UCA202 Mod
#1
Das U-Control UCA202 ist ein sehr niedrig-preisiges USB-Audio-Interface von Behringer.
"Verwandte" davon sind UCA222 und UA-202.

Darin wurde ursprünglich ein PCM2902 CODEC von Burr-Brown / TI eingesetzt.
In neueren Exemplaren wird zur Kosten-Minimierung stattdessen der Clone V2902 von coolcaudio (gehört zum behringer Konzern) benutzt.

Für das UCA202 wurde eine Hardware-Modifikation beschrieben unter
https://spektralfunktion.wordpress.com/2...interface/

Sie stützt sich auf Applikations-Informationen im Datenblatt des PCM2902, die ebenso in dem des V2902 enthalten sind.
Darin werden 2 typische Beschaltungen des CODECs gezeigt.
Bild 39 zeigt eine einfache Beschaltung für reduzierte Ansprüche in Sachen Linearität und SNR:
   
An Pin 10 liegt die interne Versorgungs- bzw Referenz-Spannung des ADC/DAC. Der angeschlossene Kondensator dient zur Siebung der Spannung.
Das reicht jedoch nicht aus, um ein "Durchschlagen" des USB-Clock zu unterdrücken.
Die Folge sind Störsignale bei 1,2,3,4 & 5 kHz (und teils bei 500 Hz) mit Modulations-Produkten im +-Abstand der Test-Ton-Frequenz.
Hier ein Beispiel gemessen mit 100 Hz:
   
Jenseits 10 kHz treten auch Störprodukte auf. Das wird deutlicher im nächsten Bild, gemessen mit 600 Hz:
   

Das Datenblatt zeigt eine Applikationsschaltung für höhere Ansprüche, bei der nicht die intern erzeugte Spannung an Pin 10 benutzt wird, sondern eine etwas höhere aus einer Referenzspannungsquelle IC1 :
   
Das Datenblatt spezifiziert dazu: Spannung an Pin 10: 3.67 V, THD+N für -0.5 dB typisch 0.01%, max 0.02%
Bei der einfachen Schaltung weiter oben beträgt die Spannung an Pin 10 ~3.3V und THD+N erreicht typisch nur 0.1%.
Der o.a. Link beschreibt, wie man die Elemente der besseren Schaltung im UCA202 nachrüsten kann.

Ich habe mal ausprobiert, was man erreicht, wenn man die Spannung an Pin 10 einfach nur mit einem Kondensator viel größerer Kapazität besser "siebt".
Es reicht, zwei Schrauben auf der Unterseite des Gehäuses zu entfernen, um die Platine heraus zu nehmen.
   
Links der CODEC PCM2902, Pin 1 ist rechts unten, Pin 14 rechts oben, 4 darunter Pin 10, darüber Pin 11 mit einer Durch-Kontaktierung ist Masse. Der Elko rechts daneben, etwas nach oben verschoben, heißt hier C6 und entspricht dem C1 im Schaltbild.
C7 darunter liegt an Pin3, der Betriebsspannung, die vom USB bezogen wird. C17 (links unten in der Ecke) scheint dazu parallel zu liegen.
Die Unterseite sieht so aus:
   

Da es einfacher ist, an den Beinen von C6 zu löten als an den Pins des SMD-ICs, habe ich dort mal provisorisch einen 1000 µF/ 6.3 V Elko (13 x 10 mm) angebracht:
   
Links der Minus-Pol, rechts der Plus-Pol.

In diesem Zustand habe ich dann die beiden obigen Messungen wiederholt:
   
der Störabstand (ohne den 50Hz Brumm) hat sich um etwa 14 dB verbessert
und
   
hier sieht es etwa 13 dB besser aus.

Der zitierte Spec-Unterschied von 0.1% auf 0.02% beträgt 14 dB (auf 0.01% natürlich 20 dB).

Ich habe außerdem noch versucht, ob bessere Siebung bei C2 im Schaltbild, i.e. an Pin 14 etwas bringt. Das ist die gemeinsame analoge Bezugsspannung Vcom. Auf dem ersten Foto ist das C1 links oberhalb von C6, auf dem dritten Foto sind es die beiden Lötpins oben neben dem rechten Bein des 1000 µF Elkos oberhallb vom SMD-C28.
330 µF zeigten keinen überzeugenden Effekt.
Ebenso wenig bewirkte der Kondensator parallel zu C7 und C17 i.e. an Pin 3 des IC1.

