obiger Tabelle beziehen sich auf den Code-Wert (also den Nominal-Spannungswert) der Eingangsbits - würden sie sich auf den Vollaussteuerungsbereich des Wandlers (%FS) beziehen, sähen diese Daten (je nach Aussteuergrad des Wandlers) noch wesentlich besser aus (speziell im untereren Aussteuerbereich bei hochbitigen Wandlern - Rauschen, Brummen und unvermeidbare Widerstandstoleranzen ausdsrücklich ausgenommen). Und: Monotonie-Fehler dieses Wandlerkonzeptes konnte ich auch bei deutlichen Abwandlungen der Eingangsgrößen der Simulation bis jetzt nicht entdecken - das mag bei den derzeit noch anstehenden 192[kHz] / 24[Bit] Tests noch anders aussehen (darüber kann ich noch nicht urteilen).

Rolf_Meyer (Beitrag #55) schrieb:

Weswegen ich bezweifle, das da dann wirklich brauchbare Musik rauskommt. Tschuldigung, aber der musste sein. Nach meiner unmaßgeblichen Meinung optimierst Du Dir da nen Wolf an den völlig unmaßgeblichen Stellen. Innenwiderstand der Schalterröhren... wie hoch soll denn da die Toleranz werden um z.B. an einem R2R mit 50kOhm Basiswert was nennenswertes auszurichten??? Da werden Widerstände mit 0,1% eingesetzt... und ein paar ganz Unentwegte nehmen da dann 0,01%. Das sind dann 100 (bzw. 10 Ohm) ... Wenn ich da, nur mal angenommen, eine ECC83 als KF als Schalter verwenden würde... Die hätte dann einen Widerstand von 600Ohm ... und wenn die ausgeballert ist, wird die sicher immernoch besser als 700Ohm sein... Und sicher werden die Röhren relativ gleichmäßig altern. Man muss ja auch nicht Röhren von verschiedenen Herstellen für so ein Projekt nehmen.

Ich habe nirgends geschrieben, daß ich den Innenwiderstand der Schalterröhren selbst optimieren möchte - das wäre (da bin ich durchaus bei Matthias) mit meinem Worten gesprochen: ziemlicher Blödsinn. Nein, ich habe davon gesprochen, daß ich den Einfluß des Innenwiderstandes der Schalterröhren (und der Toleranzen des R(i) derselben) auf das analoge Endergebnis (also die DAC-Ausgangsspannung) minimieren möchte - und die Simualtionsergebnisse zu diesen Bemühungen (gerade und auch unter R(i)-Toleranzgesichtspunkten der ECC88) kann man ja in obiger Tabelle nachlesen. Was man in obiger Tabelle (laut Simulation) übrigens auch entdecken kann: Der Innenwiderstand eines der beiden Systeme der ECC88 (bzw. seiner Toleranzwertvariationen) geht innerhalb der in der Simulation gewählten Grenzen und Parameter überhaupt nicht in das analoge Ergebnis am Ausgang des DACs ein. Dieses Ergebnis (in seiner Eindeutigkeit auf das [µV] passend) erscheint mir mit der verwendeten Schaltungstechnik auch nicht komplett abwegig und realitätsfern zu sein - sprich: es liest sich für mich beim derzeitigen Kenntnisstand halbwegs plausibel (wenn auch auf eine Genauigkeits-Deckung dieser beiden beleuchteten Toleranzfälle auf das [µV] - oder auch nur auch irgendwas in der Gegend von 10[µV] - in der niederen Röhrenpraxis sicher keine Rede sein können wird..........wenn wir da (statisch DC) auf besser als ca. 0.1[mV] rauskommen, wäre das super).

Und: Nach wie vor wird von der Simulation die (für mich bei diesem Projekt aus Gründen einer möglichen späteren, derzeit noch in elendweiter Ferne stehenden vielleichtigen Vermarktbarkeit (von wem auch immer)) wichtige Prämisse erfüllt: Das analoge Ausgangssignal darf (von der Referenzsspannungsquelle weg und inklusive dieser) ausschließlich Röhren "sehen" - als Zusatzschmankerl sind dies (zumindest zum jetzigen Stand) auch noch alles ausschließlich Trioden. "Pure Tube DAC and Filters - and all is pure Triode" - das ist an dieser Stelle für die darauf eingeschworene Zielgruppe einfach wichtig, das hab' ich inzwischen auch kapiert - und: meine eigenen Ohren sind (altersbedingt) inzwischen viel zu schlecht, als daß sie auch nur irgendwie als Beurteilungsinstrument herhalten könnten, ob da was dran ist (oder nicht)).

Natürlich sind das zum jetzigen Zeitpunkt alles "nur" Simulationsergebnisse, die schwer von der Genauigkeit der Röhrenmodelle abhängen. Um da zu belastbaren Praxis-Toleranzaussagen zu kommen, muß ich 3[Bit] (ein [Bit] muß - wegen der Bit-Verkopplungen - in der Mitte zwischen den anderen beiden stehen) eines solchen Wandlernetzwerks aufbauen, diese mit ungefähr sechs verschiedenen ECC88 verschiedener Hersteller und verschiedener Baujahre bestücken und mir bei jeder dieser Röhren-Neubestückungen ein Potential an einer bestimmten Elektrode einer Röhre jeweils unter den Schaltbedingungen "ON" und "OFF" für dieses Bit für mindestens 15 Minuten ab dem Einschaltkaltstart anschauen (und natürlich mitschreiben) - danach habe ich alle Praxisdaten, die ich brauche, um zu entscheiden, ob ich dieses Projekt "in die Tonne" trete oder ob ich es weiterverfolge. Und, ja: Diesen Test - wenngleich in Durchführung und Dokumentation zeitaufwendig - werde ich machen.

Und, nein: das hier sind keine "Koppeltrioden" oder andere, schwer durchschaubare Konglomerate. Das ist alles sehr gut nachrechenbare Elektrotechnik ohne jeden Hokuspokus - die uralten Herren, auf deren geistigen Schultern dieses Konzept teilweise steht, habe ich mehrfach erwähnt (man muß nur auf die drei, vier entscheidendenden Kniffe kommen).

Ich hab' inzwischen erste Simulationen mit 200[kSamples/s] am Laufen - womit der "192[kSamples/s]/24[Bit]"-Fall abgedeckt wäre (weiter - also auf 320[kSamples/s]/32[Bit] - möchte ich nicht gehen, weil weitestgehend sinnlos). Mit diesen 200[kSamples/s] gefällt mir derzeit das, was ich sehe, noch überhaupt nicht - da ist noch viel Arbeit zu leisten. Und: diese Arbeit sollte in einer Schaltung münden, die dann im gesamten Bereich von 44.1[kHz]/16[Bit] bis 192[kHz]/24[Bit] ohne allzu große Änderungen der Schaltung (sprich: notwendigen Umschaltungen von Bauteilewerten zusammen mit der Samplerate etc. in der Praxis) verwendbar ist, ohne daß der Aufwand durch "die Decke geht".

In dieses ganze Wandlerkonzept beginnen derzeit bereits die ersten Pflänzchen des Tiefpaßfilters ihre Fühler hin auszustrecken. Diese beiden Funktionsgruppen interagieren - speziell an deren direkter Schnittstelle - heftiger miteinander, als man auf den ersten Blick glaubt (und: ich will die Zahl der Röhren ja nicht ausufern lassen, sondern auf ein absolutes, aus technischen Gründen vertretbares (und nicht aus BWL-Gründen scheinbar gebotenes) Minimum begrenzen). Ach ja: Die für 16[Bit] / 44.1[kHz] / Stereo erforderliche Röhrenanzahl (= Anzahl der Glaskolben) sinkt gepeilt derzeit ganz leicht: Wenn alles extrem gut läuft, könnte man mit dem derzeitigen Erkenntnisstand ganz knapp unter 50 Stück (also so bei 48 oder 49 Stück) landen - und das wären alles ausschließlich Trioden(systeme).

Für 192[kHz] / 24[Bit] / Stereo kämen dann noch 16 Röhren dazu (da sind eventuell erforderliche "Aufbohrungen" bei Stromversorgung und Referenz noch gar nicht eingerechnet) - und bei den Tiefpaßfiltern lassen sich (für diesen Betriebsfall) da leider im Gegenzug keinerlei Röhren einsparen, weil so ein "High-Performance-Pure-Tube-DAC 192/24" dann ja (abwärtskompatibel) ja auch hundsgewöhnliches 44.1[kHz] / 16[Bit] / Stereo abdecken müßte, damit auch simple Allerwelts-CDs abgespielt werden können - und dafür braucht's steile Filter). Oversampling mit Röhren? Darüber hab' ich noch nicht nachgedacht.....

Es schaut so aus, als ob es spannend bleiben könnte.

Grüße

Herbert

Moin Hewrbert,

Irgendwie lamentieren wir hier aneinander vorbei

Daß das Analogsignal (inklusive Referenzspannungsquelle) ausschließlich Röhren sieht (was es in dieser Form ja bis jetzt nicht gibt). Was für die audiophilen Puristen halt..

Was Du beabsichtigst ist mir durchaus klar. Aber ein wirklich puristischer Ansatz geht eben anders. Einfach nur die R2R an die I/O Pins eines Mikrokontrolers (oder eben FPGA) legen... Logikpegel = Referenzspannung und feddich is. Das habe ich vor etlichen Jahren schon mal mit 8Bit aufgebaut. Natürlich noch nicht unter audiophilen Gesichtspunkten... und kann mich erinnern, neben speziell generierten Signalfunktionen (wofür das gedacht war) auch mal Musike da durch gejagt zu haben. Das Ergebnis habe ich damals durchaus erstaunt zur Kenntnis genommen... und da waren nur 8Bit im Spiel.
Puristischer gehts eigentlich kaum. Und nein, da war nicht mal nennenswerter digitaler Müll wirklich vernehmbar. Wenn man natürlich eine Referenzspannung mit Röhren aufzieht und diese für die R2R Geschichte nutzen will, muss man natürlich, dem Ansatzt "Alles durch Röhren" folgend, auch Röhrenschalter basteln.

