Асинхронный USB-аудио буфер XMOS U8

Всем привет. Раз уж тут пошла такая пьянка про китайский HiFi да еще и безымянный и по немалым ценам (по п.18 вероятно), то надо бы поучаствовать.
Этот артикель будет про то, как с USB выхода компьютера или ноутбука получить качественный звук в формате PCM и DSD. Поддерживается вывод звука 24 бит 192 кГц. Куплено за свои кровные, аж два раза.

Сейчас почему то продавец убрал доставку в Россию (после меня наверно ;)), но по поиску XMOS U8 можно найти кучу других магазинов.

Есть у меня английский ЦАП Arcam rDAC с USB входом. ЦАП в меру дорогой, стоил где-то фунтов 350. USB вход у него завязан на так называемый и запатентованный DCS asynchronous/isochronous Ring DAC на TAS1020B USB Streaming Controller.

Не взирая на патенты и хвалебные отзывы аудио мурзилок, звук по входу USB хреновый. С коаксиалом не сравнить, но, чувствуется потенциал таки есть.

Жил я долго и счастливо, большой брат ПК выдавал свои положенные с SPDIF, и не знал я проблем.

Однако жизнь идет, большой брат шумит, как то хочется тишины и покоя и решил я обзавестись безвентиляторным компом в формате mini ITX.
Вначале как торенто качалка, а потом оказалось, что процессор N3150 вполне тянет все, включая редактирование видео от камеры 1080/60p. И видео аудио само собой.


Но вот подстава — нету цифрового выхода вообще. Окромя HDMI.
Есть USB, и если хочется получит качественный звук в обход наворотов Виндовс, для него требуется USB аудио драйвер. К примеру, у меня установлен драйвер Ploytek, в конфигурационный файл которого прописан PID/VID Аркама. И ASIO как бесплатные драйвера для Foobar и других проигрывателей.

Но звук мне не нравиться, явно чувствуются микро прерывания в плотности звучания, вероятно связанные с джиттером передаваемого сигнала и в меру качественным питанием.
Кабели USB пробовал разные, все качественные, сертифицированные по стандарту 2.0.

Что такое джиттер.

Джи́ттер (англ. jitter — дрожание) или фазовое дрожание цифрового сигнала данных[1] — нежелательные фазовые и/или частотные случайные отклонения передаваемого сигнала. Возникают вследствие нестабильности задающего генератора, изменений параметров линии передачи во времени и различной скорости распространения частотных составляющих одного и того же сигнала.
В цифровых системах проявляется в виде случайных быстрых (с частотой 10 Гц и более) изменений местоположения фронтов цифрового сигнала во времени, что приводит к рассинхронизации и, как следствие, искажению передаваемой информации. Например, если фронт имеет малую крутизну или «отстал» по времени, то цифровой сигнал как бы запаздывает, сдвигается относительно значащего момента времени — момента времени, в который происходит оценка сигнала.

Устранение джиттера — одна из основных проблем, возникающих при проектировании цифровой электроники, в частности, цифровых интерфейсов. Недостаточно аккуратный расчёт джиттера может привести к его накоплению при прохождении цифрового сигнала по тракту и, в конечном счёте, к неработоспособности устройства.

А еще и прослушивается, хотя и очень тихо, движение USB мышки.
Видать питание на плате не очень качественно реализовано.



А тут несколько лет назад английская фирма XMOS выпустила на рынок асинхронный чип USB, работающий со своими прецизионными кварцевыми резонаторами и драйверы под него.
Собственно есть и более древнее асинхронное решение — микроконтроллер от компании ATMEL серии SAM, со входом USB и выходом I2S (Sound). Но оно как то в виде готового решения не выпускается, только как плата расширения.



Установка такого асинхронного буфера USB, да еще и с развязкой трансформатором по коаксиалу, как я надеялся, кардинально изменит звук.
Явно китайцы с чего то хорошего стырили, раз все теперь собирается там.







Это маленькая коробочка, примерно 100 х 68 х 33 мм. Корпус стандартный, алюминиевый от чего то там.

Есть два варианта — со стандартными кварцами и с термо стабилизированными TCXO (Опорные кварцевые генераторы с температурной компенсацией ухода частоты TCXO). Второй вариант дороже на 15$. Отдельно кварцы TCXO стоят каждый по 15$.



Два прецизионных кварца — под опорную частоту 44100 Гц и опорную частоту 48000 Гц. 22,579200 МГц и 24,576000 МГц.
Собственно качество кварца и задает уровень джиттера.

Как я понимаю входной кварц HLX2L 24,000 кГц.

Первый пришел нерабочий — не было звука на выходе вообще. Оптический выход одиноко светился красным. Разобрал, SMD компоненты все припаяны со смещением, критической оказалась пайка мультиплексора выхода NC7SZ157.

Самому перепаять деталь в 6 ног 2,5 мм длиной без оборудования нереально.

Открыл диспут, продавец оказался на редкость ответственным, пошел на встречу.
Первый поехал взад, одновременно заказал второй, отжавши 8 баксов за стоимость пересылки.

Пришел второй. Открыл, почистил от алюминиевой стружки.



Коаксиальный разъем CMC (USA).



Выходной развязывающий тороидальный трансформатор Murata DA101C.
Полностью развязывает ПК и ЦАП.









Питание микросхемы на GH16D (не нашел, LDO?), Nichiconы 100 мкФ 25В и Sanyo 47 мкФ 6,3 В на входе. Номиналы меньше указанных на плате.



Есть интересная микросхема ATMLH850 flash-память, но не от Атмел.



Если микросхема LDO, то дроссель на входе — это фильтр по входному питанию от USB, что вполне грамотно.

Настраиваем. У меня Виндовс 7-64, заявлена поддержка XP, 7, 8.
Драйвер сам не встал, поставил 3.34

Драйвера
_http://jlsounds.com/drivers.html



Выбираем звуковое устройство.



И его режим.



Для foobar ставим довесок sacd.



и получаем



Да, мои ожидания оправдались полностью, чистый, полновесный звук. Нет утомляемости слуха на высокой громкости.

USB Live!

ЦАП у меня живет от линейного блока питания. Родной импульсный — совсем хлам. Брал у этого же продавца.
Для полного извращения поменял сетевой разъем на разъем с фильтром Schaffner FN9244-1-06, благо ЧипДип на нем особо не наваривается.





Typical filter attenuation
Per CISPR 17; A=50 Ω/50 Ω sym; B=50 Ω/50 Ω asym; C=0.1 Ω/100 Ω sym; D=100 Ω/0.1 Ω sym







Мощный транзистор на выходе- Дарлингтона, диоды Шотки на входе и кондеры по 1000 мкф (высокие).

А для полной радости прикупил у продавца еще и серебряный ;) USB кабель от Aucharm.










Что могу сказать. Точно звучание не хуже сертифицированного USB2.0, и как мне кажется, звук получается ровнее во всем диапазоне. Слепое тестирование мне не сделать, да и не нужно. Но кабель дело тонкое. $18 за метр и $15 за 0,5 метра.
Модный кабель Supra USB жжет от $40.

И да, два усилителя Arcam 9 и 9P в режиме би-амплинг, акустика трех-полосная B&W P5, акустические кабели VDH The Wind, Audioquest Indigo, соаксиал Monster Cable M850.
И да, разницу в звучании кабелей я слышу, мой тракт это позволяет.

Это обзор НЕ ПРО КАБЕЛЬ за 1000 рублей,
а про асинхронный буфер на XMOS.

Если кто не понял. :)

Вместо котика