In der provisorischen Verbindung paßt die Platine natürlich nicht mehr ins Gehäuse.
Der Kondensator ließe sich gerade noch auf der Oberseite über der linken oberen Ecke von IC1 plazieren. Für die Beine müßte man dann zwei kleine Löcher in die Platine bohren, um die Lötstellen von C6 zu erreichen. Falls die Platine nur 2-lagig ist, sollte das, eingespannt, mit einer Ständer-Bohrmaschine oder sehr ruhiger Hand möglich sein.
Ob es noch kleinere 1000 µF für 3.3V gibt, weiß ich  nicht.

Wer in  Modifizier-Laune ist, kann dem Gerät auch noch einen S/PDIF-Input verpassen (Pin 24).

MfG Kai
Nachtrag: Das Einfachste fällt einem zuweilen erst später ein: C6 auslöten.
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#2
Danke für deine Mühe und deinen Bericht, Kai! Wird bei Gelegenheit umgesetzt. 

Sind denn da wirklich 1000 uF nötig, oder wären die Störungen eventuell schon mit 220 oder 470 uF behoben? Ich frage wegen der kleineren Bauform kleinerer Werte....

Schönen Feiertag
Holgi
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#3
Hallo Holger,

ich habe da den ersten Versuch mit dem größtem kleinen Elko gemacht, den ich ich meinen Bastel-Vorräten fand, in der Hoffnung "viel µF hilft viel". Es kommt hier sicher auch darauf an, daß der Elko kleinen Serien-Widerstand hat. Das will ich auch noch mal kontrollieren.
In der gleichen Schachtel lag ein 330 µF/6.3V, der praktisch genau so groß ist wie die verbauten 10 µF Typen. Der würde also direkt als Ersatz hinein passen.
Vielleicht gibt es noch kleinere 3.3V Typen.
Wenn man den C6 ausbaut, kann es sein, daß die Lücke immer noch zu eng ist, um den 1000 µF mit seinen 10 mm Durchmesser da rei zu zwingen. Ob die eventuell zusätzlichen 0.5 mm Höhe noch unter den Decke passen ist auch unklar. Der 330 µF hat ca. 6 mm Durchmesser.
Man weiß auch nicht, ob es im Chip weitere Lecks zwischen Digital-Teil und Analog-Teil gibt, die selbst bei idealer Gleichspannung an diesem Pin noch Quer-Störungen erzeugen würden. Leider sind in dem Link mit der Spannungsregler-Lösung keine Bilder "vorher/nachher", so daß unklar bleibt, um wie viel besser das wäre.
Statt des REF103 von TI könnte man auch den MCP1754 von MicroChip nehmen (~ 65 Cent) , den es direkt als 4V Typ gibt, so daß die beiden Einstell-Widerstände auch noch entfallen können. Aus der verfügbaren Dokumentation wird nicht klar, warum da noch eine Serien-Schottky-Diode vorgesehen ist, und ob die entfallen könnten, wenn man einen 3.6V Regler hätte.
Ich werde noch mal probieren, was meine 330 µF Kondensatoren bringen (und ob ich noch einen kleinen 470 µF finde).

Noch eine Anmerkung zu neueren Versionen des UCA202 und zum UCA222: Es gibt Berichte im Netz, daß die Versionen mit dem Clone V2902 schlechtere Eigenschaften hätten als die mit dem PCM2902.
Ich habe selbst noch einen zweitem UCA202 in dem der V2902 drin steckt, aber noch nie getestet, weil der nur als besserer Kopfhörer-Ausgang an einem Raspberry PI 3B+ steckt, der selbst nur einen Pulsbreiten-Modulator-Ausgang hat.
Wenn der V2902 eine Lizenzfertigung des PCM2902 ist mit Kopien der Original-Masken, aus gleichartigen Fertigungsanlagen, sollte man eigentlich keine Unterschiede erwarten.
Andererseits gibt es auch unterschiedliche Platinen-Revisionen. Änderungen im Layout können sich auch im Stör-Untergrund niederschlagen. Das läßt sich schwer auseinander halten, wenn nicht alle Kombinationen für Vergleiche zur Verfügung stehen.
Die Störungen werden auch zunehmen, wenn wesentliche Sieb-Cs allmählich Serien-Widerstände entwickeln.

