Jaka jest przewaga optycznego TOSLINK nad kablem koncentrycznym RCA?

Popularnym standardem transmisji cyfrowego dźwięku między urządzeniami audio jest standard AES3 (znany również jako S / PDIF). Standard wysyła dźwięk stereo PCM i często znajduje się w elektronice użytkowej. Norma określa wiele typów połączeń, przy czym kable koncentryczne RCA i optyczne TOSLINK są dwoma najbardziej popularnymi.

Powszechnie w podręcznikach audio często zauważa się, że optyczny TOSLINK zapewnia doskonałe połączenie ze względu na ogólnie lepsze aspekty kabli optycznych. Rozumiem, że fizyczne medium światłowodów jest mniej podatne na zakłócenia i ma większą teoretyczną szerokość pasma. Osobiście nigdy nie zauważyłem różnicy między nimi.

Chcę zapytać, w zakresie cyfrowej transmisji audio, czy są jakieś widoczne lub mierzalne różnice między dwoma kablami? Jeśli nie ma wierności dźwięku, czy istnieje różnica w jakości transmisji? Czy TOSLINK to coś więcej niż zbyt drogi kabel?

Złącza RCA są tańsze i bardziej powszechnie dostępne.

Oprócz odpowiedzi TimB istnieje jeszcze jedna zaleta tej komunikacji optycznej.

W przypadku RCA dwie połączone sieci muszą być ze sobą powiązane. W przypadku optycznym zachodzi między nimi izolacja galwaniczna. W rezultacie może występować mniej problemów z pętlami uziemienia, sieci mogą pozostać izolowane itp. Oznacza to również, że uziemienia nie mogą działać jako duża antena, co może ułatwić uzyskanie niskiego poziomu szumów w systemie jako całości.

Dodatkową wadą złączy RCA jest uziemienie. Jeśli spojrzysz na większość nowoczesnych złączy, zobaczysz, że połączenie z uziemieniem jest wykonane jako pierwsze. W rezultacie dwa połączone obwody są najpierw przyciągane do tego samego potencjału, a następnie łączone są rzeczywiste dane. Jeśli dane zostaną najpierw podłączone, nadal tak się dzieje - ale prądy do tego muszą przepływać przez prawdopodobnie bardziej wrażliwe obwody odbiorników cyfrowych. W złączach RCA pierwszym połączeniem jest środkowy pin przenoszący dane. Z tego powodu często mi mówiono, że zawsze należy najpierw podłączyć złącza RCA, przed podłączeniem całego systemu do napięcia sieciowego - lub użyć końcówki uziemiającej, że niektóre z tych urządzeń muszą zawsze odnosić system do uziemienia sieci. Nie trzeba dodawać że,podłączanie na gorąco .

Chcę zapytać, w zakresie cyfrowej transmisji audio, czy są jakieś widoczne lub mierzalne różnice między dwoma kablami?

Aktualnie tak.

Izolacja:

Światłowód nie przewodzi, więc rozwiązuje pętle uziemienia, problemy z szumem / szumem i wszystko jest niewrażliwe na zakłócenia RF. Koncentryczny można również izolować za pomocą transformatora, jednak zwiększa to koszty i jest rzadkością w urządzeniach konsumenckich. Szybki test multimetrem między cyfrową masą RCA a dowolną inną masą RCA ujawni, czy transformator jest izolowany czy nie.

To naprawdę ma znaczenie dla urządzeń telewizji kablowej, które są podłączone do uziemienia kabla, ponieważ ma to tendencję do tworzenia irytujących pętli uziemienia.

Pasmo:

Większość optycznych nadajników-odbiorników na rynku będzie miała wystarczającą szerokość pasma dla 24 bitów / 96 kHz, ale tylko kilka z nich przejdzie 24 / 192k i żaden nie przepuści 384k. Jeśli chcesz wiedzieć, który masz, wykonaj test. To raczej binarne: działa albo nie działa. Oczywiście można kupić transceivery optyczne o znacznie większej przepustowości (między innymi do Ethernetu), ale nie znajdziesz ich w sprzęcie audio.