Natürlich sind das zum jetzigen Zeitpunkt alles "nur" Simulationsergebnisse, die schwer von der Genauigkeit der Röhrenmodelle abhängen. Um da zu belastbaren Praxis-Toleranzaussagen zu kommen, muß ich 3[Bit] (ein [Bit] muß - wegen der Bit-Verkopplungen - in der Mitte zwischen den anderen beiden stehen) eines solchen Wandlernetzwerks aufbauen, diese mit ungefähr sechs verschiedenen ECC88 verschiedener Hersteller und verschiedener Baujahre bestücken und mir bei jeder dieser Röhren-Neubestückungen ein Potential an einer bestimmten Elektrode einer Röhre jeweils unter den Schaltbedingungen "ON" und "OFF" für dieses Bit für mindestens 15 Minuten ab dem Einschaltkaltstart anschauen (und natürlich mitschreiben) - danach habe ich alle Praxisdaten, die ich brauche, um zu entscheiden, ob ich dieses Projekt "in die Tonne" trete oder ob ich es weiterverfolge. Und, ja: Diesen Test - wenngleich in Durchführung und Dokumentation zeitaufwendig - werde ich machen.

Vielleicht kannst Du ja etwas Aufwand minimieren und einfach nur die Kennlinien der verschiedenen Röhren aufnehmen... Würde ich Dir glatt sehr sehr zuverlässige Spice-Modelle von generieren.Die kannst Du ja dann immer wieder verwenden.
Ich will ja, dass es weitergeht, um dann vielleicht was von der analogen Filterei abzustauben...

Gruß, Matthias

pragmatiker (Beitrag #57) schrieb:

Es schaut so aus, als ob es spannend bleiben könnte.

Moin Herbert......hat sich was getan?



Gruß

Frank

Ich hab' - beruflich etc. bedingt - leider momentan andere Prioritäten. Das ist halt leider die Crux, wenn man noch arbeiten muß - mir würde es jedenfalls als Privatier (vulgo: Rentner) auch über Jahrzehnte keine Minute langweilig werden. Aber: Aufgeschoben ist nicht aufgehoben......

Grüße

Herbert

Moin,

Zeit diesen Thread mal zu exhumieren...
weil seit einiger Zeit das Thema wieder von stärkerem Interesse...

Hier habe ich einen brutal einfachen Chinesischen R2R DAC gefunden.

Nur ein paar Logic-Chips... 8 Stück 74HC164 Bit-Schieberegister, 4 Stück 74HC574 3-state Flip-Flops und ein 74HC157 Multiplexer... feddich ist die digitale Mimik, um von der seriellen Digitalschnittstelle I2S auf die R2R-Leiter zu kommen. Das ähnelt meinem weiter oben genannten minimalistischen Ansatz.
Was macht man nun mit sowas?
Zunächst testen... Klanglich. SPDIF koaxial Schnittstelle eines absoluten billig-Medion-DVDP drangeklemmt und eine Röhre dahinter:

Hinter die Röhre noch einen RIAA-Verzerrer und ab damit an den MM-Eingang meiner Lieblings-Phono.
Die OPA am Ausgang (Verstärker/Buffer) natürlich entfernt.
Da haben wir also den MINIMAL-DAC
Kein Oversampling und keine Repro-Filter a la Shannon/Nyqist...
Und siehe, es wird Musik.

Da es ja keinen unendlich steilen Tiefpass, weder analog, noch digital gibt, sieht ein anderes Signal, als ein reiner Sinus, am Ausgang eines CDP wirklich schlimm aus.

Links ein Sägezahn und rechts ein Rechteck... 1kHz
Tatsächlich enthält die CD aber Folgendes:

Kann man aber nur hinter einem DAC sehen, der keine Filter hat.
Zu höheren Frequenzen wird es nicht besser... ich will nicht langweilen.

Eigentlich ist auch das noch nicht das Problem.
Die Filterei bringt die Phase des Signals um mehrere hunder Grad durcheinander... Folge, CD klingt nach Konserve, nicht nach Musik. Grund und Oberwellen kommen zeitversetzt beim Hörer an. Phasenabhängiges Stereo bei Frequenzen unter 1kHz kommt auch völlig durcheinander.

Nun könnte man meinen, dass man die "Treppchen" am Ausgang eines R2R hört. NEIN. Die hört man nicht.

Ich habe also einen meiner "Röhren-CDP" etwas umgestaltet...

Röhren-CDP... soso... ich sehe jede Menge Sand hinter dem PCM1796 DAC-Chip. Erst ein I/V-Wandler und dann noch ein analoger Tiefpass... hinter dem sowieso schon digital filternden DAC. Aber gaaanz hinten ist ja da auch noch eine Doppel-Triode vor dem Ausgang. Alibi.
Also etwas umgestaltet:
Die beiden Clocks und die Daten vor dem DAC-Chip abgegriffen:

und dem diskreten R2R eingespeist...

Etwas von der Röhrenheizung für die Stromversorgung des R2R abgezapft...

Die Ausgänge des R2R direkt in die Röhrenausgangsstufe eingekoppelt...

Alles hübsch verstaut...


Deckel drauf... Und somit habe ich einen echten Röhren CDP...
Das Dingens mach jetzt Musik aus den Konserven.

Aber es gibt auch noch andere Ansätze...

Gruß, Matthias

cool !

Moin Matthias,

da hast Du ja etwas hoch Interessantes gebastelt. An so einem bezahlbaren R2R-DAC am besten in Verdindung mit Röhren bin ich ja nach wie vor sehr interessiert. In einem anderen Thread hier ging es auch schon mal um eine Vollröhren-Lösung, Herbert hatte da etwas anskizziert. Aber so ein bezahlbarer minimalistischer Ansatz gefällt mir auch sehr.

Rolf_Meyer (Beitrag #61) schrieb:

Moin, ... Nur ein paar Logic-Chips... 8 Stück 74HC164 Bit-Schieberegister, 4 Stück 74HC574 3-state Flip-Flops und ein 74HC157 Multiplexer... feddich ist die digitale Mimik, um von der seriellen Digitalschnittstelle I2S auf die R2R-Leiter zu kommen. Das ähnelt meinem weiter oben genannten minimalistischen Ansatz.

Kannst Du das evt. mal etwas genauer ausführen, sprich wie Du das Eingangssignal (S/PDIF koaxial, elektrisch) in das I2S-Format bringst, welches der Hifi-R2R-DAC aus China verarbeiten kann ?

Und wie schaut es mit einem USB-Eingang aus ... Könnte man ggf. ein USB-Interface (so etwas z.B. USB PCM2706 TO I2S IIS Decoder Module) vor den R2R-DAC "hängen" ?

Was mich auch interessieren würde, welchen Ausgangspegel (mV) liefert der R2R-DAC am Ausgang zirka. Und last bu not least ... Wie hat das mit dem Zoll funktioniert, musstest Du das Board beim Zoll abholen oder hat das DHL evt. mit erledigt ?

Beste Grüße
Steffen

Moin Steffen,

War ein paar Tage nicht hier, deshalb verspätete Antwort...

Aber so ein bezahlbarer minimalistischer Ansatz gefällt mir auch sehr.

Kein schlechter Plan! Da kommt tatsächlich richtig Musik raus!

Kannst Du das evt. mal etwas genauer ausführen, sprich wie Du das Eingangssignal (S/PDIF koaxial, elektrisch) in das I2S-Format bringst, welches der Hifi-R2R-DAC aus China verarbeiten kann ?

Der gezeigte R2R-DAC vom Chinaman hat einen Koax-Eingang für SPDIF.... Muß man nix anpassen. Da werkelt dann ein AK4114 der die Üersetzung von SPDIF auf I2S übernimmt. Vorsicht, Onkel Chang lügt! Da steht was von 192kHz/24Bit... Jaaaaa... Die 192kHz schafft die Platine tatsächlich, der R2R ist abr nur für 16 Bit ausgelegt... Ist ja für CD auch ausreichend.
Da ich aber eigentlich nur CDs drüber schicken wollte, habe ich das Cinch-Geschwür seitlich beseitigt und gehe mit der CDP-internen I2S Schnittstelle direkt drauf. Erübrigt das beliebte "Reclocking-Abstrakt"... hier wird nix reclocked, sondern der Bitclock des CD-Laufwerkes benutzt... Nix Jitter!

Und wie schaut es mit einem USB-Eingang aus ... Könnte man ggf. ein USB-Interface (so etwas z.B. USB PCM2706 TO I2S IIS Decoder Module) vor den R2R-DAC "hängen" ?

Ich glaube, daß das nicht paßt. Ist wohl die Umsetzung von I2S nach USB... gebraucht würde USB zu I2S. Aber wozu das? Heute unterstützen sogar Onboardsoundkarten die SPDIF-Ausgabe...
Aus dem China-DAC kommen ~1Veff bei digitaler Vollaussteuerung raus.

Ich bin schon wieder ein paar Schritte weiter... "Durchdrungen" habe ich ein Thema erst, wenn ich die Ausführung selbst realisiert habe...
Zunächst habe ich selbst einen R2R-DAC für 16 Bit aufgebaut und im CDP "verwurstet".

Spielt göttlich!
Hier noch im aktuellen Aufbau für einen Freund... in Schön...


Da ich aber festgestellt habe, daß mein CDP als eigentlicher SACDP an der I2S Schnittstelle tatsächlich 88,2kHz/24Bit beim Abspielen von SACD anliefert, baue ich sowas noch mal als 24-Bitter auf... In SMD dann allerdings... Die Leitungslängen werden sonst kritisch.
Das ist der nächste Plan.
Übrigens, aus meinen DAC kommen 5Vss(1,77Veff) raus... Da braucht man die Röhre nur zur Impedanzanpassung

Gruß, Matthias

Kein Zoll-Problem, Polsterumschlag lag einfach nur im Briefkasten...

Hallo Matthias,

hab vielen Dank für die ausführlichen Antworten.

Aktuell scheint mir das Angebot des R2R-Boards beim fernöstlichen Anbieter auf ebay leider ausverkauft. Dasselbe (oder ein ähnliches) Board habe ich bisher leider auch nicht im Netz finden können.

Aber so eilig ist die Sache hier nicht. Ich verfolge erst mal mit sehr großem Interesse, was Du weiter zusammen "zauberst".

