Синхронный конвертер S/PDIF-I2S (основная информация)

[KNLL]

Offтопик:
В связи с многочисленными просьбами восстановить тему трехлетней давности, которая безвозвратно удалилась из "толкучки"........

Синхронный конвертер S/PDIF - I2S. Предназначен для передачи звукового потока из компьютера во внешний ЦАП с побитовой точностью.
Конвертер, позволяет избавиться от основного недостатка передачи звука из компьютера во внешний ЦАП по цифровому интерфейсу S/PDIF - востановленного мастерклока.

Для начала немного теории. Вкратце и в общих чертах.

Как известно, наилучшие результаты при проектировании ЦАП можно получить при использовании высококачественного, с низким уровнем фазового шума (джиттера) генератора(ов) тактового сигнала. При этом сам генератор должен находиться как можно ближе либо к собственно ИМС ЦАП (для дельта-сигма преобразователей - AD1955, AD1853, SM5865) либо к регистру предискретизации (для ЦАП паралельного преобразования AD1862, PCM63). Более подробно об этом (и не только) есть в ветке про цапостроение.

Сигнал мастерклока, полученный путем восстановления из S/PDIF обладает уровнем джиттера, на порядок превышающий таковой у высококачественных генераторов. Поэтому тактировать им внешний высококачественный ЦАП не представляется оптимальным решением.
Однако, в том случае, если ЦАП тактируется от собственного высококачественного генератора возникает другая проблема - частоты генераторов в ЦАП и в звуковой карте хоть незначительно, но всё-же отличаются. Это диктует необходимость применения ASRC (асинхронного ресемплера) для согласования. ASRC-процесс по определению не может обеспечить побитовую точность прередачи.

Синхронный конвертер позволяет организовать так называемую "петлю обратной синхронизации" по S/PDIF. Дело в том, что большинство высококачественных звуковых карт имеют интересную особенность - возможность синхронизации потока передаваемых данных по S/PDIF с частотой принимаемых данных. Иными словами, если в таком режиме подать на вход звуковой карты S/PDIF - сигнал, сформированный на основании частоты мастерклока внешнего ЦАП, то S/PDIF - сигнал на выходе будет синхронен уже не частоте внутреннего генератора аудиокарты, а частоте мастерклока ЦАП. Это позволяет избавиться от необходимости ASRC.

На основании вышесказанного было разработано устройство, схема и фотографии которого приведены ниже. Устойство было повторено тиражом более сотни экземпляров и показало отличные результаты при раболе с ЦАП Lynx различных моделей, Цап Overture от Nazar, 6V2 и 6V3 от SergioT.

Единственным минусом этого решения является необходимость применения звуковой карты достаточно высокого уровня. В старой теме был достаточно большой список аудиокарт, совместимых с данным устройством. К сожалению он безвозвратно потерян вместе с остальной информацией из самоудалившейся из толкучки темы. Гарантированно E-MU 0404 USB, E-MU 0404 PCI и выше, M-Audio Audiophile 192, ESI JULI@, Terratec Aureon Space 7.1 и Terratec Aureon 5.1 PCI, RME HDSP, Audiotrak Prodigy 7.1 HiFi, Echo MiaMIDI.

Гарантированно нет функции синхронизации по S/PDIF в "игровых" картах: Creative (все модели, включая X-FI), Asus Xsonar.

Надеюсь, что форумчане, эксплуатирующие этот конверетер с другими аудиокартами дополнят список.

Устройство изготовливалось в двух модификациях:
1. С проводным интерфейсом S/PDIF - двумя RCA-разъёмами .
2. С двумя оптическии интерфейсами Toslink плюс проводной через 3.5 mm MiniJack.
Конструкция устройства видна на фото ниже. Печатная плата четырёхслойная с металлизацией. В первых версиях платы контактные площадки были лужёные, последние - с иммерсионным золотом.

Для обеспечения гальванической развязки между звуковой картой и ЦАП при использовании проводного интерфейса были использованы развязывающие трансформаторы. Конвертер имеет два выхода шины I2S - в TTL-уровнях и по дифференциальному интерфесу RS-485.

Для конфигурирования режимов работы предусмотрены две колодки с джамперами. Назначение джамперов указано на схеме. "Closed" - джампер установлен. "Open" - джампер снят. Переключение входов RCA-Toslink - 3-pin джампер JP11. Toslink - джампер установлен ближе к светодиодам, RCA или MiniJack - ближе к нижнему краю платы.

Поддерживаемые частоты дискретизации Fc: 44.1КГц, 48КГц, 88.2КГц, 96КГц.
Поддерживаемые частота мастерклока: 128Fc, 256Fc, 384Fc, 512Fc
Поддерживаемые режимы работы шины I2S: 16RJ, 24RJ, 24LJ, 24I2S

Конвертер и ЦАП должны быть сконфигурированы на одинаковые режимы работы. Аудиокарта должна быть настроена на режим синхронизаци по S/PDIF-входу.

