Modifiche per Behringer DCX2496, DEQ2496 e SRC2496

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EdoFede
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Modifiche per Behringer DCX2496, DEQ2496 e SRC2496

Messaggio da EdoFede » venerdì 20 febbraio 2015, 18:54

Ciao a tutti,
ho letto un po' di interesse a possibili migliorie sulla serie "2496" di Behringer.
Avendoci dedicato molto tempo in passato, apro questo (lungo) thread per illustrare le modifiche che avevo attuato io o che avevo iniziato ad abbozzare.

Lo scopo del thread, oltre a condividere indicazioni tecniche utili a tutti (nei post successivi), è capire quanti potrebbero essere interessati all'acquisto di kit di modifica o al servizio stesso di modifica.

Se raggiungiamo un certo numero di interessati, potrei riprendere fuori tutti i vari progetti e portare avanti la cosa.
I tempi, nel caso, non saranno brevissimi perché sto ancora traslocando ed allestendo il laboratorio..però volevo capire se può esserci effettivamente un interesse, almeno per le modifiche più basilari.

Al momento non metto delle cifre, perché come potrete leggere, molte cose sono ancora in stato primordiale e necessitano approfondimenti.

Cerco di dividere in "capitoli", così che uno non sia costretto a leggersi tutto :D

Accetto ogni tipo di suggerimento, critica costruttiva o richiesta particolare.

Ciao,
Edo

P.S. magari farò qualche correzione... son due giorni che scrivo sto papiro nei tempi morti, quindi magari qualche errore mi è sfuggito... :D

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EdoFede
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Re: Modifiche per Behringer DCX2496, DEQ2496 e SRC2496

Messaggio da EdoFede » venerdì 20 febbraio 2015, 18:54

Introduzione agli oggetti

La serie 2496 di Behringer è nata diversi anni fa ed ha portato una piccola rivoluzione tra molti appassionati, perché ha portato i processamenti audio in dominio digitale a costi "prosumer"..anzi pure meno.

Non si tratta assolutamente di apparati "Pro", nonostante il look "rack mountable".
Sono prodotti economici e con diversi difetti, ma consentono una flessibilità di setup imbarazzante..che spesso ne nasconde i contro.
Personalmente ho un amore-odio con questi apparecchi.
Amore per, appunto, la flessibilità e la possibilità di migliorarli notevolmente.
Odio per diverse scelte veramente troppo in economia, che ne castrano in modo pesante la reputazione: ho visto diversi esemplari rompersi nei modi più diversi pensabili...
L'ultimo, su un mio esemplare...mi scoppiò in faccia un elettrolitico di alimentazione, mentre misuravo le uscite. Tanto per dirne una.

### SRC2496 ###
Si tratta di un semplice Sample Rate Converter che integra anche le funzioni di conversione A/D e D/A.
Non prevede alcun processamento digitale del segnale, infatti non contiene alcun DSP.
L'unico possibile vantaggio che vedo in un utilizzo home, è la possibilità di taratura del gain per gli ingressi analogici.
Significa poter "riempire" tutti i 24bit di risoluzione del convertitore (e apparati successivi digitali).
Cosa particolarmente utile nel caso si voglia processare un segnale analogico, senza un controllo volume a monte.

Questa possibilità non c'è sul DCX e c'è solo in parte sul DEQ (switch di selezione per due diversi guadagni d'ingresso).

Foto dettagliata della scheda principale


### DEQ2496 ###
Consente input/output sia analogici che digitali.
In digitale, sia AES/EBU che S/PDIF

Foto dettagliata della scheda principale

Il transceiver usato per ingressi/uscite digitali AES3 è il AKM AK4114
L'AK4524 è usato per ingressi/uscire AUX, che risultano di qualità inferiori alle main.

Il DSP (doppio) può lavorare a qualsiasi sample rate.
Non è infatti previsto un sample rate converter per i segnali digitali.
Questo apparecchio risulta quindi ideale se si vuole attuare un processamento puramente in digitale, perché lavora sulla frequenza di campionamento originale che si presenta all'ingresso.


