DAC – Selbstbau

Die aktuelle HIFI-Welt wird durch das Thema Streaming beherrscht. Es ist ja auch bequem, sich die aktuellen Tracks und Alben der Musikszene einfach online anzuhören ohne erst warten zu müssen, dass die begehrten Medien (CD, Schallplatte etc.) geliefert werden. Zudem füllen nach kurzer Zeit die Medien ganze Schränke. Und es kommt immer wieder Neues hinzu …

Die Technik ist aber auch eine andere. Hier ist plötzlich die Entscheidung gefragt, welche Soundqualität gewünscht wird. Das ist nicht in jeder Hörsituation entscheidend, kann aber zur Liebhaberei werden. Entscheidet man sich dann tatsächlich für einen Streamingdienst mit hoher Bitrate, kommt ganz schnell ein weiteres Problem. Während auf vielen Mobilgeräten der Sound ganz einfach direkt auf die Kopfhörer geht, will man bei höherem Qualitätsanspruch vielleicht doch eher auf hochwertige Verarbeitung in der Kette von der digitalen Quelle zur Umwandlung in die analoge Welt und damit auf die Lautsprecher kommen. Da kann ein DAC (Digital-Analog-Converter) notwendig werden. Um genau so ein Gerät soll es hier zentral gehen.

Der Markt für HIFI-Komponenten ist vielfältig aufgestellt. Zum einen gibt es Allround-Talente unter den Receivern, die einen akzeptablen bereits eingebauten Client für Streamingdienste aufweisen. Wieder andere, was teilweise mit dem Alter der Komponente einhergehen kann, weisen zwar eine Umwandlung von digitalen Signalen in analoge und damit hörbare „Schwingungen“ auf, können aber bei hochaufgelösten Quellen ihre Probleme haben. Diese Komponenten müssen aber keinesfalls qualitativ schlecht sein. Es ist nur einfach zur Entstehungszeit des Gerätes noch keine entsprechende Notwendigkeit bekannt gewesen.

Eine weitere Gerätekategorie macht es gleich ganz anders: Hier sind die Empfangsgrundlagen für einen Streamingdienst und die Umwandlung in ein sauberes analoges Signal für hochwertige Verstärker in ein Gerät verbaut. Das geht bisweilen so weit, dass sogar hochwertige Verstärker mit eingebaut sind, – entweder nur für Kopfhörer oder sogar gleich als Endverstärker für Lautsprecher. 

Grundlage für diesen Beitrag ist folgendes Setup: Ich wollte möglichst günstig, aber auch möglichst hochwertig den Musik-Streamingdienst „QOBUZ“ nutzen. Der Dienst zeichnet sich speziell dadurch aus, dass er hochaufgelöste Musikaufnahmen anbietet. Das geht mitunter weit über das hinaus, was beispielsweise CDs mit ihren 44,1kHz anbieten können.

Es ist gar nicht notwendig sofort zu einem teuren Streaminggerät zu greifen, um Streamingdienste zu nutzen. Ich kann hier ein Projekt empfehlen, dass sich „Daphile“ nennt. Man nehme einen durchaus älteren Mac mini und schon hat man die entsprechende Hardwarebasis. Die Installation von Daphile auf dem Gerät wird im oben genannten Link und an diversen Stellen auf youtube erläutert und ist wirklich kinderleicht.

Der Mac mini liefert zwar die Empfangsbasis, kann aber bei der Übergabe an einen Verstärker nicht überzeugen, – zumindest war das bei mir so. Die Macs haben normalerweise einen optischen Digitalausgang, den man zu einem geeigneten Verstärker führen kann. Die analogen Mac-Ausgänge können wir gleich vergessen. Für erste Versuche habe ich den TOSLINK-Anschluss an meinen etwas betagten HIFI-Receiver Pioneer SC-LX85 geführt. Prinzipiell hat das auch funktioniert. Leider gab es aber beim Wechsel verschiedener Auflösungen (beispielsweise 44,1kHz zu 96kHz) Probleme. Der geräteinterne Digital-Analog-Wandler hatte damit seine Probleme. Aber eben nur mit der Umschaltung. Es muss aber auch erwähnt werden, dass optische Signalübertragung mittels TOSLINK im Zusammenhang mit hochaufgelöster Musik heute nur noch als mittelmäßige verlustbehaftete Option angesehen wird.

