Dat-Recorder

[HUCHT-Tec]

Ich wurde gerade gefragt, ob ich evtl. Bausätze zum Nachrüsten von Copyprocessoren mit diesem
Pegelmesser + Laustärkesteller (DVC) nach exkalidi auf Basis des Teensy4.1 anbieten werde.

=> Nein, definitiv nicht.

Ich kann höchstens Hilfestellung für Selbstbauer in Form einer Schaltungsskizze und evtl. noch im
Notfall durch Lieferung eines fertig programmierten Teensy-Moduls und ggf. einem passendem
LCD-Display sowie eines passenden Drehgebers anbieten.

Die restlichen Bauteile muss sich Jeder dann selber beschaffen und sich den Auf- und Einbau
auch selber überlegen.

Irgendeinen Support für nichtfunktionierende Copyprocessor-Umbauten durch Dritte kann ich
leider nicht bieten. Auch nicht für nichtfunktionierende Teensy-PegelstellerAufbauten durch Dritte.


Ich habe jetzt drei unterschiedliche Mustergeräte hier stehen, die jetzt alle einwandfrei laufen und
auch optimierte Messwerte beim Jitter liefern. Dirks Teensy-Firmware ist auch weitestgehend OK.

Die drei fertigen Experimentiergeräte:




Beim ersten gebauten Testgerät auf der Basis der ERRMO-EU-Baugruppe (kürzlich ausführlich vorgestellt)
habe ich das Displaymodul doch noch in den Deckel montiert.
Ursprünglich hatte ich dort ein Sichtfenster mit Glasscheibe und Display auf der Lochrasterplatte geplant.

Bei dem ERRMO-EU habe ich noch eine automatische Umschaltung der PLL-Bandbreite hinzu gefügt,
damit diese Baugruppe den Jitter im SPDIF-Ausgangssignal des Teensy effektiver unterdrücken kann.

Die ERRMO-EU waren zum direkten Anschluss an CDP, DAT, MiniDisk vorgesehen, also ziemlich jitterarmen
Quellgeräten. Deshalb war so eine Bandbreitenumschaltung für solche Anwendug entbehrlich und in den
Seriengeräten nicht implementiert worden.


Hier der stark überarbeitete Bastel-ERRMO-EU mit Teensy und mit Displaymodul im Deckel:

Damit ich die winzigen SMD-Bauteile auf der Displayleiterplatte und das empfindliche Flex-Kabel darauf
beim Rumhantieren mit dem Deckel nicht versehentlich "abrasieren" kann, habe ich die Baugruppe
partiell mit gefülltem Hochtemperatursilikon aus dem Kaminbau abgedeckt.
Das Zeug härtet ziemlich hart aus. Habe ich bei den anderen beiden Geräten auch so gemacht.

So ein Grobmotoriker wie ich sollte da immer auf "Nummer sicher" gehen.

Die orangefarbenen Litzen und die schwarzen Koaxiakabel sind alle Teflon-isolierte Ausführungen.




Mit nachgerüsteter Bandbreitenumschaltung, etwas kleineres Display testweise intern aufgesteckt:

Der rechts noch hinzu gefügte Streifen Lochrasterplatte bietet jetzt noch Platz für weitere experimentelle
Schaltungerweiterungen (zum Beispiel für schmalbandige Anti-Jitter-PLL mit Quarzoszillatoren)




Jittermessung:




SPDIF-Jitter an einem der fünf Koax-Ausgänge des Gerätes:





Auch mit diesem Jitter-Ergebnis bin ich sowohl bezüglich der Standarabweichung wie auch der
Form der statistischen Verteilung vollkommen zufrieden und werde diese Geräte nun auch in
meinen verbliebenen Fundus an experimentellen Bastelgeräten einreihen und für Vergleiche einlagern.

Und natürlich als Testhardware, falls noch Aktualisierungen von Dirks Teensy-Firmware zu erproben
sein sollten.

Damit haben diese beiden 20 und 30 Jahre alten und zum Glück noch vorsorglich aufgehobenen
Veteranen von Experimentiergeräten (ERRMO-EU und ICP2pro 3.0) ja noch eine sinnvolle und
aktuelle Verwendung gefunden.

Ist zwar alles uralter Kram, aber das sind DAT Geräte ja auch. Passt also zusammen

Damit ist dieses Projekt für mich abgeschlossen. War doch viel zeitaufwändiger, als zuerst gedacht.

Das Thema "digitaler Pegelsteller für SPDIF" dürfte mit diesen Lösungen jetzt vom Tisch sein.
.

