Qual è il vantaggio del cavo ottico coassiale TOSLINK su RCA?

Uno standard popolare per la trasmissione di audio digitale tra dispositivi audio è stato lo standard AES3 (noto anche come S / PDIF). Lo standard invia l'audio stereo PCM e si trova spesso nell'elettronica di consumo. Lo standard specifica più tipi di interconnessione con i cavi coassiali RCA e TOSLINK ottico sono i due più popolari.

Comunemente nei manuali audio, si nota comunemente che il TOSLINK ottico fornisce una connessione superiore a causa degli aspetti superiori dei cavi ottici in generale. Comprendo che il mezzo fisico delle fibre ottiche è meno soggetto al rumore e possiede una maggiore larghezza di banda teorica. Personalmente, non ho mai notato una differenza tra i due.

Voglio chiedere, nell'ambito della trasmissione audio digitale, sono le loro differenze osservabili o misurabili tra i due cavi? Se non nella fedeltà audio, c'è una differenza nella qualità della trasmissione? TOSLINK è più di un cavo troppo costoso?

I connettori RCA sono più economici e universalmente disponibili.

Oltre alla risposta di TimB, c'è un altro vantaggio di questa comunicazione ottica.

Con RCA, le due reti connesse devono essere referenziate tra loro. Nel caso dell'ottica, c'è un isolamento galvanico tra i due. Di conseguenza, potrebbero esserci meno problemi con i loop di terra, le reti possono rimanere isolate, ecc. Significa anche che i motivi non possono fungere da grande antenna che potrebbe rendere più facile ottenere un basso rumore nel sistema nel suo insieme.

E lo svantaggio aggiuntivo dei connettori RCA è nella connessione di terra. Se guardi la maggior parte dei connettori moderni, vedrai che la connessione di terra viene effettuata per prima. Di conseguenza, i due circuiti da collegare vengono prima estratti allo stesso potenziale, quindi i dati effettivi vengono collegati. Se i dati vengono collegati per primi, ciò accade ancora, ma le correnti per farlo ora devono fluire attraverso i circuiti del ricevitore digitale probabilmente molto più sensibili. Nei connettori RCA, la prima connessione è il pin centrale che trasporta i dati. Per questo motivo mi è stato spesso detto che dovresti sempre collegare prima i connettori RCA, prima di collegare l'intero sistema alla tensione di rete, oppure utilizzare il capocorda che alcuni di questi dispositivi devono fare riferimento in ogni momento al sistema. Inutile dire chehot plug .

Voglio chiedere, nell'ambito della trasmissione audio digitale, sono le loro differenze osservabili o misurabili tra i due cavi?

Attualmente si.

Solitudine:

La fibra ottica non è conduttiva, quindi risolve loop di terra, problemi di ronzio / ronzio e qualsiasi cosa non è sensibile alle interferenze RF. Il coassiale può anche essere isolato con un trasformatore, tuttavia ciò aumenta i costi ed è raro nelle apparecchiature di consumo. Un test rapido con un multimetro tra la terra RCA digitale e qualsiasi altra terra RCA rivelerà se è presente o meno l'isolamento del trasformatore.

Questo è davvero importante per i box TV via cavo che sono collegati alla terra del cavo, poiché ciò tende a creare fastidiosi anelli di massa.

Larghezza di banda:

La maggior parte dei ricetrasmettitori ottici sul mercato disporrà di una larghezza di banda sufficiente per 24 bit / 96 kHz, ma solo pochi passeranno 24/192 k e nessuno passerà 384 k. Se vuoi sapere quale hai ottenuto, fai un test. È piuttosto binario: funziona o non funziona. Ovviamente puoi acquistare ricetrasmettitori ottici con una larghezza di banda molto più elevata (per Ethernet, tra le altre cose), ma non li troverai in dispositivi audio.

Coax non ha problemi con la larghezza di banda, passerà 384k senza problemi, se suonerà meglio viene lasciato come esercizio per il reparto marketing.

Se 192k è un espediente di marketing o utile è una domanda interessante, ma se vuoi usarlo e il tuo ricevitore ottico non lo supporta, dovrai usare il coassiale.

Lunghezza

La fibra ottica di plastica è economica. Contare sull'attenuazione di 1dB / m. Questa non è una fibra di telecomunicazione core di alta qualità con perdita di 1-2dB / km! Questo non ha importanza per una fibra lunga 1 m nel tuo home cinema, ma se hai bisogno di una corsa di 100 metri, il coassiale sarà l'unica opzione. Il coassiale dell'antenna TV 75R va bene. O una fibra migliore, ma non di plastica. I connettori, ovviamente, non sono compatibili.

(Nota 1dB / m è per il segnale digitale, non per l'audio analogico. Se il segnale digitale è troppo attenuato, il ricevitore non sarà in grado di decodificarlo o si verificheranno errori).

Bit Error Rate

A parte un grosso problema, tutti i bit saranno lì con entrambi i sistemi (ho controllato). BER non è un problema in pratica. Chiunque parli di errori di bit in SPDIF ha qualcosa da vendere, di solito un trucco costoso per risolvere un problema inesistente. Inoltre SPDIF include il controllo degli errori, quindi il ricevitore maschererà tutti gli errori.

jitter

I ricevitori ottici aggiungono molto più jitter (nell'intervallo ns) rispetto ai coassiali ben implementati.