Ich entschied mich nun dafür, einen externen Digital-Analog-Wandler zu nutzen, den ich natürlich nicht zur Hand hatte. Eine erste Marktanalyse drohte meinem „Günstig-Ansatz“ gefährlich zu werden, bis ich auf Selbstbauprojekte stieß. Da war zum Beispiel der ProtoDAC. Nach einiger Recherche bekam ich bei diesem Projekt den Eindruck, dass das eine ewige Bastelei wird. So richtige endgültige Lösungen konnte ich nicht finden. Der ProtoDAC nutzt keine komplett industriegefertigte Wandlereinheit, sondern baut diese quasi aus einzelnen chip-basierenden Wandlern auf.

Moderne Soundkarten und auch eine unüberschaubare Menge fertiger Wandler nutzen die Chips von ESS. Ein Blick auf die Internetseite von ESS ist durchaus empfehlenswert. Zu den besseren und aktuellsten Chips gehört hier der „ES9038Q2M“. Fertige Boards mit diesem Chip sind unter anderem bei Aliexpress zu finden. 

Diese Boards unterstützen aber noch keine sinnvolle Anbindung an den USB-Port des Mac mini. Dafür gibt es aber eine ganz spezielle Erweiterungsplatine: Amanero Combo 384.

Die Fähigkeiten dieser kleinen Platine sind beispiellos. Es lohnt sich auch hier mal die Herstellerseite zu durchstöbern. Mittlerweile gibt es wohl auch eine Weiterentwicklung. Die beiden Platinen müssen über I2S miteinander kommunizieren können. Die oben bereits genannten ES9038Q2M-Platinen bieten zwar alle die Kommunikationsmöglichkeit mit I2S, aber es gibt einige, die sogar einen Steckplatz für die Amanero-Erweiterung bieten. 

Auf meine Einkaufsliste kamen also zunächst mal folgende zwei Platinen:

  1. Wishcolor Sky Song ES9038Q2M DAC Decoder Board
  2. Amanero Combo384 Modul DSD512/PCM384

Speziell zu dem Amanero-Modul von aliexpress muss allerdings gesagt werden, dass dies wohl kaum ein Originalmodul von Amanero ist, sondern ein Nachbau. Man kann das Modul natürlich auch direkt bei Amanero bestellen und mehr als das 4-fache bezahlen. Ich will das hier gar nicht weiter diskutieren und bitte auch von entsprechenden Kommentaren abzusehen. Nur kurz: Ich will hier eine kostengünstige Nachbauversion darstellen! Zu den Links: Das sind keine Affiliate-Links. Mit aliexpress habe ich keinerlei Vereinbarung. Ich verdiene daran also nix. Wer mir trotzdem was zukommen lassen will, kann das gerne über die bekannten Wege tun.

Kümmern wir uns um die Stromversorgung. Das ESS-Board wird sinnvollerweise mit einer symmetrischen Stromversorgung betrieben. Das heißt, dass wir +15V, GND, -15V benötigen.

Besonders viel Leistung benötigt die gesamte Elektronik nicht. Daher reicht ein kleiner AC/DC-Wandler wie zum Beispiel dieser:

AC ZU DC LM317 LM337 Spannungsregler

Der Wandler bringt zum Einen die Spannungen auf einen konstanten über Poti einstellbaren Wert und natürlich erzeugt er zum Anderen aus Wechselstrom Gleichstrom. Er benötigt als Versorgung ein paar Volt mehr, als er abgibt. 18V AC sind laut diversen Quellen für 12V DC zu empfehlen.

Im HIFI-Bereich sind mittlerweile Ringkerntransformatoren der Standard. Manteltransformatoren sollten hier keine Anwendung finden. Aber auch hier gilt: Machbar ist das schon. Ich habe mich hier für den folgenden Ringekerntransformator entschieden:

150W Ringtransformator (dual 18V dual 12V)

Drei Überlegungen zu diesem Trafo: Ja, er ist vollkommen überdimensioniert, – aber was soll’s. Reserven zu haben ist nicht schlecht. Die 12V-Wicklung wird aktuell nicht gebraucht. Die drei Drähte bitte gut und sicher isolieren! Und zu guter Letzt: Der Versand des Trafos ist teurer als der Trafo selbst. Du kannst gern mal suchen, ob Du etwas adäquates zu einem günstigeren Preis bekommst.

