Ưu điểm của TOSLINK quang so với cáp đồng trục RCA là gì?


14

Một tiêu chuẩn phổ biến để truyền âm thanh kỹ thuật số giữa các thiết bị âm thanh là tiêu chuẩn AES3 (còn được gọi là S / PDIF). Tiêu chuẩn gửi âm thanh PCM âm thanh nổi và thường được tìm thấy trong thiết bị điện tử tiêu dùng. Tiêu chuẩn quy định nhiều loại kết nối với cáp đồng trục RCA và TOSLINK quang là hai loại phổ biến nhất.

Thông thường trong hướng dẫn sử dụng âm thanh, người ta thường lưu ý rằng TOSLINK quang cung cấp kết nối vượt trội do các khía cạnh vượt trội của cáp quang nói chung. Tôi hiểu môi trường vật lý của sợi quang ít bị nhiễu và có băng thông lý thuyết cao hơn. Cá nhân, tôi chưa bao giờ nhận thấy một sự khác biệt giữa hai.

Tôi muốn hỏi, trong phạm vi truyền âm thanh kỹ thuật số, có bất kỳ sự khác biệt có thể quan sát hoặc đo lường được giữa hai cáp không? Nếu không có độ trung thực âm thanh, có sự khác biệt về chất lượng truyền dẫn không? Là TOSLINK nhiều hơn một cáp quá đắt?

Cáp TOSLINK

Cáp RCA Đầu nối RCA rẻ hơn và phổ biến hơn.


5
Hơn nữa, nếu nó là kỹ thuật số và cáp đủ tốt để truyền dữ liệu, thì vấn đề của cáp được làm là gì?
dùng253751

1
Tôi nghĩ rằng đối với máy trộn, nó được ưa thích vì độ trễ thấp. TOshiba cung cấp 6MBps trong NRZ lên đến 20Mbps TODX2097A (F)
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

2
TODX2402 (F) cung cấp truyền song công 250 Mb / giây. Nhưng so với RCA lossless và giống như ghi CD / DVD mà không bị nhiễu
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

2
Chà, tôi có thể gửi luồng âm thanh vòm Dolby hoặc THX trực tiếp đến loa của mình qua TOSLINK. Với RCA, tôi bị giới hạn ở âm thanh nổi ... (tốt, ok, tôi có thể cung cấp các kết nối riêng biệt từ card âm thanh của mình cho các loa khác, nhưng đó là nhiều hơn các kênh L và R mà bạn nghĩ đến với RCA)
Baldrickk

Câu trả lời:


16

Ngoài câu trả lời của TimB, còn có một ưu điểm khác của giao tiếp quang này.

Với RCA, hai mạng được kết nối phải được tham chiếu với nhau. Trong trường hợp quang, có sự cách ly điện giữa hai. Do đó, có thể có ít vấn đề hơn với các vòng lặp trên mặt đất, mạng vẫn có thể bị cô lập, v.v. Điều đó cũng có nghĩa là các căn cứ không thể hoạt động như một ăng ten lớn có thể giúp cho toàn bộ hệ thống dễ bị nhiễu thấp hơn.

Và nhược điểm bổ sung của các đầu nối RCA là ở kết nối mặt đất. Nếu bạn nhìn vào hầu hết các đầu nối hiện đại, bạn sẽ thấy rằng kết nối mặt đất được thực hiện đầu tiên. Kết quả là, hai mạch được kết nối trước tiên được kéo đến cùng một tiềm năng và sau đó dữ liệu thực tế được kết nối. Nếu dữ liệu được kết nối trước, điều này vẫn xảy ra - nhưng các dòng điện để làm như vậy bây giờ phải chảy qua các mạch thu kỹ thuật số nhạy cảm hơn nhiều của bạn. Trong các đầu nối RCA, kết nối đầu tiên là chân giữa mang dữ liệu. Vì lý do này, tôi thường được thông báo rằng bạn phải luôn luôn kết nối các đầu nối RCA trước khi kết nối toàn bộ hệ thống với điện áp nguồn - hoặc sử dụng lug đất mà một số thiết bị này phải tham chiếu hệ thống với đất chính mọi lúc. Không cần nói rằng,cắm nóng .


