Rekonstruktionsfilter!

[HBt 0]

Hallo Selbstbauer...

 

Ich möchte einmal eine Diskussion anregen, die uns von dem z.Z. üblichen Kondensatoren-Schnick-Schnack wegführt.

 

Einige Fragen zum Rekonstruktionsfilter eines hypothetischen DAC:

- Soll man sich für einen passiven oder aktiven Tiefpaß entscheiden?

- Welcher darf es sein, MFB, Sallen-Key oder FDNR?

- Ist die Charakteristik wichtig, klingt Tschebychev

audiophiler als Bessel?

- 1.Ordnung oder 3.Ordnung, ungerade oder gerade?

- Welchen Einfluß hat die Grenzfrequenz und wo liegt sie?

- Gibt es besonderes bei der OP-Amp.-Wahl zu beachten?

- usw

 

 

Helge

 

 

[Jakob 0]

Hi Helge,

 

>Einige Fragen zum Rekonstruktionsfilter eines hypothetischen

>DAC:

>- Soll man sich für einen passiven oder aktiven Tiefpaß

>entscheiden?

 

Es stellt sich die Frage, ob man gleichzeitig von den Vorzügen einer Gegenkopplung überzeugt sein kann und von aktiven Filtern.

 

>- Welcher darf es sein, MFB, Sallen-Key oder FDNR?

 

hängt auch von der Beantwortung der Frage ab.

 

>- Ist die Charakteristik wichtig, klingt Tschebychev

> audiophiler als Bessel?

>- 1.Ordnung oder 3.Ordnung, ungerade oder gerade?

>- Welchen Einfluß hat die Grenzfrequenz und wo liegt sie?

>- Gibt es besonderes bei der OP-Amp.-Wahl zu beachten?

>- usw

 

Die restlichen Fragen lassen sich nur schwerlich beantworten ohne Annahmen zum DAC-Konzept zu machen.

Delta-Sigma oder Multibit?

Oversampling ja/nein?

Wenn ja, welches?

Wie hoch ist die Sperrdämpfung?

Welche Filtercharakteristik?

 

Grüsse

 

 

[HBt 0]

Moin Jakob,

 

nimm doch bitte einfach etwas an, z.B. irgend so einen

Sigma-Delta-DAC; vielleicht einen PCM1710 oder was Du möchtest.

 

Oder berichte über Vor.-u. Nachteile der Standardtopologien. Gibt

es eine bevorzugte Variante ... Auf Dimensionierungen, Details o.ä.

kann man dann noch später eingehen.

 

Tschüß

 

[Bernhard 0]

Hallo Helge,

 

das Feedback hält sich ja bislang in Grenzen :-). Also ich denke, das ist auch ein komplexes Thema. In konkreten Realisierungen findet man praktisch alle Varianten: aktive Filter, passive Filter, konventionelle aktive Filterschaltungen und FDNRs (Frequency Dependant Negative Resistors).

 

Meine Meinung hierzu:

 

- aktive Schaltungen sind hier besser als passive, weil die DAC-Bausteine an den Ausgängen zuwenig Leistung bereitstellen um auf halbwegs niedrige Ausgangswiderstände zu kommen. Desweiteren funktionieren passive Filter nur dann richtig, wenn ein konstanter Ausgangswiderstand vorliegt. Das ist normalerweise ohne eine aktive Stufe schwer zu realisieren, wenn der DAC ausgangsseitig mit beliebigen Verstärkern kombiniert werden soll.

 

- es scheint so zu sein, daß FDNR-Filter im Zusammenhang mit Rekonstruktionsfiltern im Vergleich mit konventionellen aktiven Filtern die besseren Eigenschaften besitzen; hierzu gab es Untersuchungen; aber ich glaube, das gilt nur dann, wenn Filter mit großer Steilheit und hoher Ordnung gefragt sind. In der Regel sind aber bei DACs mit Oversampling keine besonders komplizierten Filter erforderlich (Tiefpässe 2. oder 3. Ordnung), so daß das FDNR-Konzept keinen Vorteil bringt, auch weil der Grundaufwand schon hoch ist wegen der Impedanztransformation am Eingang und Ausgang des Filters. Wenn es aber ein aktives Filter hoher Ordnung braucht z.B. bei Systemen ohne Oversampling, wären FDNR-Filter schon die erste Wahl.

