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

[zstk-nsk]

Никакой размазни в звуке нет. Но при этом середина более живая и четкая.

А что такое живая середина, как она на слух "выглядит" и как на слух "выглядит" мёртвая середина ?

[momitko]

А что такое живая середина, как она на слух "выглядит" и как на слух "выглядит" мёртвая середина ?

Короче, после 2-х дневного прослушивания я убрал второй транс и вернул все обратно. Сначала мне середина показалась более живой в виду того, что ее просто стало больше. Но на первый план бросилась нехватка информации на ВЧ. Тогда я убрал второй транс, а после первого транса и перед конвертером я поставил еще один резистор на 110 Ом. В результате, мне теперь звук понравился больше т.к. информации на ВЧ стало больше и вообще звук стал таким более сбалансированным.
Не надо забывать. что у меня с карты выход идет в формате AES/EBU, а это около 5В вместо 0.5В положенных по спдиф стандарту. Дополнительный резистор на 110 Ом еще ослабляет сигнал и наверное он теперь более или менее равен уровню спдиф формата. Удивительно, что при подборе резисторов там заметно меняется звук.
У меня есть один знакомый аудиофил и это он меня запутал сначала, сказав, что резисторы перед конвертером портят звук. Он как то у меня был и мы вместе с ним отслушивали резисторы. Теперь мне ясно, что он ничего не понял в звуке моего ЦАПа.

[EDDiE]

Короче, после 2-х дневного прослушивания я убрал второй транс и вернул все обратно.

Не надо забывать. что у меня с карты выход идет в формате AES/EBU, а это около 5В вместо 0.5В положенных по спдиф стандарту. Дополнительный резистор на 110 Ом еще ослабляет сигнал и наверное он теперь более или менее равен уровню спдиф формата.

http://spdif.ru
https://ru.wikipedia.org/wiki/S/PDIF

[zstk-nsk]

Сначала мне середина показалась более живой в виду того, что ее просто стало больше

А АЧХ осталась при этом ровной ?

Но на первый план бросилась нехватка информации на ВЧ

Фазовый шум вырос ?

[EDDiE]

А АЧХ осталась при этом ровной ?



Фазовый шум вырос ?

Вы такие вещи у него спрашиваете, как будто он знает что это такое и как это измерить.

[zstk-nsk]

Мне просто интересно на чём основываются такие заявления, просто на фантазиях или они всё же чем то подкрепляются.

[EDDiE]

Offтопик:
Он во всех темах пишет, что на слух все измерения проводит

[momitko]

Мне просто интересно на чём основываются такие заявления, просто на фантазиях или они всё же чем то подкрепляются.

только на основе моих слуховых ощущений (галлюцинацией), вызванных страхами приближающегося короновируса

---------- Сообщение добавлено 17:10 ---------- Предыдущее сообщение было 17:07 ----------

http://spdif.ru
https://ru.wikipedia.org/wiki/S/PDIF

Да я вообще то всегда соединял выход звуковой карты с конвертером именно по схеме, нарисованной там. Но потом появился мой знакомый аудиофил, который испугал меня тем, что резисторы в резистивном делителе якобы портят звук, и я пошел у него на поводу. Но теперь понятно, что это было очередное аудиофильское заблуждение и мои опыты подтверждают, что с резисторами, которые должным образом понижают напряжение сигнала, звук лучше, чем без них.

[EDDiE]

Да я вообще то всегда соединял выход звуковой карты с конвертером именно по схеме, нарисованной там.

Там еще про TTL уровень SPDIF написано.

Не надо забывать. что у меня с карты выход идет в формате AES/EBU, а это около 5В вместо 0.5В положенных по спдиф стандарту.

[momitko]

Что то я не внимательно взглянул на вашу ссылку. Вообще при конвертации aes/ebu в spdif я руководствовался схемами конвертации вот здесь: https://www.ranecommercial.com/legac...S3_&_SPDIF.pdf
А что касается TTL, так это напряжение внутри звуковой карты, а не на выходе.