### DCX2496 ###
Consente sia l'ingresso in analogico, che in digitale (AES/EBU).
Le uscite, invece, sono solo analogiche.

Foto dettagliata della scheda principale

Il DSP lavora SOLO a 24 bit e 96kHz, quindi viene utilizzato un sample rate converter in caso di ingresso in digitale.
Per questo motivo, se la catena è digitale e non è necessario un crossover, sconsiglio l'uso del DCX come equalizzatore/processore, in favore del DEQ che lavora a qualsiasi sample rate (fino al limite di 96kHz, chiaramente).


Elementi comuni
L'intera serie di prodotti 2496 condivide molti elementi.
I path analogici di ingresso ed uscita sono pressoché identici su tutti gli apparecchi.

Il chip ADC per ingressi main è un AKM AK5393

Il chip DAC per le uscite main è un AKM AK4393

La SRC (solo SRC e DCX) è affidata al vecchio Cirrus CS8420, che ha prestazioni mediocri.

I DSP sono i classici SHARC, impiegati un po' ovunque.

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EdoFede
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Re: Modifiche per Behringer DCX2496, DEQ2496 e SRC2496

Messaggio da EdoFede » venerdì 20 febbraio 2015, 18:55

Descrizione circuitale, problemi e limiti

In questa sezione descrivo le varie sezioni degli apparati e ne evidenzio le criticità.


### Uscite analogiche ###
Vengono impiegati ben 4 op-amp di bassa qualità che introducono un discreto rumore sul segnale, per ottenere livelli di uscita decisamente molto elevati (inutili per l'utilizzo home).
Il segnale generato dal DAC è differenziale e viene trasformato in single-ended dal primo op-amp.
A valle c'è un circuito di mute, poi uno stadio di guadagno single ended ed infine uno stadio fatto con altri due op-amp per generare l'uscita differenziale (*).

Qui uno schema della tipica circuitazione di uscita di questi apparecchi:
http://www.pimmlabs.com/web/images/behr ... output.gif

L'SRC2496 sembra avere un op-amp in meno sul path di uscita (non sembra avere il circuito di mute).

I DAC sono gli AK4393, che sono quasi totalmente compatibili con i più recenti e più performanti AK4396.


### Ingressi analogici ###
Per gli ingressi vengono impiegati ben 3 op-amp.
Il primo stadio differenziale (*) riceve l'ingresso e genera un segnale single ended.
A valle di questo, altri due op-amp generano un nuovo segnale differenziale, con sommato il bias in continua necessario al ADC per operare.

Il tutto presenta, oltretutto, guadagni negativi.
Si, perché questi apparecchi accettano livelli di tensione di ingresso molto alti, ma alla fine gli ADC lavorano a tensioni molto molto più basse...

E qua c'è un altro bel problema, mica da poco...
Si perché il DCX per saturare il convertitore si aspetta un ingresso di +22dBu, che sono quasi 10V RMS.
Se prendiamo un lettore/DAC medio, l'uscita massima sarà dell'ordine dei 2V RMS, quindi poco più di +8dBu.
Quindi stiamo buttando nel cesso ben 14dB di dinamica (teorica).

Sul DEQ, già meglio... +22dBu oppure +12dBu, selezionabile con uno switch.

Qui uno schema della tipica circuitazione di ingresso di questi apparecchi:
http://www.pimmlabs.com/web/images/behr ... _input.gif


(*) Piccola parentesi:
La maggior parte degli apparecchi con ingressi/uscite XLR usa impropriamente il nome di "bilanciata".
Una linea di trasmissione bilanciata prevede un bilanciamento di impedenze tra trasmettitore, ricevitore e linea stessa.
Cosa che non avviene praticamente mai, tranne nel campo professionale del passato, con le linee bilanciate vere a 600 Ohm (nella quasi totalità dei casi, a trasformatori).
Ormai il termine improprio "bilanciato" è di uso comune, ma il termine corretto è "differenziale" o "simmetrico".



