RCA同軸ケーブルに対する光TOSLINKの利点は何ですか？

オーディオデバイス間でデジタルオーディオを伝送するための一般的な標準は、AES3標準（S / PDIFとも呼ばれます）です。この規格は、ステレオPCMオーディオを送信し、家電製品でよく見られます。この規格では、複数の相互接続タイプが指定されており、RCA同軸ケーブルと光TOSLINKの2つが最も一般的です。

一般にオーディオマニュアルでは、一般に光ケーブルの優れた側面により、光TOSLINKが優れた接続を提供することに注意してください。私は、光ファイバの物理的媒体がノイズの影響を受けにくく、理論上の帯域幅が広いことを理解しています。個人的には、この2つの違いに気付いたことはありません。

デジタルオーディオ伝送の範囲内で、2本のケーブル間の観察可能な差または測定可能な差があるかどうかを聞きたいのですが。オーディオの忠実度がない場合、伝送品質に違いはありますか？TOSLINKは高価なケーブル以上のものですか？

RCAコネクタは安価で、より広く利用できます。

TimBの答えに加えて、この光通信には別の利点があります。

RCAでは、接続された2つのネットワークを相互に参照する必要があります。光学の場合、2つの間にガルバニック絶縁があります。その結果、グランドループの問題が少なくなり、ネットワークが隔離されたままになります。また、グランドが大きなアンテナとして機能できないため、システム全体で低ノイズを取得しやすくなります。

また、RCAコネクタのもう1つの欠点は、アース接続です。最近のほとんどのコネクタを見ると、最初にアース接続が行われていることがわかります。その結果、接続されている2つの回路が最初に同じ電位に引き上げられ、次に実際のデータが接続されます。データが最初に接続されている場合でも、これは発生しますが、そのために必要な電流は、はるかに敏感なデジタルレシーバー回路を流れる必要があります。RCAコネクタでは、最初の接続はデータを運ぶセンターピンです。このため、システム全体を主電源に接続する前に、必ずRCAコネクタを最初に接続するか、これらのデバイスの一部が常にシステムを主アースに参照する必要があるアースラグを使用する必要があるとよく言われます。言うまでもなく、ホットプラグ。

デジタルオーディオ伝送の範囲内で、2本のケーブル間の観察可能な差または測定可能な差があるかどうかを聞きたいのですが。

実はそうです。

分離：

光ファイバは導電性ではないため、グランドループ、ハム/バズの問題を解決し、RF干渉の影響を受けません。同軸はトランスで絶縁することもできますが、これはコストを追加し、民生機器では一般的ではありません。デジタルRCAグラウンドと他のRCAグラウンド間でマルチメーターを使用して簡単にテストすると、変圧器が絶縁されているかどうかがわかります。

これは、ケーブルのグランドに接続されているケーブルテレビボックスにとっては非常に重要です。これは、迷惑なグランドループを作成する傾向があるためです。

帯域幅：

市場に出回っている光トランシーバの大半は24ビット/ 96kHzに十分な帯域幅を備えていますが、24 / 192kを通過するのはわずかで、384kを通過するものはありません。どちらを手に入れたかを知りたい場合は、テストを行います。それはむしろバイナリです：それは動作しますが、動作しません。もちろん、（特にイーサネット用に）はるかに高い帯域幅の光トランシーバを購入することはできますが、オーディオ機器にはありません。

Coaxは帯域幅に問題はありません。384kを問題なく通過します。音が良くなるかどうかは、マーケティング部門の課題として残されています。

192kがマーケティングの仕掛けであるか有用であるかは興味深い質問ですが、それを使用したいが、光学レベラーがそれをサポートしていない場合、同軸を使用する必要があります。

長さ

プラスチック光ファイバーは安価です。1dB / mの減衰を期待してください。これは、1〜2dB / kmの損失を伴う高品質のガラスコアテレコムファイバではありません。これはホームシネマの長さ1 mのファイバーでは問題になりませんが、100メートルの距離が必要な場合は、同軸が唯一のオプションになります。75R TVアンテナの同軸ケーブルは問題ありません。または、より良い繊維ですが、プラスチックではありません。もちろん、コネクタは互換性がありません。

（注1dB / mはアナログ信号ではなくデジタル信号用です。デジタル信号の減衰が大きすぎると、受信機はデコードできず、エラーが発生します）。

ビット誤り率

大きな問題がなければ、すべてのビットが両方のシステムにあります（私はチェックしました）。BERは実際問題ではありません。SPDIFのビットエラーについて話す人は誰もが売り物があります。通常は、存在しない問題を解決するための高価な仕掛けです。また、SPDIFにはエラーチェックが含まれているため、受信者はエラーをマスクします。

