Clocks im DA-Wandler

[beltane]

Hallo zusammen,

in vielen Threads dieses Forums beschäftigen wir uns mit der Clockoptimierung der Quellen und Datenübertragung (LAN Switches, Audio-PC, Streamer....). Immer mit dem Ziel einer klanglich verbesserten Wiedergabe.

Nun hat Gabriel (Stream Fidelity) ja über die Anschaffung des Denafrips Termimator Plus berichtet, der mit einer OCXO Clock ausgerüstet ist. Nur sehr wenige DA Wandler verfügen über eine Clock dieser Güte - und die sind meist höherpreisig, bspw. auch die Produkte von dcs. Die meisten DA Wandler sind aber mit Clocks ausgestattet, deren Qualität Richtung TCXO geht, auch die Audio-GD Geräte.

Ich stelle mir nun die Frage, ob nicht auch die Clock im DA Wandler von einer Qualität sein sollte, die der der vorgelagerten Komponenten entspricht. Bspw. habe ich in meinem Audio PC eine Paul Pang V6 mit OCXO Clock verbaut. Ist dann der Audio GD Master 7 mit seiner TCXO Clock nicht limitierend, auch wenn er als NOS und im synchronen Modus betrieben wird?

Allerdings fand ich nun auf der Website von Solution Audio die folgenden Ausführungen:

https://soulution-audio.com/series7/soulution-760-dac/

"Clock

Utmost precision of the clock signal is a must have for a top class D/A-Conversion. Lowest phase-noise behaviour is by far more important than long term frequency stability. Together with experts for highend oscillators we did develop a TCXO which is optimized for this application. It does not run on its first harmonic but on its 3rd overtone. The clock modules work at frequencies around 100MHz, this re-quires extremely fast amplifier stages within the oscillator loop but allows achieving best results regarding phase-noise. Even the best OCXOs or rubidium based oscillators are not able to outperform these specifications. The 760 DAC does have a spate oscillator module for signals based on 44.1 kHz and signals based on 48 kHz. With the synchronisation to an external clock signal the performance of these oscillator modules would be deteriorated. Therefore the 760 does not provide a clock-input. However, external components can be synchronised to the 760 D/A-converters high quality clock signal through its clock-output."

Sind diese Ausführungen zu generalisieren oder wäre grundsätzlich eine OCXO Clock im DA Wandler besser?

Freue mich auf euren Input.

Viele Grüße

Frank

[uli.brueggemann]

Also das ist eine Frage mit der ich mich schon lange beschäftige. Aber eine vernünftige Antwort habe ich noch nicht bekommen.

Es sollte klar sein dass der DAC einen möglichst kontinuierlichen, phasenstabilen und jitterfreien Datenstrom ausgibt. Was er denn tun kann/könnte, wenn er selbst für das Zufüttern der Daten verantwortlich ist. Dann könnte er z.B. mit perfekter Clock aus einem Speicher auslesen und eben das Timing selbst bestimmen.

Nun bekommt ein DAC aber seine Daten per
- spdif bzw. AES/EBU
- USB
- Ethernet
- I2C
- vielleicht noch Firewire

Das bedeutet dass die Daten von extern strömen. Und die Frage hierbei ist dann, inwieweit eingehender und ausgehender Datenstrom synchron sind. Wenn zu wenig Daten nachkommen, gibt es Drop-Outs. Wenn zu viel Daten reingehen gibt es Buffer-Overruns.
Insofern haben dann clevere Leute die PLL erfunden. Damit geht allerdings einher, dass die Clock sich auf den Datenstrom anpasst. Hier hilft auch kein noch so guter Oszillator im DAC. Es gibt Jitter im eingehenden Datenstrom und der spannungsgesteuerte Oszillator in der PLL ist ja auch nicht frequenz- bzw. phasenstabil.

Nun gut, USB und Ethernet bedeuten ja eine Übertragung von Datenpaketen. Also mussen die Pakete sortiert, aufgedrisselt und zwischengespeichert werden. An der Schnittstelle Pufferspeicher haben wir die Probleme wieder, es darf nicht zu schnell und nicht zu langsam sein. Gleichzeitig erhöht sich die Komplexität wegen einem Konfliktpotential bezgl. gleichzeitigem Zugriff auf Adress- und Datenleitungen = Thema Wechselpuffer.

