Избавляемся от помех и наводок с USB-изолятором: просто, дёшево, эффективно
Коротко о главном: Цена – 5-6$ (На таобао. На Али — дороже). Скорость – USB 2.0 Full Speed, Устройства с питанием от шины USB работают плохо – не хватает тока, но доработка возможна.
Что это такое, и зачем оно может вам понадобится? (Далее абзац – максимально просто и понятно, для гуманитариев, технарей попрошу с советами не лезть).
Это устройство обеспечивает гальваническую развязку (то есть, ток перестает течь) порта USB. Обычному пользователю такое нужно нечасто, так как сценарии его применения очень специфические, но часто, столкнувшись с проблемами, которые можно решить этим устройством, большинство пользователей так и не находят им правильного решения. Самая распространенная проблема – наводка на звуковой тракт (шумы, помехи, искажения), при одновременном подключении источника по USB и аудио входам. Расскажу про них на своем примере. У меня есть синтезаторы Yamaha PSR E-413, Casio CT-X5000, я их подключаю к компьютеру для использования в качестве устройства воспроизведения MIDI файлов (всё работает нормально), и хочу это самое воспроизведение оцифровать, с помощью внешней или встроенной звуковой карты. (вот тут уже появляются проблемы). Как только подключу синтезатор и звуковую карту к друг другу (при уже подключенном USB порте), сразу из динамиков синтезатора, даже если выкрутить громкость на минимум, становится слышен писк (в случае с Casio) или гул (в случае с Yamaha). Соответственно, эти помехи присутствуют и в записи, что делает её непригодной для использования. Причина простая – после подключения обычным, аналоговым кабелем, в системе появляются два «земляных» провода, и через них, наводки попадают на вход звуковой карты. Другой сценарии – у вас дома небольшая студия, гитары, синтезатор, микшер, и вы решили записать ваше выступление в компьютер, специально для этой цели купили хорошую, дорогую звуковую карту, подключаете её к компьютеру и к микшеру, и в записи получаете ужасный фон и треск. Проблема опять в «второй земле» (которая на этот раз, получается через общую шину заземления), через которую наводки попадают на вход.
Решение этой проблемы имеет несколько вариантов, и у всех свои особенности и недостатки, расскажу об некоторых из них.
- Убираем второй земляной провод, перерезав его или в аудио кабеле, или в USB кабеле. Решение ОЧЕНЬ плохое, так как в случае перерезания земли в аудио кабеле, наводки хотя и уменьшатся, но вы получите много новых – земля в USB кабеле не предназначена для работы в качестве таковой для источников звука. А если перережете массу в USB кабеле, то результат может быть ещё более плачевным – работать то будет, но если вы случайно отсоедините аудио кабель от одного из устройств, то порты USB повиснут в воздухе, и вполне могут сгореть – были прецеденты в моей практике.
- Ставим изолирующий аудио трансформатор. Это самое простое решение, но имеет и свои минусы – любой трансформатор вносит искажения в звук, а такой, который их вносит в минимальном количестве, может стоить и долларов 200, а то и больше.
- Применяем USB изолятор – наиболее практичное и элегантное решение, которое имеет много плюсов, но имеет и некоторые недостатки, которые, впрочем, легко можно исправить. (об этом поговорим далее)
Что касается технарей, думаю, объяснять вам, для чего может понадобится USB изолятор – смысла нет. Тут и подключение осциллографов и анализаторов к «горячим» источникам, поиск и локализация разных глюков, и многое другое. Так что переходим собственно к герою обзора.
Сердцем данного изолятора является микросхема ADUM3160 – одна из наиболее доступных и базовых среди USB изоляторов от фирмы Analog Devices. Поддерживаются режимы USB Low Speed, USB 2.0 Full speed. Поддержки High speed – нет. В отличие от рекомендованной производителем схемы включения, китайцы, в целях экономии ресурсов, разработали собственную «обвязку, которая, хотя и работает, но обеспечивает крошечный ток на выходе, и соответственно, прожорливые устройства, которые берут питание от USB порта, работать не будут.
Качество изготовления, традиционно для китайских фирм, входящих в холдинг “Noname”, очень высокое и соответствует всяким ISO 9001, кто бы сомневался. Тут и не отмытый флюс, и криво припаянный USB разъем, и видавшее всё компоненты, заботливо собранные на лучших свалках Китая. Но как ни странно, всё более-менее работает, и проблем с стабильностью нет.
Устройство снабжено аж тремя разноцветными светодиодами и одним DIP переключателем, который служит для выбора режима работы (USB 2.0 Full speed/low speed)
Красный – горит, когда на устройство подано питание.