ジッタ

光レシーバーは、適切に実装された同軸よりもはるかに多くのジッター（ns範囲）を追加します。

同軸の実装に問題がある場合（ローエンドでの帯域幅の拡張が十分でない、75Rインピーダンスに違反している、シンボル間干渉が大きいなど）、ジッタも追加される可能性があります。

これは、受信側のDACが適切なクロックリカバリを実装していない場合（つまり、WM8805、ESS DAC、またはその他のFIFOベースのシステム）にのみ重要です。それが適切に行われていれば、測定可能な差はなく、ダブルブラインドテストで何かを聞くことは幸運です。受信機がジッターを適切にクリーニングしない場合、ケーブル間に可聴差が生じます。これは、ケーブルの問題ではなく、「レシーバーが仕事をしていない」問題です。

編集

SPDIFはクロックを信号に埋め込むため、回復する必要があります。これは、着信SPDIF遷移と同期したPLLで行われます。復元されたクロックのジッターの量は、着信信号遷移におけるジッターの量と、PLLがそれを拒否する能力に依存します。

デジタル信号が遷移すると、レシーバのロジックレベルのしきい値を通過するときに重要な瞬間が発生します。この時点で、追加されるジッタの量は、ノイズ（または信号に追加されるエラーの量）を信号のスルーレートで割った値に等しくなります。

たとえば、信号の立ち上がり時間が10ns / Vであり、10mVのノイズを追加すると、論理レベルの遷移が100psだけ時間的にシフトします。

TOSLINKレシーバーには、同軸ケーブルによって追加されるものよりもはるかにランダムなノイズがあります（フォトダイオード信号は弱く、増幅する必要があります）が、これは主な原因ではありません。実際には帯域制限です。

同軸SPDIFは通常、キャップとAC結合またはトランス結合されます。これにより、伝送媒体の自然なローパス特性に加えて、ハイパスが追加されます。結果は、バンドパスフィルターです。通過帯域が十分に大きくない場合、これは過去の信号値が現在の値に影響することを意味します。この記事の図5を参照してください。またはここ：

一定レベル（1または0）の長い期間は、次のビットのレベルに影響を与え、時間的に遷移を移動します。これにより、データ依存のジッタが追加されます。高域と低域の両方が重要です。

光は、ノイズが大きく、適切に実装された同軸ケーブルよりも通過帯域が小さいため、ジッタが増加します。たとえば、このリンクを参照してください。192kのジッターは非常に高い（ビット時間のほぼ1/3）が、レシーバーは192k信号に十分な帯域幅を持たないため、48kのジッターははるかに低く、ローパスとして機能し、前のビットがスミアする現在のビットに（それはシンボル間干渉です）。これは48kではほとんど見えません。これは、このサンプルレートに対してレシーバの帯域幅が十分であるため、シンボル間干渉がはるかに少ないためです。この男が使用しているレシーバーが実際に192kをサポートしているのかどうかはわかりません。波形は本当に悪く見えます。ただし、これは帯域幅とシンボル間干渉をよく示しています。

ほとんどの光レシーバのデータシートでは、数nsのジッタが規定されています。

ローパスフィルターのように機能する場合、SPDIF同軸が不良でも同じことが起こります。伝達関数のハイパス部分も役割を果たします（上記リンクの記事を読んでください）。ケーブルが長く、インピーダンスの不連続性がエッジを破損する反射を引き起こす場合も同じです。

これは、次の回路が拒否しない場合にのみ重要です。したがって、最終結果は実装に大きく依存します。受信機がCS8416であり、DACチップがジッタに非常に敏感な場合、非常に聞こえやすい可能性があります。デジタルPLLを使用してクロックを再構築する最新のチップを使用すると、違いを聞くことができます。これらは非常にうまく機能します。

たとえば、WM8805は受信したデータを小さなFIFOで実行し、Frac-Nクロックシンセサイザーを使用してクロックを再構築します。クロックの周波数は時々更新されます。スコープを見るのはかなり面白いです。

光ファイバーは電磁波を放射しませんが、より重要なのは、極端な条件で銅のデータ破損を引き起こす可能性のある電磁干渉の影響を受けないことです。このような干渉は、負荷がかかっているときにスイッチのアークがオフになるか、高負荷のモーターによって発生する可能性があります。

安価な同軸デジタルケーブルと安価なSPDIF光リードを購入し、同軸が鈍くて平らに聞こえることを確認するために、光ケーブルに交換しました。だからそれはすべてのマーケティングの誇大広告ではありません、私は40年以上前に学校を辞めて以来HiFiとエレクトロニクスに専門的に関わってきました