---------- Сообщение добавлено 17:35 ---------- Предыдущее сообщение было 17:28 ----------

Странно написано:Цифровой сигнал с TTL уровнями. TTL — Транзисторно-транзисторная логика. TTL обычно (но не всегда!) имеет два уровня: >2,4 В (единица) и 0-0,4 В (ноль). TTL S/PDIF выходы также есть в звуковых картах.
Ни разу не видел такую карту.

[momitko]

Привет всем. Вчера меня вдруг осенило. Я спросил себя: а как вообще надо правильно ставить резисторы около спдиф транса, как положено по стандарту? Начал смотреть, как сделано в ЦАПах Андронникова. Сразу не смог найти т.к. у него почти нет ЦАПов с спдиф входом, но все таки нашел. И что я вижу? Терминирующий резистор у него стоит перед трансом параллельно первичной обмотке транса. И ПОЧЕМУ МНЕ НИКТО ОБ ЭТОМ НЕ СКАЗАЛ? Получается, что я все это время занимался ерундой. Короче, поставил я резистор на 110 ом параллельно первичной обмотке транса и звук стал просто божественным. У меня никогда ранее не было такого звука! И еще мне непонятно. Почему KNLL автор этого конвертера не поставил такой терминирующий резистор перед первичной обмоткой транса? После там стоит резистор на 75 Ом, а перед его нету. Именно этот резистор драматически изменяет звук ЦАПа. Вот из-за чего оказывается я мучался последние пять лет и я дошел до этого САМ. Жалко, что никто не подсказал. Получается, что при обратной синхронизации и синхронном реклоке надо обязательно соблюдать правила согласования волнового сопротивления линии.

[EDDiE]

Offтопик:

Вчера меня вдруг осенило.

22/03/2020 - не прошло и 12 лет.
могло быть и хуже

Я спросил себя: а как вообще надо правильно ставить резисторы около спдиф транса, как положено по стандарту? Начал смотреть, как сделано в ЦАПах Андронникова. Сразу не смог найти т.к. у него почти нет ЦАПов с спдиф входом, но все таки нашел. И что я вижу? Терминирующий резистор у него стоит перед трансом параллельно первичной обмотке транса. И ПОЧЕМУ МНЕ НИКТО ОБ ЭТОМ НЕ СКАЗАЛ?

100 раз говорил, смотреть схемы промышленных аппаратов.
но, не в коня корм

звук стал просто божественным. У меня никогда ранее не было такого звука!

в который раз?
и, наверно, не в последний.

[momitko]

100 раз говорил, смотреть схемы промышленных аппаратов.

так блин, неужели нельзя было мне сказать недели две тому назад: поставь терминирующий резистор параллельно первичной обмотке спдиф транса. И все. Мне нужно было именно это. Неужели так сложно?

---------- Сообщение добавлено 15:09 ---------- Предыдущее сообщение было 15:06 ----------

в который раз?
и, наверно, не в последний.

если бы я не нашел это решение сегодня, то я бы наверное еще лет 10 мучился с этим конвертером до 2030 года т.к. чего тут ни делай, но если терминирующего резистора перед трансом не будет, то звук моего ЦАПа будет хуже, чем звук СД плеера.

[EDDiE]

так блин, неужели нельзя было мне сказать недели две тому назад: поставь терминирующий резистор параллельно первичной обмотке спдиф транса. И все. Мне нужно было именно это. Неужели так сложно?

а смысл? вы и конденсатор не ставили о котором я вам говорил...

Offтопик:

если бы я не нашел это решение сегодня, то я бы наверное еще лет 10 мучился с этим конвертером до 2030 года

Вы так и умрете вместе с KNLL

[momitko]

а смысл? вы и конденсатор не ставили о котором я вам говорил...

я ставил туда конденсатор, как вы мне тогда говорили. Только от него нету никакого толка пока терминирующий резистор не стоит там, где ему положено стоять для согласования линии.
По большому счету в последние лет пять я занимался ерундой. Я думал, что при использовании разных трансов звук меняется из-за того, что они якобы по разному с разной степенью пропускают через себя на ЦАП помехи с компа, а оказалось, что весь этот бардак был вызван исключительно только из-за отсутствия терминирующего резистора, точнее его неправильной установкой. То есть он стоял последовательно с трансом, а не параллельно. По этой же причине я напрасно экспериментировал с последовательным подключением нескольких спдиф трансов в цепи.
И автор конвертера почему то не догадался его туда поставить. В результате все владельцы конвертера от KNLL вынуждены слушать свои ЦАПы с худшим качеством, чем на СД плеере, или даже наверное хуже, чем с ЮСБ конвертером.

