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Beschreibung
Master Fidelity NADAC-C als Ultra-Low-Noise-Master-Clock
Der Master Fidelity NADAC-C ist eine hochpräzise externe Master Clock für anspruchsvolle digitale Wiedergabesysteme. Sie erzeugt Referenzsignale mit besonders niedrigem Jitter, geringem Phasenrauschen und hoher Frequenzstabilität und stellt diese über mehrere BNC-Ausgänge für kompatible Audiokomponenten bereit.
Im Zentrum des Master Fidelity NADAC-C arbeitet ein selektierter und aufwendig gealterter SC-Cut-Quarzoszillator. Dieser wird durch eine temperaturstabilisierte Versorgung, eine mehrstufige Wordclock-Synthese und hochwertige Ausgangsstufen ergänzt. Der konstruktive Aufwand beschränkt sich damit nicht auf den eigentlichen Oszillator, sondern umfasst den vollständigen Weg von der Referenzerzeugung bis zur Übertragung an das angeschlossene Gerät.
Sechs Ausgänge stellen ein 10-MHz-Referenzsignal bereit. Hinzu kommen zwei separate Wordclock-Ausgänge mit mehreren Frequenzen für die 44,1- und 48-kHz-Familien. Einer der 10-MHz-Ausgänge lässt sich außerdem auf 625 kHz umschalten, um kompatible NADAC-Komponenten der vorherigen Generation zu synchronisieren.
Der Master Fidelity NADAC-C wurde als idealer Taktgeber für den True-1-Bit-D/A-Wandler NADAC-D entwickelt. Er kann ebenso mit anderen Digitalgeräten kombiniert werden, sofern diese einen kompatiblen externen Clock-Eingang besitzen und die angebotene Frequenz, Signalform und Impedanz unterstützen.
Warum das Timing bei Digitalaudio wichtig ist
Digitale Audiodaten bestehen aus diskreten Abtastwerten, die in einer exakt definierten zeitlichen Reihenfolge verarbeitet werden müssen. Die Clock bestimmt, wann diese Werte eingelesen, übertragen oder in ein analoges Signal umgewandelt werden.
Abweichungen der Signalflanken von ihrem idealen Zeitpunkt werden als Jitter bezeichnet. Langsamere zeitliche Veränderungen der Referenzfrequenz werden häufig unter dem Begriff Wander zusammengefasst. Frequenzgenauigkeit, Phasenrauschen, Jitter und Langzeitstabilität beschreiben dabei unterschiedliche Eigenschaften einer Clock.
Eine besonders hohe absolute Frequenzgenauigkeit bedeutet nicht automatisch, dass eine Clock auch niedrigen Kurzzeitjitter oder geringes Phasenrauschen besitzt. Master Fidelity legt beim NADAC-C deshalb besonderen Wert auf das Zusammenspiel dieser unterschiedlichen Kriterien.
Der Nutzen einer externen Clock hängt immer von der Architektur des angeschlossenen Gerätes ab. Der Empfänger muss das externe Signal korrekt übernehmen und innerhalb seiner internen Clock-Schaltung sinnvoll weiterverarbeiten können.
Selektierter SC-Cut-Quarz
Das Herzstück des Master Fidelity NADAC-C ist ein hochstabiler SC-Cut-Quarz. Die Schnittgeometrie eines Quarzes beeinflusst dessen Temperaturverhalten, Alterungsstabilität und Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Einflüssen.
SC-Cut-Quarze werden aufgrund ihrer Stabilität unter anderem in anspruchsvollen Mess-, Kommunikations- und Referenzsystemen eingesetzt. Für den Master Fidelity NADAC-C werden die Quarze nicht lediglich nach gewöhnlichen Standardkriterien beschafft und unmittelbar montiert.
Jeder verwendete Quarz wird vor der Integration in den Oszillator für mindestens 120 Tage vorgealtert und selektiert. Erst Bauteile, die den festgelegten Anforderungen entsprechen, werden für den weiteren Aufbau berücksichtigt.