Stellt die DIY-Platine, die Du gezeigt hast einen kompletten 16-Bit R2R-DAC dar und mit welchem Eingangssignal speist Du das Ganze?

Wegen dem SPDIF ... Mein Mainbaord (leider schon etwas älter (ASRock B85m-ITX Intel B85 So.1150)) verfügt nur über einen optischen Ausgang (Optical SPDIF Out Port), einen elektrischen koaxialen SPDIF hat es leider nicht. Einige neuere Mainboards verfügen aber scheinbar direkt über eine solche Schnittstelle. Mal schauen, was ich hier mache.

Bis hier hin erst einmal und wie gesagt ich lese sehr interessiert mit.

Beste Grüße
Steffen

Moin,

Aktuell scheint mir das Angebot des R2R-Boards beim fernöstlichen Anbieter auf ebay leider ausverkauft. Dasselbe (oder ein ähnliches) Board habe ich bisher leider auch nicht im Netz finden können.

Tatsächlich... sogar beim Ali ausverkauft...

Stellt die DIY-Platine, die Du gezeigt hast einen kompletten 16-Bit R2R-DAC dar und mit welchem Eingangssignal speist Du das Ganze?

Ja, ist ein kompletter Stereo 16Bit DAC.

Nur der reine DAC-Teil, ohne Spannungsversorgung und diverse Block-Kondensatoren...
Der könnte reine Standard-Serielle Daten verarbeiten. BCK = Bitclock, LRCK = Links/Rechts und DATA für die Daten...
Aus meinem CD-Laufwerk kommen aber Philips-I2S Datenströme... Macht ein 15-Bit Shifting notwendig, deshalb obendrauf die Bitshifter-Platine (zu sehen im ersten Bild des vorigen Posts).

Dies gilt aber nur für meinen CDP und nur für 16Bit. Es gibt ja auch noch das SONY-Format und Andere... Deshalb die DAC-Platine und den Shifter getrennt.
Ansteuern könnte man den DAC auch damit. Da könnte man den Shifter evtl. auch weglassen... Teil ist bestellt und wird demnächst getestet...
Damit würde sich die Frage nach einem Koax-SPDIF erübrigen, hat ja auch optischen Eingang...

... und wie gesagt ich lese sehr interessiert mit.

Schön, daß es überhaupt jemanden interessiert...

Gruß, Matthias

Hier liest noch jemand mit.......

Grüße

Herbert

Moin Matthias,

diese kleine Wandlerplatine von Optisch und elektrisch (Koaxial) SPDIF nach I2S gefällt mir. Wenn man damit Deinen R2R-DAC speisen könnte, wäre das perfekt.

Ich würde mich dann glatt auch hinsetzen und Deinen R2R-DAC nachbauen, allerdings in der 16-Bit-Version und bedrahteten Bauteilen.
SMD ist leider nichts für meinen "Küchentisch".

Daher finde ich Dein Projekt hier sehr spannend, generell "geisterte" mir immer schon der Gedanke im Kopf herum, dass DAC-Prinzip des R2R-Netzwerks, was eigentlich zunächst am einfachsten zu realisieren erscheint und in diversen Studienfächern auch meist zuerst (vor der Sukzessive Approximation und Sigma Delta) vorgestellt wird, tatsächlich zum Musikhören einzusetzen.

Interessant zu wissen wäre noch, wie Du das mit den Widerständen gemacht hast ... Präzisionswiderstände ... ausgemessen ... ?

Beste Grüße
Steffen

Moin Steffen,

diese kleine Wandlerplatine von Optisch und elektrisch (Koaxial) SPDIF nach I2S gefällt mir. Wenn man damit Deinen R2R-DAC speisen könnte, wäre das perfekt.

Das paßt schon... Die Frage ist, ob da noch was dazwischen muß, oder ob man damit direkt auf die DAC-Platine losgehen kann.

Dies ginge auch
Die macht dann USB nach I2S in genügend Samplerate...

Ich würde mich dann glatt auch hinsetzen und Deinen R2R-DAC nachbauen, allerdings in der 16-Bit-Version und bedrahteten Bauteilen. SMD ist leider nichts für meinen "Küchentisch".

Och, dös geht auch auf dem Küchentisch
Das Problem ist ja nicht das Bestücken, sondern die Erstellung von Platinen in hinlänglich kleiner Strukturgröße mit hobbyistischen Mitteln...
Hier:

Da sind wir teilweise bei 0,2mm Leiterbreite und Abständen... Eine Layoutfile zum Leiterplattenhersteller geben kann ja Jeder
Gestern Abend schnell zwei (sind Mono-Platinen... Kanalselektion über eine Brücke... Die kommen dann übereinander) bestückt:

Heute Abend dann Inbetriebnahme und Messerei...

Daher finde ich Dein Projekt hier sehr spannend, generell "geisterte" mir immer schon der Gedanke im Kopf herum, dass DAC-Prinzip des R2R-Netzwerks, was eigentlich zunächst am einfachsten zu realisieren erscheint und in diversen Studienfächern auch meist zuerst (vor der Sukzessive Approximation und Sigma Delta) vorgestellt wird, tatsächlich zum Musikhören einzusetzen.

Wenn Du Ohren am Kopf hast, wirst Du es nicht bereuen. Vergiß Shannon und Nyquist... Abtasttheoreme... Rekonstruktionsfilter und die Aussage von gaaaanz Wissenden, daß ein R2R nicht funktioniert. Diese Herren haben es nie versucht. Ich schon.

Interessant zu wissen wäre noch, wie Du das mit den Widerständen gemacht hast ... Präzisionswiderstände ... ausgemessen ... ?

0,1% Widerstände (vom Reichelt) und dann auf <0,05% selektiert (Relativ! Nicht absolut, mein bestes Tischmultimeter hat nur eine Genauigkeit von 0,1%)
Ich werde der Sache aber auch noch auf den Grund gehen und mal eine Version dreist mit 1% bestücken... Mal sehen, ob man das hören kann.

@Herbert,

Schön, daß Du auch noch mitliest... Vielleicht wäre das hier eine Idee zum Ansteuern von Röhrenschaltern...

Gruß, Matthias

Moin Matthias,

Das paßt schon... Die Frage ist, ob da noch was dazwischen muß, oder ob man damit direkt auf die DAC-Platine losgehen kann.

Wenn Du das noch herausfinden könntest, würde mich das sehr freuen.
Den optischen SPDIF-Ausgang meines Mainboards würde ich sogar favorisieren, weil ich dadurch automatisch eine Potentialtrennung vom Rechner und dessen Schaltnetzteilen hätte.

Och, dös geht auch auf dem Küchentisch. Das Problem ist ja nicht das Bestücken, sondern die Erstellung von Platinen in hinlänglich kleiner Strukturgröße mit hobbyistischen Mitteln...

Deinen DIY-Leiterplatten kann ich nur den allergrößten Respekt zollen. Ich hatte letztens auch mal wieder angefangen @home ein paar Leiterplatten zu ätzen, allerdings mit sehr einfachen Mitteln und handgezeichnet mit Pinsel und Nagellack ... Diese sind von der Qualität quasi der Gegenentwurf zu Deinen schönen Platinen. Von den genannten Strukturen (0,2mm Leiterbreite und Abständen) bin ich da "meilenweit" entfernt.
Wie hast Du das so gut hinbekommen ? Ich vermute mittels eines Belichtungsverfahrens und hochauflösenden Foliendruck via Tintenstrahldrucker ?

Ich habe bisher erst 3x SMD-Bauteile verlötet (bzw. versucht zu wechseln), einmal einen 8-Pin-OPV auf einem DSO138-Board und einmal einen SMD-Widerstand auf einer Wechselsprechanlage, war beides leider ein Krampf für mich. An einem Navi hatte ich mal versucht eine SMD-USB-Buchse zu auszutauschen, dabei sind mit leider die Leiterzüge weggebrutzelt. Daher mache ich bislang immer einen großen Bogen um SMD. Das kann aber auch daran liegen, dass ich weder den richtigen Lötkolben noch die richtige Lupe für so etwas besitze.

Daher würde ich mich eher an Deinen zu erst gezeigten Platinen für den 16-Bit-R2R-DAC orientieren wollen, ich denke so etwas könnte ich am Küchentisch realisieren.

Wenn Du Ohren am Kopf hast, wirst Du es nicht bereuen.

Ja, ich meine, zwei Stück davon wurden mir bei der Geburt mitgegeben und die funktionieren auch noch relativ gut.

Und ja, ich finde es sehr gut, dass Jemand mal so einen R2R-DAC wirklich (sogar in auch nachbaubarer Form) aufbaut und in der Anwendung zum Musikhören testet.

Ich werde der Sache aber auch noch auf den Grund gehen und mal eine Version dreist mit 1% bestücken... Mal sehen, ob man das hören kann.

Auf dieses Experiment bin ich ebenfalls sehr gespannt. Ich würde hier in der Tat Unterschiede vermuten, anders als bei "Kondensatortesthörern", wo meist die bei Mondschein besungenen handgewickelten C's am besten "klingen".
Wenn die Unterschiede (1% Widerstände vs. 0,05% (relativ) selektiert) nicht so immens sind, wäre das natürlich für den Basteler als Nachbauer ein Vorteil.

Beste Grüße
Steffen

Moin,

Ich vermute mittels eines Belichtungsverfahrens und hochauflösenden Foliendruck via Tintenstrahldrucker ?

Ja, zwei Overheadfolien mit Laser bedruckt. Beide Folien übereinander (zur Kontrastverbesserung) auf Leiterplatte mit positiver Fotolackbeschichtung und mit UV-Gerät belichtet... dann entwickelt und in Natriumpersulfatlösung geätzt. Habe früher beruflich auch viele Prototypen gebaut... bis Strukturgrößen von 0,1mm auf manuell erstellten, zweilagigen Platinen.

Daher würde ich mich eher an Deinen zu erst gezeigten Platinen für den 16-Bit-R2R-DAC orientieren wollen, ich denke so etwas könnte ich am Küchentisch realisieren.

Auch dies ist nicht ganz so einfach

Mit Mudderns Nagellack werden diese teilweise 0,4mm Strukturen schwer handhabbar sein.
Aber wenn tatsächliches Interesse besteht, könnte ich beim nächsten Mal eine solche Platine für Dich mit machen...

