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

[pyos]

А почему тогда от CD транспорта он звучит по другому, чуть получше?

Несколько вариантов:
-крутизна фронтов мастерклока мала (звучание не сможет быть быстрым, динамичным)
-джиттер пролазит через питание реклока (нужна более качественная дискретная сборка стаба)
-CD-плеер собран на аудиофильских комплектующих и гармонизирован (нужно перепаять все резисторы в компьютере на шинкон).

[momitko]

-крутизна фронтов мастерклока мала (звучание не сможет быть быстрым, динамичным)

Так ведь при подключении CD транспорта к конвертеру + ЦАП мастерклок с CD транспорта не брался (не восстанавливался). Т.е. в обоих случаях он работал от своего мастерклока. Поэтому каждые несколько секунд мы слышали щелчки. Ведь CD транспорт не синхронизировался от мастерклока в ЦАПе.
И причем тут вообще мастерклок, если на микросхему PCM-63 мастерклок вообще не поступает, а поступает только битклок, тактируемый от мастерклока?

-джиттер пролазит через питание реклока (нужна более качественная дискретная сборка стаба)

Вполне возможно. Сейчас попробую подать на конвертер от KNLL питание от дискретного стаба. Ведь в этом конвертере, насколько я понимаю, также есть реклок.

А вообще надо понимать, что в обоих случаях (подключении к компу и CD транспорту) на ЦАП через конвертер поступали только 3 I2S сигнала.

[Pest]

А вообще надо понимать, что в обоих случаях (подключении к компу и CD транспорту) на ЦАП через конвертер поступали только 3 I2S сигнала.

А как происходит тактирование, какие сигналы откуда берутся? Мне видится только два варианта: либо вы используете шнурок обратной синхронизации (второй SPDIF канал конвертера, который должен передавать сигнал от генератора ЦАПа в транспорт), либо довольствуетесь тактовым сигналом восстановленным в SPDIF приемнике. Похоже, все работает именно по второму варианту...

[abyrvalg]

>Ой какой замечательный совет. $1800 за USB - SPDIF преобразователь? А зачем мне конвертировать USB в SPDIF, когда мой ЦАП имеет только I2S вход?
Примите мои соболезнования.

С уважением, Полиграф Полиграфович

[momitko]

Примите мои соболезнования.

C удовольствием принимаю.

---------- Сообщение добавлено 23.30 ---------- Предыдущее сообщение было 23.29 ----------

Если это был СД проигрыватель "Tandberg-3015А" так это еще то "барахло"...

Это был Тандберг 3035А

---------- Сообщение добавлено 23.34 ---------- Предыдущее сообщение было 23.30 ----------

А как происходит тактирование, какие сигналы откуда берутся? Мне видится только два варианта: либо вы используете шнурок обратной синхронизации (второй SPDIF канал конвертера, который должен передавать сигнал от генератора ЦАПа в транспорт), либо довольствуетесь тактовым сигналом восстановленным в SPDIF приемнике. Похоже, все работает именно по второму варианту...

Нет. Вы не правы. Ни тот, ни другой вариант. Шнурок sync out остается незадействованным т.е. мастерклок из ЦАПа никуда не посылается при подключении к CD транспорту. А при подключении к компьютеру sync out естественно посылает мастерклок в компьютер. Поэтому при подключении к CD транспорту постоянно слышны щелчки сбоя синхронизации. но они сильно не мешали.

Сегодня подал низкошумящее питание с дискретного стаба на конвертер от KNLL. Оказывается, в этом также есть смысл. Определенно звук стал еще лучше и менее электронным. Опять надо сравнивать с CD плеером.

[pyos]

Определенно звук стал еще лучше и менее электронным. Опять надо сравнивать с CD плеером.

Чтобы он стал ещё менее электронным, надо убрать все электролиты из цифрового питания и заменить их на высококачественную плёнку. Естественно, высокочастотную, поскольку частоты-то в "цифре" высокие! Как минимум - полипропилен (Wima MKP), который хорошо бы зашунтировать тефлоном (ФТ-2, К72) или слюдой (КСО, СГМ).
***

[сергей дроздов]

C удовольствием принимаю.

---------- Сообщение добавлено 23.30 ---------- Предыдущее сообщение было 23.29 ----------

Это был Тандберг 3035А

---------- Сообщение добавлено 23.34 ---------- Предыдущее сообщение было 23.30 ----------Опять надо сравнивать с CD плеером.

Сравнивать не стоит если Цап звучит хуже этого(То надо менять и ЦАП и заодно и сд плеер хотя бы на 3015А ..на первом фото "потроха" 3035А,на втором мое фото 3015А)

[momitko]

Сравнивать не стоит если Цап звучит хуже этого

ЦАП звучит не хуже CD плеера, а в чем то даже лучше. Например, с данного ЦАПа звук более прозрачный, а с плеера более мутный. Я же написал конкретно. что ЦАП звучит чуть хуже при подключении его к компьютеру по сравнению с тем, как он звучит при подключении к CD транспорту по I2S.

[Alex]

по сравнению с тем, как он звучит при подключении к CD транспорту по I2S.