[exkalidi]

Hallo Swobi,

an dieser Stelle könnte die Bauanleitung deiner digitalen Lautstärke-Regelung folgen...

Bitte nur bei Selbstbau-Interesse melden, denn es gibt nur die Schaltung + Software für dieses Projekt...

Vom SRC4 war ja noch die gesamte Software inklusive Menü-Steuerung übrig...
Diese Software-Teile schnell angepasst, war es die perfekte Test-Umgebung für den neuen SPDIF-Treiber.
Also keine Software-Entwicklung für Dich, aber Du darfst gerne das "Abfall-Produkt" nutzen:

- SPDIF- Laustärke zwichen -100dB und +27bB in 0,5 bB-Schritten einstellbar

....  NOCH EINMAL ICH BAUE NICHT - nur BAUANLEITUNG

Zwischenzeitlich habe ich vom Dirk (exkalidi) die Anschlussinfos zum Teeny4.1, die letzten Beta-Versionen
der Firmware und auch Unterstützung bei der Beschaffung der nötigen Hardwarekomponenten erhalten. 

.....Die ersten Funktionstests liefen bereits sehr erfolgversprechend und Dirks neueste Beta-Firmware
macht schon weitgehend, wofür sie vorgesehen ist. 

Es gibt nicht nur die Möglichkeit einer Laustärkeänderung, sondern auch noch einen Balance-Steller. 

....Naturgemäss ist die genaue Untersuchung der Funktionsweise von ins SPDIF-Signal eingeschleifter
Zusatzhardware immer recht mühsam und zeitaufwändig. Besonders, wenn noch Software mit im Spiel ist....





...Vielleicht übertrage ich mal den Versuchsaufbau mit dem Teensy-Lautstärkesteller in diesen ICP2-pro.

Oder baue den Steller einfach noch ein zweites mal auf Lochrasterplatte auf, um dann im ICP2-pro noch
genauere Funktionstests der Teensy-Firmware machen zu können.....

....Absoluten Vorrang hat hier erstmal die Fertigstellung des zweiten Erprobungsaufbaus für
den digitalen SPDIF-Pegelsteller nach Dirks (exkalidi) Vorschlag und die gründliche
Untersuchung der elf(!) bis jetzt hier zum Test vorliegenden Betaversionen der Firmware.

Damit sich Dirk nach der Rückkehr aus seinem Urlaub gleich an das weitere Debuggen
seiner an einem Steckbrettaufbau entwickelten Firmware machen kann....

So, jetzt ist diese Entwicklung endlich fertig und es liegen sowohl drei erprobte Versionen von
Hardware wie auch eine "gründlichstens" getestete und weitgehend bugfreie Firmware (Rev 27)
mit noch erweitertem Funktionsumfang vor, sodass einem Nachbau jetzt nichts im Weg steht.

Die beiden zuerst gezeigten und angekündigt gewesenen Hardwareausführungen mit dem
zusätzlichen Teensy4.1-Modul in meinen alten experimentellen Bastelgeräten aus meinem Fundus
sind jetzt fertiggestellt und messtechnisch gründlich getestet. => funktionieren beide einwandfrei.

Fotos von den jeweiligen Aufbauten gerne auf Wunsch 


Zusätzlich habe ich noch ein drittes Testmuster auf Lochrasterplatte aufgebaut, das als
minimalistisches und preiswertes Stand-Alone-Gerätchen mit koaxialen Eingang und mit
mit potentialfreiem Koax-Ausgang (Trafo) sowie für Stromversorgung per USB-Steckernetzteil
konzipiert ist.

Das kann für Albert (swobi) und andere Nachbauer als Anregung dienen, wie so ein Aufbau
aussehen könnte und mit welchem Bauaufwand in Etwa zu rechnen ist.

Die Gehäuseteile und die Bauteile für diesen Prototyp (bis auf neu gekaufte Teensy4.1-Modul,
Display und Drehgeber) stammten alle aus meiner Bastelkiste.

So sieht dieses Minimalkonzept aus:













Auf der Basis von diesem Aufbau habe ich dann noch ein paar Experimente zur Entwicklung
einer kleinen Zusatzschaltung für den Teensy gemacht, um den Jitter des Teensy-Moduls
noch etwas abzusenken.

Weil ich der Spannungskonstanz von 0815 USB-Steckernetzteilen nicht so recht über den
Weg traue, wurde noch eine separate rauscharme Spannungsstabilisierung (4,2 V ) nur für
diese Zusatzschaltung aufgebaut.