### Ingresso digitale ###
Ad eccezione del DEQ2496, gli apparati di questa serie si affidano ad un sample rate converter che integra receiver/transmitter AES3 per gli ingressi ed uscite digitali.
Pur lavorando in modalità asincrona, il CS8420 non spicca per le sue qualità soniche, tant'è che in molti si sono espressi a sfavore di questo chip negli anni.
Inoltre, vado un po' a memoria, alcune revisioni di questo chip sembravano essere affette da problemi proprio sul receiver AES3.
Personalmente mi è capitato diverse volte di trovarmi d'un tratto un suono molto "chiuso" dal nulla...e di risolvere riavviando l'unità. Cosa mai successa utilizzando gli ingressi analogici.
Devo dire, però, che il tutto è risultato molto più evidente a valle della modifica sullo stadio di uscita analogico. Prima non avevo avvertito la cosa, ma non notata in modo così marcato.

L'ingresso AES/EBU è accoppiato tramite trasformatore bilanciato.
Il chip receiver/SRC lavora in hardware mode, quindi si presta bene ad una eventuale sostituzione con qualcosa di più performante.


### Clock ###
Il master clock con cui lavorano DSP e convertitori è ottenuto con la superclassica accoppiata di quarzo e porta logica NOT.
Non proprio il massimo in termini di stabilità e jitter..


### Alimentazione ###
L'alimentazione dell'apparato è realizzata con un alimentatore switching di qualità medio-bassa.
Le linee sono poi rettificate tramite regolatori di tensione lineari a valle (anche più regolatori in cascate, su alcune linee).
Le alimentazioni finali sulle schede risultano abbastanza pulite.
Sui i piani di massa è stato fatto un lavoro piuttosto carino: massa analogica e digitale rimangono completamente separate sia lato schede che lato alimentatore, unendosi a stella sul connettore di alimentazione.


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EdoFede
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Re: Modifiche per Behringer DCX2496, DEQ2496 e SRC2496

Messaggio da EdoFede » venerdì 20 febbraio 2015, 18:55

Modifiche BASE

Queste le modifiche "base" che si possono effettuare su questi apparecchi, in riferimento alle sezioni analizzate nel post precedente.


### Uscite analogiche a trasformatori ###
La modifica prevede l'eliminazione totale degli stadi di uscita analogici dell'apparecchio.
Si sfrutta l'uscita in tensione del chip DAC, datata di una impedenza di uscita media, per pilotare direttamente un trasformatore audio, che a sua volta fornirà il segnale in uscita.
La configurazione del trasformatore viene scelta in base all'apparato che si andrà a pilotare a valle (impedenza di uscita più alta e livello più alto, oppure impedenza di uscita ridotta e livello inferiore).

Questa modifica l'ho già eseguita con risultati veramente ottimi su due miei apparecchi, in due versioni differenti.
Il rumore di fondo viene quasi totalmente rimosso (rimane quello molto basso del DAC).
Il suono acquista maggiore dinamica, risoluzione e tridimensionalità (queste le mie sensazioni personali, all'ascolto).

Si tratta, forse, della modifica più costosa, per via del prezzo dei trasformatori di uscita.


### Ingresso analogico a trasformatori ###
Similmente alla modifica sulle uscite, l'intero path analogico viene rimosso ed al suo posto vengono usati dei trasformatori audio.

Qui si possono prevedere diverse strade a seconda del contesto in cui è inserito l'apparato.
Si può fare un accoppiamento diretto ingresso/DAC, usando un trasformatore configurato a seconda del livello di uscita dell'apparato precedente.
L'impedenza di ingresso del ADC è piuttosto alta (minimo 8 kOhm), quindi può essere pilotata direttamente da un trafo.
Il trafo implica un filtro passabanda, rendendo superflua altra circuitazione altrimenti necessaria.
Questa configurazione implica un livello di guadagno fisso sul ingresso, come nell'unità originale (eccetto SRC2496).