Синий – горит, когда выбран режим USB 2.0 Full Speed (как можно убедится по фото, светом синего светодиода можно сбивать дроны и слепить пролетающих мимо ястребов)
Зелёный – горит, когда выбран режим USB 2.0 Low Speed. (для чего этот режим, я так и не понял, большинство устройств в таком режиме работать отказываются)
Изолятор в системе никак не «видится» — он совершенно «прозрачный», и просто обеспечивает развязку. Работа с устройствами, у которых имеется свой источник питания, проблем не вызывает – всё работает стабильно, без провалов в скорости и «отваливания» устройства. А вот что касается устройств, которые берут питание с USB – то тут ждёт беда. Максимальный выходной ток, при котором напряжение на выходе держится в районе 5 вольт, около 50мА. В переводе на человеческий это значит, что всякие мелкие программаторы, анализаторы, переходники USB<>LPT, USB<>RS-232 работать будут, а вот USB осциллографы, звуковые карты, и прочие «энергичные» потребители – работать не будут. Приведу список того, что работает, и что не работает через этот изолятор.
- Программаторы Microchip PicKit 2, PicKit 3 (только, если прошиваем «голый» МК. Если в обвязке есть потребители, типа ЖК экрана или чего-то другого, то тогда будут глюки)
- USB<>RS-232 переходники типа CH-340, PL-2303 и некоторые другие.
- Анализатор Saelae Logic
- Принтер HP LaserJet CP 1025 Color
- Принтер HP LaserJet 2015n
- Флешка SanDisk Cruzer Contour 8GB
- Синтезатор Yamaha PSR E-413
- Синтезатор Casio CT-X5000
- Осциллограф Hantek DSO-2090.
- Звуковая карта Behringer U-CA202
- Звуковая карта Lexicon Alpha
- Мобильные телефоны (даже в режиме передачи файлов)
- ТВ Тюнер Astrometa DVB-T2
- Внешние жесткие диски, в том числе, и с использованием SSD.
- Зарядное устройство Turnigy AccuCel-6 80W
Так как я брал этот изолятор для применения с синтезаторами, вопрос неработоспособности некоторых устройств для меня не актуален, но я на всякий случай, сделал простой тест – выпаял преобразователь B0505, и на выходной каскад подал питание от отдельного, трансформаторного блока питания 5 вольт 350мА (зарядка от Nokia). Всё что не работало, заработало без сучка и задоринки. (разумеется, кроме внешних жестких дисков, которым не хватило этих самих 350мА). Так что, в случае необходимости подключения прожорливой нагрузки, просто заменяем преобразователь на более мощный, или подаём питание на выходной каскад с отдельного, гальванически развязанного блока питания.
И под конец, напомню ещё раз. Скорость у устройства — USB 2.0 Full speed, т.е. 12мбит, т.е. скорость копирования файлов, в лучшем случае, будет составлять не более 1.5мб в секунду. И хотя с применяемыми мной измерительными приборами это проблем не вызвало, вполне вероятно, что некоторое конкретное устройство в таком режиме не будет полноценно работать. К сожалению, протестировать весь спектр устройств у меня возможности нет, так что перед покупкой уточняйте, насколько ваше устройство может работать в режиме USB 2.0 Full Speed.
Источник
Эффективная фильтрация и защита порта USB 3.1
Введение
Разъем USB-интерфейса и соответствующий ему стандарт являются одними из наиболее широко распространенных и успешных из когда-либо использовавшихся прежде. Они интенсивно используются как в коммерческих, так и в индустриальных приложениях, причем обе отрасли стремятся к тому, чтобы стандарт стал быстрее. Сейчас USB обновлен до версии 3.1 и может увеличивать скорость передачи данных до 5 Гбит/с (Gen 1) и до 10 Гбит/с (Gen 2). Это условие остается актуальным из-за постоянно растущего разрешения медиа и требований к скорости передачи данных в сети.
Однако ничего не дается даром: повышение скорости передачи данных означает, что необходимо уделять еще большее внимание параметрам, которые имеют определяющее значение для высокоскоростных линий передачи данных. Кроме того, для сохранения скорости передачи и целостности сигнала следует принимать меры к ослаблению нежелательных сигналов, в общем случае они рассматриваются как электромагнитные помехи (ЭМП). К тому же правильная организация тракта передачи данных имеет первостепенное значение для выполнения все более жестких требований по электромагнитной совместимости (ЭМС).
Для высокоскоростных линий передачи данных широко известная на мировом рынке компания Würth Elektronik имеет в своем портфолио синфазные дроссели, необходимые для подавления электромагнитных помех, и TVS-диоды (Transient Voltage Suppresser — ограничитель бросков напряжения) для защиты от воздействия электростатических разрядов (ESD protection, ESD — Electrical Static Discharge) и переходных процессов, связанных в том числе и с воздействием ЭМП на линию передачи сигнала.
Источник
Зачем нужны эти странные цилиндры на кабеле
Наверняка вы видели утолщения цилиндрической формы на различных кабелях. Например, они часто встречаются на кабелях с коннекторами USB, HDMI, D-Sub, а также на кабелях питания. Расположены они на обоих концах кабеля, ближе к штекеру.
Для чего же используются такие цилиндры? Разумеется, они нужны совсем не для красоты. На самом деле это так называемый ферритовый фильтр. Также можно встретить названия ферритовое кольцо и ферритовый цилиндр.
Назначение этого фильтра — подавление высокочастотных помех. Внутри находится феррит, вещество, которое и гасит помехи. Такие фильтры не только защищают сигнал, идущий по кабелю, от внешних помех, но и препятствуют образованию исходящих помех от самого кабеля.