Parallel dazu gibt es auch noch das Verseuchen elektrischer Leitungen bis hin zur Groundplane durch Schaltsignale.

Man kann sich natürlich vorstellen, dass im DAC die optimale Clock läuft und per Clockausgang auch noch vorgelagerte Geräte taktet. Aber ich kann mir zumindest auch vorstellen, dass ein eine flac-Datei entpackende Prozessoreinheit schlecht mit der DAC-Clock zu synchronisieren ist.
Es gibt dabei auch welche, die das versuchen, z.B. lessloss.com

Für mich ist insoweit verständlich, dass an allen möglichen Clocks herumgetunt wird. Vom NAS über die Netzwerkkarte über den Switch über den prozess-/fidelizer-/AO-/.../JPlay-optimierten Rechner mit Hilfe von gestapelten Reclockern (Forums-Erfahrung Mutec) bis hin zur High-End-Clock im DAC. Immer ist einer zu schnell und immer bremst einer den anderen aus. Wie ein Orchester ohne Dirigent, an dem sich ein Musiker am nächsten orientiert.
Ein Studiomensch mag hier bereits einwenden, dass ja das Thema Wordclock zur Lösung beiträgt. Hat sich bloss bei Hfi nicht durchgesetzt.

Eine steile These: solange ein DAC klanglich vom zuspielenden Equipment abhängig ist (inkl. Kabel), ist er nicht sauber konstruiert. Er braucht doch lediglich genügend Vorrat an digitalen Daten um diese präzise und unabhängig vom vorherigen Geraffel ausgeben zu können.
Bloss: ich weiss selbst auch nicht wie es mit verfügbaren Bauteilen geht. Eine perfekte PLL oder einen USB-Empfänger bzw. Ethernet-Empfänger z.B. kann und möchte ich nicht bauen ... müssen.

Grüsse
Uli

[beltane]

Hallo Uli,

okay - eine Masterclock wäre wünschenswert. Aber die läuft ja mit einer festen Taktung. Muss dann nicht trotzdem in den einzelnen Komponenten die tatsächlich benötigte Taktung daraus ermittelt werden und benötigt man dazu nicht auch eine Clock? Die dann wieder entsprechend hochwertig sein muss?

Unabhängig davon würde mich bei den heutigen Hifi Lösungen ohne zentrale Masterclock interessieren - die Zuführung eines optimal getakteten Signales ohne Jitter und HF in den DAC vorausgesetzt - ob dann ein Unterschied zwischen einer TCXO und einer OCXO im DAC klanglich detektiert werden kann? Aufgrund meiner Erfahrungen im Audio PC hätte ich vermutet ja.

Viele Grüße

Frank

[atmos]

Mein DAC kann Bit-Perfekt über USB mittels ASIO-Treiber.
Im Zusammenspiel mit dem CD-T kann der DAC Sonic-Scrambling, CAT Kabel für die Daten - 176 kHz - und ein BNC-Kabel für die Clock. Der CD-T ist dann Slave.

[beltane]

Hallo Günther,

welchen DAC nutzt Du? Und von welcher Clock wird er "gespeist"?

Viele Grüße

Frank

[atmos]

@ Frank, es ist die Pro-ject Pre Box RS digital:

CLOCK out am DAC

CLOCK in am CD-T - only for Pro-Ject products

[music is my escape]

Eine steile These: solange ein DAC klanglich vom zuspielenden Equipment abhängig ist (inkl. Kabel), ist er nicht sauber konstruiert.

Hallo an alle,

Dem würde ich mich anschließen - verbunden allerdings mit der Frage, wieviele sauber konstruierte DACs es dann eigentlich überhaupt gibt? Ich kenne kein einziges Produkt, was nicht massiv (!) von den vorhergehenden Gegebenheiten beeinflusst ist, inkl. Kabel, Aufstellung, Strom.

VG,

Thomas

[Hans-Martin]

Sind diese Ausführungen zu generalisieren oder wäre grundsätzlich eine OCXO Clock im DA Wandler besser?

