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

[Wired]

СИГНАЛ ЗАДЕРЖИВАЕТСЯ, ПРОХОДЯ ЧЕРЕЗ ЭТИ МИКРОСХЕМЫ- ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И ОТСТАЕТ ОТ САМОГО СЕБЯ.

Аааа мой мозг!!!

---------- Добавлено в 13:52 ---------- Предыдущее сообщение в 13:50 ----------

Клок то восстанавливается, а биты информации- скорость их передачи задерживается и не может соответствоать распасовке клока. Тебе наверное прийдется на пальцах показывать. Ты представляешь процесс так, как будто биты информации уже пришли к клоку и ожидают, когда клок даст им команду проходить дальше

в регистре пересинхронизации так и происходит

[momitko]

Хочу обратить внимание всех, у кого есть данный девайс, что очень важно бороться с помехами, которые излучаются проводами между платой ЦАП и конвертером. Я подробно об этом напсал вот здесь: https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1696031

[aal]

Знакомый делал шлейфик I2S из тонкого коаксиала - утверждал, что звук значительно лучше.

[Wired]

Знакомый делал шлейфик I2S из тонкого коаксиала - утверждал, что звук значительно лучше

у самого бьіла такая идея, но мне казалось там могут бьіть проблемьі с терминацией, и я забил

[aal]

но мне казалось там могут бьіть проблемьі с терминацией,

Могут и будут - но всё можно решить....

[aal]

Сейчас подъехал Axel-FPS, привёз такой кабель.

Послушал чуток. Связка фламенко 1-й без галваноразвязки и Н153 не прогретый.

Сразу почувствовался объём сцены, низы интересней заиграли, струны у гитары стали слышны не ударом, а по отдельности. Улучшение гораздо выше ощущений - оно явно слышится.

К сожалению, кабель не остаётся у меня - вполне возможно, что смог бы дать больше информации. Написанное моё слуховое ощущение.

Надеюсь что через некоторое время подобный кабель будет у меня. Тогда дам расширенное описание.

[momitko]

У меня между платой ЦАПа и конвертером 10 проводов. Значит, надо сделать 10 тонких коаксиальных проводов?

---------- Добавлено в 00:14 ---------- Предыдущее сообщение в 00:12 ----------

Знакомый делал шлейфик I2S из тонкого коаксиала - утверждал, что звук значительно лучше.

Он делал шлейф для подключения в TTL формате? Скорее всего, это справедливо для TTL формата, но если данные идут по RS-485, то тогда не должно быть никакой разницы?

[aal]

У меня между платой ЦАПа и конвертером 10 проводов. Значит, надо сделать 10 тонких коаксиальных проводов?

Нет - зачем общий провод кидать коаксиальным? Достаточно сигнальный.

Он делал шлейф для подключения в TTL формате?

Да.

Скорее всего, это справедливо для TTL формата, но если данные идут по RS-485, то тогда не должно быть никакой разницы?

Там нужна конструкция как в HDMI кабеле - витая пара в экране - может что-то и даст....

[momitko]

Сегодня ездил к знакомому, у которого десяток разных CD плееров (топовых винтажных) и несколько более современных. Привозил к нему свой ЦАП, который мы подключили к компьютеру с обратной синхронизацией через девайс от KNLL.
В результате оказалось, что компьютер играет не хуже. но по одному параметру хуже, а именно, по скорости, динамике и как следствие динамическому диапазону. Использовал плеер Foobar и Aplayer через ASIO.
В чем может быть причина более медленного звука на компе?
А если попробовать USB транспорт Танго или другой флеш плеер, как у них с этим?
P.S. Под более медленным звуком имею в виду отсутствие удара. Нет такого удара, как на CD плеере.

[Daffy]

Ещё можно попробовать TTL по двум SATA шлейфам пустить. Сигнал и землю в общем экране никуда не подключённом. У меня RS485 по двум SATA бегает, экран с обоих сторон не соединён с землёй.
А что делает перемычка JP1?

[momitko]

А что делает перемычка JP1?

у меня эта перемчка стоит в положении "closed". а вообще, насколько я понимаю, она устанавливает режим работа SPDIF передатчика. Он либо передает данные дополнительно к сигналу синхры, либо нет.

Что касается сравнения системы с обратной синхронизацией с CD транспортом, то вот здесь я писал о своих дальнейших результатах в этом направлении: https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1699190

[Daffy]

То есть если разомкнуть JP1, конвертер превратиться из синронного в совершенно обычный? И если прежде, при замкнутой JP1 и не подключённой петле обратной синхронизации в звуке присутствовало потрескивание, оно прекратится со снятием перемычки?

[momitko]

То есть если разомкнуть JP1, конвертер превратиться из синронного в совершенно обычный? И если прежде, при замкнутой JP1 и не подключённой петле обратной синхронизации в звуке присутствовало потрескивание, оно прекратится со снятием перемычки?

Нет. Я так не думаю. Обычно SPDIF передатчик передает 2 потока: данные (data) и клок. Замыкая и размыкая перемычку JP1 мы либо говорим ему передавать данные, либо нет. Но на сам то передатчик эти данные не поступают. Значит ему нечего передавать кроме клока. Я предполагаю, что скорее всего если разомкнуть эту перемычку, то ничего не произойдет. Хотя надо провести эксперимент.
А клок он в любом случае передает независимо от положения перемычки. Хотя по хорошему надо читать даташит на DIT4192.
Мне кажется, что потрескивание от данной перемычки никак не зависит.

[Eugene Balakin]

Господа - вот это все - что выше - про "Джампер 1"- даже не смешно.
Он на входе данных трансивера. На землю - передаем только нули, дали лог единицу - передаем только единицы. Там даже SDATA написано.
Да - еще - СПДИФ без данных передавать сигнал клока не может. По определению. Прочитали бы что-нить про СПДИФ и бифазную модуляцию. Иными словами - чтобы передавать клок СПДИФ обязан передавать данные.
ПС Как раз данный случай, когда в канале данных только единицы или только нули (постоянка) и был причиной создания бифазной модуляции.

[momitko]

Т.е. джампер JP1 должен быть в положении DATA=1? У меня он находится в положении DATA-0 и все нормально работает: при переключении на внешний клок драйвер карты показывает 44.1кГц

[Eugene Balakin]

Т.е. джампер JP1 должен быть в положении DATA=1? У меня он находится в положении DATA-0 и все нормально работает: при переключении на внешний клок драйвер карты показывает 44.1кГц

Т.е. положение джампера 1 пофиг.
Можно с большой натяжкой предположить, что могут быть эффекты, связанные с тем, что при передаче нулей в бифазной модуляции фактическая частота вдвое меньше, но это касается только собственно поля аудиоданных, всякие там синхросигналы и служебка от этого в СПДИФ не зависят.
Поэтому все-таки пофиг, что мы даем на вход трансмиттера - все нули или все единицы.

[Alex]

Обычно SPDIF передатчик передает 2 потока: данные (data) и клок.

В самом деле?

[momitko]

Короче, я сейчас проверил. В обоих положениях джампера JP1 все прекрасно работает.

[Eugene Balakin]

Короче, я сейчас проверил. В обоих положениях джампера JP1 все прекрасно работает.

Offтопик:
Я как-то потерялся - на этом форуме какой процент паяльщиков читает даташииты и какой процент понимает как работает собранная ими же железка? Хотя бы такая простая, как эта. Или используется исключительно метод тыка. Причем не научного, а статистического.
Чего было проверять в данном случае? Оно обязано работать. Какие могли быть сомнения вообще?

[Daffy]

А зачем LD4 "Эмфазис"?