 

- Auf den Operationsverstärkers kommt es schon an, wenn der Wandler-Baustein selbst schon sehr hochwertig ist. Die wichtigsten Eigenschaften sind dabei: geringstes Rauschen, geringste Verzerrungen und eine einigermaßen große Bandbreite, weil ja auch hohe Frequenzen zu verarbeiten sind. Auch der Preis spielt eine Rolle, spätetestens dann wenn man ja nach Schaltungskonzept viele davon braucht. IMHO prädestiniert (und in hochwertigen DACs auch eingesetzt) sind der AD797, LM6172, der OPA627 oder der OPA2604 (preiswerter, aber höherer Klirr und geringere Bandbreite). Es gibt natürlich noch viele mehr, die ebenfalls geeignet wären.

 

Grüße

 

Bernhard

 

 

 

[HBt 0]

Hallo Bernhard,

 

mensch, ich freue mich sehr über deinen Beitrag. Super.

Ich stimme dir zu und hoffe, bzw. würde mir noch ein paar Beiträge

dieser Art wünschen.

Vielleicht kann jemand anhand eines Beispiels aus der

eigenden (eingefärbten) Praxis, konkrekt berichten- mit Begründungen.

Auf diesem Weg könnte ich mir vorstellen, einige "DIY-fer" zu

Eigenkonstruktionen/Entwicklungen zu ermuntern/ermutigen.

 

Danke

Helge

 

 

 

 

[HBt 0]

LETZTE BEARBEITUNG am: 17-Dez-02 UM 16:50 Uhr (GMT) [p]Vielleicht möchte jemand gerne über den PASS schreiben?!

 

Immerhin zwei PCM-63(20Bit) pro Kanal, mit NPC-Digitalfilter(8fach

Überabtastung)

und ohne das übliche Rekonstruktionsfilter!!! Interessanter Strom-Spannungswandler inclusive. ...und die PLL für den 'Masterclock' erst.

 

siehe www.passlabs.com

 

Hat den schon mal ein DIY gehöhrt/gebaut?

 

Grüße Helge

 

 

 

[Bernhard 0]

LETZTE BEARBEITUNG am: 18-Dez-02 UM 01:19 Uhr (GMT) [p]Hallo Helge,

 

ich habe mir nur mal die PLL-Schaltung betrachtet: auf den ersten Blick ganz originell, auf den zweiten Blick meiner Ansicht nach mit ernsthaften Mängeln behaftet --- es sei denn, ich habe etwas Gravierendes übersehen. Das Hauptproblem scheint zu sein, daß die sekundäre PLL auf der Basis der 44.1kHz Worttakts erfolgt, also nur alle 25µs den VCO nachregelt. Zum Vergleich, die PLL des SPDIF-Receivers regelt auf der Basis des Bittakts des SPDIF-Signals, es findet ca. alle 0.4µs, also ca. 64mal häufiger eine Korrektur der VCO-Frequenz statt; das ist natürlich viel besser. D.h. ich würde bei der Pass Schaltung keine besonders hohe Jitterunterdrückung erwarten, sondern eher das Gegenteil. Wie man damit auf 35ps Jitter kommen soll, ist mir absolut unverständlich; das liegt vielleicht an der Meßmethode ; nach meiner Einschätzung eiert die PLL des Pass bei realistischem Eingangssignal mehr oder weniger ziellos herum, anders kann es gar nicht sein. Nur bei einem sehr exakten, (also komplett unverjittertem) Eingangssignal wäre ein sehr geringer Wordtakt-Jitter möglich.

 

Es stellt sich die Frage, ob es bei einem stärker verjittertem Eingangssignal nicht sogar zu kompletten Aussetzern kommen kann, weil die PLL nicht mehr folgen kann. Es gibt DAC-Bausteine, die tolerieren auch einen Wordtakt der völlig "danebenliegt", aber der PCM63 gehört meines Wissens nicht dazu.

 

In höchstem Maß anerkennenswert ist auf jeden Fall, daß Pass seine Schaltungen so offen dokumentiert.

