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ADI-1 Inside
Aufbau, technische Besonderheiten und Messungen am ADI-1 Der ADI-1 ist ein kleiner, aber feiner 20 Bit AD- und DA-Wandler, technisch bis ins Detail ausgefeilt und voll auf der Höhe der Zeit. In diesem Tech Infopaper erfahren Sie viele Details, die in allgemeinen Beschreibungen oder der Bedienungsanleitung nicht zur Sprache kommen. Analog zu Digital Die analogen Eingänge sind über Neutriks bewährte Kombibuchsen zugänglich. Dadurch sind trotz der räumlichen Enge sowohl XLR- als auch Klinkenanschlüsse vorhanden. Die Eingangsstufe arbeitet servosymmetrisch. Das bedeutet: Bei unsymmetrischem Anschluss erfolgt eine automatische Pegelkorrektur um 6 dB, welche sonst zu einem Absinken der Eingangsempfindlichkeit gegenüber symmetrischem Anschlus führen würde. Die Umschaltung zwischen dem Nennpegel +4 dBu und -10 dBV erfolgt über eine besondere Bedämpfungsschaltung bereits in dieser Stufe. Dadurch wird trotz einer niedrigen Betriebsspannung von nur +/-5 Volt ein maximaler Eingangspegel von +20 dBu ermöglicht. Auf den Eingangs-Symmetrieverstärker folgt eine rauscharme Verstärkerstufe, deren Gain sich über ein gleichspannungsentkoppeltes Poti (keine Kratzgeräusche) zwischen 0 dB und +20 dB stufenlos einstellen läßt. Beide Stufen wurden mit dem besonders rausch- und verzerrungsarmen 4580 realisiert, um trotz einer um insgesamt 31,8 dB variablen Eingangsempfindlichkeit dem eigentlichen AD-Wandler (einem CS5335) ein möglichst unverfälschtes Signal liefern zu können.
Auch am Frequenzgang des ADI-1 gibt es nichts zu mäkeln, wie Sie an späterer Stelle sehen können. Doch wir wollen Ihnen nichts vormachen: Dank des vielfachen Oversamplings muß man ein Gerät schon ganz schön fehldesignen, um beim Frequenzgang relevante Abweichungen zu erzeugen. Mit anderen Worten: Frequenzgänge verlaufen (wie in allen Fachzeitschriften zu sehen) nicht nur bei uns schon seit längerem nur noch linealglatt. Die digitale Ausgangsstufe besteht aus dem bewährten CS8402. Der Chip liefert das Digitalsignal an einen koaxialen (Cinch) und einen optischen (TOSLINK) Ausgang im SPDIF-Format. Die Kennung ist fest auf Consumer Format ohne Kopierschutz eingestellt, so dass der ADI-1 kompatibel zu den meisten der am Markt befindlichen digitalen Geräte ist. Professionelle Geräte mit AES/EBU Eingängen lassen sich oftmals über ein Adapterkabel auch vom ADI-1 speisen. Steuerung Die im ADI-1 enthaltenen vielfältigen Funktionen werden über eine fest programmierte Steuereinheit verwaltet. Dieser Baustein (für Insider: ein PLD) steuert die Samplefrequenz des AD-Wandlers, deren Umschaltung, die Anzeige der ankommenden Samplefrequenz am DA-Wandler, den Reset der Wandler samt DC-Abgleich, und einiges mehr. Den meisten Aufwand erfordert jedoch das Dekodieren der vom AD-Wandler kommenden Pegelinformationen. Die Umwandlung dieser Daten in ein digitales, 100% zuverlässiges LED Peakmeter mit 'amtlicher' Over-Anzeige ist relativ aufwendig. Aber es lohnt sich! Nur so kann der ADI-1 auch autark betrieben werden, nur so sind höchste Aussteuerungen mit maximalem Rauschabstand bei sicherer Vermeidung von Übersteuerungen möglich. DA Auch für den digitalen Eingang verwenden wir einen bewährten Chip, Crystals CS8412. Er erhält sein digitales Eingangssignal entweder von einer koaxialen (Cinch) oder optischen (TOSLINK) Buchse, zwischen denen ein Schalter auf der Rückseite des Gerätes umschaltet. Da alle Statuskennungen ignoriert werden, interessiert sich der ADI-1 weder für gesetzten Kopierschutz, noch ob die Audiodaten im Professional oder Consumer Format vorliegen. Mit anderen Worten: Funktioniert immer! Der PLD wertet die vom 8412 dekodierten Informationen aus, weshalb auf der Frontseite nicht nur eine Error LED über ein fehlerhaftes oder fehlendes Signal informiert, sondern drei LEDs auch über die anliegende Samplefrequenz informieren. Der DA-Wandler (AKM4320) liefert seine analogen Spannungen direkt und unverfälscht an eine servosymmetrische Ausgangsstufe. Diese wird im Werk mittels Trimmpoti auf volle Symmetrie abgeglichen. Außerdem korrigiert sie - genau wie die Eingangsstufe - bei unsymmetrischem Abschlus den Ausgangspegel automatisch um 6 dB. Der verwendete OP - wiederum der phantastische 4580 - ist auch als Line Driver erste Klasse, so dass das Ausgangssignal niederohmig und störfrei an den getrennten XLR- und Stereoklinkenbuchsen parallel zur Verfügung steht.