MfG Kai
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#4
Ich habe jetzt auch einen 1000er genommen (identisch mit deinem). Bei dem habe ich einen ESR von 0,19 Ohm gemessen. 
Einen Tropfen Schmelzkleber und das eine Beinchen isoliert. Senkrecht hat es nicht gepasst:

         

Bei meinem Interface ist der originale PCM2902 verbaut.
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#5
Hast du den ESR mit so langen Beinen gemessen und womit bzw bei welcher Frequenz ?
Die ESRs interessieren normalerweise hauptsächlich in Schaltnetzteilen und werden deshalb idR bei 100 kHz spezifiziert.
Da kannst du ja von rechts den 10 µF oder einen anderen auch noch ran-pfriemeln.

Meiner hat den Date Code 0606, Seriennummer S0609748484,
der neuere am Raspi hat keinen Date Code, aber eine Seriennummer: S200602171484, könnte 10 Jahr jünger sein.
Ich meine mich zu erinnern, daß die Platine eine andere Revision No hat.

Wenn du RMAA (6) hättest, hättest du mal einen "vorher und nachher"-Vergleich von THD+N machen können.
Da empfiehlt sich allerdings vorher die Bastelei eines Abschwächers aus 4 Widerständen für die Loop-Back Verbindung, weil aus dem Line-Out viel mehr raus kommt, als der Line-in verträgt. Es gibt zwar unter "Aufnahmegeräte"->"Eigenschaften" einen Schieberegler für den Eingang, den lasse ich aber immer lieber nahe bei 100%, weil nie spezifiziert ist, was darunter passiert.

MfG Kai
Nachtrag: Eben habe ich mal versucht, die Kapazität von ein paar dieser 1000 µF Kondensatoren zu messen. Drei Geräte, drei Ergebnisse.
Transistor-Tester:1041 µF 0.14 Ohm, UT603: 725...730 µF an mehreren Exemplaren, UT61B: ~12xx an einem, 13xx µF an einem anderen.
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#6
Den ESR habe ich mit den langen Beinen mittels eines LCR-T7 Chinatesters gemessen. Die Frequenz, die die dazu benutzen, ist natürlich nicht angegeben. Mein UCA202 hat Data Code 1006 und Seriennummer S1020202484.

Ich haber aber, wie eben festgestellt, am Kopfhörerausgang einen leisen Ton, dessen Frequenz sich gelegentlich ändert und dessen Lautstärke sich nur in geringen Grenzen mit dem Volume-Poti regeln lässt. Dessen Frequenz liegt irgendwo zwischen 100 und 200 Hz. Ich glaube nicht, dass das schon vor der Modifikation so war. Allerdings lag das Interface seit mehreren Jahren unbenutzt in der Schublade, daher weiß ich das nicht mehr... Ist auch nicht wirklich wichtig, denn ich nutze seitdem ein Behringer U-Phoria UMC202HD.
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#7
Danke für den Hinweis  auf den Störton. Das wäre ja ärgerlich, wenn diese Modifikation sowas zur Folge hat.
Ich habe eben eine weitere Modifikation ausprobiert und dabei auch eine Unruhe und ein Zappeln bei leisen Pegeln bemerkt und über die Ursache gerätselt. Reingehört habe ich zwar nicht, aber eine Spektrumanzeige verfolgt. Da waren keine Störtöne im unteren Bereich außer dem Netzbrumm zu sehen.

Zunächst habe ich noch Variationen der Ersatz-Kapazität für C6 auf der Platine ausprobiert.

1. mit 330 µF/6.3V, der genauso groß ist, wie der eingebaute 10 µF:
   
und
   
Das ist eindeutig schlechter als mit 1000 µF

Dann mal mit 2 von den 1000 µF/6.3V parallel.
Die habe ich so plaziert:
   
   
Hier die Ergebnisse:
   
und
   
Es ist allenfalls geringfügig besser als mit einem 1000 µF. Die Bilder variieren auch von Screenshot zu Screenshot.

Zwischendurch war mir mal aufgefallen, daß auch, wenn gar kein Kabel an den Line-Inputs angeschlossen war, von dem Signal am Line-Out etwas in der Spektral-Anzeige des Eingangs zusehen war.
Das erschien mir verdächtig und untersuchungs-bedürftig. Damit tat sich dann leider eine neue Baustelle auf.
Zunächst habe ich mit dem gerade verwendeten Ausgangspegel von -14 dBFS gemessen, dann mit dem größten, der noch keinen exzessiven Anstieg des Ausgangs-Klirr bewirkt (-0.2 dBFS). Hier der Verlauf über der Frequenz:
   
Schließt man die Eingänge kurz, steigt der Pegel nochmal um 1.6 dB an.

