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

[Alemoke]

Так поставьте в ЦАП генераторы на 512fs

а чё, так можно было

[zstk-nsk]

А у значительно есть какое то числовое значение ? Вы просто поймите, 0.5 db на 10 кГц уже значительно, а Вы про 10db, а это 3 с копейками раза...

[momitko]

А у значительно есть какое то числовое значение ? Вы просто поймите, 0.5 db на 10 кГц уже значительно, а Вы про 10db, а это 3 с копейками раза...

я лично не мерил и померить уже не смогу т.к. все изменения вернул обратно. На слух такое ощущение, что ВЧ стало на 10дБ меньше, о чем я писал уже давно. Точнее сказать не смогу.

[zstk-nsk]

А если 10кГц уменьшилось на 10db, то на сколько уменьшились 5 и 15кГц ?

[EDDiE]

я лично не мерил и померить уже не смогу т.к. все изменения вернул обратно. На слух такое ощущение, что ВЧ стало на 10дБ меньше, о чем я писал уже давно. Точнее сказать не смогу.

momitko, https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2696498
Уж сколько раз твердили миру,
что лень глупа, вредна; но только все не впрок...

[zstk-nsk]

Вот эта юбка имеется в виду ?



Видел один раз на цапе что это место дорожало, полечилось если помню заменой usb кабеля, но недостатка ВЧ не было.

[momitko]

Как я ранее говорил, почему то на данном конвертере оптика звучит хуже, чем кокс, хотя по теории все должно быть наоборот. Ведь в ЦАПе стоит синхронный реклок. У меня появилась идея почему такое возможно.
В данном конвертере коаксиальный вход поступает на DIR9001 через буфер SN75LBC176D, а выход с оптического приемника поступает на DIR9001 прямо через резистор 56 Ом.
А в даташите на DIR9001 написано следующее:
The output waveform of the optical receiver module varies depending on the characteristics of each product
type, so a dumping resistor or buffer amplifier might be required between the optical receiver module output
and the DIR9001 input. Careful handling is required if the optical receiver module and the DIR9001 are
separated by a long distance.
· The DIR9001 needs an external amplifier if it is connected to a coaxial transmission line.
То есть не все оптические модули могут выдать сигнал именно с тем напряжением, которое требуется для DIR9001 и вполне возможно, что оптический приемник, который стоит там, не может выдать полностью все напряжение уровня TTL. Отсюда более плохое качество.
Я хочу это проверить, подключив оптический приемник не напрямую, а также как коаксиальную линию, через буфер, который стоит в конвертере, то есть точно через тот же буфер, который усиливает коаксиальный сигнал.

[momitko]

Подсоединил я оптику по другому способу и все то же самое. Звук медленный. Нету скорости. И на коаксиале скорость тоже не очень.
И вот вчера я похоже совершил научное открытие. Как я говорил ранее, при удалении спдиф транса звук такой же быстрый, как на СД плеере, но звук быстро раздражает грязью на ВЧ. Как только ставишь спдиф транс, звук становится чистый, но неинтересный т.к. медленный и нединамичный. Вот такой замкнутый круг. Как я его разорвать?
Вчера я его разорвал. Транс оставил на месте, но поставил перемычку с одной стороны транса между первичкой и вторичкой. И звук стал быстрый и грязи нет, какая была при удалении транса. Вот оно оказывается какое решение этой проблемы.

---------- Сообщение добавлено 14:36 ---------- Предыдущее сообщение было 14:33 ----------

Еще забыл сказать. В принципе гальваноразвязка с компом у меня не пропала т.к. на выходе звуковой карты после выходного балансного транса стоят смд конденсаторы.

[EDDiE]

Как только ставишь спдиф транс, звук становится чистый, но неинтересный т.к. медленный и нединамичный. Вот такой замкнутый круг. Как я его разорвать?
Вчера я его разорвал. Транс оставил на месте, но поставил перемычку с одной стороны транса между первичкой и вторичкой. И звук стал быстрый и грязи нет, какая была при удалении транса.

Тема сисег не расрыта. )))
А можете нарисовать как вы это сделали, с то нифига не понятно.

[momitko]

А можете нарисовать как вы это сделали, с то нифига не понятно.

Да тут все просто. Я просто поставил перемычку между одним контактом на первичной обмотке и одним контактом на вторичной. То есть спдиф работает как бы наполовину, не знаю, как называется такой тип подключения....
Вот схема подключения.

