Mit der Umwidmung von kommerziell auf privat erhältst du ab sofort in der Rubrik „DIY“ kostenfreie Hilfsmittel für den Selbstbau. So zum Beispiel Dateien für CNC-Fräsmaschinen zur Fertigung hochwertiger Rückplatten und die Maße für den Acrylglasdeckel des fis Audio PCs.
Das Gehäuse HDPLEX H5 Version 3 kühlt zwar hervorragend und sieht sehr gut aus, aber die Rückplatte war schon immer ein Ärgernis. Oft nicht passgenau und die Befestigung der PCIe-Karten war auch immer ein Abenteuer.
In den Grundlagen schauen wir uns an, was eine hochwertige Rückplatte bringen kann. Im Praxisteil erhältst du verschiedene Vorlagen zum Download.
Grundlagen
PCIe-Karten
Wer einen Computer mit PCIe-Schnittstellen einsetzt, hat viele Möglichkeiten den Klang zu verbessern. Es gibt Hersteller wie zum Beispiel JCAT, 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. Freilich müssen die PCIe-Karten perfekt montiert und gekühlt werden, damit sie ihre Vorteile ausspielen können.
Das Problem schlecht sitzender und heißlaufender PCIe-Karten
Bei Taiko Audio gab es in der Vergangenheit Probleme mit der neuen Taiko Audio Extreme Network Card. Es war unter anderem die Halterung ungünstig ausgelegt, welche bei manchen eine Montage nicht ermöglichte oder die Verbindung nicht zustande kam. Siehe Announcement regarding the „bracket issue“. Bei Ersatzlieferungen kam es zu verbogenen Halterungen. Zusätzlich stellte sich heraus, dass die Karte durch einen Firmware-Fehler zu heiß lief und es deshalb nach Minuten oder nach Stunden zu Verbindungsabbrüchen kam.
PCIe (Peripheral Component Interconnect Express)
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.
PCI-Express-Bandbreiten
Verbreitet ist aktuell der PCIe 4.0 – Standard. Wenn alle 16 Lanes angesprochen werden ist eine maximal mögliche Bandbreite von 32 GB/s möglich. Mit PCIe 5.0 wird die Bandbreite verdoppelt.
Übersicht der Bandbreiten
| PCIe-Standard | Bandbreite PCIe x1 | Bandbreite PCIe x4 | Bandbreite PCIe x8 | Bandbreite PCIe x16 |
| PCIe 2.0 | 0,5 GB/s | 2,0 GB/s | 4,0 GB/s | 8,0 GB/s |
| PCIe 3.0 | 1,0 GB/s | 4,0 GB/s | 8,0 GB/s | 16,0 GB/s |
| PCIe 4.0 | 2,0 GB/s | 8,0 GB/s | 16,0 GB/s | 32,0 GB/s |
| PCIe 5.0 | 4,0 GB/s | 16,0 GB/s | 32,0 GB/s | 64,0 GB/s |
Ein Beispiel für Oversampling auf das 16fache einer CD mit hoher Bittiefe:
- 705.600 x 32 Bit x 2 (Stereo) = 45.158.400 Bits = 45,16 Mbit/s
Daraus folgt, dass die Bandbreiten selbst älterer PCIe-Generationen für Audio völlig ausreichend sind.
PCI-Express-Lanes
Jede Lane besteht aus je einem getrennten Sende- und Empfangskanal, die ihrerseits aus einem differentiellen Adernpaar bestehen. Benötigt ein Endgerät mehr als die 1 GB/s (PCIe 3.0) oder 2 GB/s (PCIe 4.0) einer einzelnen Lane, sieht der PCI-Express-Standard die Bündelung mehrerer Lanes innerhalb eines PCI-E-Links vor. Die volle Bandbreite wird mit dem ×16-Slot erreicht. Darunter gibt es ×8, was für Grafikkarten ausreicht und das vor allem für PCI-Express-SSDs interessante ×4-Format, seltener ×2-Verbindungen oder natürlich ×1-Links mit nur einer Lane.
Wie oben bereits begründet ist die Bandbreite für Audio kein Thema. Aber ein paralleler Zugriff ist für die Reduzierung von Latenzen wichtig. Unter diesem Gesichtspunkt macht es durchaus Sinn eine PCIe-Karte mit möglichst vielen Lanes auszuwählen. Dazu muss natürlich auch der verfügbare PCI-Express-Steckplatz auf dem Motherboard passen, die es in PCIe ×4, PCIe ×8 oder PCIe ×16 gibt.
PCI-Express Anbindung über die CPU oder über den Chipsatz
Die PCIe-Karten werden entweder über den Chipsatz des Motherboards oder direkt mit der CPU verbunden. Im Bild unten ist ein Block Diagramm des Intel Z790 Chipsatzes zu sehen. Oben sind die Lanes für den direkten Anschluss an die CPU zu sehen, während darunter auch Lanes an den Chipset vorgesehen sind. Der Chipset wiederum ist mit der CPU verbunden. Wer niedrigste Latenzen möchte ist gut beraten, eine PCIe-Karte direkt mit der CPU zu verbinden. Der Umweg über den Chipsatz wird so vermieden. Wer mit einer USB oder Ethernet PCIe-Karte liebäugelt sollte nicht am Motherboard sparen. Bei hochwertigen Motherboards gibt der Hersteller meistens an, welche PCIe-Slots direkt mit der CPU verbunden sind.