So... zurück zum 24-Bitter...
Hier bei Inbetriebnahme des linken Kanales:

Wichtiger und einziger Abgleich... der digitale Nulldurchgang (Die Daten liegen ja in unsigned 16Bit PCM vor, wobei der Nulldurchgang bei hexadezimal 7FFF auf 8000 erfolgt. Da in diesem Moment 15Bits aus und nur 1Bit auf ein gehen, gibt es da die Notwendigkeit, den Widerstand am MSB etwas nachtrimmen zu müssen. Habe ich mit einem niederohmigen 25-Gang Spindeltrimmer realisiert.)
Vorher:

Nachher:

Als Signal dient dabei ein -40dBFS Sinus, den ich synthetisch auf eine CD gebracht habe.

Hier dann mit dem zweiten Kanal im SACDP verbaut:

bei der Arbeit:


Und jetzt "Butter bei die Fische"...
Klirrspektrum bei -40dBFS

... und bei -20dBFS

Und das Frequenzspektrum bei -40dBFS

und bei nahezu digitaler Vollaussteuerung:


Die Messungen kommentiere ich nicht...
Sind jedenfalls besser, als bei so manchem CDP mit Chip-DAC und digitaler und analoger Filterei...

Und wie klingt das nu?
So wie eine LP mit perfekt eingestelltem scharf geschliffenem MC-Abnehmer, nur ohne Rauschen, Knistern und Knaksen.
Man kann endlich den Unterschied zwischen der CD und der SACD-Spur auf einer Hybrid-SACD hören! SACD ist deutlich räumlicher und detailreicher. Aber auch CD mag ich wieder gern hören, schon seit der 16-Bit Version des R2R-DAC...

Gruß, Matthias

Moin Matthias,

... Mit Mudderns Nagellack werden diese teilweise 0,4mm Strukturen schwer handhabbar sein. ...

Mudderns Nagellack zweckentfremden gibt großen Ärger. Daher habe ich den "guten" und schwarzen Nagellack aus dem Drogeriemarkt für sagenhafte 1 Euro verwendet. Es gibt auch auch ein Foto.

Schön sind die Leiterzüge nicht und die Strukturen sind alles andere als fein. Für mein aktuelles Projekt ( Klick) reichte es aber halbwegs. Das war auch mein erster Ätzversuch seit Ende der DDR. In meiner Jugend hatte ich so was öfters gemacht, damals aber mit Salzsäure und Wasserstoffperoxid sowie einem Edding-Stift aus dem Westen. Das klappte, soweit ich mich erinnere, ganz gut. Aber selbst/auch mit Edding-Stift lassen sich Strukturen <2 mm leider nicht wirklich realisieren.

... Aber wenn tatsächliches Interesse besteht, könnte ich beim nächsten Mal eine solche Platine für Dich mit machen...

Das würde mich sehr freuen!
Und ja ... Mein Interesse ist ungebrochen und ich würde so einen (16-Bit)-R2R-DAC schon gern aufbauen. Die kleine Platine zum Wandeln von optisch und elektrisch (Koaxial) SPDIF nach I2S könnte ich in der Bucht ja schon mal ordern.

Die Messungen sehen doch "astrein" aus. Und der Hörtest überzeugte anscheinend auch.

Ich müsste nur schauen, ob ich den beschriebenen Abgleich (digitaler Nulldurchgang) hier auch hinbekomme, ich nehme mal an, den brauche ich auch bei der 16-Bit-Variante.

Beste Grüße
Steffen

Moin Steffen,

Da habe ich mir den Anlauf mit den gedruckten Schaltungen doch schon ziemlich abgekürzt. Höchste Achtung vor dem Pinselschwingen! Jede Platine ein Unikat..

Ich habe es lieber reproduzierbar:
Hier Deine Platine... schon gebohrt und "durchgeklingelt".

Jetzt muß ich nur noch auf die kleinen Chinesinnen warten, um zu bestimmen, ob da nun noch irgendwie was "geshiftet" werden muß.
Hier der Bestückungsplan:

Die roten Verbindungen sind Brücken.
Der Rest sollte erkennbar sein.
Was noch fehlt, sind die Blockkondensatoren an den 74HC14 und 74HC574. Ist aber sicher gut zu sehen auf dem ersten Foto meines letzten Posts.
Die Blauen sind Elektrolyten mit 47µF... jeweils vom Versorgungsspannungsanschluß und dem GND-Anschluß des Chip. Genau so mit den 100nF Folien für die anderen Logik-Chips.
Mein nun überflüssiger 16-Bit-DAC hat eine neue Heimat in einem Medion-DVD-Player gefunden:

Dieses absolute Billig-Dingens wird jetzt so manchen HiFi-Voodoo-CDP "an die Wand klatschen"...

Ich müsste nur schauen, ob ich den beschriebenen Abgleich (digitaler Nulldurchgang) hier auch hinbekomme, ich nehme mal an, den brauche ich auch bei der 16-Bit-Variante.

Ja, muß auch beim 16-Bitter sein. Ist aber nicht wirklich schlimm... mit einem halbwegs brauchbaren Oszi. Geht aber auch nach Gehör... und da Dir zwei Ohren gegeben sind, wird das auch hinhauen, so die brauchbar funktionieren. Wenn der Nulldurchgangt unsauber ist, hört man das schon.

Gruß, Matthias

Moin Matthias,

ja meine Platinen sind immer Unikate. ... wobei auch mir reproduzierbare Ergebnisse (ohne Pinselschwingen) lieber wären.

... Hier Deine Platine... schon gebohrt und "durchgeklingelt". ...

Wow, ein wirklich sehr feine Platine, mit sehr viel Arbeit und Liebe gefertigt. Und sogar von Hand mit Bohrmaschine gebohrt sowie "durchgeklingelt". Extra für meine "Wenigkeit".

Hab vielen vielen Dank dafür!!

Laß mich bitte wissen, was ich Dir dafür geben kann!

Ich werde dann dieses SPDIF (optisch und koaxial) zu I2S - Modul auch schon mal beim freundlichen Chinesen ordern. Meist dauert es ja ca. 2 bis 4 Wochen, ehe Lieferungen hier eintreffen. Aber zumindest brauche ich mir hier keine Sorgen um den Zoll machen, da der Kaufpreis unter der Freigrenze liegt.

Dieses absolute Billig-Dingens wird jetzt so manchen HiFi-Voodoo-CDP "an die Wand klatschen"...

So soll das sein.

Wenn der Abgleich auch nach Gehör funktioniert, ist dies um so besser, da ich ja über Lauscher verfüge und sogar 2 Stück davon habe. Mal schauen, vielleicht zeigen mir meine DSO-138-Schätzeisen auch etwas Verwertbares.

Und ja ... wenn Du wegen dem Modul von den Chinesinnen nach mal schauen könntest, wäre das sehr nett. Genau dieses SPDIF-zu-I2S-Modul würde ich gern einsetzen, um meinen PC mit dem R2R-DAC zu verbinden.

Hab noch mal vielen vielen Dank für den ausgezeichneten Support hier und die schöne Platine. :hail

Ich freue mich schon sehr, dass ich mir tatsächlich nun einen eigenen DAC basteln kann. Das hätte ich so bislang nicht vermutet. Ich will mich die Tage auch noch mal mit genauer Deinem Schaltplan beschäftigen, da ich i.d.R. das Ziel hege, die Schaltungen, die ich aufbaue auch zu verstehen.

Beste Grüße
Steffen

Moin in die Runde, und "mach hinne Steffen!"

...hier werkelt seit gestern eine Streamer DAC "Studie" mit Matthias' 24bit R2R Version. Endlich wieder gebastelt ....
Einen ordentlichen Audiolab CD8300 gewöhnt, fiel schon nach wenigen Takten (ja, wirklich) eine gewisse Lässigkeit, Selbstverständlichkeit auf, und noch einiges mehr, was aber erstmal verifiziert werden muß, sofern es meine Subjektivität erlaubt. Nach ein paar Stunden nix Negatives. Schaun mer mal, wie es nach ein paar Tagen tönt und was andere meinen. Seeeehr vielversprechend, bin gespannt was der Steffen sagen wird.

Gruß erstmal & bleibt gesund



Rückseite. Netztrafo separat.

Frank

Moin Frank,

da warst Du ja deutlich schneller als ich.

Ich werde mich wohl über Ostern ans Werk machen. Die Platine, die mir Matthias dankswerter Weise gefertigt hat, wird Anfang der Woche hier eintreffen, ebenso meine Reichelt-Bestellung.

Allerdings muss ich meine Ideen zur Realisierung des Endaufbaus mit dem Röhrenkathodenfolger noch "bündeln". Die Ausgangsspannung des KF (also letzendlich das Ausgangssignal des R2R-DAC) wollte ich via Poti einstellbar machen und den auch Pegel "irgendwie" am Gerät selbst visualisieren. Das macht mir momentan am meisten "Kopfzerbrechen". Blinkende LED-Balken passen nicht ins Konzept und nicht zur Röhre. Zappelnde VU-Meter sind auch nicht so "meins", aber vielleicht beschrifte ich doch nur die Potiskala mit dBU-Werten.
Auch "geistert" mir noch ein weiterer kleiner Kopfhörerverstärker (diskret aufgebaut mit Halbleitern) im Kopf herum, den ich, wenn ich eh am Gehäusebauen bin, in einem ähnlichen Format wie den R2R-DAC basteln möchte, quasi zwei optisch und maßlich ähnliche, eher kleine Geräte, die ich neben- oder über-einanderstellen kann. So hätte ich ein vollständiges (Schreibtisch-taugliches) Set-Up. Mal schauen ...

[offtopic]
Wenn jemand noch Ideen für einen guten kleinen (nicht zu aufwändigen) KHV, mit "Sand" (diskret) aufgebaut, hat, der sowohl 32 Ohm als auch 600 Ohm KH mit ausreichend Power bedienen kann ... immer her damit ...
[/offtopic]

Auf jeden Fall freue ich mich schon sehr den R2R-DAC von Matthias aufzubauen und vor allem zu hören. Ich werde mich auf jeden Fall mit dem Aufbau beeilen.