Die Auswahl des Quarzes bildet jedoch nur die erste Stufe. Nach der Montage des vollständigen Oszillators folgt ein weiteres langfristiges Alterungs- und Prüfverfahren.
Double-Aging-Verfahren
Das von Master Fidelity eingesetzte Double-Aging umfasst zwei zeitlich getrennte Stabilisierungsschritte. Zunächst wird der einzelne SC-Cut-Quarz über einen langen Zeitraum gealtert und geprüft.
Nach der Montage in den vollständigen Quarzoszillator beginnt eine zweite Alterungsphase. Dabei wird nicht nur der Quarz selbst betrachtet, sondern das Verhalten der kompletten Oszillatoreinheit.
Elektronische und mechanische Komponenten können ihre Eigenschaften während der ersten Betriebszeit geringfügig verändern. Durch die zweite Langzeitprüfung sollen solche anfänglichen Veränderungen bereits vor dem Einbau in den Master Fidelity NADAC-C weitgehend abgeschlossen und ungeeignete Einheiten erkannt werden.
Dieses Verfahren unterstützt eine hohe Langzeitstabilität und eine reproduzierbare Qualität der verwendeten Oszillatoren. Master Fidelity kombiniert diese Selektion anschließend mit einer individuellen Werkskalibrierung.
Temperaturstabilisierter Quarzoszillator
Die Resonanzfrequenz eines Quarzes verändert sich in Abhängigkeit von seiner Temperatur. Der Master Fidelity NADAC-C verwendet deshalb ein temperaturgeregeltes Oszillatorsystem.
Der Quarz wird innerhalb einer kontrollierten thermischen Umgebung betrieben. Diese hält ihn in einem definierten Arbeitsbereich und reduziert die Auswirkungen wechselnder Raum- und Gerätetemperaturen.
Nach dem Einschalten benötigt ein solches System Zeit, um seine thermisch stabilen Betriebsbedingungen zu erreichen. Im normalen Dauerbetrieb kann die Referenz anschließend mit gleichmäßigeren Eigenschaften arbeiten.
Die Temperaturregelung betrifft beim Master Fidelity NADAC-C nicht nur den Kernoszillator. Auch die Versorgung der Clock-Verteilerschaltung folgt einem besonders aufwendigen stabilisierten Konzept.
Ultra-Low-Noise-Stromversorgung
Eine präzise Clock benötigt eine ebenso sorgfältige Stromversorgung. Rauschen und Schwankungen auf den Versorgungsspannungen können die zeitliche Qualität des erzeugten Signals beeinflussen.
Die Versorgung der 10-MHz-Verteilerstufe verwendet deshalb eine temperaturstabilisierte Ultra-Low-Noise-Referenz mit nachgeschalteter Stromerweiterung. Sie stellt eine rauscharme und belastbare Energieversorgung für die Ausgangsschaltungen bereit.
Dieses Konzept soll verhindern, dass das ursprünglich präzise Clock-Signal innerhalb der anschließenden Verteilung durch Versorgungsrauschen verschlechtert wird.
Der Master Fidelity NADAC-C betrachtet damit Oszillator, Spannungsreferenz, Ausgangstreiber und Übertragungsweg als zusammenhängendes System. Die Qualität des Referenzsignals soll nicht nur im Inneren entstehen, sondern bis zu den BNC-Ausgängen erhalten bleiben.
Sechs 10-MHz-Ausgänge
Der Master Fidelity NADAC-C besitzt sechs BNC-Ausgänge für das 10-MHz-Referenzsignal. Dadurch können mehrere kompatible Digitalgeräte gleichzeitig mit derselben zeitlichen Grundlage verbunden werden.
Das 10-MHz-Signal wird als AC-gekoppelte Rechteckwelle mit einem Tastverhältnis von 50 Prozent ausgegeben. Master Fidelity gibt einen typischen Ausgangsjitter von 66 Femtosekunden im Messbereich von 10 Hz bis 100 kHz an.
