digitales Audiosignal vom Mainboard abgreifen

Zitat von lola

hattest Du Dolby aktiv?

Nein. Aber ich weiß was Du meinst. Du sprichst von einem (AC3, DTS) Passthrough Signal, oder? Das erzeugt ja eher ein gleichmäßiges, eher sauberes Rauschen. Aber was ich wahrgenommen habe, war unregelmäßig, mit knistern und Knacksern, vom Eindruck eher "dreckig", wie eine Störung. Das war ja auch zu hören, obwohl ja kein Stereo Audiosignal ausgegeben wurde. Eine Wiedergabe hat daran nichts verändert, sprich gleichbleibendes Störrauschen ohne wahrnehmbare Musik.

ENTWURF (wird im Laufe des Tages vervollständigt)
Hallo zusammen,

erstmal möchte ich mich nochmals bei Lola und natürlich auch bei allen anderen für die super Unterstützung bedanken. Mit seiner Hilfe haben wir zusammen eine Lösung gefunden, die nun seit einigen Monaten zuverlässig ihren Dienst verrichtet. Ich habe absichtlich etwas gewartet bis ich das Projekt beschreibe, um zu sehen ob alles über einen längeren Zeitraum problemlos funktioniert.

Vorab: Die Abschirmung tut ihren Dienst, ebenso wie die saubere Stromversorgung für den DAC, welche, im Gegensatz zum mitgeliefertem (extern) Netzteil, überraschenderweise kein hörbares Grundrauschen produziert. Insgesamt hat sich aus dem Projekt genau die Lösung entwickelt, die ich mir gewünscht habe.

Nachstehend beschreibe ich euch nun den Projektverlauf.

• Vorhandene Hardware
• Digitales Audiosignal klauen
• Verbindung zwischen SPDIF Schaltung und ALC887
• Schaltung für SPDIF Koax Ausgang
• DC/DC Wandler
• Schaltung LC-Filter
• DAC modifizieren
• Abschirmung
• Analoge Ausgänge
• Puzzle zusammensetzen
• Bauteileliste

a. Asus AT5IONT-I Mainboard (Realtek ALC887 Audio Codec)
TOSLink an der Rückblende, kein SPDIF Pinheader oder externer Ausgang

b. PicoPSU 120Watt

c. MGL Audiolabs Proton DAC
Hier handelt es sich offensichtlich um ein Kit welches auch als Bausatz oder komplett unter anderer Flagge vertrieben wird. Seinen Ursprung scheint der DAC bei hifidiy.net zu haben.

d. Sansui AU-717 Vollverstärker
Hier sind die Frontlautsprecher angeschlossen und werden ebenfalls vom Heimkinoverstärker per Umschalter genutzt. Dazu wird der Vorverstärkerausgang des Marantz mit dem Endverstärkereingang des Sansui verbunden.

e. Marantz SR8002 Heimkinoverstärker
Vorstufe verbunden mit der Endstufe des Sansui.

Um den DAC elegant in das Gehäuse zu integrieren, musste ich zunächst einen Weg finden um das Signal direkt vom Mainboard abzugreifen. An diesem Punkt gibt es im Datenblatt des Herstellers Realtek auch verschiedene vorgesehene Möglichkeiten und Beispiele für Schaltungen, um sowohl TOSLink als auch SPDIF Koax parallel zu betreiben.

Das Datenblatt des ALC887 als PDF gibt es hier. Unter Punkt 10.4 sind die vorgeschlagenen Schaltungen zu finden.
Von ASUS wurde zu Option 1. gegriffen, während für das Projekt Option 3. nötig war.

a. Signal (Pin 48 ) und Masse (PIN 7) direkt am Audiochip abgreifen (PDF Punkt 10.1 und 5.1)
Diese Lösung stellte sich als schwierig heraus. Ich war zwar in der Lage ein Drähtchen direkt an Pin 48 anzulöten, jedoch war die Verbindung nicht beständig genug. Bei kleinen physischen Einwirkung hat sich die Verbindung wieder gelöst. Bei einem zweiten Versuch ist mir dann auch noch Zinn zwischen die Füßchen geflossen; kein Spass das wieder zu entfernen. Von Pin 4 habe ich dann die Finger gelassen.
Persönlich würde ich daher von diesem Weg abraten und stattdessen Weg b. beschreiten.

b. Signal und Masse an den Lötpunkten des TOSLink Ausgangs nutzen
Am Ende war das doch die einfachste Möglichkeit. Signal wird vom Lötpunkt des TOSLink Ausgangs genutzt, als Masse der Lötpunkt der Abschirmung.

