Spannungsversorgung per Batterie

[Fujak]

Hallo zusammen,

es gibt wieder Neuigkeiten von meinem Projekt, dieses Mal zum Thema Stromversorgung des DAC: Schon länger trug ich mich mit dem Gedanken, einmal auszuprobieren, ob und wie sich eine andere Stromversorgung auf den Klang des RME Fireface UC auswirkt als das reguläre externe Schaltnetzteil. Meine ersten Experimente fanden mit diversen (zugegeben preiswerten) Netzteilen statt. Sie brachten zwar eine hörbare Klang-Veränderung aber nicht in einem Maße, dass ich sie eindeutig als Klang-Verbesserung bezeichnen würde sondern eher im Bereich von geschmacklichen Vorlieben bzw. Abneigungen.

Nun stand bei mir schon länger eine arbeitslose Motorrad-Batterie herum und so dachte ich, dass ich ihr eine Arbeitsbeschaffungsmaßnahme angedeihen lasse. Schließlich ist das RME Fireface UC in puncto Stromversorgung flexibel. Das Gerät frisst jeden Gleich- und Wechselstrom zwischen 9 und 20 V (DC) bzw. 9 und 28V (AC). Also kurzerhand ein 220V-Kabel mit 1,5 mm² an die Befestigungsklemmen der Batterie geschraubt und auf der anderen Seite einen DC-Winkelstecker (2,5mm) angelötet - siehe Bilder.

Stromversorgung durch Motorradbatterie:



Hier zeigt sich auch mal ein Vorteil eines externen Netzteils: dass man so ohne Eingriffe in das Innenleben mit anderen Stromversorgungen experimentieren kann. Zudem besitzt das Fireface einen mechanischen Powerschalter, der die Spannungsquelle wirklich vom Gerät trennt. Mit 18AH Batterie-Kapazität und einer durchschnittlichen Leistungsaufnahme von ca. 9-10 Watt kann man das Fireface etwa 20 Stunden laufen lassen, bevor man die Batterie wieder aufladen muss.

Nun zum Klang:
Vorab: Alles nachfolgende ist subjektiv und kann von anderen in ihrem Setup und mit ihrer Musik anders wahrgenommen werden.

Gehört habe ich mit den mir vertrauten FLAC-Teststücken (überwiegend Klassik), die alle zwischen 44.1 und 192.0 KHz Samplerate liegen. Das Resultat ist mit wenigen Sätzen beschrieben: Einen Zugewinn in der Größenordnung hätte ich weder erwartet noch mir vorstellen können. Es geht im Grunde immer um die gleichen Parameter, an denen ich es festmache - so auch in diesem Falle Batterie vs. Schaltnetzteil:

- Der Bass klingt sauberer und konturierter
- Das Klangbild ist noch räumlicher mit mehr Details und wirkt einerseits lebendiger und zugleich beruhigter, Instrumente sind vor allem in der Tiefenstaffelung besser ortbar.
- Stimmen klingen natürlicher, vor allem Sopranstimmen. Zischlaute kommen noch sauberer. Höhenbetonte und obertonreiche Instrumente klingen sauberer und mit weniger Schärfe (vor allem Violinen und Blasinstrumente).

Übrigens auch dieses Mal konnte ich wieder zwei altbekannte Phänomene feststellen:

1. Die Zunahme an Details und Räumlichkeit ist auch bei geringen Lautstärken unterhalb der Zimmerlautstärke (Testton 42dB) für mich deutlich wahrzunehmen.

2. Je sauberer der Klang ist, desto lauter kann man/ich anstrengungslos hören. Auch dieses Mal konnte ich wieder ein Stück mehr aufdrehen, ohne dass es mich ermüdet.

Die Klangverbesserungen sind sowohl über den USB-Eingang wie auch über SPDIF in gleichem Umfang wahrzunehmen.


Fazit:
Wenn man bedenkt, dass eine solche Batterie etwa 30,- Euro kostet und das übrige Material nochmal 5,- Euro, so ist das bislang die Klangverbesserung an meiner Anlage gewesen, die mit Abstand das beste Verhältnis von investierten Kosten und erzielter Klangverbesserung erzielt hat.

Für alle Besitzer des Fireface (wie auch des ADI-2) ist das eine aus meiner Sicht lohnenswerte Maßnahme zur Klangverbesserung - und möglicherweise auch für eine Reihe anderer DACs.

Auf entsprechende Feedbacks bin ich sehr gespannt.

