USB-erottimet ja -suodattimet DAC-muuntimille
USB-kaapeli, joka yhdistää tietokoneen tai verkkosoittimen DAC-muuntimeen, kuljettaa musiikin lisäksi myös 5 V:n käyttöjännitteen ja lähteen sähköiset häiriöt. USB-audioerottimet ja -suodattimet sijoitetaan tähän yhteyteen katkaisemaan maasilmukat, puhdistamaan käyttöjännite ja poistamaan kuuntelua häiritsevä kohina, hurina tai rätinä. Lue lisää
Mistä USB-yhteyden häiriöt tulevat
Tietokone on sähköisesti levoton ympäristö. Sen hakkuriteholähde, prosessori, näytönohjain ja tuulettimet synnyttävät suurtaajuisia häiriöitä, joista käytetään lyhenteitä EMI ja RFI (sähkömagneettiset ja radiotaajuiset häiriöt). USB-porttikaan ei ole niiltä suojassa: 5 V:n syöttölinja tulee suoraan emolevyltä, ja tietokoneen maa yhdistyy DAC-muuntimen maahan kaapelin suojavaipan ja maajohtimen kautta.
Musiikkidata puolestaan saapuu perille muuttumattomana. USB:n kautta luettava tiedosto saapuu muuntimeen bitti bitiltä, eikä ongelma johdu tiedonsiirtovirheestä. Sen aiheuttaa datan rinnalla kulkeva häiriövirta, joka päätyy lopulta DAC-muuntimen analogia-asteeseen, ketjun herkimpään osaan, joka tuottaa kuulemasi signaalin.
Oireet on helppo tunnistaa: jatkuva kohina kuulokkeissa, rätinä, jonka luonne muuttuu hiirtä liikutettaessa tai kiintolevyn toimiessa, matala hurina, joka katoaa heti USB-kaapelin irrottamisen jälkeen. Herkillä kaiuttimilla tai kuulokkeilla nämä äänet muuttuvat nopeasti häiritseviksi.
Maasilmukka, 50 Hz:n hurinan aiheuttaja
Matalalla ja jatkuvalla hurinalla on lähes aina sama alkuperä. Kun sekä tietokone että vahvistin on maadoitettu verkkopistokkeidensa kautta ja ne on lisäksi yhdistetty toisiinsa USB-kaapelin maajohtimella, ne muodostavat suljetun silmukan. Tässä silmukassa kulkee pieni virta verkkotaajuudella, Euroopassa 50 Hz, ja se summautuu audiosignaaliin. Tilanne on yleinen pöytätietokoneella, joka on kytketty eri jatkopistorasiaan kuin hifilaitteisto.
Kaapelin tai pistorasian vaihtaminen auttaa joskus, mutta pysyvä ratkaisu on katkaista sähköinen yhteys lähteen ja DAC-muuntimen välillä ja päästää silti data läpi.
Galvaaninen erotus, sähköinen este lähteen ja DAC-muuntimen välillä
Tämä on USB-erottimen toimintaperiaate. Galvaaninen erotus poistaa kaikki suorat johtavat yhteydet laitteen tulon ja lähdön väliltä: data ylittää erotusrajan magneettisen, kapasitiivisen tai optisen kytkennän avulla ilman, että virtaa voi kulkea puolelta toiselle. Virransyöttö käsitellään samalla tavalla erotetulla muuntimella tai erottimen omalla virtalähteellä.
Kun erotus on toteutettu, maasilmukka katkeaa ja tietokoneen tuottamat häiriöt pysyvät tietokoneen puolella. Teknisissä tiedoissa ilmoitetaan usein eristysjännite kilovoltteina. Tämä arvo kuvaa erotuksen kestävyyttä potentiaalieroa vastaan. Se on hyödyllinen turvallisuustieto, mutta ei kerro mitään äänenlaadusta.
Suodattimet, regeneraattorit ja erilliset virtalähteet
Kaikki tämän luokan lisälaitteet eivät toimi samalla tavalla, ja niiden teho riippuu korjattavasta ongelmasta.
USB-suodatin ilman galvaanista erotusta vaikuttaa 5 V:n syöttölinjaan ja suurtaajuisiin häiriöihin kondensaattorien, kelojen ja ferriittien avulla. Se vähentää lähteen virransyöttöön liittyvää kohinaa ja rätinää katkaisematta maasilmukkaa. Se on yksinkertaisin ratkaisu silloin, kun häiriöt eivät johdu maadoituksesta.