 

Grüße

 

Bernhard

 

[W.O.L.F. 0]

Hallo Bernhard,

 

>ich habe mir nur mal die PLL-Schaltung betrachtet: auf den ersten Blick ganz originell, auf den zweiten Blick meiner Ansicht nach mit ernsthaften Mängeln behaftet --- es sei denn, ich habe etwas Gravierendes übersehen.

 

ich vermute deine zweite Einschätzung wird zutreffend sein.

Dafür spricht nämlich das Passgeräte (meines Wissens) eigentlich nicht »mit ernsthaften Mängeln behaftet« sind.

Zu diesem Schluss kommen viele HiFi-Zeitschriften rund um den Globus.

Natürlich kann man auf dem Standpunkt stehen, die haben alle keine Ahnung/sind gekauft (hier im Forum werden auch oft die deutschen Publikationen abgewatscht – ok, manchmal zu Recht).

 

Ich hatte ja schon mal gepostet das ich es für zweifelhaft halte auf Grund einer Spicesimulation Rückschlüsse über den Klang einer Hifikomponente abzugeben.

Und jetzt kommst du nur mit dem Schaltplan zu solchen umfassenden Erkenntnissen.

Versteh mich nicht falsch, ich will dir nicht die Kompetenz absprechen so einen komplexen Schalplan richtig zu interpretieren (für mich ist das unfassbar, überhaupt nicht mein Ding, Hut ab), aber es verblüfft mich doch.

 

Auf der anderen Seite wird der Dac von Pass (meines Wissens) nicht mehr hergestellt (deshalb ist auch der Schaltplan einsehbar), was für deine Theorie sprechen könnte.

 

Vermutlich hat auch keiner die Möglichkeit gehabt das Teil einmal zu hören.....

 

Fragen über Fragen....

 

Gruß

Reinhard

 

 

 

 

[HBt 0]

LETZTE BEARBEITUNG am: 18-Dez-02 UM 15:35 Uhr (GMT) [p]@all

 

FSYNC 44,1kHz wird tatsächlich als Referenz benutzt.

 

Das VCO-Signal (512*fs) durch Zwei geteilt und als 256*fs Masterclock

zur Verfügung gestellt, den gibt es aber schon, vom CS8412 (MCK PIN19)?

 

Wozu das Ganze? ... Ich denke mal intensiver drüber nach.

 

Grüße Helge

 

 

 

[HBt 0]

Hallo,

 

des Rätsels Lösung: Lt. Datenblatt des CS8412 wird der FSYNC direkt aus dem SPDIF-Signal abgeleitet; da ich nichts über den verwendeten VCO U3 weiß, kann ich keine Aussagen bzgl. seines Verhaltens machen.

 

Ich gehe aber davon aus, daß die Jitterangabe mit maximal 30ps zutrifft. Und dieses kann PassLabs halt nur durch die ‚eigene Taktrückgewinnung‘ erzielen (wenn die PLL eingerastet ist wird’s schon laufen!), da der MCK vom CS8412 mit typisch 200ps beaufschlagt ist.

 

Was sagt Ihr den zum IU-Wandler oder zur Gegentaktvariante der DACs?

 

Helge

 

 

[Jakob 0]

Hi Bernhard,

 

">Wie man damit auf 35ps Jitter kommen soll,

>ist mir absolut unverständlich; das liegt vielleicht an der

>Meßmethode ; nach meiner Einschätzung eiert die PLL des

>Pass bei realistischem Eingangssignal mehr oder weniger

>ziellos herum, anders kann es gar nicht sein. Nur bei einem

>sehr exakten, (also komplett unverjittertem) Eingangssignal

>wäre ein sehr geringer Wordtakt-Jitter möglich."

 

Vermutlich liegt es daran, daß die PLL genau anders herum arbeitet

 

Der Input Receiver von Crystal ist für die erste Stufe der Taktrückgewinnung ( Taktneuerzeugung trifft es eigentlich besser ) zuständig.

Der dabei entstehende Takt ist aus verschiedenen Gründen, die mit dem Lock auf eine Vielzahl von Eingangsströmen zusammenhängen, von sich aus nicht extrem jitterarm und zusätzlich ist die PLL im Crystal mit einer Filterbandbreite von ~25kHz relativ breitbandig, kann also bis zu dieser Frequenz Jitter nicht reduzieren.