### Ingresso digitale nuovo (DCX2496) ###
Questa modifica prevede la sostituzione del receiver/SRC CS8420.
L'utilizzo di un sample rate converter è d'obbligo, perché il DSP lavora in master mode, quindi è lui a fornire il clock con cui legge i dati.
Una modifica che avevo studiato prevede l'utilizzo di un receiver AES3 (che recupera il clock dal segnale in ingresso) abbinato al AD1896 della Analog, che era uno dei migliori SRC asincroni in circolazione.
Siccome non ho ancora realizzato un prototipo di questa modifica, voglio vedere se nel frattempo è uscito qualcosa di meglio.
Vedevo, ad esempio, che diversi produttori stanno proponento receiver e SRC su singolo chip (un po' come il vecchio CS8420).
Questa modifica dovrebbe incrementare sensibilmente la qualità dell'ingresso digitale sul DCX.


### Upgrade del master clock ###
La modifica prevede la rimozione del circuito di clock originale descritto nel post precedente e l'installazione di un nuovo clock di tipo TCXO con alimentazione filtrata.
Questa modifica è particolarmente utile se si usa l'apparecchio con un segnale analogico in ingresso, in quanto riduce il jitter di campionamento sul ADC.


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Re: Modifiche per Behringer DCX2496, DEQ2496 e SRC2496

Messaggio da EdoFede » venerdì 20 febbraio 2015, 18:55

Modifiche AVANZATE

Raggruppo qui una serie di modifiche più avanzate.
Queste modifiche non sono ancora state testate e si possono valutare caso per caso, dove può valerne veramente la pena.


### Controllo di guadagno su ingresso analogico ###
In abbinamento alla modifica sullo stadio di ingresso analogico, si può anche inserire un controllo di guadagno tra l'ingresso e l'ADC.
In questo caso la modifica si complica un po', perché inserendo un potenziometro a valle del trafo, occorre uno stadio analogico buffer per mantenere una impedenza di uscita sufficientemente bassa verso l'ADC (che ha componenti capacitive in ingresso, per sua natura.. quindi se pilotato con impedenza alta, si comporterebbe da filtro passabasso)


### Sostituzione chip DAC con AK4396 ###
L'AK4396 ha un consumo inferiore, può fornire un livello di uscita leggermente superiore ed ha un rumore fuoribanda inferiore (probabilmente hanno implementato un passabasso analogico interno).

Non ho provato di persona questa modifica, ma ho letto che è già stata fatta con successo qui e qui.

Mi riservo di fare qualche prova, per capire se può valerne veramente la pena o no.


### Filtraggio alimentazioni ###
Si aggiungono filtri tra l'alimentatore switching ed i regolatori passivi.
Con un buon filtro induttivo a modo comune, si può anche pensare di "separare" le masse di alimentatore e scheda DSP.
Si può, inoltre, curare maggiormente l'alimentazione delle singole sezioni dei chip ADC e DAC (sono in comune, con condensatori di bypass locali)


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Re: Modifiche per Behringer DCX2496, DEQ2496 e SRC2496

Messaggio da EdoFede » venerdì 20 febbraio 2015, 18:56

Idee future

Butto giù anche qualche idea che ho da tempo, su possibili modifiche future (per la serie...non siamo mai abbastanza nerd :D )

### Ingresso digitale I2S ###
Questa modifica implica che anche l'apparato precedente venga modificato per fornire i dati in questo formato (non esiste uno standard I2S per trasmissione dati esterna, quindi va sviluppato custom).
Il vantaggio sarebbe l'eliminazione di transmitter/receiver AES3 e quindi la sincronia completa con il clock sorgente.
Inoltre, la presenza di word clock e bit clock separati, dovrebbe portare benefici in termini di jitter.


### Controllo volume ###
Il punto migliore per il controllo volume è a valle della (ultima) conversione D/A sull'intera catena audio.
Se l'apparecchio (es. DCX) pilota direttamente dei finali audio, si può inserire tra i due un controllo volume digitale o analogico.