Man kann durch dieses Übersprechen nicht unabhängig Audio ausgeben und aufnehmen.
Der Abfall mit zunächst ca. 20 dB/Dekade deutet daraufhin, daß es sich um ein Übersprechen auf gemeinsamen Audio-Leitungen von Ausgang und Eingang handelt, die mit zu geringer Kapazität AC-mäßig "kurzgeschlossen" sind.
Erst hatte ich den C2 des Schaltbilds an Pin 14 im Verdacht (C1 auf der Platine), der Vcom abblocken soll, die gemeinsame Bezugs-Leitung des Analog-Teils. Probeweises Anlegen von weiteren 330 µF bewirkte aber keine Verbesserung.
Dann habe ich gedacht, irgendwo muß ein zu kleiner Elko sein, die Anzahl ist überschaubar, also alle mal durchprobieren.
Bei C13 (rechts bei der hinteren Ecke des Kopfhörer-Anschlusses) stellte sich Erfolg ein.
330 µF brachten bei 101 Hz 11 dB Verbesserung, 1000 µF 18 dB.
Damit erhält man die unterste (grüne) Kurve.

Wenn das Interface damit nicht ungewollt zum Tongenerator wurde, wäre das eine zweite nützliche Modifikation/Verbesserung.

MfG Kai
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#8
Zur Ergänzung hier noch ein Vergleich der Eigenschaften vor und nach den beiden Modifikationen, wie sie sich in einem Report von RMAA 6 niederschlagen.
Da ich nur einen -15 dB Abschwächer parat hatte, der aber nicht ausreichte, die Empfindlichkeit des Line-Input an die des Line-Output anzupassen, habe ich entgegen sonstiger Gewohnheiten die Empfindlichkeit unter "Aufnahmegeräte"->Eigenschaften"->"Pegel" von 100 auf 22 reduziert.
Damit kam folgende Ergebnis-Zusammenfassung zustande:
   
In der linken Spalte die Werte nach Modifikation, rechts davor.
Noise Level bzw Dynamic Range um 1 dB von -76 auf -77 dB verbessert,
THD (Total Harmic Distortion) von 0.047 auf 0.00917 % verbessert (auf weniger als 1/5 entsprechend -14 dB),
Intermodulation+Rauschen fast halbiert (56%),
Stereo-Übersprechen von -56 auf -71 dB reduziert (15 dB).

MfG Kai
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#9
Moin aus Hamburg!

Dieses Interface benutze ich ebenfalls. Ich habe deshalb sehr neugierig eure MOD-Entwicklung verfolgt, obwohl ich bislang noch keine Probleme wahrgenommen hatte.

Ich habe verstanden, dass die Störimpulse über die USB-Stromversorgung ins Interface kommen. - Was ist von diese Idee zu halten: Das Interface wird über ein kurzes USB-Verlängerungskabel angeschlossen. Bei diesem Kabel wird die Stromversorgung unterbrochen und an dieser Stelle Strom von einem  Powerpack eingespeist.

Hannes
Meine Elektronik-Kenntnisse: Ich löte nach Zahlen Smile
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#10
(27.12.2021, 17:11)Hannes schrieb: Ich habe verstanden, dass die Störimpulse über die USB-Stromversorgung ins Interface kommen.

Das ist nicht wirklich klar, wo es herkommt.
Das was man bei 1-5 kHz im Spektrum sieht, hat aber nach Aussagen anderer mit dem USB Daten-Clock zu tun.

Du bist eingeladen, hier im Rahmen von "Rentner forschen" investigativ tätig zu werden.
Im Prinzip ist es immer besser, die Elektronik aus einer schönen sauberen Spannung zu versorgen.
Aus der zieht aber auch der Digital-Teils des CODECs seinen Strom.
Dieser Strom kann je nach Innenwiderstand der Spannungsquelle an der wieder einen Ripple bewirken.
Selbst wenn er das nicht tut, gibt es noch Möglichkeiten, daß im Chip oder auf der Platine ein Übersprechen vom Digital-Teil in den Analog-Teil stattfindet.
Wenn du mit deiner Idee Erfolg hättest, wäre der Fall geklärt und eine schöne Lösung gefunden.
Sind die Störungen dann immer noch da, gehen sie wohl andere Wege.