---------- Сообщение добавлено 15:43 ---------- Предыдущее сообщение было 15:39 ----------

Вы так и умрете вместе с KNLL

Не я, а данный ЦАП будет работать только с этим конвертером и больше ни с каким. Зачем мне подключать другой конвертер, когда оказывается, что надо только правильно согласовать линию? А мой знакомый аудиофил, который постоянно говорил мне, что у меня звук га-но, был получается прав и значит получается, что если линию не согласовать по волновому сопротивлению, то звук будет га-но.

[EDDiE]

Offтопик:

По большому счету в последние лет пять я занимался ерундой.

Похвальная самокритичность.

В результате все владельцы конвертера от KNLL вынуждены слушать свои ЦАПы с худшим качеством, чем на СД плеере, или даже наверное хуже, чем с ЮСБ конвертером.

Теперь пора пригласить вашего эксперта со свои CD в гости

я ставил туда конденсатор, как вы мне тогда говорили. Только от него нету никакого толка пока терминирующий резистор не стоит там, где ему положено стоять для согласования линии.

А говорили совсем другое

Сообщение от momitko
однако. Хорошая идея. Сейчас попробую.
А что с этим?

Мне кажется, что в этом уже нет смысла.

пока терминирующий резистор не стоит там, где ему положено стоять для согласования линии.

Мы намекали про резисторы, причем, там он не один, однако, вы намека не поняли.
Правильная схема SPDIF есть везде, уже давно можно было глянуть sm на любой CDP, о чем вам говорил ещё в прошлом году в теме DAC6.

Но, вы с пафосом заявили, что не будете читать книжки и sm, потому как вам должны все это принести на блюдечке.

[momitko]

Но, вы с пафосом заявили, что не будете читать книжки и sm, потому как вам должны все это принести на блюдечке.

читать книжку - это слишком долго и нудно. Я думал, что я могу спросить спеца, который просто скажет мне, что куда подключить. А читать книгу - это слишком долго.

[energetik]

я ставил туда конденсатор, как вы мне тогда говорили. Только от него нету никакого толка пока терминирующий резистор не стоит там, где ему положено стоять для согласования линии.
По большому счету в последние лет пять я занимался ерундой. Я думал, что при использовании разных трансов звук меняется из-за того, что они якобы по разному с разной степенью пропускают через себя на ЦАП помехи с компа, а оказалось, что весь этот бардак был вызван исключительно только из-за отсутствия терминирующего резистора, точнее его неправильной установкой. То есть он стоял последовательно с трансом, а не параллельно. По этой же причине я напрасно экспериментировал с последовательным подключением нескольких спдиф трансов в цепи.
И автор конвертера почему то не догадался его туда поставить. В результате все владельцы конвертера от KNLL вынуждены слушать свои ЦАПы с худшим качеством, чем на СД плеере, или даже наверное хуже, чем с ЮСБ конвертером.

Может у Вас какой то другой конвертер? На схеме из первого поста резистор стоит именно там, где и должен стоять:

[momitko]

Может у Вас какой то другой конвертер? На схеме из первого поста резистор стоит именно там, где и должен стоять:

я имею в виду резистор не после трансформатора, а перед трансформатором. Тот, который после транса и перед мс, он конечно у меня стоит. Только от него тут ничего не зависит. Звук становится лучше именно при установке терминирующего резистора перед трансформатором, а его там не было никогда.

[energetik]

я имею в виду резистор не после трансформатора, а перед трансформатором. Тот, который после транса и перед мс, он конечно у меня стоит. Только от него тут ничего не зависит. Звук становится лучше именно при установке терминирующего резистора перед трансформатором, а его там не было никогда.

Какое волновое сопротивление Вашего кабеля которым выполнено соединение?