- Digitale, con una rete R-2R discreta. Oppure realizzandolo attraverso un DAC R-2R usato al contrario (il nostro segnale diventa la Vref ed il livello PCM che entra in conversione stabilisce semplicemente di quanto si attenua l'uscita con la rete R-2R).
- Analogico, con un potenziometro logaritmico multiplo.


### Sostituzione chip ADC ###
Si potrebbe valutare la sostituzione del chip ADC con uno più performante, sempre in casa AKM.
Ci sono alternative quasi-pin-compatible (come AK5394A).
Da verificare le modifiche da apportare al PCB e se i registri sono compatibili (ADC e DAC vengono usati in software mode)


### Uscita digitale I2S accoppiata a DAC R-2R ###
Se si usa il campionamento a 96kHz (DEQ in questa modalità, oppure se si usa un DCX che lavora a questo campionamento), si potrebbe pensare di sviluppare uno stadio esterno di conversione facente uso di tecnologia resistor ladder.
Data l'elevata frequenza di campionamento, che genererebbe aliasing da 48kHz in su, si potrebbe pensare ad un uso senza oversampling, con filtraggio passivo (ma tale da non generare sfasamenti in gamma udibile).


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Re: Modifiche per Behringer DCX2496, DEQ2496 e SRC2496

Messaggio da EdoFede » venerdì 20 febbraio 2015, 18:56

Spazio per aggiunte future...

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Re: Modifiche per Behringer DCX2496, DEQ2496 e SRC2496

Messaggio da F.Calabrese » sabato 21 febbraio 2015, 0:29

Complimenti...!!!

Merita la massima evidenza...

Saluti
F.C.

Ute
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Re: Modifiche per Behringer DCX2496, DEQ2496 e SRC2496

Messaggio da Ute » sabato 21 febbraio 2015, 11:02

A me piacerebbe un DEQ nel quale le uscite Main e quelle Aux fossero anzitutto di qualità simile, per sfruttare una caratteristica poco segnalata di questo coltellino svizzero hifi, ossia la possibilità di applicare un ritardo tra le uscite. Questo permetterebbe, in caso di biamp, di riallineare le fasi tra una via bassa e una medioalta, ad esempio.
Per quanto riguarda invece il menu di Edo, sono molto interessato a una modifica che faccia rendere al massimo il DEQ non solo con un segnale digitale, ma anche con un segnale analogico (il classico giradischi nel mio caso).
Infine un sogno: una conversione DA fatta a trasformatori che fornisca una banda già filtrata in modo da entrare nella via corrispettiva senza necessità di cross attivo e per la maggior parte anche passivo. Certo occorre comprare un DEQ per ogni via, ma già con due si fa molto, in caso di un tre vie più sub si potrebbe filtrare e allineare basso e medioalta in un colpo solo, e un passivo a alta pendenza fatto come si deve non è che costi molto meno di un DEQ...

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Re: Modifiche per Behringer DCX2496, DEQ2496 e SRC2496

Messaggio da EdoFede » sabato 21 febbraio 2015, 11:30

Ciao Ute,

purtroppo sul DEQ per le uscite AUX viene usato un codec (che fa anche la conversione A/D dell'ingresso MIC) che ha un formato totalmente differente.
La modifica non è impossibile, ma occorre realizzare un circuito DAC che funzioni in parallelo e che venga alimentato con il bus I2S che entra nel AK4524.

Per far rendere al massimo il DEQ con entrambi gli ingressi, si può effettuare la modifica sulle uscite e sugli ingressi.
Riverifico la parte di conversione digitale AES/EBU > I2S, ma non ricordo di aver notato grosse criticità.
Il DEQ può fungere da ottimo DAC, dato che non effettua una conversione di sample rate.

Invece non ho capito l'ultima parte..
Non mi risulta che il DEQ possa fungere da crossover. Al limite come shelving, ma non mi risulta abbia filtri passa-basso/alto.
Hanno aggiunto queste possibilità nelle ultime versioni?

"conversione a trasformatori", in che senso? :shock:

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