Beste Grüße
Steffen

Ste_Pa (Beitrag #76) schrieb:

Wenn jemand noch Ideen für einen guten kleinen (nicht zu aufwändigen) KHV, mit "Sand" (diskret) aufgebaut, hat, der sowohl 32 Ohm als auch 600 Ohm KH mit ausreichend Power bedienen kann ... immer her damit ...

Der hier ist bekannt, nehme ich mal an:

https://jdslabs.com/product/atom-amp/

Der ist gut und preislich wohl nur schwer zu toppen - allerdings sind da "böse" Operationsverstärker drin.

Grüße

Herbert

Moin Herbert,

Dank Dir für den Hinweis zu dem KHV. Diesen KHV kannte ich noch nicht, bei dem Preis lohnt ja der Selbstbau, wie eigentlich von mir angedacht, (fast) nicht. Das muss ich mir noch mal durch den Kopf gehen lassen.

Aber ja, es scheint, dass in dem KHV tatsächlich "böse OPV" verbaut sind, ich würde fast darauf tippen, dass dort diese "öminösen" BUF634 eingesetzt werden, also quasi "strom-verstärkende Drähte." mit zusätzlichen Spannungsverstärker davor.


An alle zusammen ,

noch mal zurück zum DAC und vor allem dem Kathodenfolger ...

Ich habe mir auch hier zu ein paar Gedanken gemacht ... als Röhren kämen die ECC83, die 6SN7 oder die EF800 / EF80 (als Triode) in Frage, die sich in NF-Vorverstärkern sehr gut einsetzen lassen. Die 6SN7 mag ich nicht so, wegen ihrer Größe und dem Sockel. Um es klein zu halten favorisierte ich (eigentlich) die ECC83 als Doppeltriode, ich käme so mit nur einer Röhre aus. Aber, wenn ich mir die Kennlinien so anschaue, müsste man hier vermutlich mit Betriebsspannungen in der 300-V-Gegend herangehen, um ein -Ug im Bereich von 3V zu erreichen. Der R2R-DAC liefert 5 Vss also eine Amplitude von 2,5V. Nehme ich nun eine EF80 pro Kanal und schalte diese als Triode käme ich betriebsspannungstechnisch deutlich niedriger. Ich habe mal einen Entwurf für einen KF erstellt und würde gern wissen, ob man diesen so aufbauen kann oder ob man die Arbeitsgerade doch anders wählen / "legen" sollte.

Was mich auch noch beschäftigt ... Die meisten meiner KHV und Verstärker sind für eine Eingangsempfindlichkeit von 300 mV_rms ausgelegt. Der Kathodenfolger hat zwar eine Spannungsverstärkung kleiner 1, senkt mir den Spannungspegel aber nicht von 5 Vss (1,76 V_rms) auf die 300 mV_rms. Klar könnte ich nun einen Poti / Spannungsteiler an den Ausgang setzen. Aber evt. gibt es hier noch eine "elegantere" Möglichkeit ? Für eine Gegenkopplung (zwecks Pegelabschwächung) finde ich aber leider keinen richtigen Ansatz.

Über Hinweise freue ich mich wie immer.

Beste Grüße
Steffen

Hi Steffen,


und ein freundliches Hallooo in die kompetente Runde, in welcher ich als "Röhren-Newby" sehr interessiert und lernbegierig mitlese.

Steffen, Du möchtest den Ausgangspegel des KF auf 300 mVrms runterziehen, richtig?

Ich betreibe ein ähnliches Projekt, allerdings als AF (... brauche Hub am Ausgang...) hinter einem Delta-Sigma DAC, Spannungshub des DAC ebenfalls 5 Vpp, zentriert als +-1,25 Vpp um eine Polarisationsspannung 2,5V (also Ub/2) herum. Bezüglich des DAC ähnliche Verhältnisse also.

Wie wäre es in deinem Falle mit einer Pegelabsenkung (...zunächst durch Poti 10K sofern dein R2R-DAC diesen AC-mäßig treiben kann, später dann durch Festwiderstände...) zwischen C1 und g? Dessen Quer-R könntest Du ja bei der Bemessung R3 mit einfließen lassen. R5/ Gridstopper R4 könnten sogar entfallen, sofern der Tiefpass dann nicht zu weit absinkt.

Vorteil der Pegelabsenkung -vor- der Röhre wäre sogar dass -Ug moderater ausfallen könnte bevor Gitterstrom einsetzt, was eine flachere Arbeitsgerade bzw. mögliche Reduzierung der Ua zur Folge hätte.

Nur so eine Idee, simulier das doch mal. Denkfehler / Gegenvorschläge?


Besten Gruß...

- der Jörch -

Edit: Poti natürlich gegen Masse, nicht zum Knotenpunkt R1 / R2.

Hallo der Jörch,

besten Dank für die Ideen.

Ich habe den Einfluss des Quer-R's mal ausprobiert via LT-Spice. Leider ist die Auswirkung nicht sonderlich hoch. Die Variation von RV im Bereich von 1 kOhm bis 1 MOhm wirkt sich um ca. 5 dB auf den Ausgangspegel aus. Ich denke zu hochohmig sollte ich hier auch nicht werden.

Der Denkanstoß, den Pegel vor dem KF zu reduzieren, ist aber in jedem Fall sehr gut. Wenn ich hier den Eingangspegel des KF absenke, entspechend der maximal gewünschte Ausgangsspannung des KF, könnte ich in einen günstigeren Arbeitsbereich im Kennlinieneld gehen, da -Ug nicht mehr so hoch sein muss.

Am "liebsten" wäre mir eine Art von lokaler Gegenkopplung, aber ich sehe beim KF da keinen richtigen Ansatz, um so etwas zu realisieren.

Viele Grüße
Steffen

Hi Steffen,


mit einer GK bei einem KF ist leider Essig, da hast Du Recht. Dazu benötigt es eines invertierten Signales. Möchtest Du mit der GK den Klirr senken?

Aaaber mal noch anderasser:

Machst Du Rv/R1/R3/R4 weg und setzt das Poti direkt zwischen C1 und g nach Masse. Dieses ist dann Gitterableitwiderstand und (* streiche Gridstopper... Denkfehler...) zugleich. R2 passt Du dann so an dass Ik und -Ug passen.

Kannst auch mal im Interesse des guten Klanges den ersatzlosen Entfall des C1 überdenken, denn der DAC bringt ja bereits eine positive Polarisationsspannung mit und dessen Ausgangssignal wird nie negativ gegenüber Masse.

Immerhin hängt g des KF in diversen Schaltungsvarianten ohne Koppel-C direkt an der Anode eines vorausgehenden AF. Mein AF läuft ohne C1 jedenfalls bestens.

Besten Gruß...

- der Jörch -

agentlost (Beitrag #81) schrieb:

mit einer GK bei einem KF ist leider Essig, da hast Du Recht. Dazu benötigt es eines invertierten Signales.

Wo ist das Problem .. dann halt ein System mehr pro Kanal ...schon praktisch, die Doppeltriode.

Moin,

...schon praktisch, die Doppeltriode.

Jaaaa. Aber beim Frank brauchten wir Verstärkung (~3Veff für absolute Vollaussteuerung seiner 845er), deshalb diese Schaltung:

Das ist eine Raphael Orthophonic Line für 6SN7 ausgelegt... macht ~6dB Verstärkung... und ist praktisch klanglich nicht vorhanden, weil nahezu neutral.
Aber da braucht man eben auch die 300V, damit das anständig wird.

Hier brauchen wir jedoch Abschwächung...
Mit der EF80(0) würde ich das so angehen:

Klirr im 0,0x% Bereich...
Spannungsteiler (hochohmig!) zur Pegelanpassung natürlich vor dem KF...
Und, bitte bei einem KF den Einkoppel-C bitte NICHT weglassen...
Und auch bei einer normalen Verstärkerstufe... ein Eingangsspannungsoffset von 2,5V will dann auch bei der Dimensionierung beachtet werden.
Aber warum den "bösen" Kondensator weglassen? Der muß nur genügend groß sein... genau wie der Auskoppel-C. Da bemüht man sich, einen DAC zu bauen, der möglichst phasenneutral spielt... und dann Hochpässe? ... Also nix mit 22nF!

Wenn es um niedrige Anodenspannung geht:

Bitteschön...
Das sind PC900... Voll die High-End Röhre... für 1,80Eur beim Reichelt.
Habe diese in meinem letzten Projekt verwurstet:

Ein Raspberry mit aufgesteckten Hifiberry Digi+ Pro meinem 24-Bit DAC und eben einer PC900 Röhrenausgangsstufe...
Die 3,9V Heizspannung kann man prima aus den vorhandenen 5V ableiten... Genau wie die Anodenspannung von 100V
Mit sowas:
Inverter für Leuchtfolien
Klitzekleines Zauberästchen, wo nach genügender Siebung glatte 100V rauskommen. Siebung unproblematisch, weil 1-2kHz getaktet.
Die ganze Mimik (incl. Raspi) wird mit einem Meanwell Schaltnetzteil versorgt...
Ich weiß, alles böses Zeugs, aber wenn ich schon auf der dunklen Seite mit bösem Digitalzeugs angekommen bin... Und das spielt ganz hervorragend... CD-typische totale Schwärze bei Titelpausen...
So sieht das aus:

Mal sehen, wann da ein anständiges Gehäuse drum kommt...

Die PC900 Schalte würde mit Pegelanpassung so aussehen:


So... das solls erstmal sein.

Gruß, und schöne Osterfeiertage Euch allen, Matthias

Moin Matthias,

hab vielen Dank für die beiden Schaltungsentwürfe für den Kathodenfolger.

Mit der PC900-Schaltung hast Du aber mal so richtig was Feines "aus dem Ärmel gezaubert". Denn weisst Du was hier noch in der Bastelkiste mit Röhren liegt ... 4 Stück PC900.



Ich hatte diese Röhren vor einigen Jahren mal "irgendwo" mit bestellt, weil sie so billig waren. (Da hat mir meine Intuition scheinbar geholfen, die mir sagte, dass dies so richtige High-End'ige-Röhren sind. ) Und nun dürfen sie tatsächlich sogar in eine Schaltung. Perfekt.