Die Ausgangsleistung beträgt +13 dBm an einer Last von 50 Ohm. Die Ausgänge sind primär für 50-Ohm-Verbindungen vorgesehen, unterstützen laut Hersteller aber auch Geräte und Verkabelungen mit 75 Ohm.
Vor dem Anschluss muss geprüft werden, welche Frequenz, Signalform, Spannung und Impedanz das jeweilige Zielgerät erwartet. Ein BNC-Anschluss allein bedeutet nicht automatisch, dass zwei Clock-Komponenten elektrisch kompatibel sind.
Ausgangsstufen für stabile Signalübertragung
Eine präzise Referenz kann auf dem Übertragungsweg durch ungeeignete Treiber, Impedanzabweichungen, Kabelreflexionen oder ungünstige Eingangsschaltungen beeinträchtigt werden.
Master Fidelity verwendet in den Verteilerausgängen des NADAC-C deshalb Widerstände, Kondensatoren und weitere Komponenten, die für schnelle Pulsanwendungen ausgelegt sind. Diese Bauteile sollen saubere Signalflanken und eine hohe Treiberfähigkeit sicherstellen.
Die 10-MHz-Ausgänge erreichen eine typische Anstiegszeit von 800 Pikosekunden. Die Ausgangsschaltungen sind darauf ausgelegt, angeschlossene Clock-Eingänge stabil anzusteuern und zusätzliche zeitliche Abweichungen möglichst gering zu halten.
Für die Verbindung sollten hochwertige, impedanzgerechte BNC-Kabel verwendet werden. Die benötigte Impedanz richtet sich nach den Ein- und Ausgangsspezifikationen der beteiligten Komponenten.
Frequenzgenauigkeit und Jitter als getrennte Größen
Der Master Fidelity NADAC-C wird werkseitig mit einer Frequenzgenauigkeit von weniger als 10 ppb kalibriert. Diese Angabe beschreibt die Abweichung der mittleren Ausgangsfrequenz vom Sollwert.
Jitter beschreibt dagegen kurzfristige zeitliche Veränderungen der Signalflanken. Auch das Phasenrauschen betrachtet zeitliche Schwankungen, stellt sie jedoch im Frequenzbereich und in Abhängigkeit vom Abstand zur Trägerfrequenz dar.
Eine Clock kann eine hohe absolute Frequenzgenauigkeit besitzen und dennoch ungünstigen Kurzzeitjitter aufweisen. Umgekehrt kann ein Oszillator mit niedrigem Nahbereichs-Phasenrauschen langfristig von seiner Nennfrequenz abweichen.
Der Master Fidelity NADAC-C wurde deshalb nicht ausschließlich auf einen möglichst eindrucksvollen Genauigkeitswert optimiert. Quarzauswahl, Temperaturkontrolle, Versorgung und Ausgangsstufen zielen gemeinsam auf niedrigen Jitter, geringes Phasenrauschen sowie stabile Kurz- und Langzeiteigenschaften.
Wordclock-Synthese für digitale Audiogeräte
Neben den sechs 10-MHz-Ausgängen stellt der Master Fidelity NADAC-C zwei separate Wordclock-Ausgänge zur Verfügung. Diese erzeugen unmittelbar verwendbare Taktsignale für kompatible professionelle und audiophile Digitalgeräte.
Unterstützt werden Frequenzen der 44,1-kHz-Familie von 44,1 kHz bis 1.411,2 kHz. Für die 48-kHz-Familie stehen Taktraten von 48 kHz bis 1.536 kHz bereit.
Da 10 MHz kein ganzzahliges Vielfaches der üblichen Audio-Abtastraten darstellt, kann die Wordclock nicht durch eine einfache Frequenzteilung erzeugt werden. Der Master Fidelity NADAC-C verwendet dafür eine mehrstufige phasengekoppelte Synthesearchitektur.