---------- Сообщение добавлено 19:18 ---------- Предыдущее сообщение было 11:37 ----------

Сейчас облазил весь англоязычный интернет и везде пишут, что спдиф трансформаторы с гальванической развязкой делают звук чище. Да, это верно, чище, но он становится такой размазанный или надутый. Не понимаю, почему они об этом не пишут?

[Alemoke]

Не понимаю, почему они об этом не пишут?

Offтопик:
у них же нет таких конвертеров. и еще они все тупые)))

[EDDiE]

Не знаю, зачем перемычка, но, там конд между ними надо поставить 0,1мкф, тогда уж, вместо перемычки.

Я просто поставил перемычку между одним контактом на первичной обмотке и одним контактом на вторичной. То есть спдиф работает как бы наполовину, не знаю, как называется такой тип подключения....

Поставте АК4113 вместо DIR9001, дир выбросьте на помойку, весь SPDIF переделайте.

[Aleksandr_M]

между ними надо поставить 0,1мкф, тогда уж, вместо перемычки.

Ну вот, теперь новое поле для изысканий для пытливых умов...
....Кстати, конденсаторов можно поставить и 2, а не 1, и вдоволь поиграться их ёмкостью и, особенно, типом диэлектрика, а так же можно попробовать включить последовательно(параллельно) конденсаторам резисторы, и поподбирать их сопротивление...

[momitko]

Не знаю, зачем перемычка, но, там конд между ними надо поставить 0,1мкф, тогда уж, вместо перемычки.

однако. Хорошая идея. Сейчас попробую.

---------- Сообщение добавлено 20:00 ---------- Предыдущее сообщение было 19:59 ----------

Ну вот, теперь новое поле для изысканий для пытливых умов...
....Кстати, конденсаторов можно поставить и 2, а не 1, и вдоволь поиграться их ёмкостью и, особенно, типом диэлектрика, а так же можно попробовать включить последовательно(параллельно) конденсаторам резисторы, и поподбирать их сопротивление...

Вы что решили меня с ума свести? это сколько можно экспериментировать?

[EDDiE]

Можно и 2, и 3 конда поставить, и резистор поставить. Но, то же Момитко, а он не ищет правильных путей.
Момитко, а как земли подключены?

[momitko]

Поставте АК4113 вместо DIR9001, дир выбросьте на помойку, весь SPDIF переделайте.

в таком случае проще выбросить на помойку весь конвертер, а вместо него поставить юсб конвертер, но проблема в том, что у меня есть еще болгарская платка, которую я подключил по спдиф к другому ЦАПу.
Так вот несмотря на то что вы мне советуете выбросить на помойку весь этот конвертер вместе с DIR9001, данный ЦАП от конвертера KNLL звучит значительно интереснее, чем тот другой ЦАП от болгарской платки. У него только была единственная проблема, которая была в том, что он играет медленнее, чем от болгарского юсб транспорта, но при установке перемычки или конденсатора между обмотками спдиф транса (как вы мне посоветовали) вся эта медленность, вялость и размазня пропала и теперь он играет также быстро, как другой ЦАП от Болгарской платки.

---------- Сообщение добавлено 21:06 ---------- Предыдущее сообщение было 21:04 ----------

Момитко, а как земли подключены?

земля с компа никуда не подключена. Она подключена только к оплетке цифрового кабеля, который подает спдиф со звуковой карты. И зачем мне вообще нужна грязная земля компа?
Корпус ЦАП подключен к аналоговой земле ЦАПа.

---------- Сообщение добавлено 21:26 ---------- Предыдущее сообщение было 21:06 ----------

Меня осенило, что я еще могу сделать. Коли сигнал с компа идет в балансе, значит мне надо принять его в балансе и потом конвертировать в несимметричный спдиф. То есть беру такую микросхему, что стоит на входе конвертера SN75LBC176D , принимаю на нее сигнал в балансе вместе с землей компа, а потом уже передаю дальше на конвертер в несимметричном виде без земли компа. Никто не подскажет, какую тут можно использовать мс, чтобы она была легко доставаема?
Но тогда, блин, придется ставить еще один транссформатор для питания этой мс.