Beide Schaltungen habe ich auch mal an mein LT-Spice gegeben:
Der PC900-KF macht mit der gegebenen Parametrierung und an 100V UB eine THD von 0,069%
Der EF80(Triode_mode)-KF macht mit der gegebenen Parametrierung und an 200V UB eine THD von 0,018%

Da sich die PCC900 und die niedrige UB von 100 Volt mehr als gut "schlagen" bin ich schwer geneigt die Schaltung genau so einzusetzen.

Diese kleine "böse" Zauberkiste, die aus 5V 100V macht, klingt auch sehr interessant. Vielleicht sollte ich tatsächlich so etwas zumindest mal ausprobieren und nicht per se Schaltnetzteile "verteufeln".

Dann kann es demnächst hier mit meinem R2R-DAC richtig losgehen.

Die "Churchills"-Zigarrenkiste macht einen sehr guten Eindruck als Gehäuse für Raspi, R2R-DAC und Röhrenstufe.

Beste Grüße
Steffen

PS: Ich wünsche allen hier im Forum ein schönes Osterfest.

Servus zusammen,

die PC900 ist eine (feine) Röhre für (geregelte) VHF-Vorverstärker und hat deswegen eine leichte Regelcharakteristik. Typische Eingangsspannungen in ihrem natürlichen Habitat waren maximal ca. 10....50[mV]. Allzu große Pegel sollte man mit dieser Röhre also vielleicht nicht verarbeiten, um Verzerrungen zu vermeiden.

Ein anderer Punkt betrifft eine mögliche Schwingfreudigkeit. Ich glaube mich zu erinnern, daß da, wo ich Ende der 1960er-Jahre wohnte, in einem Gemeinschaftsantennenverstärker PC900 drinsaßen - und ebenso glaube ich mich daran zu erinnern, daß dieser Verstärker Selbsterregungsprobleme hatte.

Grüße

Herbert

Moin Herbert,

Typische Eingangsspannungen in ihrem natürlichen Habitat waren maximal ca. 10....50[mV]. Allzu große Pegel sollte man mit dieser Röhre also vielleicht nicht verarbeiten, um Verzerrungen zu vermeiden.

Ja, klar. Aber hier spielt die nur als Kathodenfolger zur Impedanzwandlung... Auch bei 5Vpp wird da kein erwähnenswerter Klirr produziert. Kann das bischen nicht mal so richtig messen... Dafür glänzt dieses kleine Biest mit relativ geringem Innenwiderstand bei recht anständiger Verstärkung. Toppt sogar meine Lieblings-Kleinsignaltriode (ECC81)... Nur die maximale Anodenspannung ist für die Treiberei von 845ern z.B. zu mickerig.

Ein anderer Punkt betrifft eine mögliche Schwingfreudigkeit.

In der Tat ein wichtiger Punkt. Deswegen habe ich in der realen Schalte einen Gridstopper von 1k direkt am Gitter...

Den habe ich nur in der Simulation verschusselt, denn Simulationen haben eher keine unkontrollierten Schwingneigungen.

Aber muß ich hier alles bis ins letzte Detail vorkauen? Ein wenig eigene Gedanken setze ich schon voraus...
Da sind auch noch ein paar andere kleine Zinken... Im Schaltplan sind nicht alle Kapazitäten enthalten... Habe ich erst im realen Aufbau hinzugefügt... Optimierungsschleifen.

Gruß, Matthias

Servus Matthias,

Rolf_Meyer (Beitrag #86) schrieb:

Aber muß ich hier alles bis ins letzte Detail vorkauen?

Nein, natürlich nicht - waren ja nur meine Gedanken zum Thema, mehr nicht.

Grüße

Herbert

Moin Matthias,

... Genau wie die Anodenspannung von 100V... Mit sowas: Inverter für Leuchtfolien... Klitzekleines Zauberästchen, wo nach genügender Siebung glatte 100V rauskommen. Siebung unproblematisch, weil 1-2kHz getaktet...

Ein sehr interessanter Ansatz mit dem Inverter. Lässt sich dessen Takt im Spektrum des analogen Ausgangssignals bzw. im Ruherauschen nachweisen oder verbleibt er völlig unauffällig?

Besten Gruß...

- der Jörch -

Moin,

Lässt sich dessen Takt im Spektrum des analogen Ausgangssignals bzw. im Ruherauschen nachweisen oder verbleibt er völlig unauffällig?

Aus den Lautsprechern ist nix zu hören davon. Siebe momentan mit 22µF/10mH/42µF. Allerdings pfeift das Dingens etwas mechanisch, wobei nach Schließen meiner Zigarrenkiste kaum noch was zu hören ist. Selektivpegelmessung ergab nix über -85dB im Audioband. Und ob das, was da ist, nicht vielleicht aus der Umgebung stammt, kann ich nicht sagen.

Gruß, Matthias

Edit: Klirr der genannten PC900-Schaltung beträgt 0,1% bei Vollaussteuerung. Reiner K2. Ich kann also gut mit dem THD+N leben

Hallo Zusammen,

nur als kleines Zeichen, dass ich noch am Werkeln bin, hier ein Foto meines aktuellen Testaufbaues des R2R-DACs mit Röhren-Kathodenfolger (PC900) ...

Ich hoffe die nächsten Tage / Wochen schaffe ich einen finalen Aufbau.

Viele Grüße
Steffen

Moin Steffen,

Sieht immernoch ein wenig nach "Sauerkraut" aus ... aber als Testaufbau durchaus mehr als akzeptabel.
Ist das rechts oben die Multiplexer-Schaltung zum Umschalten zwischen SPDIF-Platine und HiFi-Berry? Und wenn ja, funktioniet die so, wie von mir vorgeschlagen?

Gruß, Matthias

Moin Matthias,

ja irgendwie neigen meine Testaufbauten leider immer zur Sauerkrautoptik. Wahrscheinlich wird es doch erst im richtigen Gehäuse aufgeräumter. Holz und Lochbleche sind aber unterwegs, so dass ich mich bald ans Werk mache.

Rolf_Meyer (Beitrag #91) schrieb:

... Ist das rechts oben die Multiplexer-Schaltung zum Umschalten zwischen SPDIF-Platine und HiFi-Berry? Und wenn ja, funktioniert die so, wie von mir vorgeschlagen?

Jepp, die kleine obere Platine in schwarz in der rechten Ecke ist der digitale Umschalter mit dem 74HC157. Die Hifi-Beere habe ich leider noch nicht ausprobiert. Aber der digitale Umschalter schaltet aktuell zumindest die China-Platine (SPDIF (optisch und koaxial) zu I2S) zu und auch wieder ab. Das funktioniert sehr gut. Daher denke ich, dass das auch mit der Beere dann klappt, aber das werde ich die Tage auch noch austesten.

Mein Sauerkraut macht mir aktuell noch wegen Störgeräuschen etwas Sorgen. Wirklich Ruhe ist nur, wenn ich selbst den Zentralmassepunkt berühre. Ich denke aber, dass sich das gibt, wenn ich Alles ordentlich und mit kürzeren Kabeln verdrahte.

Ich berichte auf jeden Fall weiter.

Die Sache ist (leider) insgesamt doch eher komplex geworden, der hybride Kopfhörerverstärker (auch mit PC900) entsteht ja noch parallel mit, in einem extra Gehäuse, ebenso wie eine eigenständige "Kiste" mit der Hifi-Beere. Das soll dann so eine Art "Hifi-Turm" mit 3 "Kisten" übereinander werden. Daher dauerte das Ganze leider auch etwas länger. Aber ich wollte das ja so.

Beste Grüße
Steffen

PS: Hier noch ein Foto des Testaufbaus des Kopfhörerverstärkers auch (noch) in Sauerkrautoptik ... Das Teil funktioniert auch im "fliegenden" Aufbau eigentlich schon ziemlich gut, wird aber trotz rel. großer Kühlkörper ordentlich warm. Das meiste verheizt der Kathodenwiderstand (ca.: 125V * 38mA = 4,7Watt).

Von dieser Mini-Röhre (PC900) bin ich auf jeden Fall schwer angetan.

So ... weiter gehts ... ... diesmal ... Gehäusebau ...



Das Ganze ist nun insgesamt doch etwas größer geworden , aber es werden auch 3 eigenständig betreibare Geräte, von oben nach unten:
- RaspberryPi mit Hifiberry-Aufsatz
- Kopfhörerverstärker (Hybrid: PCC900 & MOSFET)
- R2R-DAC mit KF (PC900)

Die nächsten Wochen geht es nun an den Einbau der Module in die Gehäuse.

Viele Grüße
Steffen

Hallo Zusammen,

die Zeit vergeht ... aber es ist endlich vollbracht, mein "Hifi-Turm" ist fertig gestellt, es tönt und funktioniert nun auch Alles wie angedacht.

Der Turm besteht wie schon angerissen aus 3 Einzelgeräten:

1. RaspberryPi mit Hifiberry-Aufsatz
   
2. R2R-DAC mit KF (PCC900)
   
3. Kopfhörerverstärker (Hybrid: PCC900 & MOSFET)
   

1) Zum Pi mit dem Aufastz (HiFiBerry DIGI+ pro) gibt es eigentlich nicht sonderlich viel zu sagen. Als Software auf dem Pi läuft der Audio-Player Moode. Über diese Software kann man sehr leicht in jedem Browser und von jedem Gerät (Smartes Phone, PC oder Notebook), was mit dem Netz verbunden ist, eine Musikwiedergabe starten, bzw. auch Musikdateien an auf den Pi senden.
Am Pi ist via USB eine WLAN-Antenne sowie ein USB-Stick installiert (beide sind im Gehäuse) Von Außen zugänglich habe ich lediglich den I2S-Bus gemacht. Somit kann das Pi-Gerätegehäuse mit dem R2R-DAC-Gehäuse (elektrisch) verbunden werden, was den I2S-Bus anbelangt. Als Spannungsversorgung habe ich dem Pi ein Linearnetzteil mit Low-Drop-Regler gegönnt.

