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本帖最后由 xxbin1911 于 2024-8-22 22:54 编辑
电磁干扰
网络中跑不跑数据，网线上就有数字电信号有和没有的差距，这个会影响到最终的声音输出么？用大白话来说，如果播放音频的时候刷网页下文件，能不能听出声音的差别来？理论上是会有影响的，电脑的电磁辐射都可能被拿来反解出屏幕的大致内容和键盘的输入，理论上是如此，但是对于音频播放来说，我觉得大多数人（包括我自己）是听不出来这个差别的，否则用电脑或者数播来播放音乐的人会听出这样的差别来——这时候在通过网络下载音频数据然后一边解码播放，这个声音最差。。。过了10来秒钟（很多播放器网络缓存设置得很大，10秒就能把音频文件全部缓存到本地内存缓存中），这时候没有网络了，听起来声音干净多了，然后在一首歌曲的后半段，哇，这时候已经全部解码完成了，解码线程也不在运行了，系统干扰更低了，这声音太完美了。。。
从网络到DAC中间隔了网口，至少两个隔离变压器，主板的各种电路，USB口，USB线，USB到I2S转换芯片，这中间地线和电源以及数字信号已经被隔离了好几回，隔离变压器可以抑制绝大部分电磁干扰，如果再加上DAC前面的有效的USB隔离，网络设备的电磁干扰能影响到DAC不知道能不能达到-130dB的门槛？合格的网络设备的电磁干扰通过两次隔离变压器的转换之后应该和播放器的电磁干扰不在一个数量级上，毕竟播放设备离DAC更近不是？讨论电磁干扰的时候，（线缆连接）距离是个很重要的因素，我们不会担心隔壁邻居开了空调会影响我们听音乐就是这个道理。
所以为了更好的声音，越靠近DAC芯片的电源和信号的隔离越能对DAC本身有正向的影响力，也因此靠谱的USB隔离会比搞播放器硬件的电磁干扰要更有价值，搞播放设备也要比搞网络设备更有意义。甚至，国外还有做I2S总线缓存和隔离的，目标是希望能将前端任何的Jitter和电磁干扰对DAC的影响降到最低或者直接解耦。这是正确的设计理念，数字领域，就是能在某个环节上将一切前端的影响进行解耦（至少可以达到普通仪器无法测量的程度）。而传统模拟领域的习惯是需要将一串设备都做得尽量好，那种理念不适合数字领域，性价比太低，就好比做一把刀，好钢都用在了刀背和刀把上。
在网络设备中做的一切减轻电磁干扰的努力，可能都会被播放器上的电磁干扰给搞得毫无意义，使用线电输入来驱动播放器硬件，可能会被播放器硬件中的一些DC-DC芯片给搞成一堆的高频干扰，加上播放器中的各种频率的晶振所制造的高频噪音，CPU与内存间高速传输数据带来的高频噪声，以及CPU在工作时内部的晶体管以GHz以上的频率频繁的开关，这些会产生高频的电磁辐射，所以不管在播放器硬件本身下功夫，还是在播放器所接的网络做改进，都很难保证播放器的USB总线是很纯净的。不管我们怎么改进数播，高频率的CPU总是必须存在的，也因此我们无法解决数播本身的电磁辐射，而只能在数播到DAC的路径上想办法，这就使得USB隔离和I2S缓存和reClock的重要性远远的超过了数播和网络等软硬件优化。
USB隔离
USB隔离如果简单的区分有芯片隔离和光电隔离两种，光电隔离我会后面说，此处仅对光耦芯片隔离进行解释。USB线不像网线，USB线中有GND和VCC（3.3V-5.0V），还有一对差分信号D+/D-。USB的电源及GND隔离有两种方案，一种是外置独立电源供电，一种是从USB的VCC中取电，然后用隔离变压器和多级LDO稳压来获取非常纯净的电源，使用隔离变压器也就意味着GND的隔离。有钱的可以用外置线电，但我觉得隔离变压器之后经过多级高精度的LDO获取的电源已经足够足够纯净了。
