Evolution 8

11.01.2024

Der direkte oder kürzeste Weg ist der beste, erfahrene Hörer wissen das und auch mein Onkel, ein Elektronik-Ingenieur mit Schwerpunkt Röhrenverstärker hatte das immer gesagt.

Nach dem Sprichwort „weniger ist mehr“.

Die Entwicklung des CD-Transport aus der PlayStation1, 

in Gemeinschaftsarbeit von Dominik und Edi Helmle.

Nach dem ich von Anbeginn mit der PlayStation1 und vorwiegend mit der japanischen NTSC/J SCPH-1000 entwickelt habe, glaubte ich mit der EVO VII Plus im Jahre 2018 über die reguläre interne Ausgangsstufe umschaltbar von Low 3,71 V RMS und High 5,57 V RMS am Ende der Fahnenstange angelangt zu sein. Meine Kunden bestätigten mir was alle immer für unmöglich hielten, die EVO VII Plus hat sich klanglich auf dem Rack ins Niveau eines hochkarätigen Plattendrehers eingereiht. Selbst die etwas schlankere Vorgängerin EVO IV Plus ebenfalls mit Low 2,47 V RMS und High 3,71 V RMS Umschaltbar hat sich einen Platz auf diesem Rack verdient.

Meinem Sohn Dominik baute ich während dieser Zeit zunächst eine Virginia danach eine Vintage mit der EVO VII Plus Konfiguration. Zuvor hörte Dominik wie viele junge Leute in dem Alter ausschließlich über iPod, iPhone und Knopf im Ohr. Das änderte sich mit der Virginia und dann auch mit der etwas groovigeren Vintage, Dominik hatte sehr schnell bemerkt das die Musik mit einer PlayStation selbst über einen einfachen Sony-AMP und zwei 3 – Wegelautsprecher im Stereoformat mehr an musikalischen Informationen hergibt als ein iPhone mit Knopf im Ohr.

Im Dezember 2018 war mein Rückenleiden 4. Lendenwirbel soweit fortgeschritten, dass ich mein linkes Bein nicht mehr unter Kontrolle hatte. Die Ärzte sagten mir, wenn ich mich operieren ließe bestünde die Gefahr, dass ich im Rollstuhl lande, sie sagten aber auch wenn ich mich nicht operieren lasse ist es nur eine Frage der Zeit bis ich im Rollstuhl lande. Somit Entschied ich mich für die OP, am 05. Feb. 2019 hat mich mein Sohn ins Diak nach Schwäbisch Hall gebracht. Am 06. Feb. wurde ich operiert. Am 07. Feb. konnte ich wenn auch noch unter Operationsschmerz hatte ich meine Beine wieder unter Kontrolle und konnte gehen. Der operierende Arzt hat voll ins Schwarze getroffen. Ich war erleichtert als er mir bei der Visite sagte „wenn’s auch noch weh tut aber jetzt viel bewegen“ Am 12. Feb hat er mich dann wieder nach Hause entlassen. Mit viel bewegen war täglich mindestens 1 Stunde gehen gemeint. Es tat so höllisch weh das ich mich ohne Begleitung nicht allein nach draußen gewagt hätte, auch war ich nach einer Stunde total erschöpft. Mein Sohn hat mich die nächsten 6 Wochen bis er mich nach Bad Buchau in Reha bringen konnte bei meiner täglichen Bewegungstherapie unterstützt. Auch sonst hat er Besorgungen gemacht und stehts dafür gesorgt, dass ich alles hatte.

Während dieser Zeit kam verstärkt auch das Musik hören mit der EVO VII Plus Virginia zur Sprache, und Dominik der auch die Unterschiede zwischen EVO IV Plus und EVO VII Plus kannte wollte wissen ob man da noch raus kitzeln könne. Ich sagte ihm, dass die EVO VII ganz grob erklärt nur eine modifizierte EVO IV Plus wäre die eben nur ein leistungsfähigeres Netzteil und eine stärkere und besser optimierte Ausgangsstufe besitzt. Dominik meinte das müsste sich noch weiter steigern lassen. Ich erklärte ihm damals „nein mehr geht nicht, denn mit jeder weiteren Steigerung heben wir auch das Niveau der Negativ-Anteile mit an, technisch ist es zweifellos möglich die Ausgangsstufe auf 8 V RMS und darüber anzuheben aber das Rauschen würde dabei so stark, dass man damit nicht hören möchte“. Für EVO VII Plus hatte ich schon die besten Bauteile die der reguläre Markt hergab verwendet. Dominik ließ keine Ruhe, ok. dachte ich und bestellte Sonderbauteile die prinzipiell nur für Forschungszwecke konzipiert waren, Zuckerkorn große 0805er SMD-Widerstände die besonders Rauscharm sind, von denen das selektierte Stück zwischen 8 und 10 € kostete. Wir haben ein SCPH-1000 Board auf 8,0 V RMS konfiguriert, man hörte zwar dass sich da etwas verbessert hat, der Bass wurde noch kräftiger aber zwischen den Tracks in den Pausen und bei Stillstand der CD war das Hintergrundrauschen sehr unangenehm. Dominik verstand was ich damit meinte wie mit jeder weiteren Steigerung auch Negativanteile verstärkt werden.

