Een ultra low jitter Femtoclock voor de BerryStreamer

Wie kent zich niet in de schier eeuwig durende zoektocht naar de persoonlijke heilige graal? De zoektocht naar verbeteringen van je audiospulletjes? Als het ene is binnengehaald duurt het nooit zo lang voor er weer naar nieuwe ‘verbeteringen’ wordt gezocht. We gingen eens experimenteren met ultra low jitter femto klokjes in de BerryStreamer…

De eeuwig durende zoektocht

Wie kent zich niet in de schier eeuwig durende zoektocht naar de persoonlijke heilige graal? De zoektocht naar verbeteringen van je audiospulletjes? Als het ene is binnengehaald duurt het nooit zo lang voor er weer naar nieuwe ‘verbeteringen’ wordt gezocht. En wat vandaag heet is, is morgen al weer ‘yesterdays darling’… Met als resultaat een goed gevulde doos op zolder vol met audio aanverwante snuisterijen uit vervlogen tijden. En tijden kunnen soms snel vervliegen.

Blijven vernieuwen

Een fabrikant die in de picture wil blijven moet jaarlijks met nieuwe dingen komen, die vanzelfsprekend weer veel beter zijn dan de trots van vorig jaar… Zit je daar ineens tegen je ‘oude’ versterker aan te kijken die plots veel van zijn glans lijkt te zijn verloren, terwijl die nog even goed zijn best doet als gisteren… Dat is nou eenmaal hoe de economie werkt. Alles draait om verleiden en verleid worden. Niks mis mee, toch? En geloof me, bij een echte audiohobbyist gaat dit nooit meer over… Niet bij jou en ook niet bij mij. Zelfs bij apparaten waar ik spinnend tevreden mee ben doemt daar ineens weer een ideetje op.

Een tevreden mens

De BerryStreamer in onze DDDAC1794 laat voor mij eigenlijk weinig meer te wensen over. Zeker niet na de laatste toevoeging van het Allo Isolator bordje. Zelf zijn we, Marco en ik, er al lang uit: het wordt nog een heel stevige klus om een beter klinkende muziekstreamer te vinden, al ga je richting apparaten met vier nullen. Vind ze maar eens, een audiostreamer/ DAC die met eenzelfde bijna analoog organisch voelende flow je digitale muziek laat beleven. Ik verbaas me er eerlijk gezegd zelf nog steeds over. Van over de hele aardbol, waar de DAC ook maar naar toe is verstuurd krijgen we dergelijk reacties.

“ The only thing I ‘miss’ is the drop of the needle..” Dat is toch de mooiste reactie die je kunt wensen? Zo, dat moest ik toch effe weer een keer kwijt… Maar hoe kan het toch dat deze opzet het zo goed doet? Dan komen we eigenlijk weer terug bij het aloude KISS principe. Minder blijkt vaak meer te zijn…

Waarom eigenlijk niet?

Digitaal Analoog Converters zijn in de loop der jaren tot volle bloei gekomen. Van het harde typische digitale geluid uit de jaren 80 zijn we gelukkig al lang bevrijd. Hedendaagse DA-converters zijn vaak technische hoogstandjes, vol slimme elektronica.

Maar toch wil het veel van de moderne DAC’s nog steeds niet wil lukken om van het altijd herkenbare digitale sausje af te komen, ook niet met de laatste generatie processors. Het is niet zelden weer net te uber-analytisch, te klinisch of er wordt koste wat het kost alles uit de kast getrokken om de beste meetcijfertjes op de meetbank te voorschijn te toveren met hulp van een overdaad aan gebruik van DSP…

Zet ze maar eens naast de DDDAC1794 BerryStreamer en het is gelijk duidelijk. Ineens daalt er een rust over je neer en worden instrumenten echt in een voelbare ruimte gezet. Zoals we bij mooie analoge opnames ervaren en selecteer je album na album uit je muziekbib op de schijf of NAS… Hoe is dit mogelijk? Het ‘geheim’ zit ‘m in dingen weg durven laten…

NoNo

Door het toepassen van recht toe recht aan no-oversampling en no-digitale filtering principe in de DDDAC 1794 NOS wordt er verder niks gedaan om de resultaten op de meetbank er zo mooi mogelijk uit te laten zien. Bijna geen fabrikant durft dit en gebruikt te pas en te onpas DSP (Digital Sound Processing) om de digitale data te over- of te up-samplen.

