Unser DAC-DIY-Projekt stiess seit der Veröffentlichung auf reges Interesse. So sind wir motiviert, gemeinsam mit Ihnen die nächsten Projektschritte anzugehen. Nachdem wir nun das Wichtigste aus dem zugegebenermassen trockenen Digital-Theorie-Teil besprochen haben, werden wir uns nun mit den Komponenten der Quellen und den Übertragungsmöglichkeiten der digitalen Daten näher befassen.

Es gibt, vereinfacht gesagt, drei Kategorien von digitalen Quellen, welche Audio-Daten einem DAC zuführen können:

CD-Laufwerk

Hier ein modernes CD-Laufwerk von Revox.

Daten in einem Speicher im PC oder auf einem Audio-Server

Das Innenleben des Musikservers Innuos Zen Mk3, der auch als Roon Server einsetzbar ist.

Streaming aus dem Internet über Ethernet oder WLAN

Ein formschöner Streamer von Aavik.

Die beiden ersten Quellen verlieren im Vergleich zum Streaming kontinuierlich an Boden. Dabei ist zu bemerken, dass dies weniger qualitativen Aspekten, sondern mehr dem höheren Komfort zuzuschreiben ist. Wir möchten uns hier auf das populäre Streaming aus dem Internet beschränken. Wir möchten aufzeigen, wo und wie Sie die Qualität Ihres digitalen Audio-Daten-Streams schon zu Beginn verbessern können, um dann ihrem DAC die bestmögliche Datenqualität liefern zu können.

Modem (mit Router)
Das Modem wird Ihnen in den meisten Fällen von Ihrem Telekommunikationsanbieter gestellt. Sollte dieses von einem billigen externen Schaltnetzteil versorgt werden, könnten Sie dieses durch ein hochwertiges, rauscharmes Exemplar ersetzen. Billige Netzteile erzeugen häufig hochfrequente Störungen, unter denen die Qualität leiden kann. Ein gutes Netzteil muss keineswegs Unsummen kosten.

Hier zwei im Schweizer Markt erhältliche Produkte:

sBooster-Netzteil mit Innenleben.

Upgrade-Netzteil P3 von Keces.

Ethernet CAT7 RJ/E oder einfacher «LAN (Local Area Network)»-Kabel:

Wir sprechen hier vom LAN-Kabel, aber reden eigentlich vom Ethernet CAT7 / RJ/E-Kabel. Sie verbinden Ihren Router mit dem nachfolgend beschriebenen Audio Switch und dann weiter zum Streamer. Ein Vergleich von höherwertigen LAN-Kabeln mit billigen «Beipack-Strippen» kann unter Umständen interessant sein. Die Meinungen zu diesem Thema sind jedoch unterschiedlich. Achten Sie beim Kauf auf die passende Länge und seien Sie sich bewusst, dass Sie bei der Benützung eines dazwischen geschalteten Audio-Switchs, insgesamt zwei LAN-Kabel in der jeweils passenden Länge benötigen, was durchaus ins Geld gehen kann. Falls Sie in der glücklichen Lage sind, gerade Ihr Eigenheim zu planen, empfehlen wir Ihnen hochwertige LAN-Kabel mit möglichst wenigen «Switches» einzuplanen. Dasselbe gilt übrigens für die Stromversorgung Ihrer Highend-Anlage.

Hochwertige CAT7-LAN-Kabel.

Audio Switch

Ein Audio Switch zählt inzwischen zu den Must-Have-Geräten für audiophile Streaming-Enthusiasten. Der Audio Switch separiert Ihre Anlage galvanisch vom digitalen «Müll» des Routers. Eine galvanische Trennung bedeutet konkret, dass für Gleichstrom keine Verbindung besteht. Speziell für Audio-Anwendungen ausgelegte/optimierte Switches sind bereits für ein paar Hundert Franken erhältlich, aber auch hier kann man locker das 10-Fache ausgeben. Teure Modelle «reclocken» bereits hier das digitale Signal. Unserer Erfahrung nach kann aber bereits ein preiswerter Audio Switch den Klang verbessern. Werden Fehler und Störungen bereits früh in der Kette eliminiert oder vermieden, kann dies durchaus von Vorteil sein.

WLAN

Eine weitere Möglichkeit der Verbindung vom Modem/Router zum Streamer/PC ist selbstverständlich auch die kabellose Variante per Wireless-LAN. Diese hat den Vorteil, dass keine elektrischen Störungen übertragen werden können. Sie ist zwar prinzipbedingt nicht ganz problemlos, aber je nach «Störkopplung» dennoch einer Kabelverbindung vorzuziehen. Einige Hersteller von Streamern haben auch ihre eigenen kabellosen Systeme entwickelt, welche die Nachteile des klassischen WLAN nicht im selben Ausmass aufweisen.