Die 10-MHz-Clock bildet die Referenz für einen hochwertigen spannungsgesteuerten Quarzoszillator, der die eigentlichen Audiofrequenzen erzeugt. Auf diese Weise verbindet die Wordclock-Sektion die Langzeitgenauigkeit der 10-MHz-Referenz mit einer auf Audiofrequenzen optimierten Clock-Erzeugung.
Mehrstufige PLL-Architektur
Die Wordclock-Synthese arbeitet mit einer mehrstufigen Phase-Locked-Loop-Struktur. Eine einzelne PLL müsste gleichzeitig große Frequenzverhältnisse umsetzen, langfristige Genauigkeit bewahren und sehr niedrigen Kurzzeitjitter erreichen.
Master Fidelity verteilt diese Aufgaben deshalb auf mehrere Verarbeitungsschritte. Die 10-MHz-Referenz bildet die grundlegende Frequenzbasis, während ein spezieller VCXO die Clock-Signale für die Audio-Abtastraten erzeugt.
Der spannungsgesteuerte Quarzoszillator arbeitet laut Hersteller mit Jitter im Femtosekundenbereich. Die nachgeschaltete Synthese stellt daraus die verschiedenen Wordclock-Frequenzen bereit.
Für die Wordclock-Ausgänge nennt Master Fidelity einen typischen Jitter von 250 Femtosekunden bei einer Trägerfrequenz von 1.536 kHz. Die Ausgänge arbeiten mit 75 Ohm und können laut Hersteller Lasten zwischen 50 und 200 Ohm unterstützen.
Zwei separat nutzbare Wordclock-Ausgänge
Die beiden Wordclock-Ausgänge sind als BNC-Anschlüsse ausgeführt. Dadurch können zwei kompatible Komponenten gleichzeitig mit einer ausgewählten Audio-Clock versorgt werden.
Die Ausgangssignale besitzen eine CMOS-Wellenform und ein Tastverhältnis von 50 Prozent. Die Ausgangsamplitude liegt bei mehr als 2,2 Volt an einer Last von 75 Ohm.
Welche Wordclock-Frequenz gewählt werden muss, hängt von der eingesetzten Quelle, dem DAC und dem jeweiligen digitalen Übertragungsformat ab. Nicht jedes Gerät unterstützt sämtliche vom Master Fidelity NADAC-C angebotenen Taktfrequenzen.
Vor der Integration sollte deshalb geprüft werden, ob das Zielgerät eine externe Wordclock akzeptiert, welche Frequenz es benötigt und ob es als Clock-Slave konfiguriert werden kann.
625-kHz-Ausgang für frühere NADAC-Komponenten
Zusätzlich besitzt der Master Fidelity NADAC-C einen speziellen 625-kHz-Modus. Dieser wurde für Geräte entwickelt, die eine externe Synchronisationsquelle mit genau dieser Frequenz benötigen, darunter kompatible Komponenten der früheren NADAC-Generation.
Für den 625-kHz-Betrieb wird der sechste Ausgang der 10-MHz-Sektion entsprechend umgeschaltet. Das Signal steht somit nicht an einer zusätzlichen separaten Buchse bereit, sondern nutzt einen der vorhandenen BNC-Ausgänge.
Der 625-kHz-Ausgang arbeitet mit einer CMOS-Wellenform, 75 Ohm Nennimpedanz und einer Ausgangsamplitude von mehr als 2,2 Volt. Master Fidelity nennt einen typischen Jitter von 100 Femtosekunden.
Damit ermöglicht der Master Fidelity NADAC-C die Einbindung ausgewählter älterer NADAC-Komponenten in ein modernes Clock-System.
Zusammenspiel mit dem NADAC-D
Der Master Fidelity NADAC-C wurde als externe Referenz für den True-1-Bit-D/A-Wandler NADAC-D entwickelt. Beide Geräte werden über eine 10-MHz-BNC-Verbindung miteinander verbunden.