 

Eine nachgeschaltete zweite PLL reduziert den Jitter auf ein deutlich geringeres Maß und das, aufgrund der erheblich geringeren Filterbandbreite, auch für tiefe Jitterfrequenzen.

Grundsätzlich ist es gerade der Clou, daß die PLL eben nicht hektisch auf eingangsseitigen Taktjitter reagiert, sondern nur durch "sanfte" Eingriffe dafür sorgt, daß der VCO nicht wegläuft.

 

Der VCO stellt für sich bereits einen (hoffentlich jitterarmen ) Takt zur Verfügung und eine zu enge Kopplung an den Eingangstakt über eine "hektische" PLL wäre kontraproduktiv.

 

Grüsse

 

 

[BK 0]

Hallo,

 

Jitter-Tick-Tack hin oder her -

 

kann man den Pass nachbauen oder braucht es irgend ne Software in nem Eprom oder gibt es irgendwelche Chips nicht mehr ?

 

 

Gibt es sonst wo einen Plan dür nen wirklich guten Wandler ?

 

 

Grüsse, Bernhard

 

[Bernhard 0]

Hallo Jakob,

 

>>> Eine nachgeschaltete zweite PLL reduziert den Jitter auf ein deutlich geringeres Maß und das, aufgrund der erheblich geringeren Filterbandbreite, auch für tiefe Jitterfrequenzen.

Grundsätzlich ist es gerade der Clou, daß die PLL eben nicht hektisch auf eingangsseitigen Taktjitter reagiert, sondern nur durch "sanfte" Eingriffe dafür sorgt, daß der VCO nicht wegläuft. <<<

 

so ist es aber bei dem Pass DAC nicht, sondern es ist so wie von Helge beschrieben: das FSYNC-Signal, das ist die Referenz für die 2.PLL, wird direkt aus dem SPDIF-Datenstrom abgeleitet, d.h. die beiden PLLs sind nicht hintereinandergeschaltet sondern arbeiten unabhängig voneinander; ich würde ebenso wie Helge vermuten, daß Pass unbedingt einen VCO mit einem geringeren Jitter als die typischen 200ps RMS des CS8412 einsetzen wollte und deshalb hat man eine PLL einfach nochmal gebaut mit einem unbekannten VCO-Baustein U3, der offenbar für 30ps Jitter gut ist.

 

Natürlich wäre eine "sanfte" VCO-Regelung anzustreben, aber dafür wäre ein Zwischenpuffer notwendig, der den Dateneingangsstrom von der SPDIF-Schnittstelle gegenüber dem Datenstrom zum DAC-Baustein entkoppelt. Dieser Zwischenpuffer fehlt aber bei der Pass-Schaltung. D.h. wenn die PLL nicht schnell genug nachregelt, kommt es zu Datenverfälschungen.

 

Der "Trick" liegt meiner Ansicht nach woanders; er wird auch bei den neueren Crystal Receivern angewandt: der Referenztakt für die PLL wird nur aus den Takt-Flanken der "Preamble" Abschnitte eines SPDIF-Frames abgeleitet; da die Datenmuster dort immer gleich sind, gibt es keinen dateninduzierten Jitter. Anscheinend ist es nun günstiger, nur diese wenigen, dafür auch wenig verjitterten Taktflanken für die PLL zu verwenden, als alle Taktflanken, die aber mehr oder weniger mit einem dateninduzierten Jitter beaufschlagt sind. Vermutlich wird das FSYNC-Signal des CS8412 auch aus den Preamble-Abschnitten abgeleitet, so daß es dann doch keine so schlechte Idee ist, gerade dieses Signal als Referenz-Signal einer PLL zu verwenden. Und das hat Pass gemacht.

 

Also hiermit revidiere ich meine ersten Aussagen zum Pass-DAC: scheint doch kein Schrott zu sein.

 

Grüße

 

Bernhard

 

[Grz 0]

Hallo Helge,

 

ist ein Link zum Thema: http://www.linear.com/

 

dort gibt es ( gab) auch ein kleines SimuProg. f?r aktiv Filter ( FilterCAD ).