In aufwendigeren Interfaces, erzeugt man aus der USB-Versorgungsspannung erstmal mit einem Aufwärtswandler eine höhere Spannung, die mit einem Spannungsregler "bereinigt" wird. Das hat man hier gespart.

MfG Kai
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#11
Hallo Kai,

der Titel gefällt mir, ich hätte auch Lust und auch wohl die technische/handwerkliche Kompetenz dafür, aber ..

Z. Z. habe ich eine Reihe von Baustellen, die ich erst abarbeiten möchte, damit ich mich nicht verzettle. 
Wenn's soweit ist, steige ich ein. Bis dahin lese ich hier weiter.

Gruß

Hannes
Meine Elektronik-Kenntnisse: Ich löte nach Zahlen Smile
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#12
Merke:
Je mehr Bandgeräte, um so mehr Baustellen.

MfG Kai
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#13
Wenn‘s das nur wäre, das wirkliche Leben soll daneben ja auch weitergehen.

Hannes
Meine Elektronik-Kenntnisse: Ich löte nach Zahlen Smile
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#14
Eben habe ich im Internet einen Hinweis auf eine noch bessere Möglichkeit zur Reduzierung des Übersprechens gefunden:
https://www.diyaudio.com/community/threa...lk.357433/
Der Autor hatte auch schon die Reduzierung mit einem 1000 µF Kondensator statt  oder parallel zu C13 beschrieben.

Außerdem gibt er einen Hinweis auf einen Bug im PCM2902, der eine Phasenverschiebung zwischen rechtem und linkem Kanal bewirkt, genauer gesagt, es handelt sich um einen Delay von einem Sample. Beschrieben ist die Ursache in
https://www.diyaudio.com/community/attac...df.862072/
bzw in
https://www.ti.com/lit/er/slaz036a/slaz036a.pdf
Das ist insbesondere von Bedeutung bei Anwendung des Interfaces für Impedanz-Messungen.

MfG Kai
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#15
Hallo,

es gibt aktuell einen weiteren Verbesserungsvorschlag für das Behringer UCA202 / 222 Interface, der das Übersprechen vom Ausgangsteil in den Eingangsteil bei 50 Hz um etwa 40 dB verringert.
Die Modifikation scheint nicht sonderlich schwierig zu sein.
Siehe
Franks Werkstatt der Lautsprechertechnik
https://youtu.be/dvu9jJoOmdI
Eine Beschreibung des Übersprech-Problems gab es in einem Video davor
https://youtu.be/1DcKhTpAVJw

MfG Kai
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#16
Hallo,

wenn ich mir von meinem UCA202 einen Sinus am Kopfhörerausgang ausgeben lasse und am Oszi ansehe, ist da relativ startes Rauschen drauf. Das ist z.B. bei (merklich schlechter klingenden) USB-SOundsticks nicht so.

Habt Ihr das auch und vielleicht auch die Ursache ausgemacht? Oder noch besser: Abhilfe geschaffen?

Die Mods für den dickeren Elko und eine stabilere OpAmp Referenzspannung habe ich schon gemacht.

Viele Grüße
Felix
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#17
Servus zusammen,
was unterscheidet eigentlich das UCA202 vom UCA222? Ich benutze seit vielen Jahren regelmäßig das UCA222 und bin damit vollauf zufrieden.

Viele Grüße, Peter!
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#18
Laut kurzer Abfrage im Internet wird dies und das unter anderem in den Blick gerückt.

Thomas
Mein Motto "Zitat" »Opa Deldok«: »Früher war alles schlechter. !!!!
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#19
Sorry to say --- ich hatte schon das UCA 202 und das 222 hier. Damals mit der Idee meinem Bruder etwas an die Hand zu geben, um evtl etwas Vinyl-Scheiben oder auch alte Senkel-Bänder zu digitalisieren in Brauchbarer Qualität.

Aber Ehrlich: was diese Geschwüre aus gem guten Ton aus einem Dual 704 mit AT-OC9 an einer guten Vorstufe machen ist ein Witz.
Auch Bänder mit einer A77 abgespielt -- geht gar nicht.

Grundtonschlappheit, rauschen, Digitalmüll im Signal.

Spart das Geld -- holt Euch lieber Focusrite Sapphire6 (mein Favorit) oder auch ein neueres Focusrite Scarlett -- da habt Ihr deutlich mehr von für wenig mehr Geld am Gebrauchtmarkt.

So far for my two cent.....

VG
Harald
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