Die externe Clock treibt den 1-Bit-Wandler des NADAC-D nicht unmittelbar an. Stattdessen übernimmt der NADAC-D das 10-MHz-Signal als präzise Referenz für sein internes Advanced Clock Data Recovery System.
Dieses System reduziert verbliebene zeitliche Abweichungen, gleicht verschiedene Clock-Domänen aufeinander ab und erzeugt die konkreten Taktsignale, welche die True-1-Bit-Architektur benötigt.
Der Master Fidelity NADAC-C verbessert dabei insbesondere die grundlegende zeitliche Referenz und reduziert langfristige Abweichungen wie Wander und Drift. Die interne Clock-Recovery des DACs bleibt als abschließende Stufe weiterhin aktiv.
Integration in ein vollständiges NADAC-System
Gemeinsam mit NADAC-D, NADAC-L und dem NADAC-S Musikserver bildet der Master Fidelity NADAC-C die zeitliche Referenz des vollständigen NADAC-Systems.
Der NADAC-S besitzt einen 10-MHz-Eingang und kann dadurch mit derselben Referenz wie der NADAC-D synchronisiert werden. Quelle und Wandler arbeiten so innerhalb einer einheitlich kontrollierten Zeitdomäne.
Der NADAC-D übernimmt die native True-1-Bit-Digital-Analog-Wandlung, während der NADAC-L das analoge Signal auswählt, abschwächt und an die Endstufen weiterleitet.
Dank mehrerer 10-MHz- und Wordclock-Ausgänge bleibt der Master Fidelity NADAC-C jedoch nicht auf dieses System beschränkt. Auch kompatible Komponenten anderer Hersteller können angeschlossen werden, sofern deren technischen Clock-Anforderungen erfüllt sind.
Keine universelle Klangkorrektur
Der Master Fidelity NADAC-C verändert keine Audiodaten, nimmt keine digitale Filterung vor und ersetzt keinen D/A-Wandler. Seine Aufgabe besteht ausschließlich darin, kompatiblen Komponenten eine präzise externe Zeitreferenz bereitzustellen.
Wie stark ein angeschlossenes Gerät davon profitiert, hängt von dessen Clock-Eingang, interner PLL, Clock-Recovery und gesamter digitalen Architektur ab. Ein Gerät ohne externen Clock-Eingang kann nicht direkt mit dem NADAC-C synchronisiert werden.
Auch eine falsche Frequenz, Signalform oder Impedanz kann zu fehlender Synchronisation oder Fehlfunktionen führen. Die Konfiguration sollte deshalb passend zu jedem angeschlossenen Gerät vorgenommen werden.
Diese technische Abhängigkeit macht eine sorgfältige Systemplanung besonders wichtig. Der Master Fidelity NADAC-C entfaltet seine Funktion nicht isoliert, sondern als Teil einer kompatiblen digitalen Signalkette.
Master Fidelity NADAC-C bei Schüring High End
Schüring High End führt Master Fidelity exklusiv in Deutschland und bietet den Master Fidelity NADAC-C als zentrale Clock-Referenz für anspruchsvolle digitale Wiedergabesysteme an.
Der doppelt gealterte SC-Cut-Quarz, die temperaturstabilisierte Versorgung, sechs 10-MHz-Ausgänge, zwei Wordclock-Ausgänge und der umschaltbare 625-kHz-Modus ermöglichen eine vielseitige Integration in kompatible High-End- und Studiosysteme.
Eine individuelle Beratung zum Master Fidelity NADAC-C sowie zur Kompatibilität mit NADAC-D, NADAC-S, D/A-Wandlern, Musikservern, Netzwerktransporten und geeigneten BNC-Clock-Kabeln ist telefonisch unter 040 71097635 oder per E-Mail an mail@schuering-highend.de möglich.
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