Die Verbindungen zwischen den einzelnen Komponenten sollten niemanden vor große Probleme stellen:

Trafo über geeigneten Schalter an 230V. Dazu die Trafoaufschrift ansehen. Im obigen Bild sind die roten Drähte für die 230V. Wechselstrom! Polarität egal.

Kleiner Tip am Rande: Die Aufschrift am Trafo ist in einer chinesischen Schrift angebracht. Um diese sicher lesen zu können, kann man sich des Mobiltelefons bedienen und die App GoogleLens benutzen. Für das iPhone gibt es da sicher etwas Ähnliches.

Die drei 18V Drähte gliedern sich in einen schwarzen (Mitte) und zwei 18V-Anschlüsse (bei mir gelb). Die 18V-Anschlüsse sind vollkommen gleich. An die AC/DC-Wandlerplatine gehen die 18V-Anschlüsse auf die beiden äußeren Klemmen und der Mittenanschluss an die mittlere Klemme auf der AC-Seite (Platinenaufdruck !!).

An dieser Stelle wird es notwendig unter Beachtung aller Sicherheitsvorschriften die Ausgangsspannung aus dem Wandler mittels der Potis auf exakt +15V bzw. -15V einzustellen. Dieser Schritt ist sehr wichtig und sollte nur erfahrenen Bastlern vorbehalten sein. Falsche Einstellungen führen zum sofortigen Tod der ESS-Platine. Berühren der 230V-Leitung führt ggfls. zu extremen Gesundheitsproblemen bzw. dem Tod des Benutzers.

Erst nachdem die Spannungseinstellung vorgenommen wurde:

Vom AC/DC-Wandler auf der DC-Seite (Aufdruck + GND -) geht es auf die ESS-Platine. Die Anschlüsse sind genau gegenüberliegend. Trotzdem genau auf die Platinenaufdrucke achten.

Prinzipiell war es das auch schon. Mit dem Anlegen der 230V sollte das Display kurz die folgende Meldung zeigen und dann über das angelegte oder auch nicht angelegte Signal informieren.

Ich habe für meinen Selbstbau-DAC ein Gehäuse konstruiert und gedruckt. Davon hier ein paar Bilder:

Egal, ob nun Bedarf an diesem (oder einem ähnlichen) Gehäuse besteht oder andere Hilfe benötigt wird, kannst Du mich gerne kontaktieren. Denkbar ist im Einzelfall gegen einen kleinen Obulus auch der Aufbau eines kompletten Gerätes als Freundschaftsdienst. Farben und Größen sind dabei in weiten Grenzen variabel.

Der Anschluss erfolgt von einem beliebigen USB-Port des Hosts, – in meinem Fall der erwähnte Mac mini, an die Amanero-Platine. Die Konfiguration in Daphile hatte mir Anfangs etwas Probleme bereitet. Damit Dir das nicht auch passiert, zeige ich hier den betreffenden Screenshot aus der Konfigurationsseite. Der Abschnitt „Combo384 Amanero“ erscheint erst, wenn die Komponenten verbunden und aktiv sind:

Der Eingang des DAC wird über den Dreh-Drück-Button oder die mitgelieferte Fernbedienung auf USB gestellt.

Fazit:

  • Das ganze Projekt hat viel Spaß gemacht. Ich habe eine Menge gelernt.
  • Das Projekt hat sehr viel Zeit, vor allem für die Recherchen, in Anspruch genommen.
  • Die anfangs erwähnten Störungen u.a. beim Auflösungswechsel treten nicht mehr auf.
  • Der finanzielle Aufwand hält sich in Grenzen, vor allem, wenn man entsprechende Fertiggeräte damit vergleicht.
  • Ich bin mit dem Klang sehr zufrieden. An anderer Stelle habe ich einen aktuellen High-End-Streamer (Rose RS 151) an einer entsprechenden Anlage im Betrieb. Wenn ich den Vergleich ziehe, muss ich den finanziellen Aufwand der High-End-Lösung wirklich in Frage stellen.
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