Se l'implementazione coassiale è fallita (estensione della larghezza di banda insufficiente nella fascia bassa, violazione dell'impedenza 75R, elevata interferenza intersimbolica, ecc.) Può anche aggiungere jitter.

Ciò è importante solo se il DAC all'estremità ricevente non implementa il corretto ripristino del clock (ad es. WM8805, DAC ESS o altri sistemi basati su FIFO). Se lo fa correttamente, non ci saranno differenze misurabili e buona fortuna ascoltare qualcosa in un test in doppio cieco. Se il ricevitore non pulisce correttamente il jitter, allora si noteranno differenze udibili tra i cavi. Questo è un problema "il ricevitore non sta facendo il suo lavoro", non un problema via cavo.

MODIFICARE

SPDIF incorpora l'orologio nel segnale, quindi deve essere ripristinato. Questo viene fatto con un PLL sincronizzato con le transizioni SPDIF in entrata. La quantità di jitter nell'orologio ripristinato dipende dalla quantità di jitter presente nelle transizioni del segnale in ingresso e dalla capacità del PLL di rifiutarlo.

Quando un segnale digitale passa, il momento importante si verifica quando passa attraverso la soglia del livello logico del ricevitore. A questo punto, la quantità di jitter aggiunta è uguale al rumore (o alla quantità di errore aggiunta nel segnale) diviso per la velocità di variazione del segnale.

Ad esempio, se un segnale ha un tempo di recupero di 10 ns / V e aggiungiamo un rumore di 10 mV, questo sposta la transizione del livello logico nel tempo di 100 p.

I ricevitori TOSLINK hanno un rumore molto più casuale di quello che verrebbe aggiunto da un coassiale (il segnale del fotodiodo è debole e deve essere amplificato), ma questa non è la causa principale. In realtà è un limite di banda.

Il coassiale SPDIF è solitamente accoppiato in CA con un cappuccio o accoppiato al trasformatore. Ciò aggiunge un passaggio alto oltre alla natura naturale passa basso di qualsiasi mezzo di trasmissione. Il risultato è un filtro passa-banda. Se la banda passante non è abbastanza grande, ciò significa che i valori del segnale passati influenzeranno i valori correnti. Vedi fig.5 in questo articolo . O qui:

Periodi più lunghi di livelli costanti (1 o 0) influenzeranno i livelli sui bit successivi e sposteranno le transizioni nel tempo. Questo aggiunge jitter dipendente dai dati. Entrambi i lati passa-alto e passa-basso contano.

L'ottica aggiunge più jitter perché il suo rumore è più alto e la sua banda passante è più piccola di un coassiale correttamente implementato. Ad esempio, vedi questo link . Il jitter su 192k è molto alto (quasi 1/3 di un po 'di tempo) ma il jitter su 48k è molto più basso, perché il ricevitore non ha abbastanza larghezza di banda per il segnale 192k, quindi funge da passa basso e i bit precedenti si diffondono nel bit corrente (ovvero l'interferenza intersimbolica). Questo è quasi invisibile su 48k perché la larghezza di banda del ricevitore è sufficiente per questa frequenza di campionamento, quindi l'interferenza tra simboli è molto più bassa. Non sono sicuro che il ricevitore utilizzato da questo tipo supporti 192k, la forma d'onda sembra davvero male e dubito che il chip del decodificatore lo troverebbe appetibile. Ma questo illustra bene l'interferenza tra larghezza di banda e intersimbol.

La maggior parte dei fogli dati dei ricevitori ottici specificherà alcuni jitter ns.

Lo stesso può accadere con un coassiale SPDIF difettoso, se si comporta come un filtro passa basso. Anche la parte passa-alto della funzione di trasferimento svolge un ruolo (leggi l'articolo collegato sopra). Lo stesso se il cavo è lungo e le discontinuità di impedenza causano riflessi che corrompono i bordi.

Nota che questo è importante solo se i seguenti circuiti non lo rifiutano. Quindi il risultato finale dipende molto dall'implementazione. Se il ricevitore è CS8416 e il chip DAC è molto sensibile al jitter, può essere molto udibile. Con chip più moderni che utilizzano un PLL digitale per ricostruire l'orologio, buona fortuna per ascoltare qualsiasi differenza! Questi funzionano molto bene.

Ad esempio WM8805 esegue i dati ricevuti attraverso un minuscolo FIFO e utilizza un sintetizzatore di clock Frac-N per ricostruire l'orologio, la cui frequenza viene aggiornata una volta ogni tanto. È piuttosto interessante osservarlo.

La fibra ottica non si irradia elettromagneticamente, ma è più importante che sia immune alle interferenze elettromagnetiche che possono causare corruzione dei dati sul rame in condizioni estreme. Tale interferenza può provenire dall'arco di un interruttore che viene spento sotto carico o può essere generato da un motore sotto carico elevato.

Bene, ho comprato un cavo digitale coassiale economico e un cavo ottico SPDIF economico e di sicuro il coassiale sembrava opaco e piatto, ho scambiato il cavo ottico ed era più luminoso e vivace su tutta la gamma di frequenza. Quindi non è tutto hype di marketing, sono stato coinvolto in HiFi ed elettronica da quando ho lasciato la scuola più di 40 anni fa