Ob mit oder ohne Kabel die besseren Resultate erreicht werden können, ist im Endeffekt von der gesamten Konstellation abhängig und muss von Fall zu Fall geprüft werden.

Themenblock – Zuleitung Digitaler Datenstrom

Die digitalen Daten können in verschiedenen Formaten und über unterschiedliche Verbindungen dem DAC zugeführt werden. Hier die üblichsten Varianten:

TOSLINK (S/PDIF optisch)

TOSLINK ist nach dem Erfinder dieser optischen Übertragungstechnik benannt: TOS = Toshiba / LINK. Toslink wurde 1983 von Toshiba entwickelt und ist ein standardisiertes Lichtwellenleiter-Verbindungssystem für die optische Signal-Übertragung. Mit diesem optischen Digitalformat können Daten bis 20 MBit pro Sekunde übermittelt werden. Das Datenformat ist identisch mit dem elektrischen S/PDIF-Signal.

Eigenschaften TOSLINK:

• optische Kabel sorgen für eine Potenzialtrennung, es können also keine elektrischen Störungen übertragen werden (bspw. Brummschleifen und Hochfrequenz-Störungen).
• grundsätzlich immun gegenüber elektrischen und magnetischen Einstreuungen.
• Die maximale Länge für solche Kabel ist 10 m.
• eine gewisse Steifheit ist aufgrund der verwendeten Materialien gegeben, scharfe Ecken oder Biegungen können den Signalfluss stören oder das Kabel beschädigen.
• Keine guten Eigenschaften bezüglich Taktschwankungen (Jitter), weshalb einige DAC-Hersteller diese Schnittstelle überhaupt nicht anbieten.
• Maximale Datenübertragungsrate typischerweise 24bit/96kHz (selten auch bis 192kHz).

TOSLINK-Stecker (Quelle: Wikipedia).

S/PDIF

S/PDIF oder «Sony/Philips Digital Interface» ist eine Spezifikation für eine unidirektionale, asynchrone, serielle Schnittstelle zur elektrischen Übertragung digitaler Stereo- oder Mehrkanal-Audiosignale. «Asynchron» bedeutet, dass der Takt nicht über eine separate Leitung mitgeliefert wird. «Seriell» heisst, dass alle Daten-Bits hintereinander auf einer einzelnen Leitung übertragen werden.
Es gibt grundsätzlich zwei Versionen der elektrischen Übertragung:

1. Asymmetrisch (Koaxial mit RCA- oder BNC-Steckern)
Dies ist die im Consumer-Bereich meistverbreitete Art, bei welcher das Signal gegenüber einem Bezugspotential übertragen wird, welches identisch mit der Signalmasse (Ground) ist. Die Signalmasse dient hierbei auch als Abschirmung rund um den Signalleiter. Darum wird der Kabelaufbau «koaxial» genannt. Für kürzere Distanzen ist diese Übertragungsart völlig ausreichend.

2. Symmetrisch (Balanced mit XLR-Steckern)
Im professionellen Bereich wird häufig eine sogenannt symmetrische Verbindung verwendet, welche dem «AES/EBU»-Standard entspricht. Bei dieser Art wird das Signal gegenüber einem Bezugspotential übertragen, welches nicht gleichzeitig als Masse (Ground) und Abschirmung dient. Dabei werden sogenannte Gleichtaktstörungen eliminiert und die elektrischen Störfelder, welche durch die Abschirmung abgeleitet werden, sind nicht Teil des Signalflusses. Diese Übertragung bietet sich vorwiegend für längere Distanzen an, sowie bei ausgeprägten elektromagnetischen Störungen.

Eigenschaften S/PDIF

• Gängigstes Digital-Format im Highend-Audio-Bereich (nahezu alle digitalen Quell-Geräte liefern mindestens eine Variante von SPDIF).
• Schnittstelle, die explizit für Audio-Anwendungen entwickelt wurde und somit dafür auch gute Eigenschaften aufweist.
• Maximale Datenübertragungsrate beträgt 24bit/192kHz.

Die koaxiale Eingangsbuchse unseres Projekt-DACs.