Der Jitter des vom Teensy ausgegebenen SPDIF-Signals ist nach meinen Messungen nicht
wirklich schlecht, aber auch nicht wirklich gut.

Das Ergebnis meiner Versuche war, dass es durch Hinzufügen einer Zusatz-PLL noch ein
deutliches Verbesserungspotential gibt.

Sowohl, was die Standardabweichung des Jitters, wie auch seine statistische Verteilung angeht.

Die Schaltung ist aus meinen alten Copyprocessor-Designs entlehnt. (JIFI-W5 und ICP2pro-2004)

Für deren korrekte Funktion sind zwei Phasenpulse erforderlich, die jetzt nach entsprechender
Anpassung durch Dirk von der Teensy-Firmware ausgegeben werden.

Diese experimentelle Zusatz-PLL auf Lochrasterplatte habe ich dann nach messtechnischer
Optimierung noch einmal sauber HF-mässig in ein kleines Weissblechgehäuse neu aufgebaut,
rundherum dicht zugelötet und abschliessend mit einer speziellen Epoxidharzmixtur vergossen.

Diese Funktion arbeitet im Bereich von 32 kHz bis 96 kHz und ist durch einen kleinen
zusätzlichen Kippschalter in der Geräterückwand zuschaltbar.

Ohne diese zusätzliche PLL werden vom Teensy 32 - 192 kHz durchgängig unterstützt.

Die Unterdrückungswirkung ist beim Jitter messtechnisch ganz klar nachweisbar, allerdings
kann ich mit meinen verbliebenen Abhörmöglichkeiten (15 Euro Billig-DAC und zwei aktiven
Low-Cost-Desktoptröten) die klangliche Relevanz nicht eindeutig festmachen.

Deshalb geht dieser mit der Jitter-Reduktion erweiterte Prototyp in den nächsten Tagen
an einen Betatester aus dem Tonstudio-Bereich, der gründlich alle Funktionen testen will
und auch über ganz andere Möglichkeiten zur klanglichen Beurteilung verfügt als ich.

Diese Erweiterung ist übrigens nur für mich privat und deren Schaltung ist nicht öffentlich.

Hier ein kurzer Eindruck, was da noch an Hardware-Erweiterungen hinzu gekommen ist
und (für die Experten), wie die Jittermesswerte der verwendeten Signalquelle, des Ausgangs
des Teensy bei Verwendung seines eigenen Taktes aus dem SPDIF-Empfängerteil und dann bei
Verwendung des Taktes aus meiner zusätzlichen Jitter-Ex-PLL im Vergleich aussehen.

Bei Interesse kann ich diese Screenfotos gerne noch etwas erläutern.















.

Zur Vervollständigung hier die "Spezifikation" der DVC-Firmaware:

Der DVC verfügt über folgende Eigenschaften:
-          Lautstärkeregelung des SPDIF-Ausgangssignals zwischen -100dB und + 27dB
-          Balance-Einstellung zwischen den Kanälen
-          Übernahme des Eingangstaktes für den Ausgangstakt
-          Zur Jitter-Unterdrückung die Generierung eines eigenen Ausgangstaktes
Anmerkung:
Diese Funktion ist nur bei Zuspielern einsetzbar, die über das SPDIF Ausgangssignal des DVC synchronisiert werden können, wie z.B. CD-Recorder oder PRO-DAT.
Oder, ohne sychronisierbare Zuspieler einsetzbar, wenn der DVC mit einem modifizierten Teensy4.1 ausgestattet ist und noch mi einer
Hucht-JitterEx-Schaltung erweitert wurde
ODER
nachfolgender Erweiterung des Treibers.
-          Einstellung der generellen Freigabe des Kopierens des SPDIF-Ausgangssignals
-          Anzeige der Q-Channel-Daten der CD: entweder Titel-Anzeige oder Gesamt-Anzeige
-          Anzeige der StartId von DAT-Recordern
-          Peak- und Margin-Anzeige des SPDIF-Eingangssignals mit einstellbarer Überlasterkennung (Clipping)
-          Automatische Erkennung von non-Audio SPDIF-Eingangssignal und direkte Durchleitung auf den SPDIF-Ausgang ohne Bearbeitung der Audio-Daten
-          Bei fehlendem Eingangssignal automatischer Übergang in den Standby-Modus nach einstellbarem Zeitintervall
 
Die Regelung der Lautstärke erfolgt direkt über das Drehen am Rotary-Encoder. Dabei werden beide Kanäle parallel bearbeitet.
Durch Betätigen des Switches des Rotary-Encoders gelangt man in das Bedien-Menü. Dieses hat ein standardmäßiges Timeout von 5 Sekunden und kann im Einrichtungs-Menü bei den Timeouts geändert werden.
Da es bereits eine Anfrage gab, ob das Display entfallen kann? Natürchlich, ohne Kontrolle aller aller Eintellungen - welcher Sinn?