Ich sagte ihm es gäbe ein Konzept das ich über 15 Jahre in der Schublade habe, ich habe zwar einen angefangenen Prototyp in der Vitrine stehen, ich habe das aber nie weiterverfolgt, obwohl ich es persönlich für besser hielt, da alle Welt am Hype des angeblich „unschlagbaren“ D/A-Wandler AKM4310 in der PS1 festhält. Wir holten diesen Prototyp, das Gerät war damals unausgereift im anfänglichen Versuchsstadium stehen geblieben aber es war lauffähig. Es hatte all seine seriellen Anschlüsse behalten ich hatte nur intern die IC’s über die Digitalsätze AND, NAND, OR und NOR verschaltet damit eine von SONY gesperrte Ausgabe von SPDIF-elektrisch am CXD-IC erzwungen wurde. Das elektrische SPDIF-Signal dann über eine am Geräte-Heck eingefügte BNC-Buchse nach außen verlegt. Ich sagte meinem Sohn der einen guten Denon mit Digitaleingängen hatte „das BNC zu Cinchkabel wird an deinen Verstärker an die orange Buchse Digital IN angeschlossen.“ „Wenn du möchtest ist die serielle Ausgangsstufe ist über rot/weiß – Cinch auch verfügbar.“ „Damit kannst du nun kreuz und quer hören.“ „Du kannst aber auch die digitale SPDIF und die Virginia mit zwei gleichen CD’s synchron starten und per Umschaltung am AMP vergleichen.“ Und wenn er das elektrische SPDIF für gut befindet dann setze ich einen Toslink-Lichtleitersender und wir wandeln das elektrische SPDIF-Signal zu einem unempfindlichen optischen Ausgangssignal.

Sehr schnell kristallisierte sich das Potential durch Übertragung von digitalen Daten und des modernen D/A-Wandlers im Denon heraus wobei noch eine ganze Menge an Feinarbeit an der PS1 nötig war. Als Elektroniker war mir natürlich bewusst, dass es auf einem Board das mit IC's übersäht ist, das es da auch Wege zur Zielumsetzung gibt. Durch die undurchsichtige Leiterbahnführung eines 7 schichtigen Multilayer-Mainboards mussten halt unzählige Messungen und Test durchgeführt werden um Querverbindungen die sich gegenseitig aufhoben zu finden und kappen. Dabei wurde auch eine erhebliche Anzahl an Mainboards durch interne Kurzschlüsse innerhalb der IC’s dem Tod geweiht, das ist alles so winzig klein und eng dass oft die Messspitzen des Oszilloskop schon bei leichten abrutschen die Boardplatine ins Jenseits befördert wurde. Es mussten weitere Digitalsätze innerhalb der IC’s so um beschaltet werden das Mute während der Track-Wechsel, Pause-Funktion und CD-Stillstand zwischen den IC’s herstellt und zeitkorrekt freigegeben werden. Um bei Track-Wechsel, Pausen und CD-Stillstand egal bei welcher Pegelstellung des AMP’s eine Totenstille der Kette zu erwirken. Und dann kam auch der versprochene Lichtleiterausgang anstatt SPDIF-elektrisch ausschließlich nur SPDIF-Lichtleiter optisch durch einen direkt implementierten Toslink-Sender. Der Grund ist jedem Elektroniker plausibel, elektrisch SPDIF wird durch äußerlich beeinflussbare Verdrahtung geführt und unterliegt dem Einfluss von Einstreuung, Induktionen und der Filtrierung durch Kapazität und Widerstand der Drähte. 

Und wieder einmal mehr bestätigte sich „weniger ist mehr.“

Der kratzige SONY-Startsound musste wie damals ab EVO II verschwinden und der Betriebsstatus sollte vorläufig dann beim CD-Transport von zwei LED’s angezeigt werden. 

Und dann! - die Frage welches Digitalsignal nun? – SPDIF oder I2S oder beides?