PCI-Express Steckplätze
Grundsätzlich sollen die PCIe-Karten direkt auf dem Steckplatz des Motherboards sitzen und nicht über ein Riser Kabel verbunden sein. Denn das beste Kabel ist kein Kabel und Riser Kabel sind störungsanfällig.
Wie eingangs erwähnt können die „rustikalen“ Steckplätze für Probleme sorgen. Bessere Motherboards haben einen verstärkten Slot.
High/Low Profile Bracket
Auch die Halterungen der PCIe-Karten sind 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.
Welche Nachteile haben Lüfter in Audio PCs?
Bei Hochleistungsprozessoren tritt zwangsläufig eine hohe Temperaturentwicklung auf. Das betrifft sowohl die von uns verwendeten Intel CPUs der 12. Generation, als auch die Chips auf den Solarflare X2522 NICs. Auch Arbeitsspeicher und Festspeicher wollen gut gekühlt werden, da sonst hörbar die Leistung gedrosselt wird. Das alles spricht für leistungsstarke Lüfter. Aus folgenden Gründen rate ich davon ab:
Lüfter erzeugen Geräusche
Jeder kennt die Lüftergeräusche vom Haarfön. Neben dem Motorgeräusch kommen die Luftgeräusche dazu. Glücklicherweise gibt es im Computerbereich nahezu geräuschlose Lüfter. Das können zum Beispiel großflächige Gehäuselüfter mit 140mm Durchmesser sein. Oft reichen schon 200 bis 400 rpm (Umdrehungen pro Minute), um die im Gehäuse befindlichen Komponenten zu kühlen. Sogar im Verstärkerbau kommen Lüfter oft zum Einsatz. Wenn Lüfter so gut wie nicht zu hören sind oder der Audio PC separat in einer Kammer steht, denken viele die Probleme gelöst zu haben. Weit gefehlt, wie wir weiter ausführen werden.
Lüfter erzeugen Vibrationen
Der Elektromotor rotiert den Propeller und das erzeugt Vibrationen. Es gibt hochwertige Lüfter, welche dieses Problem mit einer flexiblen Befestigung mithilfe von Gummi-Halterungen minimieren. Es bleibt immer noch die Luftbewegung, die mehr oder weniger die Bauteile im Computer in Mikro-Vibrationen versetzen können. Vibrationen wollen wir gerade bei Clocks, und davon gibt es einige im Computer, nicht haben.
Lüfter erzeugen elektronische Störungen
Moderne Lüfter werden über die Pulsweitenmodulation (PWM) gesteuert. Dabei wird die Drehzahl über das ein- und ausschalten der Spannung (12V) geregelt. PWM-Lüfter arbeiten jedoch in einem Bereich um die 25 kHz, welches bedeutet, dass ein kompletter Zyklus (ein und aus) 25.000 mal in der Sekunde abläuft.
Ältere oder preiswertere Lüfter werden über die Höhe der Spannungen geregelt. Dabei kommt es regelmäßig zu Spannungsschwankungen. Die Drehzahlanpassung geht nur über einen kleinen Bereich von 5-12 Volt, dabei ist der Anstieg der Spannung nicht unbedingt äquivalent zum Anstieg der Drehzahl.
Es gibt separate elektronische Lüfterfilter, die Geräusche von CPU-Lüftern und Systemlüftern blockieren. Der SOtM FAN Filter verwendet zum Beispiel Ripple Noise- und HF-Rauschfilter. Zu 100% können nach unserer Erfahrung elekronische Störungen jedoch nicht kompensiert werden.
Lüfter erzeugen Staub
Wo der Wind weht wird Staub aufgewirbelt. Und je heftiger die Luftbewegung ausfällt, desto mehr Staub sammelt sich an. Das ist bei PC-Lüftern nicht anders. Staub kann elektrische Verbindungen stören und für einen Hitzestau sorgen.
Praxis
Lösung für einen guten Halt der PCIe-Karten
Einwandfreie Steckverbindungen sind sehr wichtig für die Signalintegrität.
fis Audio PC Alu Rückblende
Die Rückplatte von HDPLEX wird durch eine 4mm starke Alu Rückblende ersetzt. 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.
Eine gute Idee ist auf Zwischenstecker aufgrund von Übergangswiderständen zu verzichten. Die DC Kabel für die Stromversorgung werden direkt durchgeführt und mit einer zusätzlichen Platte festgeklemmt.
Dateien für eigene Fertigungsaufträge
Die fis Audio PC Alu Rückblende habe ich vom Berliner Hersteller Schaeffer AG herstellen lassen. Das Coole daran ist, dass der Hersteller eine eigene kostenlose Anwendung für die Planung der Zuschnitte anbietet: Den Frontplattendesigner. Es gibt diesen für verschiedene Betriebssysteme als App und neuerdings auch in einer Web-Version. Die nachfolgenden Dateien kannst du direkt in den Frontplattendesigner laden und anpassen. Du kannst dir vor der Bestellung die Kosten anzeigen lassen. Oder du lädst die Datei direkt in den Shop ohne Änderung.