Lang leve Audio Note, de roemruchte fabrikant die destijds de knuppel in het hoenderhok wierp. Dat wel het lef toonde om pure geluidskwaliteit voor de mooiste meetresultaten in durfde te ruilen. Er zijn 1001 DAC’s die mooiere meetplaatjes laten zien, gehoormatig blijft het leeuwendeel ervan achter op een NoNo DAC als de DDDAC1794 NOS DAC. Maar is dat een reden om op de lauweren te gaan rusten? Reken maar van niet…

Fijnslijpen

Door de jaren heen is de DDDAC1794 alleen nog maar verder fijn geslepen. Door naar gebruikers te luisteren zijn er door de maker van de DDDAC, Doede Douma, een aantal wijzigingen doorgevoerd als het integreren van de Tentlabs shuntvoedingsschakelingen, wat een erg mooie upgrade is. Het mainboard, van oorsprong ontwikkeld voor pur sang USB met een via I2s verbonden USB ingangs PCB, het Wave I/O board, kreeg in de loop van de tijd de nodige verbeteringen en toevoegingen als de toch wel handige S/PDIF aansluiting. Zelf hebben we als Audio Creative een duit in het zakje kunnen doen door de speciale ‘Magic Power Supply’ te ontwikkelen.

USB exit…

Een andere hele fijne verbetering is de USB ingangmodule te vervangen door een Raspberry Pi met HifiBerry Digi+ Pro. Deze wordt vervolgens als Roon eindpunt geconfigureerd. Dat was een echte ooropener.

De BerryStreamer wordt later ook nog uitgerust met een tussengeschakelde Allo Isolator, voor complete galvanische scheiding van de ‘vieze’ Raspberry Pi processing en streamerelektronica. De verbinding tussen BerryStreamer en DDDAC mainboard gaat intern via de ogenschijnlijk zo simpele maar erg goed klinkende I2s connectie.

Exit USB dus, en exit alle mogelijk USB oppoetsers, exit dure USB interlinks en alles wat ik de laatste jaren verzameld heb, om alleen al de USB stream te optimaliseren voor deze de DAC in gaat. Alles kan de eerder genoemde doos op zolder in. Lapmiddelen die bij elkaar opgeteld waarschijnlijk meer geld heeft gekost dan een complete DAC…mmm… nou ja, ‘tis niet anders. Dit alles maakt dat muziek uit de digitale bron bij mij thuis beter is dan ooit. Mijn analoge en digitale bronnen bijten elkaar in ieder geval niet meer. Het kan gewoon door elkaar en naast elkaar leven en ik ben met beide ongelooflijk blij.

Maar wat nou als…

Maar, zoals iedere rechtgeaarde ‘audiofiel’ blijf ik altijd in de weer om een extra kers op de pudding te kunnen leggen. Dit keer heb ik de klokjes op de HifiBerry Digi+ Pro eens onder loep genomen. Niet dat er veel te klagen viel maar er heeft toch een opvallende wijziging op het zo fraaie HifiBerry Digi+ Pro hoedje plaats gevonden. Van oorsprong waren er prima kwaliteit klokjes op het bordje gesoldeerd. Tot Kees van de bekende Metrum DAC’s, niet toevallig ook een uitdrager van Non Oversampling principe, vertelde dat de nieuwe klokjes op de Hifiberry bordjes minder optimaal jittergedrag lieten zien.

Goed is goed genoeg?

Een mailtje naar Hifiberry bracht aan het licht dat het voorheen gebruikte type (Xpresso) klokjes niet meer geproduceerd worden en er op de huidige productie een ander type gebruikt wordt dat wel goed leverbaar is. Uiteraard wordt er meteen bij verteld dat de nieuwe minstens zo goed zijn dan de oude. Daarover is er dus wat twijfel. De nieuwe klokjes zijn merkloos. Het zal ongetwijfeld ook een aantal dubbeltjes aan inkoop per bordje schelen en als je zoals Hifiberry vele duizenden hoedjes kunt verkopen tikt de bezuiniging aardig door.