在信号隔离方面，目前有两种芯片，一种是需要提供晶振时钟来驱动的，一种是不需要时钟驱动仅仅是将原始USB信号通过光耦来隔离并整形的。我个人倾向于无晶振的方案，因为晶振会带来额外的高频电磁辐射，而且这个晶振本身的精度对最终USB转I2S输出的I2S信号的Jitter并没有什么影响。USB隔离，除了要隔离电源的影响之外，更重要的是隔离高频电磁辐射，所以能少个晶振是更好的解决方案。因为不需要晶振的芯片出来得有点晚，市面上的USB隔离方案基本都是需要晶振的。
在这里不点名的说一些有些无良商家，我在网上闲逛时看到有人说有商家造假，USB隔离器只做了电源和GND的隔离，没有做信号隔离，但是呢，这商家焊了一个芯片（16脚）在电路板上，让人觉得好像是通过这块芯片做的USB信号隔离，但实际上这块芯片的引脚和电路板没有任何的引线。USB的信号隔离是区分速度的，音频要的速度只要能支持到480Mbps（USB 2.0 High Speed）就完全完全OK了，也有用低速的隔离芯片的商家，因为高速的芯片贵，无良商家有点多。
USB隔离的效果，除了使用的元件本身素质要好以外，更重要的是电路设计以及PCB布线时选择的电路板层数和布局、铺铜这些，这个很考验设计者的能力以及他手中的仪器。目前似乎没看到满足自己需求的USB隔离器，可能得自己画个板子来搞个DIY了。
总结一下我认为好的USB隔离器，首先要有良好的电源和地线隔离，最好不要有晶振，其次才到信号隔离和电路板布局布线。USB隔离器的目标是电气隔离以及隔离电磁干扰，而不在于对USB波形进行重整来提高方波的质量，也不在于对USB信号进行reClock来降低Jitter，USB波形的Jitter对DAC来说没有意义（同样的，网线上数字信号的Jitter对DAC来说也完全没有意义，有影响的仅仅是通过线缆传递的各种电磁干扰）。
有了好的USB隔离器，可以随便接么？这里面有个讲究的地方，播放器（电脑）到USB隔离器的USB线缆可以随意长度和材质，只要不导致大量的误码就行，USB隔离器到DAC的USB口（USB转I2S）中的线缆要尽量的短，最好就是直接一个转接头那种。这里面有个可测量但是不可闻的差异，逛国外网站看到这个线缆的长度会有-140dB到-130dB的仪器可测量的影响。顺便说一句，没必要买很贵的USB线缆，数码的线缆，更重要的是阻抗而不是用什么材料，而且贵的，真不如短的（长的可能做了个天线的作用，我猜的，完全没有理论和测试依据）。
光电隔离
光电隔离是一种在电气上完全隔离的方案，可以完全的隔离对端的高频电磁干扰。但是，光电隔离本身有个问题，它本身所产生的干扰都不太容易解决。光电隔离可以用在USB上，也可以用在网络上，这里主要讲网络中的应用，我对这块更熟悉一点。高端的网络交换机，或者高速的网络交换机（100G/400G那些），通常都是使用光纤来传递数据的而不是用铜缆，根本原因是光纤才能远距离的传递那么高速的数字信号，而铜缆因为本身抗干扰能力差的原因只能做得很短或者速率会很低，否则速率一上去了会有大量的误码（注意这和音频重放对网络的需求不同，音频重放那点可怜的速率，用标准的5类铜缆都能零误码跑100米距离）。
使用光口的网口，通常光口都是一个带金属屏蔽罩的一个长方孔，需要插一个光模块进去才能使用，比如SFP光模块，光模块里面主要有激光器、晶振以及电源管理等元器件。光模块里面应该还有个小型的单片机，并与外界通过I2C（注意不是音频的I2S）接口通信。这个玩意所产生的电磁干扰是有点厉害的，而且应该是随着频率（也就等同于网络的速率）的上升会更厉害，否则也不会弄个像法拉第笼一样的金属罩子给罩着它了。在网络设备或者电脑中，因为数字电路抗干扰的能力强，因此不会有什么问题，而音频重放领域，电磁干扰就是个恶魔。
我个人的看法还是尽量不要优先考虑光电隔离，否则有可能会越隔离干扰越多。
网络隔离
回到网络的话题，谈谈网络隔离，除了买所谓的HIFI交换机来组一个单独的网络以外，是否有隔离的方案？是否需要做网络隔离？如果需要应该怎么做？