Regeneraattori muodostaa USB-signaalin uudelleen oman kellonsa, sisäänrakennetun tarkkuusoskillaattorin, avulla. Se palauttaa signaalin reunat teräviksi ja vähentää jitteriä eli pieniä ajoituksen epätasaisuuksia tiedonsiirrossa. Useimmat nykyaikaiset USB-DAC-muuntimet toimivat asynkronisessa tilassa ja ohjaavat muunnosta omalla kellollaan, joten regeneraattorin hyöty liittyy ennen kaikkea DAC-muuntimen vastaanottaman signaalin sähköiseen puhtauteen. Monet mallit yhdistävät regeneroinnin ja galvaanisen erotuksen.
Erillinen virtalähde korvaa tietokoneen häiriöisen 5 V:n jännitteen puhtaammalla lähteellä: ulkoisella lineaarisella virtalähteellä, vähäkohinaisella reguloidulla virtalähteellä tai sisäisellä akulla, joka katkaisee kaiken yhteyden sähköverkkoon kuuntelun ajaksi. Joissakin laitteissa on myös asetus 5 V:n jännitteen poistamiseksi kokonaan, kun DAC-muuntimella on oma virtalähde, maadoitusliitin laitteiston maadoituksen hallintaan tai aktiivinen häiriönvaimennuspiiri, joka tuottaa käänteisen signaalin häiriöiden kumoamiseksi.
USB-nopeus ja liitännät: tarkistettavat asiat
Tiedonsiirtonopeuden yhteensopivuus on useimmin unohtuva kriteeri. Jotkin yksinkertaiset erottimet toimivat vain USB Full Speed -nopeudella, 12 Mbit/s. Tämä nopeus rajoittaa toiston noin 24 bittiin ja 96 kHz:iin, sulkee pois DSD:n ja suuret näytteenottotaajuudet, ja monia USB Audio Class 2 -tilaan määritettyjä DAC-muuntimia ei yksinkertaisesti tunnisteta. Jotta voit hyödyntää DAC-muuntimesi kaikkia resoluutioita, erottimen on tuettava USB High Speed -nopeutta, 480 Mbit/s, tai joissakin uudemmissa ääniliitännöissä jopa USB 3.0:aa.
Myös liitännöillä on merkitystä: USB-A, USB-B tai USB-C lähteen ja DAC-muuntimen porttien mukaan, ja mukana toimitetaan joskus sovitin tai lyhyt kaapeli. Jos DAC-muuntimesi tai kuulokevahvistimesi saa virtansa USB-väylästä, tarkista erottimen lähdöstä saatava virta milliampeereina: paljon virtaa tarvitseva laite voi katkaista yhteyden tai toimia epävakaasti, jos erotin on alimitoitettu.
Selvitä syy ennen ostamista ja sijoita erotin oikein
Muutama yksinkertainen testi auttaa valinnassa. Jos häiriö katoaa kannettavan tietokoneen toimiessa akulla laturi irrotettuna, syynä on lähteen verkkovirtalähde, ja galvaaninen erotin tai erillinen virtalähde ratkaisee ongelman. Jos matala hurina lakkaa heti USB-kaapelin irrottamisen jälkeen, kyseessä on maasilmukka, joka vaatii galvaanisen erotuksen. Tietokoneen toimintaan liittyvä rätinä ilman taustahurinaa taas edellyttää yleensä suodatusta.
Erotin sijoitetaan lähteen ja DAC-muuntimen väliin mahdollisimman lähelle DAC-muunninta, ja lähtöön kytketään lyhyt kaapeli käsittelyn jälkeen poimittavien häiriöiden rajoittamiseksi. Hyöty vaihtelee laitteiston mukaan: hifilaitteiston viereen sijoitettu pöytätietokone hyötyy selvästi, jo valmiiksi hiljainen erillinen verkkosoitin hieman vähemmän, ja huippuluokan DAC-muunnin, jossa on oma USB-erotus, jättää vain vähän parantamisen varaa. Tämä on hyvä tietää ennen hankintaa.
Kuultavat vaikutukset ja rajoitukset
Kun hurina tai rätinä katoaa, ero on kiistaton. Jo valmiiksi häiriöttömässä laitteistossa vaikutukset ovat hienovaraisempia: hiljaisempi tausta, luonnollisemmin vaimenevat nuottien loput ja jälkikaiut sekä vähäisempi jäännöskohina kuulokkeissa. Erotin ei muuta DAC-muunninta toiseksi, vaan antaa sen toimia paremmissa sähköisissä olosuhteissa.