Ich gebe keine Garantie darauf, dass alles passt! Es handelt sich um einen kostenlosen Service ohne Mängelgewährleistungsansprüche deinerseits. Du kannst dir die Maße 1:1 ausdrucken (über den Frontplattendesigner) und so vergleichen, ob es wirklich für dich funktioniert.
Unten im Bild ist der Klassiker für das MSI MEG Z690 UNIFY Motherboard.
Für die PCIe-Klemmen benötigst du diese Datei:
Und für die Kabelzufuhr in den Audio PC verwendest du die Klemme unten. In diesem Zusammenhang achte bitte generell auf die Zugentlastung und auf die Hinweise hier: Montage von DC Kabel.
Du kannst aber auch die Powerschnittstelle über eine AC Buchse (C14) in Erwägung ziehen. Der Ausschnitt passt für die von HDPLEX angebotene Stromzufuhr (beachte bitte meinen Haftungsausschluss). Das ist zum Beispiel für HDPLEX 250W GaN Passive AIO ATX Power Supply gedacht:
Eine schöne Weiterentwicklung ist der Einplatinencomputer NanoPi NEO3. Für die Befestigung an der Rückplatte dient diese Datei:
Zum festschrauben des NanoPi NEO3 nimmst du dieses kleine Teil:
Diese Hilfsdatei dient dazu die Schraublöcher an der richtigen Stelle zu plazieren, denn die Bodenplatte wird an der Rückblende innen verschraubt:
Acrylglasdeckel
Der Acrylglasdeckel zeigt nicht nur das aufgeräumte Innere des fis Audio PCs, sondern dient auch der effektiven Entlüftung. Durch den Kamineffekt wird kühle Luft von unten durch die Lüftungsschlitze der Bodenplatte nach oben durch die Lüftungslöcher des Acrylglasdeckels geführt. Durch den Kamineffekt kann sich kein Staub ablagern.
Hier gibt es keine Datei, aber die Daten sind schnell erfasst. Am Beispiel des deutschen Herstellers Plattenzuschnitt24.de zeige ich die Maße. Wie immer ohne Gewähr. Diese Angaben sind für alle Deckel gleich:
Acrylglas GS 10mm transparent
Form: Rechteck
Größe: 37.4cm x 33.8cm
Entgraten: Ja
Kantenbearbeitung: Gelasert
Wenn du die klassische Version nimmst, die auf Gummipuffer aufliegt, kommst du bequem an die Festplatten heran:
Manchmal ist auch eine Verschraubung erforderlich, damit Kinder den Deckel nicht abheben können. Die Ausschnitte bleiben wie oben im Bild gleich, zusätzlich gibst du die Maße für die Bohrlöcher ein:
Zusammenfassung
Um keine Probleme mit schlecht sitzenden und heißlaufenden PCIe-Karten zu haben, kannst du die fis Audio PC Alu Rückblende von einem deutschen Hersteller anfertigen lassen. Die Fertigungsdateien lädst du einfach in den Konfigurator hoch und kannst diese nach deinen Wünschen umgestalten.
Lüfter in Audio PCs haben viele Nachteile. Denn Lüfter erzeugen Geräusche, Vibrationen, elektronische Störungen und produzieren ohne Ende Staub. Das Gehäuse HDPLEX H5 ermöglicht auch ohne Lüfter eine hervorragende Kühlung. Mit dem Acrylglasdeckel erzeugst du einen verbesserten Kamineffekt für die Kühlung durch Luft.
Du hast Fragen oder möchtest etwas beitragen? Schreibe uns: Kontaktformular
Oder schreibe per E-Mail an: info@griggaudio.de
Verpasse keinen Newsletter:
Disclaimer
Alle Informationen, die du unter Grigg Audio Solutions findest, wurden nach besten Wissen und Gewissen sorgfältig recherchiert und mit Quellenangaben belegt. Irrtümer sind jedoch nie auszuschließen. Wenn du die Informationen für eigene Nachbauten oder Softwareeinstellungen verwendest, machst du das immer auf eigene Gefahr. Wenn du Fehler findest oder dir etwas unklar ist: Melde dich!
DIY – Mach es selbst
Grigg Audio Solutions bietet Lösungen für die digitale Musikwiedergabe an. Aufgrund der Vielzahl von Lösungswegen und unterschiedlichen Zielbilder kann nur eine bestimmte Auswahl der Hardware und der Software vorgestellt und besprochen werden. Grigg Audio Solutions unterstützt ab sofort kostenfrei Do it yourself.
VG Wort – Autorenrechte
Der Autor Ronny Gabriel Grigg ist Vereinsmitglied bei VG Wort, München. In diesem Verein haben sich Autoren und Verlage zur gemeinsamen Verwertung von Urheberrechten zusammengeschlossen.