2) Der R2R-DAC, um den sich dieser Thread eigentlich dreht, ist die 16-Bit-Variante, die Matthias ausgetüftelt hatte. Dankenswerter Weise habe ich vom ihm auch die geäzte und gebohrte Leiterplatte bekommen. Zusätzlich ist auch noch ein kleiner SPDIF (optisch und elektrisch) zu I2S - Wandler installiert. Diesen habe ich als Fertigplatine aus China geordert. Somit kann ich den R2R-DAC auch ohne den Pi-Streamer, z.B. direkt am PC, einsetzen.
Der R2R-DAC speist einen Kathodenfolger mit der Mini-Röhre PC900. Da der R2R-DAC einen rel. hohen Ausgangspegel (2,5 Volt (Amplitude)) liefert, habe ich, um den Pegel bei Bedarf abschwächen zu können, noch einen Poti dazwischen gesetzt, auch eine analoges Einbauinstrument ist installiert.
Die Röhren werden mit DC beheizt (LM317 CCS). Die Anodenspannung wird durch LR8 stabilisiert. Beides wäre vermutlich nicht nötig gewesen, aber die Bauteilkosten für die Spannungsversorgungseinheiten halten sich Grenzen, und man hält sich von Beginn an Ärger mit einem möglichen Brummen vom Halse.
Ein weiterer Luxus sind MKP-Auskoppelkondensatoren, sowie eine Thyristor-Crowbar, welche im Worstcase die RCA-Ausgänge von der Röhrenschaltung trennt (über die auslösenden Feinsicherungen). Es sind zwar "nur" 160 V Anodenspannung, aber ich dachte "sicher ist sicher".

3) Der Kopfhörerverstärker ist ein Hybrid-Verstärker, der in der Vorstufe (Kathodenbasisschaltung) auch die schönen Mini-Röhren PCC900 verwendet und in der nachgeschalteten Bufferstufe MOSFETS vom Typ IRF610. Zum KHV-Verstärker gibt es einen eigenen Thread ( Klick).


Ich habe heute noch die Trimmer am R2R-DAC abgeglichen, so dass sich auch das Problem eines leichten (für mich aber noch wahrnehmbaren) Säuselgeräusches (eine Art Rauschfahne) beim Wechsel von lauten auf sehr sehr leise Stellen, insbesondere bei Liedübergängen oder dem Fadeout eines Titels, lösen konnte.


Nun komme ich zum Wichtigsten ... wie klingt bzw. tönt es nun ....

Matthias hatte mich in der Mitte dieses Threads wie folgt eingestimmt:
"Wenn Du Ohren am Kopf hast, wirst Du es nicht bereuen. Vergiß Shannon und Nyquist... Abtasttheoreme... Rekonstruktionsfilter und die Aussage von gaaaanz Wissenden, daß ein R2R nicht funktioniert. Diese Herren haben es nie versucht. Ich schon."


Auch wenn ich hier "nur" die 16-Bit-Version habe (was ich nicht schlimm finde, da von CD eh nicht mehr kommt) bin ich aktuell doch schwer angetan von dem DAC. Das Umschreiben der Klangeigenschaften / Klangwirkung ist immer so eine schwierige Sache, die blumige Sprache ("die Bühne öffnet sich", "ich stehe mitten im Orchester", "spielt alles an die Wand") der Hifi-Magazine liegt mir nicht wirklich (außer ich trinke 2 Gläser Rotwein ).
Dennoch will ich mich mal versuchen.

Ich habe so meine Lieblingssongs, die ich immer herannehme, um neue Audiotechnik auszuprobieren und die ich auch sonst sehr gern höre. "Sounds Like A Melody" von "Alphaville" zum Beispiel, schöner Synthesizer-Pop der 80'er Jahre zusammen mit der (hohen) Stimme von Marian Gold, ein sehr facettenreicher Song mit sehr vielen Klangfarben. Mein Klangbeschreibungsversuch (R2R-DAC): Sehr präsente Gesangsstimme, Synthesizer-Klänge detailreich über das gesamte Frequenzspektrum, Bass-Drums fügen sich harmonisch aber kraftvoll ein, insgesamt sehr angenehm zu hören.

Dann habe ich noch "Yellow" (Daily Disco) gelauscht, IMHO ein Meisterstück von Dieter Meier. Mein Klangbeschreibungsversuch (R2R-DAC): Absolut mitreißend, extreme Klangtiefen und Farben, beindruckende (rauchige ) Stimme, "hämmernde" Drums, insbesondere der Liedabschluss mit dem Kirchen(Orgel)klang kommt sehr beeindruckend und extrem kraftvoll rüber. Dieses Lied habe ich soeben auch noch mal "Vergleichs-gehört" über PC mit integrierter Soundkarte und Halbleiter-Soundbar (Class B, integrieter KHV, auch Eigenbau). Darüber hört sich der Song viel fader " an, im direktem Vergleich, das muss ich wirklich sagen, krass.

Als nächstes "Disturbed" mit "The Sound Of Silience", einer der emotionalsten Songs, die ich kenne, mit omnipräsentem Gesang von David Draiman. Mein Klangbeschreibungsversuch (R2R-DAC): Gänsehaut bekomme ich bei dem Song eigentlich immer (richtige Hörsituation und Stimmung vorausgesetzt), mit dem R2R-DAC ist es mehr Gänsehaut, die Wirkung der Stimme von David ist unbeschreiblich. Auch das Orchester mit seiner Klangvielfalt kommt angenehm kraft- und druckvoll durch die Kopfhörer, insbesondere die Streicher und die Piano-Phasen, alles sehr lebendig und mitreißend.

The Next: der Song "Vaterland" von "Silly" (ein Anti-Kriegssong mit IMHO sehenswertem Video in Verbindung mit einer sehr klaren Botschaft). Die "Rocker" von Silly mit der Stimme von Anna Los, dazu ein riesiges Klangspektrum des Orchesters (Streicher, Gitarren, Schlagzeuger) ... ein beeindruckendes Werk. Mein Klangbeschreibungsversuch (R2R-DAC): Auch hier "wirkt" der Song auf mich, inkl. Gänsehaut an einigen Stellen, der Gesang von Anna Los und dann das gewaltige Orchester, Alles kommt sehr lebendig und kraftvoll rüber, wie sagt man so schön " mitten drin, statt nur dabei"

Dann habe ich noch "Sleeping Sun" von " Nightwish" gelauscht. Ein sehr "episches" Werk, Metall, Klassik und klarer Gesang. Klangbeschreibungsversuch (R2R-DAC): Die Mischung aus Metall, Klassik und besonders der klare und klassische Gesang von Tarja Turunen harmonieren in meinen Ohren. Frank (phasenphreak) schrieb weiter oben "gewisse Lässigkeit, Selbstverständlichkeit", so könnte man das in der Tat umschreiben.

Als letztes die Extended Version von "Tritt ein in den Dom" der Gruppe "Electra". Mein Klangbeschreibungsversuch (R2R-DAC): Die vielen instrumentellen Teile im Song, mit sehr viel Orgelmusik und großem Orchester wirken extrem tief und facettenreich, die eingefügten Schwebungseffekte sind sehr gut wahrnehmbar. Es gibt im Song auch Passagen, die ich so bisher noch nicht so intensiv wahrgenommen habe. Die Stimme von Manuel von Senden dazu wirkt fast schon sphärisch (muss ich wirklich so schreiben).


Soweit meine Klangeindrücke nach den ersten zwei Tagen intensiverem Probehörens. Ich weiß natürlich, dass man generell höllisch aufpassen muss mit Klangbeurteilungen bzw. Klangbeschreibungen, insbesondere dann wenn man Geräte beurteilt, die man in monatelanger Arbeit selbst gebaut hat. Die Arbeit ist immer im Hinterkopf, auch wenn man versucht maximal objektiv zu beurteilen.

Kommerziell gefertigtes High-Endiges habe ich zum direkten Vergleich leider nicht, aber immerhin: Mini-USB-DAC-Zhilai-Audio-H5 (PCM2704), E-Mu-202-USB-Soundinterface (CS4392 DAC + AKM AK5385 ADC) sowie die CD Player Grundig CD 435 und Yamaha CDX-496. Zusätzlich noch jede Menge Eigenbau-KHV, Sand, Röhre und Hybride.

Ich bedanke mich noch einmal in aller Form für den großartiges Support hier im Forum, insbesondere auch bei Matthias für die Entwicklungsarbeiten des R2R-DAC und die Bereitstellung der geätzen und gebohrten Platinen.


Im Anhang nun noch ein paar Fotos, der Schaltplan sowie einige Messergebnisse.

Beste Grüße
Steffen



"Hifi-Turm" (Gesamtansicht von vorn)


"Hifi-Turm" (Gesamtansicht von vorn, 2)


"Hifi-Turm" (Gesamtansicht, Rückseite)


Geräteinnensansicht (KHV)


Geräteinnenansicht (R2R-DAC mit KF)


Geräteaußenansicht (R2R-DAC mit KF)


Geräteinnenansicht (Pi-Streamer mit Hifi-Berry)


Schaltplan des KF des R2R-DAC


Schaltplan der Netzteile des KF des R2R-DAC

Moin Steffen,

Saubere Arbeit!
Viel Spaß damit,

Gruß, Matthias

Servus Steffen,

Gelungenes Projekt - Gratulation!

Ste_Pa (Beitrag #94) schrieb:

eine Thyristor-Crowbar

Neugierige Fragen dazu: Welchen Thyristortyp hast Du denn da eingesetzt? Und: Erwartest Du im Fehlerfall negative Spannungen am Ausgang, weswegen auch für die negative Polarität ein Crowbar-Zweig vorhanden ist?

Grüße

Herbert

Moin Matthias,

vielen Dank. Und ja, Spass macht mir "Hifi-Turm" aktuell jede Menge.

Beste Grüße
Steffen


Moin Herbert,

auch Dir vielen Dank für die lobenden Worte.

Als Thyristoren sind C 106D verbaut, diese hatten IMHO ausreichend niedrige Werte für I_GT und V_GT (und sie waren billig ).

