Was bringen PCIe-Karten im Audio PC?

Einleitung

Anlässlich neuer PCIe-Karten von JCAT und Pink Faun lohnt es sich von Fortschritten zu berichten und eine Übersicht der für den fis Audio PC in Frage kommenden Karten zu erstellen.

Nicht jedem ist klar, was das bringen soll. Deshalb sehen wir uns vorab die möglichen Vorteile in den Grundlagen an.

Grundlagen

PCI Express

Flexibilität

PCI Express („Peripheral Component Interconnect Express“, abgekürzt PCIe oder PCI-E) ist ein Standard zur Verbindung von Peripheriegeräten mit dem Chipsatz des Motherboards oder idealerweise direkt mit der CPU. Der Standard wurde 2003 eingeführt. Nach ca. 2010 wurden vielfach keine anderen Steckplätze mehr verbaut und die Vorgänger PCI(-X) und AGP schließlich vollständig abgelöst. Die Bandbreite wird stetig weiter entwickelt und das Angebot an PCIe-Karten ist sehr vielfältig.

Es gibt Hersteller, die hervorragende USB und NET Cards mit externer Stromversorgung und OCXO Clocks anbieten. Oder nimm Hochgeschwindigkeitsnetzwerkarten mit Glasfaser wie zum Beispiel Solarflare (AMD-XILINX) von der X2-Serie für die perfekte galvanische Trennung und niedrigstem Jitter. Damit werden die USB-und LAN Schnittstellen auf dem Motherboard umgangen, die nicht für den audiophilen Betrieb ausgelegt sind. 

Halterungen stabilisieren

Leider sind die Halterungen der PCIe-Karten generell ziemlich vorsintflutlich gestaltet. Seit Jahrzehnten leider unverändert als Low Profile Slot-Blech (Low Profile Bracket) oder High Profile Slot-Blech (High Profile Bracket). Gängige Maßangaben:

• High Profile Bracket: 4.725″ (120mm)
• Low Profile Bracket: 3.118″ (79,2mm – für den fis Audio PC geeignet)

Das Material besteht meist aus Blech, Alu oder Kupfer und lässt sich leicht verbiegen. Die Brackets sind oben um 90° geknickt und haben ein Loch für die Verschraubung. Aufgrund der unpräzisen Verarbeitung ist die Passgenauigkeit meist eine Zumutung. Probleme bei der Befestigung treten oft vertikal auf. Die PCIe-Karte sitzt zum Beispiel schräg im Steckplatz und die Pins haben nicht alle Kontakt. Einwandfreie Steckverbindungen und passive Kühlungslösungen sind extrem wichtig, weshalb die fis Audio PC Alu Rückblende für HDPLEX H5 Chassis sehr zu empfehlen ist. Die maximal drei Low Profile PCIe-Karten werden ohne direkte Verschraubung mit einer Klemme von oben fixiert. Durch die präzise Fertigungstechnik verklemmt sich keine Karte mehr. Alle Pins werden dadurch in die korrekte Position gebracht und arretiert.

Keine Riser-Kabel*

Ein Riser-Kabel besteht in der Regel aus einem flachen oder flexiblen Kabel, welche die PCIe-Karte mit dem Motherboard verbindet.

Riser-Kabel werden verwendet, um eine PCIe-Erweiterungskarte an einem anderen Ort im Gehäuse zu installieren, als der herkömmliche PCIe-Steckplatz auf dem Motherboard es zulassen würde. Dies ermöglicht es, die Erweiterungskarte in einer besseren Position für Kühlung, Platz oder ästhetische Gründe zu platzieren.

Riser-Kabel können die elektrischen Eigenschaften der PCIe-Schnittstelle beeinflussen. Falsche Verbindungen oder minderwertige Kabel können zu Leistungsproblemen führen. Im fis Audio PC wird deshalb sowas nicht verwendet. Mein Grundsatz lautet: Kein Kabel ist das beste Kabel. Verwende also nie Riser-Kabel!

lineare Stromversorgung

Die meisten audiophilen PCIe-Karten bieten die Möglichkeit einer externen Stromversorgung an. Eine durch Schaltnetzteile verursachte Stromversorgung mit hohem Ripple kann das angeschlossene Gerät verunreinigen. Deshalb bietet es sich an ein lineares Netzteil für die externe Stromversorgung zu verwenden.

Siehe auch: Lineare Netzteile (LPS) vs. Schaltnetzteile (SMPS).

Reclocking

Das Thema Reclocking ist sehr umstritten, da es sich bei den hautsächlich genutzten Schnittstellen mit USB und LAN um asynchrone (USB ähnlich mit Isochron) Datenübertragungen handelt. In diesem Fall wird das Datenpaket aus dem internen Speicher entnommen und mit der Clock im DAC neu getaktet. Siehe auch: Die Taktung bei der Datenübertragung.