15

Tôi muốn hỏi, trong phạm vi truyền âm thanh kỹ thuật số, có bất kỳ sự khác biệt có thể quan sát hoặc đo lường được giữa hai cáp không?

Trên thực tế, có.

Sự cô lập:

Sợi quang không dẫn điện, do đó, nó giải quyết các vòng lặp trên mặt đất, các vấn đề hum / buzz và bất kỳ không nhạy cảm với nhiễu RF. Coax cũng có thể được cách ly bằng máy biến áp, tuy nhiên điều này làm tăng thêm chi phí và không phổ biến trong thiết bị tiêu dùng. Một thử nghiệm nhanh với đồng hồ vạn năng giữa mặt đất kỹ thuật số RCA và bất kỳ mặt đất RCA nào khác sẽ tiết lộ nếu có cách ly máy biến áp hay không.

Điều này thực sự quan trọng đối với các hộp truyền hình cáp được kết nối với mặt đất của cáp, vì điều này có xu hướng tạo ra các vòng đất khó chịu.

Băng thông:

Phần lớn các bộ thu phát quang trên thị trường sẽ có đủ băng thông cho 24 bit / 96kHz, nhưng chỉ một số ít sẽ vượt qua 24 / 192k và không có gì vượt qua 384k. Nếu bạn muốn biết cái nào bạn có, hãy làm một bài kiểm tra. Đó là nhị phân: nó hoạt động hoặc nó không. Tất nhiên bạn có thể mua bộ thu phát quang có băng thông cao hơn nhiều (đối với ethernet, trong số những thứ khác), nhưng bạn sẽ không tìm thấy những thiết bị này trong thiết bị âm thanh.

Coax không gặp rắc rối với băng thông, nó sẽ vượt qua 384k mà không gặp sự cố nào, liệu âm thanh có tốt hơn hay không được coi là một bài tập cho bộ phận tiếp thị.

Cho dù 192k là một mánh lới quảng cáo tiếp thị hay hữu ích là một câu hỏi thú vị, nhưng nếu bạn muốn sử dụng nó và công cụ trả lời quang của bạn không hỗ trợ thì bạn sẽ phải sử dụng dỗ.

Chiều dài

Sợi quang nhựa là giá rẻ. Đếm vào độ suy giảm 1dB / m. Đây không phải là sợi viễn thông lõi thủy tinh chất lượng cao với tổn thất 1-2dB / km! Điều này không quan trọng đối với sợi dài 1m trong rạp chiếu phim tại nhà của bạn, nhưng nếu bạn cần chạy 100 mét, dỗ sẽ là lựa chọn duy nhất. Coi ăng-ten TV 75R là tốt. Hoặc chất xơ tốt hơn, nhưng không phải nhựa. Kết nối, tất nhiên, không tương thích.

(Lưu ý 1dB / m dành cho tín hiệu số, không phải âm thanh analog. Nếu tín hiệu số bị suy giảm quá mức, bộ thu sẽ không thể giải mã được, nếu không sẽ xảy ra lỗi).

Tỷ lệ lỗi bit

Chặn một vấn đề lớn, tất cả các bit sẽ ở đó với cả hai hệ thống (tôi đã kiểm tra). BER không phải là một vấn đề trong thực tế. Bất cứ ai nói về lỗi bit trong SPDIF đều có thứ gì đó để bán, thường là một mánh lới quảng cáo đắt tiền để giải quyết vấn đề không tồn tại. Ngoài ra SPDIF bao gồm kiểm tra lỗi, vì vậy người nhận sẽ che giấu mọi lỗi.

Jitter

Máy thu quang thêm jitter nhiều hơn (trong phạm vi ns) so với đồng trục được triển khai tốt.

Nếu việc triển khai dỗ được thực hiện (không đủ phần mở rộng băng thông ở cấp thấp, vi phạm trở kháng 75R, nhiễu giao thoa cao, v.v.), nó cũng có thể thêm jitter.