Ganz ehrlich gesagt ich wollte zunächst beides denn ich ließ mich zuerst recht optimistisch von der auftretenden Modeerscheinung externes I2S verleiten. I2S ist von der Audioindustrie seit je her vorwiegend als internes Signal zum Transport für kurze Distanzen innerhalb des Boards genutzt worden. Und jede PS1 verfügt seriell bereits intern über eine I2S-Verdindung vom CXD zum D/A-Wandler, das SPDIF war ja bis zu unsere Freigabe durch SONY gesperrt. Manche Hersteller griffen das Thema I2S extern als Übertragung vom CD-Transport zum AMP auf. Realisiert wird dies in der Praxis mit mehradrigen Kabeln aus metallischen Leitern z. B. 8-adriges CAT 7, die Schnittstelle RJ45. Auch ich ging mit Enthusiasmus an diese Herausforderung. Das Ergebnis im Vergleich zu SPDIF Lichtleiter-Toslink eher kläglich. Nicht dass es gänzlich unbrauchbar gewesen wäre und nicht, dass man es nicht optimieren hätte können. Sondern eröffnete sich uns durch die Lichtleitertechnik eine schneller, sicherer und von außen nicht mehr beeinflussbarer Signaltransport. Der zweite und wichtigere Grund war die galvanische Trennung zwischen Quelle und AMP, Brummschleifen werden durch die Lichtleitertechnik komplett ausgehebelt.

Zu guter Letzt, befanden wir uns vor der Problematik die nicht nur mich über Jahre ärgerte, die manuelle Laufwerksjustage bei unseren bis dahin entwickelten Playern mit der analogen Ausgangsstufe mit SCPH-1000, 1001 und 1002. Die Mainboards dieser Generation war in der Entwicklung der PS1 mit analogem Ausgang bis zur Entwicklung der digitalen SPDIF-Möglichkeit klanglich überlegen. Was die PS1-Tuner zähneknirschend dazu zwang mit diesen Boards zu arbeiten und eben das Laufwerk regelmäßig zu justieren. Das änderte sich aber bei uns im Hause mit der Möglichkeit der PS1 SPDIF zu entlocken schlagartig. Denn nun war die digitale Signalqualität identisch egal ob wir ein Board einer Cinchkonsole oder ein Board der späteren Nachfolger benutzten. Mir viel diese Entscheidung leicht, denn ich arbeitete bis dahin grundsätzlich mit dem seltenen SCPH-1000 Mainboard dessen Geräte selten und teuer waren da ich sie direkt aus Japan importieren musste. Der weitere Vorteil der Nachfolge-Generationen mit den Boards der 5001er bis 9000er Serie war aber entscheidend. Automatisches Gain und Bias on Board damit justiert sich unser künftiges CD-Laufwerke mit SPDIF-Toslink Lichtleiterausgang permanent intern selbst.

Man könnte nun Verdacht schöpfen und sich fragen war die jahrzehntelange analoge Entwicklung der PS1 ab EVO bis EVO VII Plus reine Zeitverschwendung, oder war sie absichtlich um unsere Innovationen unseren Kunden häppchenweise zu verkaufen? NEIN, das Schicksal hielt mich die ganze Zeit auf dem richtigen Pfad, ich bereue nicht eine Entwicklungsstufe. Die ganze Entwicklung mit ihren abertausenden Messungen bis einschließlich EVO VII Plus war notwendig um die gesamte Schaltungstopologie und das Zusammenspiel aller elektronischen Bauteile auf einem PlayStation1-Mainboard zu verstehen. Zudem fließen all die Erkenntnisse der Einzel-Modis in den künftigen CD-Transport mit ein. Ob es Schicksal oder Glück war, dass genau zu diesem Zeitpunkt als ich mir sagte „jetzt ist es gut, ich habe mit der EVO VII Plus mehr erreicht als ich je zu träumen wagte, hier ist Ende der Fahnenstange,“ dass es genau an jenem 19.Februar 2019 eine weitere technische Forderung durch Dominik gab? - das weiß ich nicht das weiß niemand und wir werden es nie erfahren ob es Schicksal oder Glück war. Eins weiß ich aber sicher, wenn es Dominik nicht gegeben hätte und er nicht pausenlos in diesem Thema gebohrt hätte, dann gäbe es weder diesen Bericht und auch keinen CD-Transport auf PS1-Basis.

Das Projekt CD-Transport auf PS1-Basis ist in der in diesem Bericht dargestellten Art, Form und seiner technischen Umsetzung weltweit einzigartig.

Und ich glaubte nun endlich das Kapiteln PlayStation als CD-Player komplett abgeschlossen zu haben, wie man sich irren kann. Denn offensichtlich scheint sich meine perfektionistische Ader in meinem Sohn fortzusetzen, er sagte nämlich ein richtiger CD-Player hat nicht nur eine Fernbedienung und einen digitalen Lichtleiterausgang, da gehört ein ordentliches Display dran, hm, wo er recht hat hat er recht.

Deshalb geht die Entwicklung weiter, aber dieses Projekt pausiert erstmal bis Dominik seine Ausbildung angeschlossen hat.

Mit diesem Beitrag wollen wir die Hörer unserer zu Audio-CD-Playern umgebauten PlayStation’s auf eine künftig mögliche Ära einstimmen und den technischen Hintergründen und Neuheiten unseres CD-Transports auf PS1-Basis etwas näherbringen.

Das Entwicklungsteam der TET-Computerspezials

Dominik Helmle und Edi Helmle