Zunächst habe ich die Schaltung exakt nach dem Vorbild des Datenblatts (PDF Punkt 10.4, Option 3 links) angefertigt und mit dem Mainboard verbunden (siehe 1.1). Grundsätzlich hat die Lösung zunächst auch "funktioniert". Das Ergebnis war aber dennoch recht ernüchternd. Sobald der DAC mit analog Out und/oder SPDIF verbunden war, wurde der Verstärker des DAC sofort heiss, dass man hätte Eier darauf braten können. Zudem wurde ein regelmäßiges, lautes Ploppen auf den Lautsprechern hörbar. Den "Plop-Takt" konnte man auch auf der LED des SPDIF Eingangs am DAC ablesen. Eine Musikwiedergabe war so nicht möglich. Die selben Symptome traten bei der Verwendung des originalen, externen Netzteil auf.
Nebenbei: Das Kratzen und Knistern, welches ich weiter oben im Thread beschrieben habe, hatte einen anderen Ursprung. Mehr dazu unter Punkt 5 .

Nach einigen Messungen und verschiedensten Anschlusskombinationen hat Lola folgendes vermutet:

Zitat

Im 3. Schaltplan hier --> http://electronics-diy.com/electronic_schematic.php?id=806 ist beim Power Supply zu sehen, das die 12 Volt für die Audio Versorgung mit dem LM1875 zu +6 Volt und - 6 Volt gemacht werden. Das ist so für die OPAmps 2134 notwendig, damit sie ein symmetrisches Signal zum Verstärker abgeben können. Auf dem Bild ist auch zu sehen, das die Masse, welche auch an den Ein und Ausgängen anliegt (GND) somit zwischen + 6Volt und - 6 Volt liegt. Die Masse vom PC, also Deiner Schaltung wiederum liegt aber an - 12 Volt. Dadurch wird quasi der Strom Connector J2 Pin2 mit GND verbunden und dadurch die - 6 Volt kurz geschlossen. Es muss also die Masse am Eingang und Ausgang entkoppelt werden. Wenn das nicht reicht, kannes auch sein, das nicht nur die Masse vom Pegel verschoben ist, sondern auch das SPDIF Signal mit der Verschiebung beaufschlagt wurde. Dann musst die auch die entkoppeln. Ich habe noch mal eine weitere Schaltung angehängt mit 2 mal 100nF.

Das Ergebnis aus Lolas Einschätzung ergab einen leicht modifizierten Schaltplan, welcher auf Option 3 aus dem PDF basiert:

Die beiden zusätzlichen Kondensatoren vor J26 im Masse- und Signalweg haben das Überhitzen des LM1875 Verstärkers auf dem DAC und das Ploppen auf den Lautsprechern beseitigt. Das Resultat war nun eine funktionierende Audioausgabe, parallel über TOSLink und SPDIF Koax. Fast am Ziel, denn der LM1875 erhitzte noch immer sobald der Heimkinoverstärker an den Stereoverstärker angeschlossen wurde. Nach weiteren Messungen, An- und Abstöpseln der Geräte von den Verstärkern, etc. stellte sich heraus, dass es nun eine Masseschleife gab, welche durch den Einsatz eines DC/DC Wandlers beseitigt werden musste (nächster Abschnitt ). Zitat Lola:

Zitat

Das Problem resultiert ja daraus, das über die Chinch Verbindungen die Masse eine ungewollte Schleife bildet. Das originale Steckernetzteil ist ja galvanisch getrennt und bildet diese nicht. Das Gleiche würde der DC/DC Wandler machen.

Anbei ein paar Bilder um den Aufbau zu veranschaulichen:

Beschreibung: Das fehlende Wifi Modul bietet Platz für die Schaltung des SPDIF Ausgangs



Beschreibung: Lochrasterplatine für den SPDIF Ausgang und Abstandshalter.