Allerdings berichten viele über Klangsteigerungen mit externen Clocks. Die Theorie dahinter ist, dass Clocks einen niederfrequenten Jitter (genannt Wander) sogar über Lichtwellenleiter an den DAC Chip weitergeben können und diesen in seiner Leistung beeinträchtigen.

Deshalb kommt es bei den Clocks auf niedrigstes Phasenrauschen im Bereich zwischen 1Hz und 10Hz an. Nemen wir als Beispiel Mutec REF10. Bei 10 Hz liegt das Phasenrauschen bei sehr guten -145 dBc/Hz. Gute Clocks sind extrem teuer, deshalb Vorsicht bei preiswerten OCXO Clocks! Siehe auch: Neue Thesen zum Reclocking.

Überblick audiophile PCIe-Karten

Vergleichskriterien

In der Tabelle wurden nur Karten mit direkten Anschluss an die PCIe-Slots (x1-x16) des Motherboards aufgenommen. Es gibt außerdem Karten mit einem kabelgebundenen Umweg über USB oder m.2 Slot von z. B. SOtM, welche für den fis Audio PC aufgrund vorhandener PCIe-Slots nicht erforderlich sind. Karten mit  I²S-Schnittstelle oder S/PDIF-Schnittstelle von z. B. Pink Faun sind ebenfalls nicht in der Liste enthalten, da die Anschlüsse technischen Einschränkungen unterliegen.

Tabelle

Das Phasenrauschen der Clocks wird nur angegeben, wenn bekannt. Neu hinzugekommen sind JCATs Master-OCXO-Clock-Upgrade für die JCAT USB Card XE, Pink Faun USB bridge V2 und SOtM tX-USBx10G.

Produkt	Schnittstelle	Chip	Strom	Clock / Phasenrauschen	Besonderheiten
Solarflare XtremeScale X2522	2 x SFP 10G	Xilinx (Sub-microsecond Latency Near-zero Jitter)	Intern Motherboard	Stratum 3 Compliant Oscillator	Galvanische Trennung durch LWL, passives Kühlungskit erforderlich. Beste bisher bekannte Netzwerkkarte!
JCAT NET CARD XE	2 x LAN 1G	Intel i350 Ethernet-Controller	Extern 5V/2A – 2,1/5,5 Hohlstecker – LP4-Molex	Emerald OCXO	Nativ mit roon ROCK
JCAT NET Card FEMTO	2 x LAN 1G	Intel i350 Ethernet-Controller	Extern 5V/1.5A – 2,1/5,5 Hohlstecker – LP4-Molex	Crystek CCHD-957	Nativ mit roon ROCK
JCAT USB Card XE	2 x USB 3.0	ASM3142 USB 3.1 Host-Controller	Extern 5V/1.5A – 2,1/5,5 Hohlstecker – LP4-Molex Clock-Upgrade: 5V/0,9A	Emerald OCXO Optional Master-OCXO-Clock-Upgrade 10Hz: -110 dBc/Hz 1Hz: -80 dBc/Hz	Optional mit Master OCXO Platine
JCAT USB Card FEMTO	2 x USB 3.0	uDP720201 USB 3.0 NEC controller	Extern 5V/1A – 2,1/5,5 Hohlstecker – LP4-Molex	Crystek CCHD-957
Pink Faun USB bridge V2	1 x USB 3.0	AS-Media ASM3142-Chipsatz	Extern 5V/1A – 2,5/5,5 Hohlstecker – LP4-Molex	Optional Ultra OCXO Clock  10Hz: -130 dBc/Hz  1Hz: -100 dBc/Hz	Optionale OCXO Clock noch nicht verfügbar
SOtM tX-USBx10G	1 x USB 3.1	xHCI 1.1-Host-Controller	Extern 7V-12V/5A – 2,1/5,5 Hohlstecker Clock-Upgrade 9-12V/1A	Optional SOtM sCLK-EX mit externen Clock Input (50Ω/75Ω)	noch nicht verfügbar

Zusammenfassung

Mit den PCIe-Karten bist du sehr flexibel und kannst die nicht audiophilen Computeranschlüsse umgehen.

Die fis Audio PC Alu Rückblende für HDPLEX H5 Chassis sichert deiner PCIe-Karte einen stabilen Halt. Vermeide Riser Kabel, denn kein Kabel ist das beste Kabel. Den Ripple vom Computer umgehst du entweder mit einer galvanischen Trennung per LWL (Lichtwellenleiter) oder mit einer externen Stromversorgung durch ein lineares Netzteil. Beim Reclocking achte auf Clocks mit geringstem Phasenrauschen.