Nokia DSP - Restaurierung und Optimierung

[Rufus]

Für den Nokia DSP Verstärker (Endstufe) gibt es gute Möglichkeiten, das Gerät zu restaurieren und in diesem Zuge auch direkt upzugraden. Das Ganze funktioniert sowohl bei den Verstärkern aus dem normalen Golf 3 als auch beim Golf 4 Cabrio. Beide sind grundlegend baugleich und unterscheiden sich intern nur minimal durch andere Widerstands- und Kondensatorwerte.

Hier zunächst eine Prinzipskizze der Endstufe und vom inneren der Endstufe:

Prinzipskizze.png

IMG_5123.jpeg

Unterschiede Golf 3 vs. Golf 4 Cabrio
Die Unterschiede auf der Platine sind ausschließlich auf der Signal-Ausgangsseite zu finden:
Subwoofer / Tieftöner: Im Golf 3 wird der Subwoofer über eine Summierung aller Signale (vorne/hinten, links/rechts) bespielt. Eine Schaltung aus Widerständen und Kondensatoren erzeugt hier einen Hochpassfilter ab 24 Hz. Im Cabrio haben diese Widerstände andere Werte und einen zusätzlichen Widerstand gegen Masse zur Pegelreduzierung, wodurch der Hochpassfilter bei 50 Hz liegt. Damit werden im Cabrio die hinteren Tieftöner angesteuert, da es keinen separaten Subwoofer besitzt.
Hintere Lautsprecher: Hier laufen die Signale durch einen Sallen-Key Subsonic-Filter.
Im Golf 3 liegt die Grenzfrequenz (für vorne und hinten) bei 75 Hz mit einem Gütefaktor von 0,707.
Das Cabrio hat hinten eine Grenzfrequenz von 150 Hz mit einem Gütefaktor von 0,95, da diese Schaltung dort ausschließlich für die Hochtöner genutzt wird.

Hier eine Zeichnung dazu von der Schaltung:

Filter Audio Output.png

Restauration & Optimierungsmöglichkeiten
In der Endstufe sind relativ viele Elektrolytkondensatoren verbaut. Diese unterliegen einer natürlichen Alterung, wodurch sich ihre Widerstands- und Kapazitätswerte mit den Jahren verändern. Das wirkt sich negativ auf die Klangqualität und die generelle Funktionsweise der Endstufe aus. Gerade nach rund 30 Jahren befinden sich diese Bauteile am Ende ihrer Lebenserwartung. Aus diesem Grund sollte man einmal alle Kondensatoren gegen neue austauschen.
Dabei sollte man direkt auf audio-spezifische Kondensatoren setzen, beziehungsweise auf Modelle, die mit „Low-ESR“ beschrieben sind. Grob skizziert gibt es drei Gruppen:
1. Pufferkondensatoren allgemein: Diese sind für die Glättung der Spannungsversorgung verbaut und sollten gegen neue mit gleichen Werten (Kapazität und Spannungsfestigkeit) ausgetauscht werden.
2. Pufferkondensatoren der TDA8563Q Verstärkerchips: Das sind die drei großen Kondensatoren mit 2200 µF. Sie stellen bei hohem Strombedarf sicher, dass die Boxen auch kraftvoll spielen können. Hier kann man direkt größere mit 3300 µF verbauen.
3. Kondensatoren im Signalpfad am Eingang: Hier sind 1 µF SMD-Elektrolytkondensatoren verbaut. Eigentlich werden Elektrolytkondensatoren im Signalweg verteufelt, da sie zu Verzerrungen bzw. einer Verfälschung des Audiosignals führen.
Eine Umrüstung auf Folienkondensatoren ist hier aus Platzgründen allerdings nicht ganz so einfach – ich habe mir dazu eine eigene Adapterplatine hergestellt. Alternativ empfehle ich hier den Austausch gegen hochwertige Panasonic FC Elektrolytkondensatoren.
Nach dem Wechsel aller Kondensatoren sollte die Endstufe wieder klingen wie damals frisch aus dem Werk. Zusätzlich hat der Bass mehr Reserven und bricht bei höherer Lautstärke nicht mehr ein.

Upgrade der OP-Verstärker
In den letzten 30 Jahren hat sich in der Elektrotechnik aber auch noch einiges getan, wodurch wir die Klangqualität noch einmal deutlich steigern können. Insbesondere bei den OP-Verstärkerchips (Operationsverstärkern) gibt es großes Potenzial. Davon sind insgesamt drei Stück auf der Platine verteilt:
1. Line-Input Buffer: Der erste Chip wird für das Audio-Eingangssignal genutzt. Zusätzlich dient er als Impedanzwandler (Spannungsfolger), um das Audiosignal um 2,1 V schwingen zu lassen (virtuelle Masse).
2. Telefon-Input & Virtuelle Masse: Der zweite sitzt recht mittig auf der Platine, ist für den Telefon-Input zuständig und erzeugt ebenfalls eine virtuelle Masse mit 2,1 V.
3. Audio-Filter: Der dritte sitzt unten auf der Platine und filtert sehr tiefe, nicht hörbare Signale heraus bzw. legt die Grenzfrequenzen für die Lautsprecher fest.
Original ist für alle drei OP-Amps der LMC660AIM verbaut. Dieser ist schlicht nicht für Audioanwendungen gemacht und hat ein gruseliges Rauschverhalten. Man sollte ihn deshalb gegen den OPA1679IDR wechseln.
Mit dem Tausch der Kondensatoren und der OP-Amps habt ihr jetzt bereits ein stark optimiertes System. Das Grundrauschen fällt deutlich geringer aus und die Energie fließt in das echte Audiosignal, statt das Rauschen zu verstärken. Gleichzeitig spielen die hohen Töne deutlich präziser.