 

MfG

Peter

 

[Witte 0]

Hi Bernhardt,

 

nach Aleph 4 monos, bald Aleph P wird mir dann demnächst auch nur noch das eine fehlen: ein hochwertiger, echt symmetrischer Wandler.

 

Ich schaute mir den Pass DAC auch schon mal hinsichtlich "Nachbaubarkeit" an. Ich bin etwas zurückgeschrocken, scheint mir komplex. Da ich auf fremder Leute PCB´s angewiesen bin, hat es sich wohl eh erledigt.

 

Andererseits sind kaufbare Fertigprodukte, heyink, hoerwege und Co. (s. älter threads hier) auch nicht das gelbe bzw. teuer. Fatrakte Situation!

 

Gruß

 

Klaus

 

[Reinhard K 0]

Hallo Klaus,

 

was hältst du davon:

 

http://www.hifisinne.de/lakepeople_c76.htm

 

Gruss,

 

Reinhard

 

[Witte 0]

Hallo Reinhard,

 

ich halte von dem Gerät prinzipiell sehr viel. Ist preis-leistungsmäßig sicher ein Hit. Wie beschrieben, für Leute mit gutem LW sicher eine tolle Lösung. Ich gaube aber, es ist keine wirkliche high end Lösung. Ich meine nicht das Lachpressen High End, sondern das technische high end.

 

Ein guter DAC muß vieles haben – auch upsampling und symmetrische Ausgänge. Ist dann noch eine kräftige Ausgangsstufe drin mit Poti, steigt der Wert immens. Daß das Ding super transparent und ruhig klingt, glaube ich auch ungehört, aber kann es auch das, was Musik sonst noch ausmacht? Da habe ich arge Zweifel.

 

Beginnen wir beim Netzteil. Ich will aus Erfahrung behaupten: nur mit kräftigen, x-fach oversized PSU´s mit besten Bauteilen kann man wirklich ein hochwertiges Gerät bauen. Nicht mit Steckernetzteilen...

Das Digitalfilter. Ich habe für mein persönliches Lastenheft gehörmäßig „impulsoptimiertes Filter“ definiert. Der Unterschied wird bei 96kHz zwar schwächer, aber dennoch bleibt OHNE ein solches Digitalklang über. Meine Meinung. Alle wirklich anerkannten Geräte (aber nicht im Studio!?) nutzen mitlerweile diese Möglichkeit.

Bauteilequalität: zu dem Preis geht da gar nichts dolles. Der Limiter – auch –117dB Ruhe der endlos stillen digitalen Grotte sagen nichts über Wohlklang der Bauteile aus...

INV-Schalter: wurde auch eingespart. Ich brauche ihn.

Poti-LS-Steller: s.o.

 

Das Ding erinnert mich an früheres von Audio Alchemy. Klein, fein, SMD-transparent, unmusikalisch. Mit fetten, selbstgebauten PSU´s klangen die Dinger so langsam nach was, aber trotzdem immer spröde-unmusikalisch. Da nutzte auch die super Höhentransparenz nichts. Der Klang war schlapp-dünn. In meinem Camtech konnte ich die Ursachen dafür finden und ausräumen: Stromversorgung.

 

Gruß

 

Klaus

 

 

 

[Reinhard K 0]

Hallo Klaus,

 

>>Das Ding erinnert mich an früheres von Audio Alchemy. Klein, fein, SMD-transparent, unmusikalisch<<

 

Gilt das auch für den vielfach angebotenen Dac-in-the-box? Ich habe überlegt, ob ich sowas mal probeweise an meinen CDP hänge, aber wenn deine Charakteristik hier zutrifft, kann ichs mir sparen. Oder einen Creek OBH14? Und traust du dich, etwas über den Klang von Pioneer CDPs zu sagen, speziell den 904 im Vergleich zum heutigen 'musikalischen' Kollegen zu sagen? Ich weiss, ich sollte selber hören, aber das letzte 'echte' Vergleichshören fand vor Jahren statt, ich bin nicht mehr recht auf dem Stand. Ich hol mir hier grad wieder 'Appetit' für Verbesserungen, habe aber auch zu wenig Zeit im Moment. Anfang des Jahres wirds wieder ruhiger.