Питание - 8-12 вольт 0,5A, допустимо нестабилизированное. Оптимально +9 вольт.

Схема и фото:


Конвертор SPDIF.rar

[momitko]

Регистр питается от отдельного трансформатора.

[Оллема]

Тогда я Вас отношу к тем людям, которые слышат то, что невозможно даже теоретически. Не хочу сказать, что это ошибочно, но для себя такие случаи просто отбрасываю. Мне достаточно того, чего слышу сам.

[momitko]

Ну вот. Еще один неверующий. уже на этом форме не один раз об этом писал.
У меня в БП, который питает регистр пересинхронизации, как-то надулся конденсатор стоящий сразу после диодного мостика и перед первичным стабом 7812.
Заметьте, что это был первичный стаб, после которого +12В шло на плату ЦАП,где стоит еще вторичный стаб 7805.
В это время я экспериментировал с питанием звуковой карты, которая подсоединялась через конвертер от KNLL. Во время подачи на нее чистого питания разница была очень отчетливо слышна. Ее просто невозможно было не услышать. Также меня раздражали тогда медленные и вялые басы.
Потом как только я заменил кондер на исправный, бас стал быстрее, и это также было очень хорошо слышно несмотря на то, что был еще вторичный стаб, в который я вообще не лазил. Тогда я подумал: "а почему бы не поставить малощумящий стаб там, где вторичный стаб?"
Поставил вместо 7805 уже на плате ЦАП малошумящий стаб на дискретах на месте вторичного стаба и звук вообще стал клевый. Басы стали быстрые и вообще здорово и интересно заиграло.
После такого апгрейда изменение качества питания звуковой карты слышно, но уже не так сильно. Нало прислушиваться, чтобы услышать.

[Оллема]

Ну почему неверующий? Верю. Только мне это без разницы.

[momitko]

Ну почему неверующий? Верю. Только мне это без разн

Так а разве нет желания добиться того, чтобы комп играл не хуже CD плеера? А то у меня есть несколько знакомых аудиофилов. Они до сих пор на меня смотрят с сожалением по поводу того, что слушая с компа, я не получаю такого высокого качества, как они. Значит не могу получать от музыки такое же удовольствие, как они.

[energetik]

momitko, думайте про них то же самое ;)

[GogaZh]

Так а разве нет желания добиться того, чтобы комп играл не хуже CD плеера? А то у меня есть несколько знакомых аудиофилов. Они до сих пор на меня смотрят с сожалением по поводу того, что слушая с компа, я не получаю такого высокого качества, как они. Значит не могу получать от музыки такое же удовольствие, как они.

Может быть, стоит начать просто получать удовольствие? Поскольку «до сих пор на меня смотрят с сожалением по поводу того, что слушая с компа, я не получаю такого высокого качества, как они» – это утонченная форма троллинга.

[momitko]

Может быть, стоит начать просто получать удовольствие?

именно это я и делаю, но у меня есть один старый знакомый аудиофил - любитель винтажных аппаратов, которые он рьяно коллекционирует. В последнее время он прикалываетя по джазу, а я джаз как-то не очень уважаю. Могу иногда что-то послушать, но чтобы как он переслушивать один альбом по 20-30 раз, я не могу. Так вот он говорит, что я не слушаю джаз из-за того, что у меня компьютерный звук и что из-за того, что я не хочу купить себе CD плеер, я лишен получения радости от такого жанра, как джаз. Вот такая вот сказка.

[Оллема]

А Вам в гостях у старого знакомого джазовый альбом хочется слушать 20-30 раз?

[GogaZh]

Так вот он говорит, что я не слушаю джаз из-за того, что у меня компьютерный звук и что из-за того, что я не хочу купить себе CD плеер, я лишен получения радости от такого жанра, как джаз. Вот такая вот сказка.

Сказка, да. Советую придумать правдоподобную брехню про «сделанные улучшения». А про 20-30 раз – этот персонаж отнюдь не музыку слушает.

[momitko]

А Вам в гостях у старого знакомого джазовый альбом хочется слушать 20-30 раз?

Нет. ни сколько. И я ему об этом говорил. Но на это он мне сказал, что за полчаса или час, которые я у него провел, я не мог ничего понять и мне надо бы пожить с его аппаратом хотя бы несколько дней и тогда я типа пойму, какое га-но комп для звук и как хорош винтажный CD плеер.

[GogaZh]

пожить с его аппаратом

Этим сказано всё!

[momitko]

Хочу обратить внимание всех, у кого есть и кто использует данный конвертер, на мои следующие посты: https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1990089
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1990279
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1990448
Самый главный момент: на данный конвертер надо подавать чистое питание от малошумящего стаба, а не от штатного стаба 78хх. Только в этом случае (а также в случае наличия в ЦАПе реклока и питания релкока и генератора от стаба такого же высокого качества) ПК сможет конкурировать с CD транспортом. В противном случае ваша система не сможет играть на уровне CD транспорта и звук будет не очень.