Maar goed, niemand die een beetje kan nadenken weet dat hij of zij geen topkwaliteit ultra low jitter klokjes van enkele tientjes op een opsteekbordje dat 40 euro kost kan verwachten. Er moeten altijd compromis worden gedaan. Kijken wat nog acceptabele resultaten oplevert zonder dat de kosten verder oplopen. Dat doet niks af aan de ronduit prachtige Hifiberry producten, die iedereen in staat stelt om voor een heel fijn bedrag een prachtige kwaliteit muziekstreamer samen te stellen. Daarbij heb ik nog een echt klachten uit het veld gehoord of gelezen…

Femto?

Maar toch… als ik eens op zoek zou gaan naar een echt veel beter klokje. In de marketing rond commerciële DA-converters valt regelmatig de titel ‘Femtoclock’, wat er in ieder geval interessant uitziet. En voor de ‘Femto editie’ van een bepaald apparaat moet in de regel zo een paar honderd euro extra worden neergeteld. Maar wat is dat femto nu eigenlijk?

Het begrip ‘pico’ of ‘femto’ op zich is geen marketing, het komt uit de aflopende reeks … centi, milli, micro, nano, pico, femto, enz. Het is dus gewoon een voorzetsel gebruikt in de natuurkunde. De klokjes worden in de eerste plaats ook niet voor consumentenproducten bedacht maar voor de vele malen grotere industriële markt.

Alles wat digitaal werkt is afhankelijk van een klok en in gevoelige digitale schakelingen is het gevleugelde begrip ‘jitter’ een belangrijk issue. Jitter is een verstoring van het tijdsignaal waarvan schakelingen die in het digitale domein werken afhankelijk zijn. Bij de ene schakeling maakt het niet uit dat de systeemklok wat meer jitter vertoont bij andere is het van levensbelang dat alles perfect op tijd blijft loopt en blijft lopen. En in de audio?

De zaak jitter

In onze audio elektronica was het eind jaren 80 al duidelijk dat een zo laag mogelijke jitter van de klok in een CD-speler of DAC een louterende invloed heeft op de uiteindelijke behaalde geluidskwaliteit. Fabrikanten van high end audio geven dus al snel steeds meer aandacht aan de systeemklok van de digitale kring. Er komen zelfs erg kostbare separate klokken die de speler van buitenaf een ultrastrakke klok geven. En die zijn er nog steeds.

Alle klokken lopen gelijk…

…alleen lopen sommige klokken nog gelijker… George Orwell schreef dit al lang heel lang voor we met digitale audio in de weer gingen…

Het prikkelt dus toch wel een beetje om aan de slag te gaan met iets waar eigenlijk niks mis mee is. De oude klokjes die op de Hifiberry bordjes zaten zijn inderdaad niet meer leverbaar. Die heb ik echter al, eens zien of er nog wat beters te vinden is. Na het nodige googlewerk loop ik tegen een op het eerste oog heel fijn klokje aan van het Amerikaanse Crystek Crystals. Deze blijken te bestellen via één van onze vaste toeleveranciers van componenten.

De fabrikant claimt ‘The industry’s lowest jitter clock oscillator’ te maken. Ik bestel er een paar in de juiste frequenties. Op het Hifiberry bordje zijn de voor audio bekende 22.5792 MHz en 24.576 MHz types gebruikt. De eerste voor het klokken van 44,1 kHz en afgeleide samplefrequenties als 88,2 kHz en 176, 4 kHz, de tweede voor 48 kHz en afgeleiden. Dan hebben we het over 96 en 192 kHz.

Drie dagen later ligt er een kartonnen envelop op de deurmat. Dan begint het echte gedoe pas. Ze moeten nog wel op de PCB worden gesoldeerd. En het zijn wel SMD componenten. Dat is niet iedereen gegeven. Het vergt ook de nodige investering in soldeertooling en soldeermiddelen.

Wat zit er eigenlijk onder het kapje?

In PC’s, CD-spelers enz wordt het kloksignaal vaak gegenereerd door een kwartskristal samen met twee keramische condensatortjes. Bij elkaar een paar dubbeltjes. Vanaf het begin van dit millennium werden die door enthousiaste zelfbouwers vervangen door stabielere low jitter oplossingen zoals die onder andere door Tentlabs worden aangeboden. Dat heeft destijds bij mij ook mooie avonturen opgeleverd die ook nog eens hout sneden.