Grüße
Fujak

[shakti]

Hallo,

der Beitrag gefaellt mir, bin ich doch von jeh her ein Freund der Jeff Rowland Geraete mit Akkubetrieb, ich kann die beschriebenen Klangunterschiede zum Einsatz einer Batterie als Spannungsversorgung nur bestaetigen, ich habe dies bei Jeff Rowland Endstufen und Vorstufen genau so wahrgenommen.

Der Ansatz mit der Motoradbatterie fuehrt dazu, dass ich mir nun mal die Geraete bei mir anschauen, die ein externes Netzteil haben, vielleicht geht da ja was

mfg
Juergen

[Fujak]

Hallo Jürgen,

danke für Deine Feedback. Du wirst lachen, als ich eben so am Musikhören war, und währenddessen mein Blick auf den Big Ben fiel, hatte ich ihn in Gedanken bereits aufgeschraubt, um eine Leitung, Umschalter und Buchse für eine alternative Spannungsversorgung einzubauen. Gerade so eine Clock müsste es einem doch danken, wenn sie von einem gleichmäßigen ruhigen Stromfluss durchströmt wird .

Dass man aber auch nie in Ruhe Musik hören kann; ständig fällt einem irgend eine neue Optimierungsmöglichkeit ein. So nun gehe ich wieder musikhören.

Grüße
Fujak

[shakti]

und ich schleiche gerade um den BM DRC+
und versuche die Versorgungspannung zu ergruenden...

[Fujak]

Nun hat es mir keine Ruhe gelassen:



Links unten ist mein neues Operationsgebiet. Erst mal messen, was die Hauptplatine an diversen Spannungen braucht, möglicherweise braucht es zwei unterschiedliche Batterien.

Grüße
Fujak

[veloplex]

der Beitrag gefaellt mir, bin ich doch von jeh her ein Freund der Jeff Rowland Geraete mit Akkubetrieb, ich kann die beschriebenen Klangunterschiede zum Einsatz einer Batterie als Spannungsversorgung nur bestaetigen,

Das möchte ich nicht bestreiten. Aber ist es nicht so, dass Fujak am Notebook hört, das ja eh schon durch Akku betrieben wird.

Fujak, wie erklärst du dir die Klangverbesserung?

Gruß christoph

[Fortepianus]

Hallo Fujak,

danke für den Hörbericht und die hübsche Innenansicht des Big Ben.

...als ich eben so am Musikhören war, und währenddessen mein Blick auf den Big Ben fiel, hatte ich ihn in Gedanken bereits aufgeschraubt, um eine Leitung, Umschalter und Buchse für eine alternative Spannungsversorgung einzubauen. Gerade so eine Clock müsste es einem doch danken, wenn sie von einem gleichmäßigen ruhigen Stromfluss durchströmt wird .

Ja, die Versorgung der Clock ist ganz heikel. Je sauberer die Versorgungsspannung, desto weniger Jitter schleicht sich durch den Ripple auf der Versorgung ein. Wenn ich mir meine DAC-Platine so anschaue und dann mal so grob überschlage, wieviele Bauteile für was zuständig sind, komme ich auf ungefähr 90% für die Säuberung und Trennung der diversen Spannungsversorgungen.

Die vier Leitungen im Big Ben von der Netzteil- zur Hauptplatine riechen natürlich nach zwei verschiedenen Spannungen, vielleicht 3,3 und 5V oder 3,3V und 12V oder irgendsowas. Wenn Du Glück hast, sind zwei der Leitungen aber eine Rückleitung für Einschalten oder so.

Viel Erfolg bei der Operation und Gruß
Gert

P.S. Eine Batterie ist zwar prinzipbedingt ziemlich brummfrei, aber nicht ohne Rauschen. Durch intelligenten Einsatz von vielen Längs- und Querreglerstufen sowie rückkopplungsfreie, über Emitterfolger entkoppelte RC-Filterstufen sowie in letzter Instanz HF-Filter mit Ferritperlen lässt sich nach meiner bescheidenen Meinung eine Batterie noch übertreffen. Das optimierte Spannungsversorgungskonzept muss man dann aber bereits beim Design des Gerätes konsequent umsetzen.

[Fujak]

@Christoph: Wie schon von Gert beschrieben, erkläre ich mir den klanglichen Zugewinn vor allem damit, dass der digitale Teil des Wandlers - vor allem Clock - durch den geringeren Ripple in der Stromversorgung weniger Jitter produziert. Es gibt gewisse Foren, in denen der klangliche Einfluss auf Jitter heiß diskutiert bzw. komplett bestritten wird, aber es ist m.E. genau jener Faktor im digitalen Teil meiner Kette, der auf die bislang ergriffenen Maßnahmen klanglich am deutlichsten reagiert.

