Яка перевага оптичного TOSLINK над коаксіальним кабелем RCA?

Популярним стандартом для передачі цифрового аудіо між аудіопристроями став стандарт AES3 (також відомий як S / PDIF). Стандарт посилає стерео-аудіо PCM та часто зустрічається в побутовій електроніці. Стандарт визначає кілька типів взаємозв'язку, причому коаксіальні кабелі RCA та оптичний TOSLINK є двома найпопулярнішими.

Як правило, в аудіо посібниках зазвичай відзначається, що оптичний TOSLINK забезпечує найкраще з'єднання за рахунок переважних аспектів оптичних кабелів загалом. Я розумію, що фізичні середовища оптичних волокон менш схильні до шуму і мають більшу теоретичну пропускну здатність. Особисто я ніколи не помічав різниці між ними.

Я хочу запитати, в межах цифрової передачі аудіо, чи є їхні видимі чи вимірювані відмінності між двома кабелями? Якщо немає в аудіо-вірності, чи є різниця в якості передачі? Це TOSLINK більше, ніж завищений кабель?

Роз'єми RCA дешевші та універсальніші.

Окрім відповіді TimB, є ще одна перевага цього оптичного зв’язку.

За допомогою RCA дві підключені мережі повинні бути посиланнями один на одного. Що стосується оптичного, то між ними існує гальванічна ізоляція. В результаті може виникнути менше проблем із замиканнями на землю, мережі можуть залишатися ізольованими тощо. Це також означає, що підстави не можуть виступати великою антеною, що може полегшити отримання низького рівня шуму в системі в цілому.

І додатковим недоліком роз'ємів RCA є заземлення. Якщо ви подивитесь на більшість сучасних з'єднувачів, ви побачите, що заземлення підключення зроблено першим. Як результат, два ланцюги, що підключаються, спочатку підтягуються до одного потенціалу, а потім підключаються фактичні дані. Якщо дані підключені спочатку, це все одно відбувається - але струми для цього тепер повинні протікати через ваші ймовірно набагато чутливіші цифрові схеми приймача. У роз'ємах RCA першим з'єднанням є центральний штифт, який несе дані. З цієї причини мені часто говорили, що завжди слід спочатку підключити роз'єми RCA, перш ніж підключити всю систему до напруги мережі - або використовувати заземлений наконечник, який деяким із цих пристроїв повинен постійно посилати систему на землю електромережі. Потрібно говорити,гаряче підключення .

Я хочу запитати, в межах цифрової передачі аудіо, чи є їхні видимі чи вимірювані відмінності між двома кабелями?

Власне, так.

Ізоляція:

Оптичне волокно не є електропровідним, тому воно вирішує проблеми заземлення, гудіння / гудіння і будь-яке нечутливе до РФ перешкод. Коаксіум також можна ізолювати трансформатором, однак це збільшує вартість і є рідкістю у споживчому обладнанні. Швидкий тест на мультиметр між цифровим заземленням RCA та будь-яким іншим заземленням RCA виявить, чи є ізоляція трансформатора чи ні.

Це дійсно має значення для коробки кабельного телебачення, які підключені до землі кабелю, оскільки це, як правило, створює дратівливі петлі заземлення.

Пропускна здатність:

Більшість оптичних приймачів на ринку матиме достатню пропускну здатність для 24 біт / 96 кГц, але лише деякі пройдуть 24/192 к, а жоден не пропустить 384 к. Якщо ви хочете знати, який у вас є, зробіть тест. Це досить двійкове: працює чи ні. Звичайно, ви можете придбати оптичні приймачі з набагато більшою пропускною здатністю (для мереж Ethernet, серед іншого), але їх не знайдете в аудіо передачі.

Coax не має проблем з пропускною здатністю, він пройде 384k без проблем, чи буде це звучати краще, залишається як вправа для відділу маркетингу.

Чи 192k - це маркетинговий трюк чи корисний - цікаве питання, але якщо ви хочете його використовувати, а ваш оптичний ревівер не підтримує його, тоді вам доведеться використовувати coax.

Довжина

Пластикове оптичне волокно коштує дешево. Розраховують на ослаблення 1 дБ / м. Це не високоякісне склоядерне телекомунікаційне волокно з втратою 1-2 дБ / км! Це не має значення для волокна довжиною 1 м у вашому домашньому кінотеатрі, але якщо вам потрібен пробіг на 100 метрів, коаксифікація стане єдиним варіантом. 75-річна телевізійна антена коаксіальна. Або краще волокна, але не пластику. З'єднувачі, звичайно, не сумісні.

(Примітка 1 дБ / м - це цифровий сигнал, а не аналоговий звук. Якщо цифровий сигнал занадто ослаблений, приймач не зможе його розшифрувати, або виникнуть помилки).

Бітова швидкість помилок

Якщо заборонити головну проблему, всі біти будуть там з обома системами (я перевірив). BER не є проблемою на практиці. Кожен, хто говорить про бітові помилки в SPDIF, має щось продати, як правило, дорогий трюк для вирішення неіснуючої проблеми. Також SPDIF включає перевірку помилок, тому приймач маскує будь-які помилки.