Hallo Frank,
du hast Soulution 760 zitiert, hier die deutsche Version (Hervorhebung von mir):

Zusammen mit Experten auf dem Gebiet der Oszillator-Herstellung wurden speziell auf diesen Einsatzzweck optimierte TCXO’s entwickelt, welche nicht wie üblich die fundamentale Oszillations-Frequenz des Quarzes nutzen, sondern auf den 3. Oberton abgestimmt wurden. Die Clock-Module arbeiten dabei mit ca. 100 MHz, dies erfordert enorm schnelle und präzise Verstärkerstufen im Oszillationskreis erlaubt aber beste Werte bezüglich Phasen-Rauschen zu erzielen. Werte welche selbst von den besten OCXOs oder gar Rubidium basierten Oszillatoren nicht übertroffen werden. Für eine synchrone Verarbeitung der Daten entlang des gesamten Signalweges verfügt der 760 D/A-Wandler über jeweils ein Clock-Modul für 22MHz und für 24MHz.

Es sind also 2 Oszillatoren, mit 512 * Fs (Fs=Abtastrate), deren 3-fache Frequenz verwendet wird, 2, weil es 44,1-basierte Quellsignale gibt (auch 88,2 und 176,4kHz), und 48kHz-basierte (auch 96, 192, 384kHz).

Der DAC kann ja eigentlich nicht wissen, welche Fs zu erwarten ist, besonders deutlich wird es, wenn man ständig die Musiktracks wechselt, die unterschiedliche Auflösung und Fs haben.

4.8 Clock-Ausgang (H)
Das Clock-Signal kann zur Synchronisation anderer Geräte verwendet werden.

5.5 Clock-Input (I)
Der SACD-Player 746 kann Wordclock-Signale empfangen. Damit Sie den CD-Player
optimal an Ihren Clock-Generator anpassen können, verfügt der SACD-Player 746
über zwei Abschlussimpedanzen

Damit wird klar: der Clock-Ausgang liefert nicht 100 MHz (die eigentlich entweder 66,xxx MHz oder 72,xxx MHz sind), sondern ein Rechtecksignal mit 5 V Pegel an 75 oder 300 Ohm, mit der Wordclock ) Fs, die wohl nach dem eingehenden Signal umgeschaltet wird.
Der DAC muss also sowohl über eine Erkennung der eingehenden Fs verfügen, also auch regelmäßig prüfen, ob eine Änderung eingetreten ist, ohne dass der Eingang gewechselt wurde (bei dem immer eine neue Prüfung fällig wäre).
Da in jedem Frame der Digitalsignale Informationen über Bitrate und Fs enthalten sind, sind die zeitlichen Abstände recht gering.
Vor 30 Jahren dominierte das CD-Format, da geb es von Deltec Precision Audio zwei Deltran-Module, welche jeweils vom DAC per Toslink die Clock bekamen und entweder 11,1286 MHz (Philips-CD-Laufwerke) oder 16,9344 MHz (Japan-Standard) für deren Clock lieferten. Arcam hatte eine einfachere hauseigene Lösung, da der Player paralel zur Black Box entwickelt wurde. 1998 kam der TacT Millennium mit aus 90,3MHz geteilt durch 8 gewonnenen 11,2896MHz zur Laufwerkssynchronisation.
Alle diese Konzepte hatten ihre Eingänge auf die 44,1kHz Fs ausgerichtet, so wie Günthers Pro-Ject CDp+DAC mit der proprietären Synchronisation.

Das ist nicht mehr zeitgemäß, wir haben heute eine große Vielfalt und stellen höhere Ansprüche, 20-30 Jahre später...

Was über die Jahre geblieben ist: Alle Quarzoszillatoren sind abhängig von der sauberen Stromversorgung, von mechanischen Vibrationen über ihre Lagerung, elektrische und magnetische Einflüsse aus der Umgebung.
Auch wenn ich prinzipiell den OCXO vor dem TCXO bevorzugen würde, ist damit die Frage nicht beantwortet, welcher Quarz, ob Oberton, wie beschaltet.

Zu meinen Beobachtungen gehört in diesem Fall auch, dass das Clock-Kabel mindestens genauso wichtig ist wie das SPDIF-Kabel.