[momitko]

Короче, по всей видимости все, что я писал ранее, можно игнорировать.
Я же тут до чего дошел? Что разные спдиф трансы на входе конвертера звучат по разному. Это же бред вообще.
Так вот, я выяснил, что когда я ставлю перед конвертером спдиф транс, то в звуке появляется размазня. Но без спдиф транса никак нельзя, т.к. без него звук противный. А другой спдиф транс звучит немного по другому.
Почему при прослушивании через юсб конвертер такой размазни нет? Потому что входное сопротивление микросхемы гальваноразвязки в юсб конвертере на порядок больше, чем у спдиф транса.
Тогда, исходя из этого я просто поставил резистор на 100 Ом перед спдиф трансом и вся размазня пропала.
При этом надо иметь в виду, что у меня на выходе звуковой карты уже стоит транс. Значит с моим трансом получается уже 2 транса. Не слишком ли много трансов после микросхемы спдиф передатчика?
Мне кажется, что мой второй спдиф транс создает слишком большую нагрузку в добавок к первому трансу на самой карте и из-за этого в звуке появляется размазня. А когда я ставлю резистор на 100 ом последовательно с трансом, то входное сопротивление транса становится на порядок выше и все проблемы исчезают. По всей видимости по этой же причине разные спдиф трансы у меня звучат по разному. То есть у них разные сопротивления входных обмоток. А если бы я поставил разные трансы после резистора, то они бы наверняка не звучали бы по разному.
Вот и все объяснение.
А я уж почти был готов заказывать себе болеро. И вдруг меня осенило, в чем вся проблема. А раз вся проблема в этом и все решается одним резистором, то мне проще впаять резистор, чем выбрасывать на помойку спдиф конвертер и покупать себе болеро.

[Alex]

Пойду попкорна купулю.

[EDDiE]

Offтопик:

Короче, по всей видимости все, что я писал ранее, можно игнорировать.
Я же тут до чего дошел? Что разные спдиф трансы на входе конвертера звучат по разному. Это же бред вообще.
Так вот, я выяснил, что когда я ставлю перед конвертером спдиф транс, то в звуке появляется размазня. Но без спдиф транса никак нельзя, т.к. без него звук противный. А другой спдиф транс звучит немного по другому.
Почему при прослушивании через юсб конвертер такой размазни нет? Потому что входное сопротивление микросхемы гальваноразвязки в юсб конвертере на порядок больше, чем у спдиф транса.
Тогда, исходя из этого я просто поставил резистор на 100 Ом перед спдиф трансом и вся размазня пропала.
При этом надо иметь в виду, что у меня на выходе звуковой карты уже стоит транс. Значит с моим трансом получается уже 2 транса. Не слишком ли много трансов после микросхемы спдиф передатчика?

Ну, вот, опять. Я же говорил, что так и будет.
Вас сглазили.
Пора идти к гадалке снимающей порчу и сглаз.

Мне кажется, что мой второй спдиф транс создает слишком большую нагрузку в добавок к первому трансу на самой карте и из-за этого в звуке появляется размазня. А когда я ставлю резистор на 100 ом последовательно с трансом, то входное сопротивление транса становится на порядок выше и все проблемы исчезают. По всей видимости по этой же причине разные спдиф трансы у меня звучат по разному. То есть у них разные сопротивления входных обмоток. А если бы я поставил разные трансы после резистора, то они бы наверняка не звучали бы по разному.
Вот и все объяснение.
А я уж почти был готов заказывать себе болеро. И вдруг меня осенило, в чем вся проблема. А раз вся проблема в этом и все решается одним резистором, то мне проще впаять резистор, чем выбрасывать на помойку спдиф конвертер и покупать себе болеро.

Вы схему соединений нарисуйте, потому что как вы это делаете ничего не понять.

однако. Хорошая идея. Сейчас попробую.

А что с этим?

[momitko]

Вы схему соединений нарисуйте, потому что как вы это делаете ничего не понять.

нарисовал.

---------- Сообщение добавлено 00:48 ---------- Предыдущее сообщение было 00:47 ----------

А что с этим?

Мне кажется, что в этом уже нет смысла.

---------- Сообщение добавлено 00:49 ---------- Предыдущее сообщение было 00:48 ----------

и еще кстати. Скажите, какое примерное входное сопротивление у типичной микросхемы гальваноразвязки и как входное сопротивление спдиф транса можно сделать примерно таким же? Понятно, что с помощью резистора, а какие есть еще варианты?