 

Gruss und Danke,

 

Reinhard

 

[Witte 0]

Hi,

 

was ich sagte gilt sicher nur für manche Geräte und kann 90% Vorurteil sein. Man kann nur Probehören. Ich kenne nur den kleinen und den großen DAC in the Box. Beide "etwas dünne". Da leidet die Grundtonseele der Musik. Tuningversuche schlugen fehl.

 

Mein Tip - gebraucht - ist nach wie vor der Camtech CE DAC. CE ist wichtig, der alte ist 08-15. Nach etwas PSU-tuning klingt der wirklich traumhaft musikalisch. Mit Jitterbug davor ist sogar die Qualität der Digiquelle fast egal. Bugs, schon der kleine Audio Alchemy ist super, gibt es gebraucht fast geschenkt.

 

Meine gebrauchte Camtech LW/DAC-Kombi mit Jitterbug spielte neulich mal gegen den Lindemann. Der Lindemann löste maginal besser auf, ansonsten hatte er keine Chance... Jitterarmut und Netzteilqualität bestimmen IMHO über Digiklang.

 

Du kannst wohl nur probieren. Bei alten Geräten fast unmöglich.

 

Gruß

 

Klaus

 

[HBt 0]

Hallo BK-Bernhard,

 

selbstverständlich kannst Du den DAC nachbauen. Die IC's sind verfügbar(Standard), nur das Digitalfilter und den VCO den gibt es

 

"ich weiß nicht wo".

 

Als Filter kannst Du aber den Oldtimer DF1700 nehmen und den VCO

mußt Du Dir halt basteln!!!

 

Wenn Du auf die µController-Steuerung (Bedienung) verzichtest, benötigst Du auch keine Software.

 

--> Horido, frisch ans Werk und PCB's designed!

 

Gruß Helge

 

Ps.: Den ELEKTOR DAC2000 gibt es als Bausatz, wer will, mit

UPsampler!

 

[BK 0]

Hallo Helge,

 

leider habe ich von D/A Wandlungb im CD Format überhaupt keine Ahnung, und weiss auch nicht was das Ding was fehlt genau tun soll.

 

Gibt es irgendwelche Bücher ? Ihr wisst alle soviel...

 

 

Analogfilter oder Digitalfilter, was ist besser ?

 

 

Grüsse, Bernhard

 

[HBt 0]

Hi Bernhard,

 

das ist ja nicht so viel(kein Problem); deshalb würde ich Dir

einen Bauvorschlag mit Sigma-Delta DAC empfehlen! Hier ist

nämlich das Digitalfilter (Interpolation der Zwischenwerte) im

IC (on chip), in Stereo.

 

Somit würde sich ein Minimalsystem auf den Receiver (DAI, CS8412 oder CS8414), den Wandler (DAC, ...) und das Analogfilter (Rekonstruktion)

beschränken.

 

Digitalfilter: Interpoliert 'scheinbare' Werte zwischen den 'echten'

Abtastwerten -->Berechnung von Zwischenwerten, dadurch

verschiebt sich die Abtastfrequenz (hier 44,1kHz) auf

n*fs, es wurde quasi mit höherer Frequenz abgetastet

(Proben entnommen). Man nennt das Oversampling!

 

Analogfilter: Nach der eigentlichen Wandlung (Digital-Analog) liegt

ein zeitdiskretes Audiosignal vor (die gewandelten

Samples), das durch eine Halteschaltung (sample-and-

hold) zu einem gestuften zeitkontinuierlichem

Audiosignal mutiert ist. Aus diesem angenähertem

Signal müssen jetzt aber noch sämtliche 'unerwünschte'

Komponenten entfernt werden, daß erledigt der Tiefpaß

--> Rekonstruktionsfilter

 

Ganz einfach, oder?

Grüße Helge

Ps.: Ich hoffe, es ist alles verständlich formuliert.

 

 

[Weide 0]

Gruß Weide

 

[Reinhard K 0]

Hallo Klaus,

 

das vielleicht interessant:

 

http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewIt...&category=27805

 

Gruss,

 

Reinhard

 

[BK 0]

Das SMD Widerstände alles andere als transparent klingen ?

 

 

Grüsse, Bernhard