А как ты его по I2S к CD-транспорту подключал? Нашел где на плате тандберга сигналы, и они совпадают с требуемыми? Сомневаюсь, это для тебя слишком.

[momitko]

А как ты его по I2S к CD-транспорту подключал? Нашел где на плате тандберга сигналы, и они совпадают с требуемыми? Сомневаюсь, это для тебя слишком.

Alex. Ну почему ты так невнимательно читаешь мои сообщения? Я подключил CD плеер по SPDIF проводу к SPDIF входу конвертера от KNLL. Выход sync out от конвертера я никуда не подключал. Цифровой ресивер в конвертер забирает из этого SPDIF потока все три сигнала в i2s формате кроме мастерклока. Поэтому я и пишу, что CD транспорт подключен как бы по i2s. Ведь в сущности это одно и тоже, но только через SPDIF кабель и без восстановления мастерклока и без передачи мастерклока на источник.

[Alex]

Alex. Ну почему ты так невнимательно читаешь мои сообщения?

Я что, неправильно процитировал твои слова?

[momitko]

После тщательного прослушивания и подачи малошумящего питания на сабжевый конвертер (я использую 2 конвертера: один с коаксиальными гнездами, а второй с оптическими), я пришел к выводу, что при выводе звука через коаксиал в звуке чувствуется какой-то неприятный синтетический налет, в то время как при подключении по оптике такого эффекта нет.
Значит все таки ВЧ помехи с компа проникают через SPDIF трансформатор и звук имеет компьютерный, искусственный окрас несмотря на обратную синхронизацию и гальваническую развязку.
В связи с этим у меня появляются следующие мысли, вопросы:
1. Боюсь я, что все эти USB транспорты не могут потягаться с хорошим CD транспортом т.к. я что-то сомневаюсь в том, что адумки, которые в них стоят, не пропускают ВЧ шум. Если SPDIF трансформатор эту грязь пропускает, то значит и адумки также пропускают.
Соответственно, конвертер с оптическими гнездами будет звучать лучше, чем USB транспорт на адумках, а если там адумок нет, то звук вообще будет омерзительный.
2. Каким должен быть SPDIF трансформатор, чтобы не пропускать через себя ВЧ грязь? А если поставить 2 трансформатора, могут они ослабить ВЧ грязь?

[Alex]

что все эти USB транспорты не могут потягаться с хорошим CD транспортом

Конечно не могут - они их давно переплюнули

сомневаюсь в том, что адумки, которые в них стоят, не пропускают ВЧ шум. Если SPDIF трансформатор эту грязь пропускает, то значит и адумки также пропускают.

А если там стоят не адумки?

Кстати, в большинстве вообще ничего не стоит...

[Pest]

Offтопик:

я что-то сомневаюсь в том, что адумки, которые в них стоят, не пропускают ВЧ шум.

Они его сами генерируют, и судя по всему много (см. AN-1109, AN-0971).

2. Каким должен быть SPDIF трансформатор, чтобы не пропускать через себя ВЧ грязь? А если поставить 2 трансформатора, могут они ослабить ВЧ грязь?

Скорее нужно смотреть в сторону аномально высокой чувствительности аналоговой части к СВЧ наводкам. Хотя можно попробовать по разному, но суть должна быть в том, чтобы обеспечить путь протекания этих помех по внешнему контуру корпуса, в обход всего что внутри корпуса (этот ток в основном течет в сторону выходных гнезд, гнезда питания и других при наличии).

А вообще - это в ветку про ЭМС нужно, конвертер-то тут причем?

[momitko]

А если там стоят не адумки?

Так вот интересно, что именно стоит и как оно это борется с ВЧ помехами. Пропускает их через себя также, как SPDIF трансформаторы?

Кстати, в большинстве вообще ничего не стоит...

Там, где ничего не стоит, уверен, звук еще хуже, чем с аналогового выхода встроенного кодека на материнке.
Мой знакомый аудиофил, который признает только CD транспорты, говорит, что основная проблема моего звука - это недостаточная скорость, динамика. Типа комп вообще не может выдать быстрый динамичный звук. Как бороться с этим, я не знаю.

---------- Сообщение добавлено 00.13 ---------- Предыдущее сообщение было 00.12 ----------

А вообще - это в ветку про ЭМС нужно, конвертер-то тут причем?

Кстати, да, хорошая идея.

[Audiomaniac]

Как бороться с этим, я не знаю.

Купить нормальный ЦАП

[Alex]

Как бороться с этим, я не знаю.

Послать его нах...
Это раз.

[kocmas]

Послать его нах...
Это раз.

[MRM74]

Сообщение от momitko
Как бороться с этим, я не знаю.
Послать его нах...
Это раз.

[momitko]

Купить нормальный ЦАП

А зачем мне менять ЦАП, если при попеременном подключении к моему ЦАПу компа и CD транспорта, последний звучал быстрее и динамичнее? Причем тут вообще ЦАП тогда? Если я его и поменяю. то только зря деньги потрачу т.к. опять при подключении его к компу он будет звучать менее динамично, чем CD транспорт. И на фига козлу баян?