[SVD4k]

momitko, что же это за набор "дров" такой, если оно as is не могет работать лучше сиди транспорта? Вероятно упомянутый транспорт это нечто невообразимо нев..ное и неповторимо-штучное, стоимостью как небольшой пароход типа яхта?
Почему-то у меня такое впечатление сложилось и до сих пор обратно не разложилось, что мой комп 2007 года (брендовый и немного модернизированный правда) и звуковуха тех же лохматых времен Audiotrak Prodigy HD2 ADVANCE (ESI, M-AUDIO, etc.) выдает более приятную музыку, чем сиди транспорт за 1000 енотов (на время продаж). Не говоря уже об отдельном ЦАПе по USB с нормальным родным ASIO, а не кривой затычкой типа ASIO4All. В чем секрет?

Спасибо. С наступающими праздниками всех.

[momitko]

Хочу поделиться возникшей у меня проблемой при подсоединении данного конвертера по коаксиалу.
Время от времени возникает такой жестокий срыв синхронизации, что слушать невозможно. При этом загорается красный светодиод на конвертере.
Раньше такое бывало редко, а сейчас все чаще и чаще. Не могу понять почему и как это лечить.
Я обратил внимание, что красный светодиод загорается в следующем случае:
-если межблочный провод уже подключен между ЦАПом и УМ, то при включении усилителя. Тоже самое происхожит при включении усилителя для наушников.
-если усилитель уже включен, то при подключении межблочного кабеля между ЦАПом и усилителем.
Если при этом я одной рукой хватаюсь за землю кабеля spdif in, а другой за корпус усилителя, то красный светодиод гореть прекращает и проблема пропадает
Либо если я отключаю коаксиальный провод spdif out (с обратной синхронизацией) от входа в звуковую карту, то проблема также прекращается.
При подключеини по оптике к другой карте такой проблемы вообще не возникает.
Даже когда срывов синхронизации нет. то я заметил, что при включении усилителя красный светодиод обязательно загорается хотя бы на полсекунды.
Как это лечить? Есть какие-то идеи?
ЦАП (DAC6v3 от SergioT) соединен с корпусом ЦАПа аналоговой землей. Цифроземля с корпусом не соединена.
Звуковая карта выдает сигнал в формате AES/EBU. На AES/EBU выходе стоит развязывающий трансформатор и затем схема конвертации AES/EBU to SPDIF. Таким образом, коаксиальный провод гальванически отвязан от земли ПК. В конвертере, как известно, также стоит развязывающий трансформатор, который делает еще одну гальваническую развязку земли провода от цифроземли ЦАПа.

[momitko]

Проблему решил. Срыв синхронизации пропал. Сделал карте отдельное чистое питание минуя БП компьютера. Поставил транс внутрь компа, диодный мостик, конденсатор 5000 мкф х 10В, стаб 7805
Не говоря уже о том, что звук стал почище и поприятнее, самое главное в том, что проблема полностью исчезла. Интересно, почему? Значит с компа шли страшные помехи через выход карты, которые значительно ослабли после подачи на карту чистого питания?

[EDDiE]

Проблему решил. Срыв синхронизации пропал. Сделал карте отдельное чистое питание минуя БП компьютера. Поставил транс внутрь компа, диодный мостик, конденсатор 5000 мкф х 10В, стаб 7805 Не говоря уже о том, что звук стал почище и поприятнее, самое главное в том, что проблема полностью исчезла. Интересно, почему? Значит с компа шли страшные помехи через выход карты, которые значительно ослабли после подачи на карту чистого питания?

Шо, и от компового питания с шины PCI отвязали? )))

[momitko]

Да. Отвязал. Только земля карты осталась подключенной к земле ПК.
Послушал я еще внимательно и пришел к выводу, что обратная синхронизация по оптике звучит чуть получше, чем по коаксиалу вероятно из-за того, что все равно ВЧ шум с компа проникает на ЦАП через SPDIF трансформаторы. А та другая карта, с которой я вывожу звук на ЦАП через конвертер по оптике, даже не подсоединена к чистому питанию. Т.е. отсюда делаем вывод, что качество питания карты не имеет значения при обратной синхронизации.

---------- Сообщение добавлено 07.59 ---------- Предыдущее сообщение было 07.57 ----------

Не говоря уже о том, что звук стал почище и поприятнее, самое главное в том, что проблема полностью исчезла

Хотя проблему я и решил, но звук нисколько не изменился. Он не стал чище и приятнее. Это была моя иллюзия.

[GogaZh]

все равно ВЧ шум с компа проникает на ЦАП через SPDIF трансформаторы

Ну так меры специальные применять надо.

[momitko]

Ну так меры специальные применять надо.

Не просвятите меня, что это за меры?