首先看是否需要做的问题。我的观点很简单，你听不出差别，就完全不需要做。如果播放器是能离线播放的设备，可以比较插了网线和不插网线两种声音，如果能盲听出差别，那么应该做做网络的隔离，如果听不出来差别，那瓶颈不在这里。为什么要说盲听了，哎。。。人真的很容易骗自己的，国外一个音响公司的一位资深人士说过大概这么一句话（不是原话，大概的意思）——如果大脑觉得听到了什么，那么我们就真的感觉是听到了什么。叫个朋友或者家人蹲在设备前面遮挡住听音者的视线，插上或者拔掉网线，听听看差别（建议用监听耳机来听差别而不是用音箱来听）。
如果真能听得出来差别，就得想办法优化一下网络了，数字领域，还是优先考虑做解耦和隔离，网络的隔离怎么做？很简单，USB隔离器+USB网卡，当然前提是你的数播或者播放器能支持USB网卡。网线先接到USB网卡，然后再接入USB隔离器，此USB隔离器应该要靠近播放器（电脑）接，也就是USB隔离器和播放器（电脑）的线缆尽量短一点。整个播放路径的拓扑就变成了下面这样：
交换机（网口隔离变压器）<------- 网线 -------> （网口隔离变压器）USB网卡 <-----USB线-----> USB隔离器 <-短USB线-> 播放器 <-----USB线----> USB隔离器 <-短USB线-> 异步USB转I2S <---->DAC
如果你的播放器硬件不支持USB网卡，那么可以考虑买大厂出的交换机，比如Cisco，Juniper以及华为和锐捷，这些厂商至少是能保证网口和芯片之间是带隔离变压器的，而且他们用的电源也相对靠谱，设备也会有EMI的认证，关键是，它很便宜（相对HIFI交换机来说）。
一些总结
一些凌乱的总结：
1）异步USB DAC的情况下，网络设备的晶振、播放器（数播树莓派等）的各种晶振以及USB隔离器的晶振与USB转换后的I2S信号的Jitter无关；
2）网络传输快慢，用什么底层网络协议以及文件共享协议，播放设备是否用了实时内核等与USB转换后的I2S信号的准确性和Jitter无关；
3）USB转I2S以及DAC以外的设备所产生的电磁干扰可能会影响到最终的声音，最优的选择是在USB DAC的USB路径上做隔离；
4）如果需要，网络的隔离也可以用USB网卡+USB隔离器来实现；
5）不能用USB网卡和隔离器的数播，建议买大厂的小交换机来做隔离；
6）隔离器尽量不要选择光电隔离方案，隔离器中尽量不要有晶振；
7）数字领域的线缆要优先考虑阻抗是否满足标准，另外短的比贵的好（数字领域的线缆不用考虑会因为材质不够HIFI导致数据传输出错，更应该考虑的是不要因此引入更多的电磁辐射干扰，有外层屏蔽也不一定更好）；
一些建议
一些音频重放相关的个人建议，仅仅对初入门的，可能不严谨也不完全正确，欢迎指出我的错误：
1）能听音箱还是听音箱，听耳机如果用较大的音量对听力损伤还是有点大；
2）有条件的先搞定听音环境，然后再搞定音箱，环境和音箱的失真比功放/DAC这些电子设备来说要大得多；
3）听音声音越小，高档和抵挡的音箱差距就越分不开，经常小音量听音乐的，也就没有必要买太贵的音箱和功放了（另外，根据等响曲线，小音量如果不做均衡处理实际上听到的高频和低频是有欠缺的）；
4）功放和DAC，比播放器重要，实际上如果能保证源码输出，你用个手机做播放器也没问题；
5）如果播放器是通过USB接DAC的，建议增加USB隔离器，反正又不贵，有钱的话可以多用几个；
6）不建议购买播放器和DAC集成在一起的设备（除了电磁干扰还有就是不能分别升级的问题）；
（声明一下我不是卖USB隔离器的也不是搞家装的）
最后祝大家都能享受音乐，享受音乐带来的快乐！
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发表于 2024-8-22 21:09
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