Apa keuntungan dari TOSLINK optik dibandingkan kabel koaksial RCA?

Standar populer untuk transmisi audio digital antara perangkat audio telah menjadi standar AES3 (juga dikenal sebagai S / PDIF). Standar mengirimkan audio PCM stereo dan sering ditemukan dalam barang elektronik konsumen. Standar menentukan beberapa jenis interkoneksi dengan kabel koaksial RCA dan TOSLINK optik menjadi dua yang paling populer.

Umumnya dalam manual audio, umumnya dicatat bahwa TOSLINK optik memberikan koneksi yang unggul karena aspek superior kabel optik pada umumnya. Saya mengerti media fisik serat optik kurang rentan terhadap kebisingan dan memiliki bandwidth teoretis yang lebih tinggi. Secara pribadi, saya tidak pernah melihat perbedaan antara keduanya.

Saya ingin bertanya, dalam lingkup transmisi audio digital, apakah ada perbedaan yang bisa diamati atau diukur antara kedua kabel? Jika tidak dalam kesetiaan audio, apakah ada perbedaan kualitas transmisi? Apakah TOSLINK lebih dari sekadar kabel yang mahal?

Konektor RCA lebih murah dan tersedia secara universal.

Selain jawaban TimB, ada keuntungan lain dari komunikasi optik ini.

Dengan RCA, dua jaringan yang terhubung harus dirujuk satu sama lain. Dalam hal optik, ada isolasi galvanik di antara keduanya. Akibatnya, mungkin ada lebih sedikit masalah dengan loop tanah, jaringan dapat tetap terisolasi, dll. Ini juga berarti bahwa pijakan tidak dapat bertindak sebagai antena besar yang mungkin membuatnya lebih mudah untuk mendapatkan noise rendah dalam sistem secara keseluruhan.

Dan kerugian tambahan dari konektor RCA ada di koneksi ground. Jika Anda melihat sebagian besar konektor modern, Anda akan melihat bahwa koneksi ground dilakukan terlebih dahulu. Akibatnya, dua sirkuit yang terhubung pertama kali ditarik ke potensi yang sama, dan kemudian data aktual terhubung. Jika data terhubung terlebih dahulu, ini masih terjadi - tetapi arus untuk melakukannya sekarang harus mengalir melalui sirkuit penerima digital Anda yang jauh lebih sensitif. Pada konektor RCA, koneksi pertama adalah pin tengah yang membawa data. Untuk alasan ini saya sering diberitahu bahwa Anda harus selalu menghubungkan konektor RCA terlebih dahulu, sebelum menghubungkan seluruh sistem ke tegangan listrik - atau menggunakan ground lug yang beberapa perangkat ini harus merujuk sistem ke bumi utama setiap saat. Tak perlu dikatakan,hot-plugging .

Saya ingin bertanya, dalam lingkup transmisi audio digital, apakah ada perbedaan yang bisa diamati atau diukur antara kedua kabel?

Sebenarnya ya.

Isolasi:

Serat optik tidak konduktif, jadi ia memecahkan masalah ground loop, dengung / dengungan dan tidak sensitif terhadap interferensi RF. Coax juga dapat diisolasi dengan transformator, namun hal ini menambah biaya dan jarang terjadi pada peralatan konsumen. Pengujian cepat dengan multimeter antara ground RCA digital dan ground RCA lainnya akan mengungkapkan apakah ada isolasi transformator atau tidak.

Ini sangat penting untuk kotak TV kabel yang terhubung ke ground kabel, karena ini cenderung membuat loop ground yang mengganggu.

Bandwidth:

Mayoritas transceiver optik di pasaran akan memiliki bandwidth yang cukup untuk 24bits / 96kHz, tetapi hanya sedikit yang akan melewati 24 / 192k, dan tidak ada yang melewati 384k. Jika Anda ingin tahu yang mana yang Anda dapatkan, lakukan tes. Itu agak biner: itu berfungsi atau tidak. Tentu saja Anda dapat membeli transceiver optik dengan bandwidth yang jauh lebih tinggi (untuk ethernet, antara lain), tetapi Anda tidak akan menemukannya dalam peralatan audio.

Coax tidak memiliki masalah dengan bandwidth, itu akan melewati 384k tanpa masalah, apakah itu akan terdengar lebih baik dibiarkan sebagai latihan untuk departemen pemasaran.

Apakah 192k adalah tipuan pemasaran atau berguna adalah pertanyaan yang menarik, tetapi jika Anda ingin menggunakannya dan pengungkap optik Anda tidak mendukungnya maka Anda harus menggunakan coax.

Panjangnya

Serat optik plastik murah. Andalkan redaman 1dB / m. Ini bukan serat telekomunikasi inti kaca berkualitas tinggi dengan kehilangan 1-2dB / km! Ini tidak masalah untuk panjang serat 1m di bioskop rumah Anda, tetapi jika Anda perlu lari 100 meter, membujuk akan menjadi satu-satunya pilihan. 75R antena TV membujuk baik-baik saja. Atau serat yang lebih baik, tetapi bukan plastik. Konektor, tentu saja, tidak kompatibel.

(Catatan 1dB / m adalah untuk sinyal digital, bukan audio analog. Jika sinyal digital terlalu dilemahkan penerima tidak akan dapat memecahkan kode itu, atau kesalahan akan terjadi).

Tingkat Kesalahan Bit

Kecuali masalah utama, semua bit akan ada di sana dengan kedua sistem (saya periksa). BER bukan masalah dalam praktiknya. Siapa pun yang berbicara tentang kesalahan bit di SPDIF memiliki sesuatu untuk dijual, biasanya tipuan yang mahal untuk menyelesaikan masalah yang tidak ada. Juga SPDIF mencakup pemeriksaan kesalahan, sehingga penerima akan menutupi kesalahan apa pun.