Coax nie ma problemów z przepustowością, bez problemu przejdzie 384k, czy to będzie lepiej brzmiało, jest zadaniem dla działu marketingu.

To, czy 192k jest chwytem marketingowym, czy jest użyteczne, jest interesującym pytaniem, ale jeśli chcesz go użyć, a twój optyczny detektor go nie obsługuje, musisz użyć kabla koncentrycznego.

Długość

Plastikowe włókno światłowodowe jest tanie. Możesz liczyć na tłumienie 1dB / m. To nie jest wysokiej jakości szklany rdzeń telekomunikacyjny z utratą 1-2dB / km! Nie ma to znaczenia dla światłowodu o długości 1 m w kinie domowym, ale jeśli potrzebujesz biegu o długości 100 metrów, koncentryczna będzie jedyną opcją. Koncentryczna antena telewizyjna 75R jest w porządku. Lub lepsze włókno, ale nie plastik. Złącza oczywiście nie są kompatybilne.

(Uwaga 1dB / m dotyczy sygnału cyfrowego, a nie analogowego audio. Jeśli sygnał cyfrowy jest zbyt osłabiony, odbiornik nie będzie w stanie go dekodować, w przeciwnym razie wystąpią błędy).

Bitowa stopa błędu

Z wyjątkiem poważnego problemu wszystkie bity będą tam z oboma systemami (sprawdziłem). BER nie jest problemem w praktyce. Każdy, kto mówi o błędach bitowych w SPDIF, ma coś do sprzedania, zwykle kosztowną sztuczkę w celu rozwiązania nieistniejącego problemu. SPDIF obejmuje również sprawdzanie błędów, więc odbiornik będzie maskował wszelkie błędy.

Drganie

Odbiorniki optyczne dodają znacznie więcej drgań (w zakresie ns) niż dobrze zaimplementowany koncentryczny.

Jeśli implementacja koncentryczna jest nieuczciwa (niewystarczające rozszerzenie pasma na niskim poziomie, naruszenie impedancji 75R, wysoka interferencja między symbolami itp.), Może również dodać jitter.

Ma to znaczenie tylko wtedy, gdy Twój DAC po stronie odbierającej nie implementuje prawidłowego odzyskiwania zegara (tj. WM8805, ESS DAC lub inne systemy oparte na FIFO). Jeśli zrobi to poprawnie, nie będzie mierzalnej różnicy i powodzenia w słyszeniu czegokolwiek w teście podwójnie ślepej próby. Jeśli odbiornik nie usunie jittera prawidłowo, będziesz mieć słyszalne różnice między kablami. Jest to problem „odbiornik nie wykonuje swojej pracy”, a nie problem z kablami.

EDYTOWAĆ

SPDIF osadza zegar w sygnale, więc należy go odzyskać. Odbywa się to z PLL zsynchronizowanym z przychodzącymi przejściami SPDIF. Ilość jittera w odzyskanym zegarze zależy od tego, ile jittera występuje w przychodzących przejściach sygnału i od zdolności PLL do jego odrzucenia.

Kiedy sygnał cyfrowy przechodzi, ważny moment ma miejsce, gdy przechodzi on przez próg poziomu logicznego odbiornika. W tym momencie ilość dodanego jittera jest równa szumowi (lub ilości błędu dodanego do sygnału) podzielonemu przez szybkość zmiany sygnału.

Na przykład, jeśli sygnał ma czas narastania 10ns / V i dodamy szum 10mV, spowoduje to przesunięcie logicznego przejścia poziomu w czasie o 100ps.

Odbiorniki TOSLINK emitują znacznie więcej losowych szumów niż w przypadku koncentrycznego (sygnał fotodiody jest słaby i musi zostać wzmocniony), ale to nie jest główna przyczyna. To faktycznie ogranicza pasmo.