Джиттер

Оптичні приймачі додають набагато більше тремтіння (в ns діапазоні), ніж добре реалізований коаксіальний.

Якщо реалізація коаксіуму є недостатнім (недостатньо розширення пропускної здатності на нижньому кінці, порушення імпедансу 75R, висока міжсимвольна перешкода тощо), він також може додати тремтіння.

Це важливо лише в тому випадку, якщо ваш ЦАП на кінці прийому не реалізує належне відновлення годин (наприклад, WM8805, ESS DAC або інші системи на базі FIFO). Якщо це буде зроблено правильно, не буде вимірної різниці, і удача почує щось у подвійному сліпому тесті. Якщо приймач не очищає тремтіння належним чином, то у вас будуть чутні відмінності між кабелями. Це проблема "приймач не виконує свою роботу", а не проблема кабелю.

EDIT

SPDIF вбудовує годинник у сигнал, тому його потрібно відновити. Це робиться за допомогою PLL, синхронізованого з вхідними переходами SPDIF. Кількість тремтіння у відновленому годиннику залежить від того, скільки тремтіння є в переходах вхідного сигналу, і здатності PLL відхиляти його.

Коли цифровий сигнал переходить, важливий момент настає при його проходженні через поріг логічного рівня приймача. У цей момент кількість доданого тремтіння дорівнює шуму (або кількості помилок, доданих у сигнал), поділеному на швидкість скорочення сигналу.

Наприклад, якщо сигнал має час руху 10нс / В, і ми додаємо шум 10мВ, це змістить перехід логічного рівня у часі на 100ps.

Приймачі TOSLINK мають набагато більше випадкових шумів, ніж те, що додається коаксіальним сигналом (фотодіодний сигнал слабкий і його потрібно посилити), але це не головна причина. Це насправді обмежує смугу.

Коаксіальний SPDIF, як правило, поєднується з змінного струму з кришкою або трансформатором. Це додає високого пропускання поверх природної низькочастотної природи будь-якого середовища передачі. В результаті виходить смуговий фільтр. Якщо смуга пропускання недостатньо велика, це означає, що минулі значення сигналу впливатимуть на поточні значення. Див. Рис.5 у цій статті . Або тут:

Більш тривалі періоди постійних рівнів (1 або 0) впливатимуть на рівні наступних бітів і переміщатимуть переходи в часі. Це додає залежність від тремтіння, що залежить від даних. І сторона високого і низького проходів має значення.

Оптичний додає більше тремтіння, оскільки його шум вище, а його пропускна здатність менша, ніж правильно виконаний коаксіальний. Наприклад, дивіться це посилання . Джиттер на 192 К дуже високий (майже 1/3 бітового часу), але тремтіння на 48 К набагато нижче, оскільки у приймача недостатньо пропускної здатності для сигналу 192 К, тому він діє як низький пропуск, а попередні біти розмазують в поточний біт (це міжсимвольна інтерференція). Це майже непомітно на 48 К, оскільки пропускна здатність приймача достатня для цієї швидкості вибірки, тому міжсимвольна інтерференція значно нижча. Я не впевнений, що приймач, який використовує цей хлопець, насправді підтримує 192k, форма хвилі справді виглядає погано, і я сумніваюся, що чіп декодера вважає його приємним. Але це добре ілюструє пропускну здатність та міжсимвольні перешкоди.

Більшість таблиць даних оптичних приймачів визначають джиттер декількох нс.

Те саме може статися і з поганим коаксіальним SPDIF, якщо він діє як фільтр низьких частот. Частина функції передачі з високою частотою також відіграє свою роль (читайте статтю, зв'язану вище). Те саме, якщо кабель довгий і розриви опору викликають відбиття, які пошкоджують краї.

Зверніть увагу, це має значення лише в тому випадку, якщо наступна схема не відхиляє його. Тож кінцевий результат залежить від впровадження. Якщо приймач CS8416 і чіп DAC дуже чутливий до тремтіння, він може бути дуже чутним. З більш сучасними чіпами, які використовують цифровий PLL для реконструкції годинника, удачі, почувши будь-яку різницю! Вони працюють дуже добре.

Наприклад, WM8805 управляє отриманими даними через крихітний FIFO і використовує синтезатор годинника Frac-N для реконструкції тактової частоти, частота якої оновлюється один раз. Досить цікаво спостерігати за розмахом.

Волоконно-оптичні не випромінюють електромагнітно, але важливіше те, що він несприйнятливий до електромагнітних перешкод, які можуть викликати пошкодження даних на міді в екстремальних умовах. Такі перешкоди можуть виникати внаслідок вимкнення вимикача, що вимикається під навантаженням, або може бути вироблений двигуном при великому навантаженні.

Добре, що я купив дешевий коаксіальний цифровий кабель і дешевий оптичний провід SPDIF, і, напевно, коаксіал звучав тьмяно і рівно, я перейшов на оптичний кабель, і він був яскравішим і жвавішим у всьому діапазоні частот. Отож, це не всякий маркетинговий ажіотаж, я займався HiFi та електронікою професійно з часу закінчення школи понад 40 років тому