Naik opelet

Penerima optik menambahkan lebih banyak jitter (dalam kisaran ns) daripada koaksial yang diimplementasikan dengan baik.

Jika implementasi membujuk gagal (ekstensi bandwidth tidak cukup pada ujung rendah, pelanggaran impedansi 75R, interferensi simbol tinggi, dll) juga dapat menambahkan jitter.

Ini hanya penting jika DAC Anda di sisi penerima tidak menerapkan pemulihan jam yang tepat (yaitu, WM8805, ESS DACs, atau sistem berbasis FIFO lainnya). Jika melakukannya dengan benar, tidak akan ada perbedaan yang terukur, dan semoga berhasil mendengar apa pun dalam tes buta ganda. Jika penerima tidak membersihkan jitter dengan benar maka Anda akan memiliki perbedaan suara antara kabel. Ini adalah masalah "penerima tidak melakukan tugasnya", bukan masalah kabel.

EDIT

SPDIF menyematkan jam ke dalam sinyal, sehingga harus dipulihkan. Ini dilakukan dengan PLL yang disinkronkan dengan transisi SPDIF yang masuk. Jumlah jitter dalam jam yang dipulihkan tergantung pada seberapa banyak jitter dalam transisi sinyal yang masuk, dan kemampuan PLL untuk menolaknya.

Ketika sinyal digital transisi, momen penting terjadi ketika melewati ambang level logika penerima. Pada titik ini, jumlah jitter yang ditambahkan sama dengan noise (atau jumlah kesalahan yang ditambahkan ke dalam sinyal) dibagi dengan laju perubahan tegangan sinyal.

Misalnya jika suatu sinyal memiliki waktu penelitian 10ns / V, dan kami menambahkan noise 10mV, ini akan menggeser transisi level logika dalam waktu 100ps.

Penerima TOSLINK memiliki lebih banyak derau acak daripada yang akan ditambahkan oleh coax (sinyal fotodioda lemah dan harus diperkuat), tetapi ini bukan penyebab utama. Ini sebenarnya band-limiting.

Coax SPDIF biasanya AC-coupled dengan cap atau trafo-coupled. Ini menambahkan high-pass di atas sifat alami low-pass dari setiap media transmisi. Hasilnya adalah filter bandpass. Jika band pass tidak cukup besar, ini berarti nilai sinyal masa lalu akan mempengaruhi nilai saat ini. Lihat gbr.5 di artikel ini . Atau di sini:

Periode konstan yang lebih lama (1 atau 0) akan mempengaruhi level pada bit berikutnya dan memindahkan transisi dalam waktu. Ini menambahkan jitter yang bergantung pada data. Sisi high-pass dan low-pass penting.

Optical menambahkan lebih banyak jitter karena noise-nya lebih tinggi, dan passband-nya lebih kecil daripada coax yang diimplementasikan dengan benar. Misalnya, lihat tautan ini . Jitter pada 192k sangat tinggi (hampir 1/3 dari sedikit waktu) tetapi jitter pada 48k jauh lebih rendah, karena penerima tidak memiliki bandwidth yang cukup untuk sinyal 192k, sehingga bertindak sebagai lowpass, dan bit sebelumnya smear ke dalam bit saat ini (itulah interferensi simbol). Ini hampir tidak terlihat pada 48k karena bandwidth penerima cukup untuk laju sampel ini, sehingga interferensi simbol jauh lebih rendah. Saya tidak yakin penerima yang digunakan oleh orang ini benar-benar mendukung 192k, bentuk gelombang benar-benar terlihat buruk dan saya ragu chip decoder akan menemukannya enak. Tapi ini menggambarkan dengan baik interferensi bandwidth vs intersymbol.

Sebagian besar lembar data penerima optik akan menentukan jitter beberapa ns.

Hal yang sama dapat terjadi dengan coax SPDIF yang buruk, jika berfungsi seperti filter low pass. Bagian jalan pintas dari fungsi transfer juga berperan (baca artikel yang ditautkan di atas). Sama jika kabelnya panjang dan diskontinuitas impedansi menyebabkan pantulan yang merusak tepi.

Perhatikan ini hanya penting jika sirkuit berikut ini tidak menolaknya. Jadi hasil akhirnya sangat tergantung implementasi. Jika penerima CS8416 dan chip DAC sangat sensitif terhadap jitter, itu bisa sangat terdengar. Dengan chip yang lebih modern yang menggunakan PLL digital untuk merekonstruksi jam, semoga berhasil mendengar perbedaan! Ini bekerja dengan sangat baik.

Misalnya WM8805 menjalankan data yang diterima melalui FIFO kecil dan menggunakan synthetizer jam Frac-N untuk merekonstruksi jam, yang frekuensinya diperbarui sekali adalah sementara. Agak menarik untuk ditonton pada ruang lingkup.

Serat optik tidak memancarkan elektromagnetik, tetapi yang lebih penting adalah kebal terhadap gangguan elektromagnetik yang dapat menyebabkan korupsi data pada tembaga dalam kondisi ekstrem. Gangguan seperti itu dapat berasal dari lengkungan sakelar yang dimatikan karena beban, atau dapat dihasilkan oleh motor dengan beban tinggi.

Yah saya membeli kabel digital co-axial yang murah dan kabel optik SPDIF yang murah dan pastinya coaxnya terdengar kusam dan datar, saya menukar kabel optik dan lebih terang dan hidup di seluruh rentang frekuensi. Jadi tidak semua promosi pemasaran, saya telah terlibat dalam HiFi dan Elektronik secara profesional sejak meninggalkan sekolah lebih dari 40 tahun yang lalu