Als der Benchmark DAC1 erschien, war die Presse begeistert. Einer schrieb sogar, dass der Abtastratenwandler im Eingang so gut wäre, dass man Coathangers (Drahtkleiderbügel) als Digitalkabel nehmen könnte.
Ich entnahm dieser Äußerung, dass man nicht alles glauben darf, was in Gerätetests geschrieben wird, der Autor ist oft inkompetenter als der Leser wahrhaben will.
Auch die werbemäßige Darstellung der Qualitäten auf der Webseite eines Herstellers gilt das wohl auch.

Ob man nun die Soulution- Lösung der Datensynchronisierung auf andere Konzepte übertragen kann, muss genau geprüft werden.
Wo Abtastraten gewandelt werden, wo Daten interpoliert werden müssen, wo per Hardware-Handshake Datenpaketanforderungen gesteuert werden, gelten ganz andere Bedingungen und müssen gänzlich anders betrachtet werden als ich vorstehend dargestellt habe.
Wo eine perfekte Clock werkelt und per PLL Speicher synchronisiert befüllt und ausgelesen werden, darf man den PLL-Jitter nicht vernachlässigen. Der macht die beste Taktung zunichte, besonders, wenn der Fangbereich groß ist.
Ein Laufwerk mit Wordclock-Eingang muss seine interne Systemclock per PLL darauf synchronisieren.
Woimmer man auf PLLs verzichten kann, würde ich es auch tun.
Grüße
Hans-Martin

[Dipolaktiv]

Hallo

wenn der DAC über Ethernet oder USB mit Daten versorgt wird, dann puffert der DAC und liest die Daten mit eigenem Clock aus.

Daher: Clockprecision = Dac Clock Präzision. Völlig unabhängig von Zuspieler, Kabel, Computer, Player, Software etc.

Beweis dass Clock gut genug ist: Messignale via DAC wandeln. Dann messen. Wenn Clock oder Auflösung mies ist (nicht 24Bit z.B.) äussert sich das im Spektrum sofort.

Rauschabstand, Harmonische sind hoch. Seitenlinien eines Sinus sind breit.

Beispielsweise sollte ein 24Bit DAC auf Werte von 115dB-120dB SN kommen. Ein super präziser Clock wird das nicht verbessern.

Entgegen der allgemeinen Meinung reicht bei Audio ein relativ unpräziser Clock. Heutige Elektronik auch billig-Elektronik erreicht schnell genügende Präzision. Die Wandler wandeln dann nicht mehr besser.

Gruss

Peter

[beltane]

Eine steile These: solange ein DAC klanglich vom zuspielenden Equipment abhängig ist (inkl. Kabel), ist er nicht sauber konstruiert.

Hallo an alle,

Dem würde ich mich anschließen - verbunden allerdings mit der Frage, wieviele sauber konstruierte DACs es dann eigentlich überhaupt gibt? Ich kenne kein einziges Produkt, was nicht massiv (!) von den vorhergehenden Gegebenheiten beeinflusst ist, inkl. Kabel, Aufstellung, Strom.

VG,

Thomas

Hallo Thomas, hallo Hans-Martin,

also - auch meiner Erfahrung nach kenne ich keine hochwertige Kette, bei der die Klangqualität von der Güte der Quelle mit abhängt, egal wie hochwertig der DA Wandler ist. Ob dies nun an einem mangelnden Wollen liegt oder daran, dass in diesem Umfeld nicht alle Wirkungszusammenhänge erkannt oder erforscht sind, vermag ich nicht zu beurteilen.

Meine Frage war aber folgende: Profitiert die Klangqualität vom Einsatz einer OCXO Clock im DA Wandler oder gibt es plausible Gründe, dass eine TCXO Clock bei sonst gleichem Aufbau des DA Wandlers ebenbürtig ist.

Und ergänzend mit Bezugnahme auf die Ausführungen von Hans-Martin: Ich setze bei meiner Frage idealtypisch voraus: Optimale Beschaltung, PLL etc. Unter diesen Voraussetzungen habe ich Dich so verstanden, dass Du die OCXO Clock bevorzugen würdest.

Viele Grüße

Frank

[Hans-Martin]

Beispielsweise sollte ein 24Bit DAC auf Werte von 115dB-120dB SN kommen. Ein super präziser Clock wird das nicht verbessern.