Aus diesen Gründen betreibe ich mein Netbook grundsätzlich nur mit Akku, habe den Big Ben als Reclocker in der Kette und einen DAC mit interner Clock, den ich nun ebenfalls mit Akku betreibe. Wie Gert schon anmerkte, ist die Stromversorgung ein nicht zu unterschätzender Faktor, wie sich auch bei mir mehr und mehr herausstellt. Da der DAC der letzte Teil der digitalen Kette darstellt, kann hier ein nicht unwesentlicher Teil der guten Arbeit des Big Ben wieder zunichte gemacht und das Signal nochmal richtig etwas versaut werden. Insofern ist die gestern ergriffene Maßnahme in meinen Augen der wichtigste in puncto Stromversorgung im digitalen Teil der Kette. Es bleibt abzuwarten, was sich beim Big Ben durch einen Akku-Betrieb noch tut; es dürfte nach meiner Einschätzung aber einen geringeren Unterschied ausmachen.

@Gert: Danke für Deine Einschätzung. Dass Batterien auch ein Rauschen verursachen, ist mir bekannt; ich schätze allerdings, dass dieses Rauschen einen geringeren Einfluss auf die Clock hat als der Ripple. Würdest Du diese Einschätzung teilen?

Das optimierte Spannungsversorgungskonzept muss man dann aber bereits beim Design des Gerätes konsequent umsetzen.

Bedeutet dies Deiner Ansicht nach , dass ein Akkubetrieb in Anbetracht meiner gegebenen Situation die bestmögliche Lösung ist?

Grüße
Fujak

[Fortepianus]

Hallo Fujak,

Dass Batterien auch ein Rauschen verursachen, ist mir bekannt; ich schätze allerdings, dass dieses Rauschen einen geringeren Einfluss auf die Clock hat als der Ripple. Würdest Du diese Einschätzung teilen?

ja, denn das breitbandige Rauschen wird durch die üblichen Spannungsversorgungsmaßnahmen besser gefiltert als Brumm. Die typische 100Hz-Brumm-Komponente ist deshalb so übel, weil sie jeden gedachten reinen Sinuston bei der Wandlung sozusagen mit einer spektralen Unschärfe versieht. Statistisches Rauschen bewirkt zwar auch eine solche spektrale Verschmierung, aber das geht eher in Richtung Dithering und wird vom Ohr nicht so störend empfunden.

Bedeutet dies Deiner Ansicht nach , dass ein Akkubetrieb in Anbetracht meiner gegebenen Situation die bestmögliche Lösung ist?

Ja. Ist halt ein bisschen lästig mit dem Nachladen der Akkus, aber andererseits ist so ein Blei(gel?)akku recht anspruchslos bzgl. der Ladekurve.

Viele Grüße
Gert

[Hans-Martin]

Hallo Fujak und Gerd
Den klanglichen Zugewinn einer netzunabhängigen Versorgung des Clockoszillators durch eine Batterie kann ich nur unterstreichen. Automatische Ladegeräte mit Kostantstrom, die die Ladeschlusspannung dem Batterietyp automatisch anpassen, kann man mit Schaltuhr nachts laufen lassen.
Der Austausch eines Quarzes gegen einen hochwertigen XO war ein guter Schritt voran, die Batterieversorgung ein ebenso großer.
Ausserdem vermeidet man jegliche Konflikte mit der Masseführung der Stromversorgung über die Leiterplatte, deren Störpotenzial ich höher einschätze als das Rauschen der Batterie (reine Spekulation, nicht gemessen).
Frisch geladene Grüße
Hans-Martin

[axxxxx]

Moin,

mit einem gewissen Amusement verfolge ich die letzten Antworten.

Ich stelle mir das dann so vor, daß der wirkliche Enthusiast einen Kellerraum mit Batterien vollstellt (das sieht dann so aus wie bei U-Booten...), im nächsten Kellerraum ein Notstromaggregat und final dann vielleicht noch ein Brennstoffzelle aufbaut.

Und die Versorgung für die Geräte dann mittels tiefgekühltem Supraleiter in's Wohnzimmer hochleitet.

Verstehe...

Gruß
Kai

[Fujak]

@Gert & Hans-Martin: Danke für Eure Antworten.

Ich habe tatsächlich die Aufladung über ein Ladegerät mit Konstantstrom und Erhaltungsladung (so ein Ding von CTEK) und einer Zeitschaltuhr realisiert. Diese schaltet dann das Ladegerät für zwei Stunden in der Nacht ein zwischen 3:00 Uhr und 5:00 Uhr - das ist der Zeitraum mit der höchsten statistischen Wahrscheinlichkeit, dass ich da keine Musik höre.