Vielleicht ist Ihnen aufgefallen, dass wir einerseits behaupten,
AD-Wandler wären seit längerem grundsätzlich besser als ihre
DA-Kollegen, der ADI-1 aber andererseits auf AD-Seite nur 102 dBA Rauschabstand,
auf DA-Seite jedoch 108 dBA erreicht.
In Wirklichkeit ist die Auflösung aktueller 20 Bit Wandler bei leisen Signalen auf 'reale' 16 Bit begrenzt. Zwar werden bei der DA-Wandlung tatsächlich 20 Bit erreicht (per FFT nachweisbar). Nur gehen alle Signale unterhalb des 16 Bit Bereiches für das menschliche Ohr schlicht im Rauschen unter. Ein 20 Bitter ist also ein 'perfekter' 16 Bitter, von den theoretisch zu erwartenden Daten jedoch weit entfernt.
Das Netzteil Das Design der Stromversorgung ist nicht etwa eine reine
Frage der Kosten oder der Vorliebe des Konstrukteurs, sondern beruht auf
handfesten Kriterien. Bei der Größe des ADI-1 würde ein
interner Trafo entweder eine unbezahlbare magnetische Abschirmung erfordern,
oder zwangsläufig zu Brummeinstreuungen führen. Ein Aufbau in
Schutzklasse II, das heißt ohne Schutzleiter zur Vermeidung von Brummschleifen,
wäre ebenfalls nur schwer zu erreichen. Ein externes Netzteil ist -
wegen der eingesparten magnetischen Schirmung innerhalb des ADI-1 - nicht
nur sehr viel günstiger, sondern erfordert auch keinen Schukoanschluß
mehr. Damit entfällt die von vielen so gefürchtete Brummschleife
beim Einsatz des ADI-1.
Zurück zum Netzteil: Wir verwenden ein einfaches 12 V / 500 mA Wechselspannungsnetzteil. Im ADI-1 werden aus den 12 Volt Wechselspannung positive und negative Gleichspannungen gewonnen. Einen Nachteil externer Wechselspannungsnetzteile wollen wir Ihnen jedoch nicht verschweigen: Die Masseführung im Gerät ist extrem kritisch, was sich oft als leises Brummen bemerkbar macht. Man muß schon viel Know How und Zeit investieren, um ein optimales Layout mit vollkommener Brummfreiheit mit einer solchen Stromversorgung zu erzielen. dass uns dies gelungen ist können Sie entweder in den obigen FFT-Analysen oder den numerischen Meßwerten erkennen. Der geringe Unterschied zwischen RMS unbewertet und A-bewertet ist allein auf die unterschiedliche Rauschbewertung im oberen Frequenzbereich zurückzuführen, Brummen ist keines vorhanden. Etwas anderes hätten wir auch niemals zur Produktion freigegeben...
Hinweise zu den Messungen RME führt alle Messungen mit professionellen Meßgeräten nach standardisierten Meßmethoden durch. Dabei legen wir großen Wert auf transparente, der Realität entsprechende, und eben auch unter realen Bedingungen erzielte Meßwerte. Einige Mitbewerber geben in den technischen Daten ihrer Geräte nur die Höchstwerte der jeweiligen Chiphersteller aus deren Datenblättern an. Diese Werte sind allein schon deshalb nicht erreichbar, weil im fertigen Gerät noch einige aktive Elektronik dazukommt. Und schließlich ist es kein Geheimnis, dass die Datenblattangaben der Chiphersteller eher 'zu erreichende Ziele' sind, die oft erst in späteren Chip-Revisionen, manchmal aber auch nie erreicht werden. Bei uns müssen Sie keine Zeitschriften nach Tests durchwühlen, wir liefern Ihnen echte Meßwerte frei Haus! Für analoge und digitale Messungen verwenden wir das Neutrik A2D mit der dazugehörigen Software AS04 (www.neutrik.com). Es liefert unter anderem RMS unbewertete und bewertete Meßwerte nach Industrienorm, sei es Pegel, Klirrfaktor, Rauschen, oder der oben abgebildete Frequenzschrieb. Für Hardwareentwickler ist das A2D dank seiner einfachen Bedienung, den hochgenauen Meßergebnissen und seinen vielfältigen, praxisgerechten Anschlüßen unentbehrlich. Auf rein digitaler Ebene verwenden wir eine Windows-Software mit Referenzcharakter: HpW Works bietet eine unglaubliche Auflösung und Genauigkeit, und erlaubt neben obigen FFT Analysen auch das hochexakte Erzeugen digitaler Signale über einen Softwaregenerator höchster Genauigkeit. Beide Meßsysteme sind Referenz bei angesehenen Zeitschriften wie der ELRAD oder der c't (www.heise.de/ct).
Glossar
Copyright © Matthias Carstens, 1998. |
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Viele
DA-Konverter Schaltkreise enthalten eine Mute-Schaltung. Solange ein
Signal vorhanden ist begrenzt das Grundrauschen des Wandlers die effektive
Dynamik auf weit weniger als 100 dB. Liegt digital Null - also absolute
Stille - an, mutet eine Chip-interne Schaltung den analogen Ausgang.
Mit diesem Trick steigt der Rauschabstand auf bis zu 110 dB, entspricht
jedoch nicht dem realen Verhalten bei kleinen Pegeln. RME veröffentlicht
daher beide Werte (muted/unmuted).