Wegen der Polarität hast Du eigentlich Recht . Die Crowbar hatte ich am Anfang des Konzeptes eigentlich nur für den KHV vorgesehen, um im Fehlerfall meine Lauscher samt "meiner Einer" zu schützen. Nebenbei sollten aber auch die Kopfhörer einen Schutz erhalten, vor zu hohen Pegeln. In dem Fall macht der Zweig mit neg. Polarität in der Crowbar für den Kopfhörerschutz (Pegelbegrenzung) Sinn. Wobei die 24-V-Z-Dioden vermutlich spannungstechnisch etwas zu hoch gewählt sind (24V@600Ohm -> 960mW, das machen auch meine AKGs nicht mit).

Beim KF hatte ich die Crowbar dann quasi 1:1 übernommen, allerdings mit 6,8-V-Z-Dioden. Aber beim KF hätte ich mir Zweig für die neg. Polarität eigentlich sparen können, da hier eigentlich keinerlei Gefahr droht.

Viele Grüße
Steffen

PS: Achja ... Die Crowbars habe ich sowohl beim KF als auch beim KHV am Labornetzteil getestet und dafür 8 Feinsicherungen "geopfert". Auf jeden Fall haben Crowbars zuverlässig ausgelöst bei UE ca. UZ (in beide Polaritätsrichtungen).

Servus Steffen,

Ste_Pa (Beitrag #97) schrieb:

Als Thyristoren sind C 106D verbaut, diese hatten IMHO ausreichend niedrige Werte für I_GT und V_GT (und sie waren billig ).

Ich hör' hier möglicherweise die Flöhe husten - und beziehe mich auf dieses (etwas ausführlichere) Datenblatt des C106D:

https://www.mouser.de/datasheet/2/308/c106-d-1190725.pdf



Leider ist die "Voltage Current Characteristic of SCR"-Kennlinie nicht mit Maßeinheiten versehen. Wenn man sich allerdings die "Forward Blocking Region (off state)" ansieht (also den normalen Betriebsfall bei der Musikwiedergabe), dann sinkt der Leckstrom "I(DRM)" bis herunter zu relativ kleinen Spannungen nicht wesentlich ab - ein Leckstrom, der dem Audiosignal entnommen wird. Und "I(DRM)max." ist im Datenblatt je nach Sperrschichttemperatur des Thyristors von 10[µA] (@ +25[°C]) bis 100[µA] (@ +110[°C]) angegeben. Der Sperrstrom "I(RRM)" ist mit denselben numerischen Daten angegeben, die Kennlinie im Bereich "Reverse Blocking Region (off state)" sieht allerdings anders aus.

Sprich: der Thyristor erzeugt durch eine mögliche Unlinearität des Leckstroms (bezogen auf die Ausgangsspannung) und die Unsymmetrie der positiven und negativen Sperrkennlinie auf dem Ausgangssignal möglicherweise Gleichrichterverzerrungen.

Wahrscheinlich sind diese Effekte vernachlässigbar und deswegen auch nicht hörbar. Tendenziell zunehmen dürften sie jedoch bei hochohmigeren Kopfhörern, die zum Betrieb größere Ausgangsspannungen bei kleineren Spulenströmen benötigen.

Die nächste Komponente, die im Signalweg liegt und möglicherweise (temperaturabhängige) Nichtlinearitäten - mit Sicherheit aber einen hohen Innenwiderstand - aufweist, ist die 20[mA] Sicherung. Ein Datenblatt einer 20[mA]-Sicherung habe ich nicht gefunden - deswegen hier mal ein Datenblatt der Serie "218" von 5 x 20[mm] Feinsicherungen von Littelfuse, die es runter bis zu 32[mA] gibt:

https://www.littelfu...18_datasheet.pdf.pdf



Was man recht schön sieht: Bereits die 32[mA] Sicherung stellt einen Serienwiderstand in der Kopfhörerleitung von ca. 48[Ohm] dar. Das dampft möglicherweise den Dämpfungsfaktor etwas ein - speziell bei niederohmigen Kopfhörern. Und: Dieser Serienwiderstand steigt mit Temperaturerhöhung der Sicherung - wenn Strom durch sie fliest - deutlich an, wird also nichtlinear (der spezifizierte "max. Voltage Drop" beim "Rated Current" (eben 32[mA]) wird mit 5[V] angegeben - daraus errechnet sich an diesem Arbeitspunkt der Sicherung ein Innenwiderstand dieser Sicherung von ca. 156[Ohm]). Der Innenwiderstands"hub", den die Sicherung zwischen 0[mA] und 32[mA] macht, beträgt also ca. 1:3,25. Dieser Effekt tritt natürlich bei niederohmigen Kopfhörern, bei denen mehr Strom durch die Sicherung fliest, prominenter (sprich: bei kleineren Lautstärken) zu Tage - das bedeutet u.U. Verzerrungen (ob man die angesichts der - mir nicht bekannten - thermischen Zeitkonstante der Sicherung im normalen Betrieb hört oder nicht, sei mal dahingestellt).

Das ist keine Meckerei, es sind - wie man so schön sagt - "just my two cents".

Grüße

Herbert

Servus Herbert,

interessante Aspekte zeigst Du da auf. Und nein, keine Sorge, ich fasse das keinesfalls als "Meckerei" auf. Ich bastele ja meine Gerätschaften stets auch mit dem Ziel etwas zu Lernen, bzw. meinen Wissenshorizont zu verbessern, daher ist neuer "Input" immer gut. Denn wie sagt man so schön ... nach dem Bauabschluss, z.B. eines Kopfhörerverstärkers, ist vor dem Bau eines weiteren (oder eines anderen Gerätes).
Von daher erst einmal Danke für Deine umfangreichen Ausführungen!

Was ich beim Messen am KHV festgestellt hatte, war, dass der Klirr mit 0,4% bei 100mW in 600Ohm etwas höher lag als LT-Spice "prognostizierte" (THD ca. 0,16% bei 240mW in 600 Ohm). Allerdings schafft mein USB-Sound-Interface (Emu-202) auch nicht die 2,5V-Signalspannungs-Amplitude für die der KHV im Optimalfall ausgelegt wurde, sondern nur knapp die Hälfte. Daher musste ich die globale GK verringern.
Auch habe ich mit dem REW-Ritter-Tool nur einkanalig gemessen und auch unkalibriert. Daher sind meine Messungen allenfalls Anhaltspunkte / Indikatoren.

Da meine Lauscher aber hoch zufrieden waren, hab ich Alles so belassen.

Ich könnte aber, bei Gelegenheit, auch mal die Thyristoren gegen andere Typen ersetzen, die evt. besser für diesen Zweck geeignet sind (geringerer Leckstrom bei kleinen Spannungen (falls es solche Exemplare gibt).

Diese Schutzschaltungen beschäftigen mich schon länger ... Ich hatte vor Jahren, an meinem ersten Röhren KHV (OTL) mit 6080, eine Schutzschaltung über Suppressordioden (TVS) ausprobiert. Diese brachten jedoch (durch ihre nicht unerheblichen Kapazitäten) den ganzen Amp zum Schwingen, wobei dieser Amp mit einer rel. starken globalen GK arbeitete (2-stufiger Vorverstärker aus Pentode + Triode sowie eine KF-Ausgangsstufe mit Triode). Bei diesem Amp hatte ich dann meinen "berüchtigten" Glimmlampen-Optokoppler gebastelt, der nach meinem Dafürhalten keine neg. Einflüsse hatte, da quasi nur die Glimmlampe parallel zum jeweiligen Ausgang lag.

Dass Feinsicherungen (insbesondere solche für kleine Ströme) ganz erhebliche Innenwiderstände, teilweise im zweistelligen Ohm-Bereich, haben, war mir bekannt. Daher hatte ich den OTL-KHV damals etwas kräftiger ausgelegt, damit der "Verlust" an Ausgangsspannung erträglich blieb. Der aktuelle KHV ist sowieso nur für Hörer ab 300-Ohm ausgelegt, daher fällt zumindest der Spannungsverlust nicht so sehr ins Gewicht.
Dass ich mit den Sicherungen auch Nichtlinearitäten "produzieren" kann, hatte ich so aber nicht auf dem "Schirm". Allerdings sehe ich hier leider keine wirkliche Alternative, wenn es um Sicherheit geht. Mir war (und ist es) bei KHV sehr wichtig, dass im worst case der KH sicher von jedweder Spannung abgetrennt wird.

Wenn Du evt. noch Ideen für Sicherungsschaltungen hast, die besser geeignet sind, lese ich diese gerne.

Viele Grüße
Steffen

BTW: Auch "normale" NF-Verstärker (auch solche mit "Sand") werden ja teilweise mit Lautsprecherschutzschaltungen (DC-Protection) ausgestattet, der Einfluss dieser Schutzschaltung auf das NF-Signal wird aber immer wieder in den einschlägigen Foren heftig diskutiert, mit sehr gegensätzlichen Meinungen.

Servus Steffen,

Ste_Pa (Beitrag #99) schrieb:

Allerdings sehe ich hier leider keine wirkliche Alternative, wenn es um Sicherheit geht. Mir war (und ist es) bei KHV sehr wichtig, dass im worst case der KH sicher von jedweder Spannung abgetrennt wird. Wenn Du evt. noch Ideen für Sicherungsschaltungen hast, die besser geeignet sind, lese ich diese gerne.

Du wirst es vielleicht nicht lesen wollen, aber es ist ganz einfach: Ausgangsübertrager mit einseitig an Schaltungsmasse / Schutzleiter liegender Sekundärwicklung - und Thyristor-Crowbars, hochohmige Sicherungen und dergleichen sind Geschichte (läßt sich natürlich im bestehenden Gehäuse nicht mehr umsetzen). Selbst ein Spartrafo (der wäre deutlich kleiner) in der Kathodenleitung der Endröhre ist da denkbar: Der liegt galvanisch niederohmig an Masse - selbst wenn da an der Kathode spannungsmässige Katastrophen passieren, geht der Kopfhörerausgang gleichstrommäßig nicht hoch, weil das Anodennetzteil gar nicht so viel Strom kann, wie es können müßte. Eher verreckt der Anodenspannungsregler, oder (wenn sie richtig dimensioniert ist) die Sicherung im Anodennetzteil löst aus.

Grüße

Herbert

[EDIT]: Das mit dem Trafo nehm' ich zurück - passende Trafos sind derzeit möglicherweise einfach nicht mehr herzukriegen: http://www.hifi-foru...272&postID=5130#5130