Überlegung für eine erweiterte Version:
Wenn die Messung der Eingangstakt-Frequenz noch genauer gelingt, als mit der bisherigen Vorgehensweise (auf Schnelligkeit getrimmt):
Um die Verwendung des Teensy-eigenen Ausgabe-Taktes generell verfügbar zu machen, Erweiterung der Firmware um einen Sample-Rate-Converter, bei der die (evl. abweichende) Eingangs-Sample-Rate der Ausgangs-Sample-Rate folgt.

[HUCHT-Tec]

Zur Vervollständigung hier die "Spezifikation" der DVC-Firmaware:

Der DVC verfügt über folgende Eigenschaften:

...
-          Zur Jitter-Unterdrückung die Generierung eines eigenen Ausgangstaktes
Anmerkung:
Diese Funktion ist nur bei Zuspielern einsetzbar, die über das SPDIF Ausgangssignal des DVC
synchronisiert werden können, wie z.B. CD-Recorder oder PRO-DAT.
Oder, ohne sychronisierbare Zuspieler einsetzbar, wenn der DVC mit einem modifizierten
Teensy4.1 ausgestattet ist und noch mi einer Hucht-JitterEx-Schaltung erweitert wurde

ODER

Überlegung für eine erweiterte Version:
Um die Verwendung des Teensy-eigenen Ausgabe-Taktes generell verfügbar zu machen,
Erweiterung der Firmware um einen Sample-Rate-Converter, bei der die (evl. abweichende)
Eingangs-Sample-Rate der Ausgangs-Sample-Rate folgt.

Der Teensy kann so konfiguriert werden, dass zur Ausgabe des SPDIF-Signals statt des Taktes
des SPDIF-Empfangsteils ein von der Masterclock abgeleiteter Takt verwendet werden kann.

Dieser Ausgabetakt wird dann letztlich vom 24 MHz Quarzoszillator des Teensy-Boards abgeleitet
und hat sich 1) als ziemlich genau in der Frequenz und 2) als ziemlich jitterarm erwiesen:

=> siehe Screenfoto der Jittermessung eines mit diesem Takt ausgegebenen Dummy-SPDIF.

Statt irgendwas an den Audiodaten rumzurechnen (Abwandlungstastrater, ääh: Abtastratenwandler)
kann man natürlich auch diesen 24 MHz Quarzoszillator so modifizieren (oder durch eine andere
abstimmbare Schwingschaltung ersetzen), dass er sich mit einer trägen PLL dem Eingangssignal
nachführen lässt und man so die Jitterarmut des lokalen Taktes voll nutzen kann.

Die Schaltung läuft dann im eingeschwungenen Zustand wieder völlig synchron zum Eingang.

Das sollte bereits mit einfachen DIY-Schaltungen funktionieren, wenn die Frequenzungenauigkeit der
SPDIF-Signalquelle bestimmte Höchstwerte nicht übersteigt (z.B. Fs +/- 100 ppm).

Die benötigten Phasenpulse für so eine schmalbandige PLL werden bereits von exkalidis Firmware
ausgegeben (hatte ich schon im Zusammenhang mit meiner breitbandingen PLL geschrieben). 

Das Verfahren mit der Nachführung des 24 MHz Quarzoszillator hat den ganz unbestreitbaren Vorteil,
dass man die Audiodaten des Eingangs wirklich 1:1 ohne eine zwischengeschaltete asynchrone
DIY- Fs-Wandlung mit ihren nur schwer abschätzbaren klanglichen Einbussen verwenden kann. 


Aber ich gehe ganz stark davon aus, dass ein derartig klang- und jitteroptimiertes Gerät hier eh
wieder Niemanden interessieren würde und höchstwahrscheinlich auch keinen Anwender finden würde.

So eine nicht ganz triviale Entwicklung (egal, ob die Software- oder Hardware-Lösung) wäre am Ende
wohl mal wieder nur "für Nix" entwickelt worden und damit einfach wieder Perlen vor die Säue.

Wenn jetzt schon Fragen kommen, ob man das Display braucht oder weglassen kann (was ich
übrigens als Schlag ins Gesicht des Entwicklers empfinde), dann kommen wahrscheinlich dann
auch noch Fragen in der Art, ob man den Quarz weglassen kann. Habe ich keinen Bock drauf.




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