Nice-to-have: Speicherchip (EPROM) sichern
Wer sein System nun absolut sicher für weitere 30 Jahre machen will, sollte sich den gesockelten Speicherchip M27C512 anschauen. Laut Hersteller ist der Speicherinhalt für 15 bis 20 Jahre sicher. Danach kann es zu sogenannten „Bit-Kippern“ kommen (0 wird zu 1). Das heißt, die Software verflüchtigt sich mit der Zeit, was zu unerklärlichem Verhalten oder zum Totalausfall führen kann.
Der originale Chip lässt sich mit einem geeigneten Programmiergerät zwar auslesen, aber nicht erneut beschreiben. Ich habe mir deshalb wiederbeschreibbare Chips besorgt (SST27SF512), um dieses Risiko auszuschließen.
Zudem habe ich drei verschiedene Softwarestände ausgelesen: eine alte Version vom Golf 3 (KW19/96), eine neue vom Golf 3 (KW42/96) sowie eine vom Golf 4 Cabrio (KW50/97), welche der neuen Version vom Golf 3 entspricht. Der Hauptunterschied zwischen alt und neu sind Optimierungen im Code für den 8051-Prozessor, die ich als Bug-Fixes beschreiben würde. Das Cabrio unterscheidet sich minimal in den Audio-Profilen – vermutlich aufgrund der Laufzeitkorrekturen.
Ich habe bereits mehr oder weniger erfolglos versucht, die Equalizer-Einstellungen zu verändern, um eigene Profile zu erstellen. Das überschreitet aber leider meine Fähigkeiten. Deshalb empfehle ich, für den Golf 3 die „neue“ Software zu nehmen. Beim Cabrio kann man einfach bei der originalen bleiben.

Hier die Software, bzw. die Hex-Dumps:

Software.zip

Was sonst noch dazugehört (Lautsprecher & Dämmung)
Um das ganze Potenzial der überholten Endstufe auszunutzen, sollte man die alten Lautsprecher gegen neue tauschen. Ich habe bei mir das Eton POW 170.2 verbaut und den Lautsprecher im Subwoofer gegen einen Ciare CS-130 ersetzt.
Dass eine ordentliche Türdämmung und eine stabile Befestigung der Lautsprecher Pflicht sind, sollte selbstverständlich sein.

Fazit
Für jeden, der das Nokia DSP in seinem Auto behalten, das Maximum herausholen und das System zukunftssicher machen möchte, lohnt sich der Umbau definitiv.
Im direkten Vergleich mit einem Skoda Superb und einem aktuellen Touareg mit Premium-Soundsystem braucht sich das überholte Nokia DSP absolut nicht zu verstecken.
Wer es hingegen einfach nur maximal laut haben will oder noch gar kein Nokia DSP verbaut hat, für den lohnt sich eher der Blick zu modernen Nachrüstlösungen.
Der Umbau ist zudem eher etwas für Leute mit Erfahrung was das löten angeht, da es sich um SMD-Bauteile handelt. Im Zweifel sollte man jemanden suchen, der sowas regelmäßig macht.

Hier noch ein Bild nach dem Umbau von meiner Endstufe (wobei ich im Eingang die Elektrolyt-Kondensatoren gegen Folienkondensatoren getauscht habe:

IMG_5272.jpeg

Bauteilliste
18x 1uF 4x5,4mm SMD-Kondensator Panasonic FC Serie
3x OPA1679IDR Operationsverstärker
4x 220uF 50V Elektrolyt-Kondensatoren (5mm Rastermaß)
1x 47uF 50V Elektrolyt-Kondensator (5mm Rastermaß)
1x 10uF 4x5,4mm SMD-Kondensator
2x 10uF 50V Elektrolyt-Kondensator (5mm Rastermaß)
1x 1uF 100V Elektrolyt-Kondensator (5mm Rastermaß)
3x 3300uF 25V Elektrolyt-Kondensator (10mm Rastermaß)


Pinbelegung:
Die Pinbelegung des großen Steckers habe ich zudem nicht im Netz gefunden. Deshalb hier noch mal für euch:
1 Telefon Mute
2 Telefon In-
3 Telefon In+
4 nicht belegt
5 GND
6 GND
7 Bedienteil - GND
8 Bedienteil - Data
9 Bedienteil - Clock
10 12V
11 12V
12 nicht belegt
13 Geschwindigkeitssignal
14 Subwoofer 1-
15 Subwoofer 1+
16 Subwoofer 2-
17 Subwoofer 2+
18 Hinten links-
19 Hinten links+
20 Hinten rechts-
21 Hinten rechts+
22 Vorne rechts-
23 Vorne rechts+
24 Vorne links-
25 Vorne links+

[jacko1988]

Sehr schöner Artikel, danke dir.

Da hilft viiiiel Flussmittel und ein Heissluft Föhn.