Điều này chỉ quan trọng nếu bộ DAC của bạn ở đầu nhận không thực hiện khôi phục đồng hồ phù hợp (ví dụ: WM8805, ESS DAC hoặc các hệ thống dựa trên FIFO khác). Nếu nó làm đúng, sẽ không có sự khác biệt có thể đo lường được, và chúc may mắn nghe thấy bất cứ điều gì trong một bài kiểm tra mù đôi. Nếu máy thu không làm sạch jitter đúng cách thì bạn sẽ có sự khác biệt rõ ràng giữa các dây cáp. Đây là vấn đề "máy thu không thực hiện công việc", không phải là sự cố cáp.

BIÊN TẬP

SPDIF nhúng đồng hồ vào tín hiệu, vì vậy nó phải được phục hồi. Điều này được thực hiện với PLL được đồng bộ hóa với các chuyển tiếp SPDIF đến. Lượng jitter trong đồng hồ được khôi phục phụ thuộc vào mức độ jitter trong các chuyển đổi tín hiệu đến và khả năng của PLL từ chối nó.

Khi tín hiệu số chuyển tiếp, thời điểm quan trọng xảy ra khi nó đi qua ngưỡng mức logic của máy thu. Tại thời điểm này, lượng jitter được thêm bằng với nhiễu (hoặc lượng lỗi được thêm vào tín hiệu) chia cho tốc độ xoay tín hiệu.

Ví dụ: nếu tín hiệu có thời gian tồn tại là 10ns / V và chúng ta thêm nhiễu 10mV, điều này sẽ thay đổi mức chuyển đổi logic theo thời gian thêm 100ps.

Các máy thu TOSLINK có nhiễu ngẫu nhiên nhiều hơn so với những gì được thêm vào bởi một sự dỗ dành (tín hiệu photodiode yếu và phải được khuếch đại), nhưng đây không phải là nguyên nhân chính. Nó thực sự là giới hạn ban nhạc.

Coax SPDIF thường được ghép nối AC với nắp hoặc khớp nối biến áp. Điều này thêm một đường chuyền cao trên đỉnh của bản chất đường chuyền thấp tự nhiên của bất kỳ phương tiện truyền dẫn nào. Kết quả là một bộ lọc thông dải. Nếu băng thông không đủ lớn, điều này có nghĩa là các giá trị tín hiệu trong quá khứ sẽ ảnh hưởng đến các giá trị hiện tại. Xem fig.5 trong bài viết này . Hoặc ở đây:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Các khoảng thời gian dài hơn của các mức không đổi (1 hoặc 0) sẽ ảnh hưởng đến các mức trên các bit tiếp theo và di chuyển các chuyển đổi theo thời gian. Điều này thêm jitter phụ thuộc dữ liệu. Cả hai bên cao và thấp đều quan trọng.

Quang học thêm jitter vì nhiễu của nó cao hơn và băng thông của nó nhỏ hơn so với dỗ dành được thực hiện đúng. Ví dụ, xem liên kết này . Jitter trên 192k rất cao (gần 1/3 thời gian một chút) nhưng jitter trên 48k thấp hơn nhiều, vì bộ thu không đủ băng thông cho tín hiệu 192k, do đó, nó hoạt động như một đường thông thấp và các bit trước đó bị nhòe vào bit hiện tại (đó là giao thoa xen kẽ). Điều này gần như vô hình trên 48k vì băng thông máy thu là đủ cho tốc độ mẫu này, do đó nhiễu giao thoa thấp hơn nhiều. Tôi không chắc máy thu được sử dụng bởi anh chàng này thực sự hỗ trợ 192k, dạng sóng thực sự trông rất tệ và tôi nghi ngờ chip giải mã sẽ thấy nó ngon miệng. Nhưng điều này minh họa băng thông và nhiễu giao thoa tốt.

Hầu hết các datasheets máy thu quang sẽ chỉ định một vài jitter js.

Điều tương tự có thể xảy ra với một dỗ dỗ SPDIF xấu, nếu nó hoạt động như một bộ lọc thông thấp. Phần đường cao của hàm truyền cũng đóng một phần (đọc bài viết được liên kết ở trên). Tương tự nếu cáp dài và sự gián đoạn trở kháng gây ra phản xạ làm hỏng các cạnh.

