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]

теперь свет от оптического передатчика на конвертере вообще не идет. Т.е. сигнал на оптический передатчик не подается, либо он не работает независимо от того, включен компьютер или выключен. Ведь оптический передатчик должен всегда светиться независимо ни от чего?

[momitko]

Еще сделал одно открытие. У меня в комнате включен комнатный обгреватель, который то включается, то выключается. Так вот, я заметил, что во время работы обогревателя время от времени появляется какой-то шум, плюс к
этому, когда включаешь и выключаешь кнопку на обогревателе, свет на оптическом передатчике начинает моргать. Т.е. вероятно неожиданное выключение sync out в какой-то мере вызвано помехами в сети.

[Alex-master]

Т.е. вероятно неожиданное выключение sync out в какой-то мере вызвано помехами в сети.

С которыми не справляется ни сетевой фильтр, ни БП, к которым чувствительна электроника мамы.

Кстати, если БП не держит при проседаниях сети - ему пора искать замену.

ИМХО...

---------- Добавлено в 00:23 ---------- Предыдущее сообщение в 00:19 ----------

momitko - возьми у кого нить ноут с внешней USB-звуковухой (из списка топикстартера) и включи его в свою систему. И послушай...

[KNLL]

Скорее всего "проседает" питание +8 вольт конвертера. Замкните накоротко VD1, должно "полегчать"

[momitko]

Скорее всего "проседает" питание +8 вольт конвертера. Замкните накоротко VD1, должно "полегчать"

Сейчас попробую. Сейчас померил. У меня на конвертер иджет даже +7В, а не 8В

[KNLL]

Это очень мало. Убрав диод вы поднимите питание всего на 0.7 вольта. 8в - нижний предел для стабильной работы. Все описанные Вами признаки - именно от низкого напряжения питания - при его недостатке на плате конвертера тупо срабатывает супервизор питания и выдает постоянный сигнал сброса. В Вашем случае - напряжение на пределе, поэтому сброс то есть - то нет.

[momitko]

Все понятно, что проблема с питанием. А что если я возьму нестабилизированное питание около 11В прямо перед БП ЦАПа? Ведь стабилизатор на плате конвертера должен быть вполне качественным и ему не нужно стабилизированное питание, верно?

[KNLL]

В Вашем случае - это оптимальное решение.

[momitko]

Сегодня днем подал на конвертер +12В от дополнительного источника питания, который подает 12В на реле в выхлопе Гагарина. Днем все было здорово. Вечером пришел домой и включил послушать музыку, а внешняя синхра опять не работает. Оказывается, вечером питание в сети около 200 В, вместо 220 В.
Тогда надо подавать на конвертер не менее 15 В, чтобы гарантированно работала синхра?

[KNLL]

Много тоже плохо - будет грется стабилизатор на плате конвертера. оптимально 9-11 вольт днем, вечером - получится 8-10 Тут надо учитывать, что конверер потребляет много больше, чем реле в выхлопе, поэтому если обмотка трансформатора не расчитана на большую нагрузку - на ней может сильно просидать напряжение, что плохо для трансформатора.

[momitko]

Ясно. Значит придется делать еще один БП с отдельным трансформатором.

[momitko]

Сделал для конвертера отдельный источник питания. SergioT говорит, что качество такого БП не имеет значения для качества звука. Поэтому я сделал просто и очень дешево. Больше заиканий на внешнем клоке нет. Звуковая карта, которая работает у меня около 7-8 лет, работает как часы.

[momitko]

Сегодня попробовал подсоединить конвертер к другой карте Prodiff-88 по коаксиалу: http://www.soundonsound.com/sos/aug0...sekdprodif.htm
Карта Terratec Aureon у меня подключена по оптике, а эту я решил подключить по коаксиалу. Некоторые говорят, что якобы оптика портит качество и хуже, чем коаксиал. Короче, подключил я так и так и сравнил и на первый взгляд коаксиал, кажется, играет лучше, чуть больше воздуха на ВЧ, но зато увеличился уровень сипения (как такого сипения нет, я тут имею в виду, что-то похожее на сипение) и такое ощущение, что динамический диапазон ниже, чем на оптике. На оптике высокие более сухие, но зато такого сипения не слышно.
Из этого я делаю вывод, что несмотря на то, что по коаксиалу я подключил конвертер к значительно более дорогой аудиокарте уровня качества RME, чем обычная карта Terratec за $100, благодаря синхронизации Terratec звучит ничем не хуже, чем Prodiff-88 и даже чуть получше, вероятно, благодаря оптической гальваноразвязке.
При подключении же по обычному SPDIF к другому ЦАПу с асинхронным реклоком карты Terratec через оптику она определенно звучит хуже, чем Prodiff-88 по коаксиалу. Т.е. при обычном SPDIF при отсутствии синхронизации Prodiff-88 через коаксиал, несомненно, звучит лучше, чем Terratec по оптике.
Короче, данный конвертер - это что-то вроде "кольта", который уравнивает по качеству цифрового выхода карты, которые отличаются по стоимости не менее, чем в 5 раз.

---------- Добавлено в 19:20 ---------- Предыдущее сообщение в 18:58 ----------

Кстати, у меня еще одна идея возникла: а что если подать мне на карту Profiff-88 wordclock вместо synch out?
Как это сделать? Откуда можно его взять и как передать? Можно оставить конвертер задействованным только spdif in, а на карту сигнал инхронизации подать на специальный wordclock вход.

[momitko]

Если у кого-то возникнет такая же проблема с пропаданием контакта на конвертере, как была у меня была, в том случае, если он закреплен таким образом, что болтается в разъеме D-Sub и на него еще оказывают давление 2 оптических шнура под натяжением, то рекомендую первым делом проверить контакты на резисторах R11, R12, R13. У меня была проблема именно с одним из этих резисторов и совсем недавно с еще одним из них. Т.е. именно эти резисторы наиболее подвержены расшатыванию платы и пропаданию контактов.

[Alex-master]

Offтопик:
momitko - а как вы используете карту Prodiff-88? для каких целей?

[momitko]

Offтопик:
У меня есть еще один ЦАП с асинхронным реклокингом (Сириус от А. Петровского на AD1851)
Я взял Prodiff-88 специально для того, чтобы подавать сигнал на этот ЦАП и таким образом получить добиться более высокого качества цифрового выхода, чем у моей Терратек карты. Все таки эта карта когда-то стоила около $800.

[Alex-master]

Все таки эта карта когда-то стоила около $800.

Offтопик:
и предназаначалась для малых/домашних проджект-студий

просто подумалось - может и у вас студия...

[momitko]

Offтопик:

просто подумалось - может и у вас студия...

Нет. у меня не студия.

[R3z15t]

Добрый день!
Имеется NOS ЦАП на TDA1541, без ЦФ. Может принимать i2s сигнал, так же в качестве транспорта ПК с картой E-MU 1010 PCI.
Имеет ли смысл приобретать данный девайс с целью улучшения качества звучания? Подойдет ли карта и ЦАП?

[Alex-master]

E-MU 1010 PCI

Гарантированно E-MU 0404 USB, E-MU 0404 PCI и выше

поддерживает ввод тактового сигнала внешней синхронизации

Имеет ли смысл приобретать данный девайс с целью улучшения качества звучания?

имхо да

Подойдет ли карта и ЦАП?

имхо да, так как

Может принимать i2s сигнал