Koncentryczny SPDIF jest zwykle sprzężony prądem przemiennym z nasadką lub transformatorem. To dodaje górnoprzepustowy dodatek do naturalnego dolnoprzepustowego charakteru dowolnego medium transmisyjnego. Rezultatem jest filtr pasmowoprzepustowy. Jeśli pasmo przepustowe nie jest wystarczająco duże, oznacza to, że wcześniejsze wartości sygnału wpłyną na bieżące wartości. Zobacz rys. 5 w tym artykule . Lub tu:

Dłuższe okresy stałych poziomów (1 lub 0) będą miały wpływ na poziomy kolejnych bitów i przesuwają przejścia w czasie. Dodaje to fluktuacji zależnej od danych. Liczy się zarówno strona górnoprzepustowa, jak i dolnoprzepustowa.

Optyczne dodaje więcej jittera, ponieważ jego szum jest wyższy, a jego pasmo przepustowe jest mniejsze niż prawidłowo zaimplementowany kabel koncentryczny. Na przykład zobacz ten link . Jitter na 192k jest bardzo wysoki (prawie 1/3 czasu), ale jitter na 48k jest znacznie niższy, ponieważ odbiornik nie ma wystarczającej przepustowości dla sygnału 192k, więc działa jak dolnoprzepustowy, a poprzednie bity rozmazują do bieżącego bitu (to interferencja między symbolami). Jest to prawie niewidoczne na 48k, ponieważ szerokość pasma odbiornika jest wystarczająca dla tej częstotliwości próbkowania, więc interferencja między symbolami jest znacznie niższa. Nie jestem pewien, czy odbiornik używany przez tego faceta faktycznie obsługuje 192k, kształt fali wygląda naprawdę źle i wątpię, żeby układ dekodera byłby w stanie go zaakceptować. Ale dobrze ilustruje to szerokość pasma w porównaniu do interferencji między symbolami.

Większość kart danych odbiorników optycznych określa jitter kilku ns.

To samo może wystąpić w przypadku złej koncentrycznej SPDIF, jeśli działa jak filtr dolnoprzepustowy. Część górnoprzepustowa funkcji przesyłania również odgrywa rolę (przeczytaj artykuł z linkiem powyżej). To samo, jeśli kabel jest długi, a nieciągłości impedancji powodują odbicia, które uszkadzają krawędzie.

Uwaga: ma to znaczenie tylko wtedy, gdy następujący zespół obwodów go nie odrzuci. Wynik końcowy jest więc bardzo zależny od implementacji. Jeśli odbiornik to CS8416, a układ DAC jest bardzo wrażliwy na drgania, może być bardzo słyszalny. Dzięki bardziej nowoczesnym czipom, które wykorzystują cyfrowy PLL do rekonstrukcji zegara, powodzenia słysząc każdą różnicę! Te działają bardzo dobrze.

Na przykład WM8805 uruchamia odebrane dane przez niewielki FIFO i wykorzystuje syntezator zegara Frac-N do rekonstrukcji zegara, którego częstotliwość jest aktualizowana raz na jakiś czas. Interesujące jest obserwowanie lunety.

Światłowód nie promieniuje elektromagnetycznie, ale ważniejsze jest to, że jest odporny na zakłócenia elektromagnetyczne, które mogą powodować uszkodzenie danych na miedzi w ekstremalnych warunkach. Takie zakłócenia mogą pochodzić z wyładowania łukowego wyłącznika pod obciążeniem lub mogą być generowane przez silnik pod dużym obciążeniem.

No cóż, kupiłem tani cyfrowy kabel współosiowy i tani przewód optyczny SPDIF i na pewno brzmiał nudno i płasko, zamieniłem na kabel optyczny i był jaśniejszy i bardziej żywy w całym zakresie częstotliwości. Więc to nie wszystko marketingowe szumy, profesjonalnie zajmuję się sprzętem hi-fi i elektroniką, odkąd skończyłem szkołę ponad 40 lat temu