USB

Ein USB-Interface (Universal Serial Bus) entspricht der Verbindung, welche für Computer-Anwendungen entwickelt wurde und seit längerer Zeit als digitale Verbindung zwischen Computer und DAC verwendet wird. Das meistverwendete USB-B-Kabel wird auch als «Druckerkabel-Norm» bezeichnet und ist das Kabel, welches DAC-seitig den «quadratischen» Stecker aufweist. Der aktuelle USB-3.2-Standard kann bis zu 20 Gbit/s übermitteln, häufig entspricht der USB-Standard bei DAC aber nach wie vor dem USB-2.0-Standard mit 480 Mbit/s, was auch völlig ausreichend ist. Die maximale Datenübertragungsrate ist 32Bit/768kHz.

Eigenschaften USB

• Bietet die Möglichkeit, aus Ihrem PC oder Laptop eine Highend-Musikmaschine zu machen.
• Auch DSD-Formate können übertragen werden.
• Über USB kann ein Gerät auch mit Strom versorgt werden, was jedoch aufgrund der «Stromqualität» oftmals nicht optimal ist.
• Grundsätzlich gilt «je kürzer das USB-Kabel, umso besser».

Ein «Highend-Druckerkabel» mit USB-B-Stecker.

DAC DIY – unsere Wahl

Für unser DAC-Projekt haben wir uns für das koaxiale S/PDIF-Format entschieden. Da wir einen NOS-DAC bauen, war die Übertragungsrate kein relevantes Kriterium und Vergleiche mit USB haben eher weniger gute Resultate geliefert (dazu im folgenden Abschnitt mehr). Auch für S/PDIF hat gesprochen, dass viele Streamer und vor allem auch CD-Laufwerke eine solche Schnittstelle aufweisen und dadurch mit unserem Projekt-DAC problemlos verbunden werden können.

Der Eingangsteil bis zum DAC-Chip, vereinfacht schematisch dargestellt.

2. Themenblock - Digitales Eingangsmodul

Der favorisierte DAC-Chip AD1865 benötigt seine digitale Kost im sogenannten I2S-Format, wie es bei den meisten Wandler-Chips üblich ist. Dieses Format entstammt der Ära der CD-Player und findet bis heute grossmehrheitlich Anwendung. Nebst den vorhin aufgeführten Schnittstellen gibt es auch DAC-Geräte, die über eine dedizierte I2S-Schnittstelle verfügen. Und es gibt USB-Bridges und Streamer, welche dieses Signal direkt an das DAC-Gerät liefern. Meist wird aber ein sogenannter «Digital-Receiver» verwendet, welcher das S/PDIF-Signal direkt vor dem DAC-Chip umwandelt. Wir wollen die puristische Philosophie von «weniger ist mehr» umsetzen und setzen darum hier auf einen solchen Digital-Receiver-Chip, namentlich den CS8414 von Crystal Semiconductor, der schon länger nur noch aus alten Beständen erhältlich ist.

Der Receiver CS8414 ist von Crystal Semiconductor, ein gesuchtes NOS-Teil.

In Verbindung mit dem AD1865 wurden in dieser DAC-Entwicklung auch Versuche mit einem modernen USB-I2S-Board mit externen Audio-Clocks von höchster Güte gemacht. Die klanglichen Resultate wurden aber subjektiv als weniger gut empfunden, obwohl beim I2S-Board unabhängige ultra-low-noise-Stromversorgungen verwendet wurden – also Stromversorgungen mit extrem geringem Rauschen im Millionstel-Volt-Bereich. Wo die Ursachen für solche klanglichen Unterschiede liegen mögen, ist nicht einfach auszumachen, aber man muss ja auch nicht alles verstehen können. Tatsächlich geht es aber wohl in die Richtung, dass man mit mehr Aufwand durchaus mehr Probleme schaffen kann …

Der Digital-Receiver CS8414 erhält die digitalen Daten also vom Streamer oder CD-Player per koaxialer S/PDIF-Schnittstelle. Auch möglich und teilweise so umgesetzt, wird am PC eine USB-Bridge angehängt, welche vom PC als externe USB-Soundkarte erkannt und betrieben wird. Grundsätzlich kann man aber schon sagen, dass es für ein digitales Audiosignal durchaus von Vorteil sein kann, wenn es gar nie «USB zu Gesicht bekommt». Diese Aussage ist etwas provokativ und stimmt so sicherlich nicht pauschal. Aber Tatsache ist und bleibt, dass USB in seiner Grundspezifikation nicht spezifisch für Audio, sondern eben für «universelle» Anwendungen entworfen wurde. Auch sind nahezu alle Computer für alles andere als Audio-Anwendungen ausgelegt.

So weit, so gut! Unser Projekt-DAC nimmt nun konkrete Formen an. Im kommenden 3. Teil werden wir dem hochspannenden Thema der verschiedenen digitalen Wandler-Chips und den verschiedenen Lösungsvarianten widmen. Wir hoffen, Sie sind wieder mit von der Partie!