Entgegen der allgemeinen Meinung reicht bei Audio ein relativ unpräziser Clock. Heutige Elektronik auch billig-Elektronik erreicht schnell genügende Präzision. Die Wandler wandeln dann nicht mehr besser.

Hallo Peter,
deine Spekulation in Ehren, aber einige Forenten haben die Klangunterschiede von aufwändigen DACs im 4-5-stelligen Preisbereich auf nachvollziehbare Weise beschrieben.
Den Einfluss einer Clock kann man sogar schon bei nur 16Bit deutlich hören.
Damit hat es angefangen, bessere Clocks bei CD-Playern, Jitterkiller zwischen CD-Player und DAC.
Du hörst keine Unterschiede zwischen verschiedenen Clocks?
Grüße
Hans-Martin

[Dipolaktiv]

Beispielsweise sollte ein 24Bit DAC auf Werte von 115dB-120dB SN kommen. Ein super präziser Clock wird das nicht verbessern.

Entgegen der allgemeinen Meinung reicht bei Audio ein relativ unpräziser Clock. Heutige Elektronik auch billig-Elektronik erreicht schnell genügende Präzision. Die Wandler wandeln dann nicht mehr besser.

Hallo Peter,
deine Spekulation in Ehren, aber einige Forenten haben die Klangunterschiede von aufwändigen DACs im 4-5-stelligen Preisbereich auf nachvollziehbare Weise beschrieben.
Den Einfluss einer Clock kann man sogar schon bei nur 16Bit deutlich hören.
Damit hat es angefangen, bessere Clocks bei CD-Playern, Jitterkiller zwischen CD-Player und DAC.
Du hörst keine Unterschiede zwischen verschiedenen Clocks?
Grüße
Hans-Martin

Hallo Hans-Martin

kann durchaus sein dass andere Clock Einfluss wahrgenomen haben.

Meine Wahrnehunmg ist wie gesagt dass moderne DAC sehr viel präziseren Clock haben als nötig. Die Präzision der Wandlung ist offenbar durch Fehler in der Amplitudenwandlung bestimmt. Die ist selbst bei 32Bit Wandlern nur ca. 120..125dB. 32 Bit muss aber 198dB sein. Woher die Differenz?

Es gibt die Möglichkeit bei professioneleln Wandlern einen Clock einzuspeisen (Worldclock). Da kann man mit einem hochpräzisen Clock (HP , Agilent, Keysight) sehen was besser wird. Auch kann man den Clock hochdefiniert ändern, verjittern mit den entsprechenden sehr teuren Signal-Generatoren.

Mich würde mal interessieren was da das Resultat?

Selbstredend mit ABX Test.

Gruss

Peter

[chriss0212]

Hallo Peter,

sicher, dass Du Worldclock und nicht Wordclock meinst?

Wordclock in einem Studio hat eigentlich nichts mit Jitter Unterdrückung zu tun, sondern soll dafür sorgen, dass alle Geräte auf gleichem Takt laufen.

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Wordclock


Grüße

Christian

[chriss0212]

Hallo Peter

Beispielsweise sollte ein 24Bit DAC auf Werte von 115dB-120dB SN kommen. Ein super präziser Clock wird das nicht verbessern.

Natürlich wird eine gute Clock die Dynamik nicht verbessern. Das liegt daran, dass das eine mit dem anderen nichts zu tun hat.zumindest sehe ich hier keinen Zusammenhang.

Grüße

Christian

[Dipolaktiv]

Hallo

Wordlclock kann verwendet werden um dem DAC den Clock vorzugeben. Folglich wenn Worldclock verjittert wird, dann äussert sich das direkt im Resultat des DAC.

Clock und Wandlerpräzision sind in direktem Zusammenhang.
Es gibt da einige Papers von TI, Analog Devices , Burr Brown.
Das sieht man schon theoretisch dass bei Audio der Clock unkritisch ist mit heutiger Hardware.

Die Papers beziehen sich generell auf AD und DA Wandlung und nicht spezifisch auf Audio. Audio ist nur eine Nischenanwendung.

Das ist ausdrücklich meine persönliche Meinung.

Gruss

Peter