Damit ist die Notwendigkeit zu laden für mich hinreichend elegant gelöst.

Grüße
Fujak

[Kienberg]

Hallo Fujak,

Es geht im Grunde immer um die gleichen Parameter, an denen ich es festmache - so auch in diesem Falle Batterie vs. Schaltnetzteil:

- Der Bass klingt sauberer und konturierter
- Das Klangbild ist noch räumlicher mit mehr Details und wirkt einerseits lebendiger und zugleich beruhigter, Instrumente sind vor allem in der Tiefenstaffelung besser ortbar.
- Stimmen klingen natürlicher, vor allem Sopranstimmen. Zischlaute kommen noch sauberer. Höhenbetonte und obertonreiche Instrumente klingen sauberer und mit weniger Schärfe (vor allem Violinen und Blasinstrumente).

besten Dank für deinen schönen Hörbericht zum Ergebnis der Stromversorgung via Batterie.

Wie wichtig "sauberer" Strom ist, habe ich ja durch den Einsatz des PS Audio Power Plant Premier erlebt, die Änderungen im Klangbild waren sehr ähnlich dem, was Du hier beschrieben hast. Gerade das auf Aufnahmen oft zu hörende, zu starke, Vibrato der Sopran- und Tenorstimmen verschwindet, das noch verbleibende Vibrato geht dann in die Richtung, wie man es auch Live in der Oper erlebt.

Der Vorteil des PPP ist halt, man versorgt mit einer Box gleich alle Geräte mit "sauberen" Strom.

Gruss
Sigi

[KSTR]

In meiner Erfahrung ist das Hauptproblem bei Netzbetrieb aller Art nicht etwa Restwelligkeit auf den Versorgungen, sondern die leidige Kopplungs an's Netz, die NF- und HF-Ausgleichströme kreuz und quer fließen lässt, zwischen allen Geräten die mit Netz versorgt werden. Da kann die Gleichspannung so gut sein wie sie will...

Halbwegs Abhilfe schaffen Commen-Mode Drosseln, in der Not auch aufgewickelte 50m-Kabeltrommeln, je eine pro Gerät welches am Netz hängt.

Grüße, Klaus

[Hans-Martin]

Hallo Klaus

dem kann ich nur zustimmen. HMS Strassner hat mit dem Grid Dipper Resonanzen zwischen den Geräten gemessen, verursacht durch Netzkabelinduktivität und Kapazität zwischen den Geräten. Die Resonanzfrequenz lag bei 4MHz gestapelt, 14 MHz nebeneinander aufgestellt. Bericht war in Stereo.

In meiner Erfahrung ist das Hauptproblem bei Netzbetrieb aller Art nicht etwa Restwelligkeit auf den Versorgungen, sondern die leidige Kopplungs an's Netz, die NF- und HF-Ausgleichströme kreuz und quer fließen lässt, zwischen allen Geräten die mit Netz versorgt werden. Da kann die Gleichspannung so gut sein wie sie will...

Da könnte man mit kurzen Masseleitungen die Geräte sternförmig zum Vorverstärker direkt verbinden, der Klang wird ruhiger und es entfaltet sich mehr räumliche Tiefe. Allerdings muss im Gerät Gehäusemasse und Signalmasse geeignet entkoppelt/angekoppelt sein, um Brummschleifen zu entgehen.

Es gibt noch andere Konsequenzen aus Strassners Experiment, die ich nicht öffentlich ausbreiten möchte, dafür gibt es PN.

Halbwegs Abhilfe schaffen Commen-Mode Drosseln, in der Not auch aufgewickelte 50m-Kabeltrommeln, je eine pro Gerät welches am Netz hängt.

Ob man jede Menge Ferrite über die Netzkabel stülpt, oder übliche Netzfilter in die Zuleitung oder im Gerät integriert, oder verlustärmer im Gerät nach den Spannungsreglern und deren Abblockkondensatorern allpolig Drosselspulen einsetzt, danach zur Netzteilmasse mit Kondensatoren abblockt und diese Leitungen auf der Verbraucherseite mit Kondensatoren an der aktiven Schaltung noch einmal puffert, da kann man je nach Aufwand schöne Ergebnisse erzielen.

Viele Geräte haben kein perfektes HF-Design, weil man nur NF verarbeiten will. Ich bin da kein Experte, aber der wird auch nicht gebraucht, um spürbare Verbesserungen zu erreichen.

Verstrahlte Grüße
Hans-Martin