Lưu ý điều này chỉ quan trọng nếu các mạch sau không từ chối nó. Vì vậy, kết quả cuối cùng là rất phụ thuộc thực hiện. Nếu máy thu là CS8416 và chip DAC rất nhạy cảm với jitter, nó có thể rất dễ nghe. Với các chip hiện đại hơn sử dụng PLL kỹ thuật số để tái tạo đồng hồ, chúc may mắn nghe thấy bất kỳ sự khác biệt! Những công việc này rất tốt.

Ví dụ WM8805 chạy dữ liệu nhận được thông qua một FIFO nhỏ và sử dụng bộ tổng hợp đồng hồ Frac-N để tái tạo lại đồng hồ, có tần số được cập nhật một lần. Nó là khá thú vị để xem trên phạm vi.


Bạn có thể cung cấp một số nguồn về khiếu nại liên quan đến jitter? Tôi chưa thấy tuyên bố này trước đây và muốn xem xét thêm.
Joren Vaes 29/03/18

1
@JorenVaes Tôi đã thêm một vài liên kết.
peufeu

Coax can also be isolated with a transformer, however this adds to the cost and is uncommon in consumer equipmentLà opt optplers là một thay thế hợp lý? Tôi biết rằng chúng được sử dụng trong các cổng MIDI được kết nối với đồng, ví dụ.
Tobia Tesan

@TobiaTesan đầu ra SPDIF điển hình là 0,5-1Vpp và nắp được ghép nối để nó không có đủ nước để cung cấp năng lượng cho đèn LED trong một opto. Vì vậy, bạn cần một tốc độ nhanh (> 16Mb / giây) và nguồn cung cấp riêng biệt cho phía đầu vào ... sẽ có giá cao hơn một máy biến áp tốt không đắt, chỉ đơn giản là trong các thiết bị điện tử tiêu dùng mỗi xu ...
peufeu

1
@AaronD Tôi thậm chí đã không nghĩ rằng sự nhầm lẫn sẽ có thể xảy ra, nhưng tôi đã đưa ra nhận xét của bạn trong câu trả lời chỉ trong trường hợp;)
peufeu

5

Sợi quang không bức xạ điện từ, nhưng quan trọng hơn là khả năng miễn nhiễm với nhiễu điện từ có thể gây ra hỏng dữ liệu trên đồng trong điều kiện khắc nghiệt. Sự can thiệp như vậy có thể đến từ việc một công tắc bị tắt khi đang tải, hoặc có thể được tạo ra bởi một động cơ dưới tải cao.


Để thêm một số bằng chứng giai thoại cho điều này, với cáp đồng giá rẻ tôi đã bị mất tín hiệu âm thanh kỹ thuật số trong một giây mỗi lần tôi bật hoặc tắt công tắc đèn, do nhiễu gây ra bởi cáp. Trao đổi nó cho một cáp quang nhựa đã khắc phục vấn đề. Vì vậy, nó thậm chí không cần phải là điều kiện khắc nghiệt để gây nhiễu, nếu bạn đang sử dụng các loại cáp phù hợp khủng khiếp.
Malvineous

-6

Vâng, tôi đã mua một cáp kỹ thuật số đồng trục giá rẻ và một dây dẫn quang SPDIF giá rẻ và để chắc chắn rằng tiếng dỗ có vẻ buồn tẻ và bằng phẳng, tôi đổi sang cáp quang và nó sáng hơn và sống động trên toàn dải tần số. Vì vậy, nó không phải là tất cả các quảng cáo tiếp thị, tôi đã tham gia vào HiFi và Điện tử một cách chuyên nghiệp kể từ khi rời trường hơn 40 năm trước


4
Bạn có thể định lượng được "buồn tẻ và bằng phẳng" và "sáng hơn và sống động" nghĩa là gì không? Có sự khác biệt trong phân phối tần số của từng tín hiệu không? Bạn có thể đề xuất bất kỳ lý do tại sao điều đó có thể được?
LeoR

Tôi không có máy phân tích quang phổ trong tay nhưng bạn có thể cho rằng nó nghe có vẻ như có một cuộn ở tần số cao và tần số thấp
RalphB
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.