Beschreibung: Fertige Platine auf dem Mainboard


2.5 Das Wetter war zu der Zeit super und Hunger kam auch mal auf

Zum Einsatz kommt hier ein AIMTEC AM3N-1212SZ DC/DC Wandler. Dieser wird zwischen PicoPSU und DAC geschaltet.

Um nun ein sauberes Signal zu bekommen musste noch ein Filter her, welcher zwischen DCDC Wandler und DAC geschaltet wird.
Again, Lola in action:

Hier der fertige Aufbau des Filters:

In einem vorhergehenden Beitrag habe ich ja erwähnt, dass der DAC ein Knistern und Knacksen produziert hat, was ich mir zunächst nicht erklären konnte. Das kam aber nicht vom Mainboard, sondern wurde vom DAC produziert solange kein Signal anlag. Vorher fiel das nicht auf, da der DAC nur bei Bedarf zugeschaltet wurde und in dieser Situation war der HTPC bereits in Betrieb. Dann habe ich das selbe Geräusch wieder wahrgenommen, als der DAC vor dem HTPC eingeschaltet wurde, d.h. es lag kein Signal an und konnte daher die Störgeräusche wieder hören. Sobald ALSA initialisiert wurde und der TOTX leuchtete, verschwand auch das Störgeräusch und es erfolgt eine fehlerfreie Wiedergabe der Audiodaten. Lola stellte folgende Vermutung auf:

Zitat

Das wird wohl dann ein genereller Fehler vom DAC sein, das dieser ohne Träger ( genau genommen das Clock Signal vom Sender also vom Soundchip) dann sowas macht. Meine DACs muten ohne Signal die Ausgänge. Da bin ich auch überfragt, was man da machen kann, außer den Verstärker erst nach dem Initialisieren des Soundchips zuzuschalten.

Bei einer Nachfrage beim Hersteller bestätigte sich Lolas Vermutung. Auch nach einer Recherche im Web konnte zeigte diverse Berichte zu diesem Problem. z.B hier.
Daraufhin wurde der DIR9001 Receiver unter die Lupe genommen und habe mir das Datenblatt angeschaut, nachdem Lola das Clock Signal erwähnte.

Pin 28 ist für die Clocksource Selection zuständig. Dieser kann auf drei Wege genutzt werden:

"These modes are selected by the connection of the CKSEL pin.

• PLL MODE: For demodulating a biphase input signal; always outputs PLL source clock
• XTI MODE: For clock generator; always outputs XTI source clock
• AUTO MODE: Automatic clock source selection; output source depends on ERROR pin."

Nach einer Suche im Web nach "Auto Mode" konnte ich einen italienischen Forenbeitrag ausmachen, der sich genau mit dieser Problematik befasst.
Pin 28 muss von Masse getrennt und mit Pin 27 (Error) verbunden werden. Gesagt getan, Geräuschkulisse verschwunden.

Zusätzlich wurde der vorhandene OPAMP durch einen besseren OPA2604 ersetzt, die vorhandenen Ein- und Ausgangsbuchsen durch Pinheader ersetzt und die Platine gebohrt.

Da habe ihr mir von euch etwas Angst machen lassen. Glücklicherweise hat sich die Lösung aber als funktionierend herausgestellt.
Zum einen sitzen der LC-Filter und der der DAC in einem Blechgehäuse, während zwischen Filter und DAC eine Schiene sitzt um die Kabel verwinkelt ins Innere zu führen. Zum anderen habe ich einen Teil des Gehäuses eines alten ATX Netzteils dazu genutzt, um wenigstens im Ansatz das HTPC Gehäuse im Inneren Aufzuteilen.
Vom DAC zum SPDIF Koax ausgang führt ein abgeschirmtes 75 Ohm Kabel von Sommer.

Da ich eine PicoPSU nutze, war ja jede Menge Platz im Gehäuse. Dadurch nahm der DAC den Platz des ATX Netzteils ein und das Loch im Gehäuse wurde durch eine Blende (aus dem Deckel eines defekten CD-Players geflext) ersetzt. Diese nimmt die Neutrik Cinch Buchsen auf.

Bei der Gelegenheit habe ich gleich noch einen Schalter für die PicoPSU integriert und in die Mainboard Blende gezimmert.

Im Prinzip war nun alles bereit zusammengesetzt zu werden.

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