De huidige ultra low jitter oscillatoren zijn al lang het stadium van de eenvoudige kwartsgenerator ontstegen. Maar wat zit er onder het kapje van zo’n klokoscillator? Daar kun je versteld van staan als je dit voor het eerst ziet. Er is namelijk een complete uit separate smd componenten opgebouwde schakeling aan boord. Ik vond het te boeiend om er niet even een foto van te maken. Een waar kunststukje. Alleen het produceren in de massa maakt dit soort fraaie producten zo betaalbaar als het nu is. Wat er in de nieuwe zwarte klokjes op de Hifiberry bordjes zit kan ik natuurlijk niet laten zien, de blokjes zijn massief ingegoten zoals we dat van bijvoorbeeld opamps kennen.

[/nextpage]

 

 

 

[nextpage title=”Aan de slag” ]

Aan de slag

Ik verwijder de twee zwarte klokjes van een nieuw Hifiberry PCB. De vrijgekomen soldeervlakjes worden schoon gemaakt en de nieuwe klokjes geplaatst. Ik ga niet uitvoerig uitleggen hoe dit in zijn werk gaat. Een ervaren SMD soldeerman weet hoe het gaat en ik wil geen overmoed kweken bij novice op dit heikele gebied.

De klokjes zitten op hun plek, nu kunnen we meteen testen of alles werkt. Dat doe ik op de testopstelling op mijn werkkamer, waar voor dit soort klusjes een losstaande BerryStreamer staat, aangesloten op de hier besproken audioset. En alles werkt direct weer. Roon herkent het Hifiberryhoedje op de Raspberry Pi en de muziek klinkt uit de luidsprekers. Verwacht je nu ineens een totaal ander straatlengtes beter geluid, vergeet dat dan maar. Daarvoor gaan we het gemodde Hifiberry Digi+ Pro bordje in mijn eigen DDDAC 1794 inbouwen. Wat niet meer is als de I2s verbindingen los schroeven, bestaande Hifiberryhoed er af, nieuwe er op en de draden weer vastschroeven. Ook hier klinkt na het weer opstarten de muziek weer als voorheen.

Snel maar eens luisteren…

Tja, ik begeef me hier een beetje op glad ijs, de roemruchte valkuilen van onze audiohobby… Ik moet dus heel snel kunnen horen dat de nieuwe klokjes de oude vast tegen de muur spelen, op enorme afstand zetten, wat zeg ik: compleet wegblazen! Het bekende overdreven audiojargon… Dat gaan we dus niet doen. Zou ook complete onzin zijn.

Maar toch lijkt het of alles nog een streep(je) fijner klinkt. Mmm, is die focus weer een streepje scherper? Het stereobeeld lijkt wel weer wat breder en vooral dieper. Maar is dat ook zo? Eerlijk gezegd: daar denk ik al snel niet meer aan, ik zit steeds weer zo lekker in de muziek dat het terugschakelen naar het niet-gemodificeerde Berrybordje domweg vergeten wordt. Zo komt van snel luisteren niet veel terecht, tijd vervaagd als mensen plezier hebben.

De eerste indruk is positief

De eerste indrukken zijn zeker positief en ook wat belovend. Ik besef echter dat ik voor een duidende conclusie nog wel het een ander te doen heb. Dat wordt de komende tijd regelmatig schakelen tussen gemodde en ongemodde Hifiberry bordjes. Dan moet er ook nog het een en ander gemeten worden. Maar ja, dit soort boeiende klusjes is wel aan mij besteed, het is voor mij een buitengewoon boeiend onderdeel van de audiohobby. We blijven dus nog lekker bezig en hoop binnen afzienbare tijd meer te kunnen berichten…

Vergeet echter niet te genieten van wat je nu hebt. En we weten allemaal dat de reeds behaalde zegeningen tellen niet de sterkste eigenschap is van de gemiddelde audioliefhebber. Altijd willen we weer weten of het gras nog groener is aan de andere kant van de heuvel, niet?

Belangrijk !

Disclaimer: Omdat ik weet dat bij onvoldoende soldeerervaring en niet de juiste kennis en/of soldeertooling het de-solderen en solderen van SMD componenten een verzoeking is, neem ik bij voorbaat geen enkele verantwoording als iemand, op ideeën gebracht door bovenstaand verhaal, zijn mooie goedwerkende Hifiberry hoed door soldeerbroddelwerk naar de eeuwige jachtvelden helpt. Bezint voor je begint!