Казалось бы — вещь нужная и полезная, но фильтр есть не на каждом кабеле. Почему так? Как правило, если на кабеле нет ферритовых цилиндров, то он должен быть сам по себе экранирован. То есть при наличии экранирования, потребность в фильтре отпадает. Впрочем, даже наличие фильтров вовсе не означает, что внутреннего экранирования нет.
В то же время, и наличие экранирования и ферритовых фильтров не служит гарантией качества продукта. Поэтому относительно того, какие кабели лучше использовать — с ферритовыми фильтрами или без — однозначно ответить нельзя.
В любом случае переплачивать за брендовые кабели вряд ли стоит. Взять, к примеру, HDMI. Качество изображения от высокой цены не улучшится. Дело в том, что кабель HDMI передает цифровой сигнал и помех в прямом понимании этого слова при этом быть не может. Сигнал либо есть, либо его нет. То есть выдавать изображение, что называется, со снегом такой кабель не будет. Однако у некачественных кабелей картинка может пропадать, «запинаться» на доли секунды или выдавать изображение с артефактами.
Если у вас есть проблемы с передачей сигнала, то в теории можно попробовать установить ферритовые фильтры. Стоят они недорого и найти их не составит труда.
Обратите внимание: сейчас удачное время сделать покупки по специальным ценам со скидками. Чтобы сэкономить, посмотрите горящие товары, а также лучшее из лучшего и новинки на AliExpress. Самые выгодные предложения собраны в топ-скидках за неделю.
Источник
Как собрать цифровой Hi-End транспорт за копейки. Часть 2: USB-фильтр
Продолжаем наш новый сериал «Увлекательные мучения». Как вы знаете, я завел Mac Mini и пытаюсь понять, зачем можно ли сделать из него бюджетный аудиофильский транспорт. И вот случился первый апгрейд, который должен поднять звук на какую-то иную ступень. Странная штука, называемая аудиофильским USB-фильтром, или как его называют сами создатели – decrapifier Schiit Wyrd .
В мире полно бесполезного добра, и мы сейчас узнаем, тот ли это случай. Эта штука представляет собой USB-микроконтроллер с прецизионным кварцевым генератором, запитанным от малошумного линейного источника питания. Суть этого устройства в сетапе – изолировать ЦАП от шума, который может приходить с компьютера.
С тех пор, как я стал использовать консоль питания Powergrip , звучание моего сетапа действительно стало заметно качественнее. Чистое питание означает меньше помех, и это действительно хорошо слышно при условии, что у вас минимально приличная система. Придерживаясь той же логики, я ожидаю, что чистка USB-соединения может повлиять на качество звука. В «минике» usb не защищены от помех импульсного БП, и по идее часть того шума, который производится в компьютере, неизбежно будет попадать в ЦАП через USB.
Wyrd обещает до 200 000 раз меньшее количество шумов, чем исходит от обычного USB-порта. Но это при условии, что ваш порт вообще шумит. В любом случае аудиофилу нужно всё отдельная стабилизированная цепь питания на USB ситуацию не ухудшит, как мне кажется.
Почему вообще нужно фильтровать USB, там же нули и единицы? Передача звукового потока по USB асинхронная, и в случае появления ошибок происходит не повторный запрос пакета, а включается система коррекции ошибок, которая сама «додумывает», как должно было быть, и, следовательно, она может ошибаться, неверно интерпретировав потерянную часть сигнала. Всё еще думаете, что нельзя исказить цифровой аудиопоток и это не влияет на звук?
Итак, девайс выполнен в таком же маленьком корпусе, как и остальные начальные устройства Schiit. На фасаде у вас только два белых светодиода, сигнализирующих о соединении с транспортом на входе и с ЦАП на выходе. Задняя панель также не несет откровений – USB на вход и USB на выход плюс традиционный тумблер включения и разъем для блока питания.
Обычно для соединения с ЦАП я использую неплохой USB кабель Wireworld Ultraviolet, но он у меня один, и, чтобы максимально избавить себя от ненужной мнительности, я буду использовать два одинаковых USB кабеля Schiit Pyst, целиком оставшись во вселенной Marvel Schiit.
И вот что произошло после появления Wyrd в сетапе: хорошая новость в том, что «миник» перестал терять ЦАП, что иногда происходило после выхода из режима сна, плохая – я всё время забываю включать питание у Wyrd.
Честно говоря, заметить Wyrd непросто. И поначалу я вообще не заметил разницы, когда девайс появился в цепи между моим доморощенным транспортом и мультибитным ЦАПом в усилителе Schiit Ragnarok 2. Но разница есть, просто нужно знать, где её искать.
Изменения в звуке стоит искать в самых дальних и самых темных местах. Вот частный пример: на треке Massive Attack What Your Soul Sings с альбома 100th Window есть электрически гудящий сэмпл, появляющийся в начале второй минуты, который обретает больше фактуры, если Wyrd оказывается в цепи.
Я заметил на совершенно разной музыке, что многие высокочастотные звуки стали звучать более разборчиво, и вообще грязный и гаражный саунд становится, как мне кажется, немного более осязаемым. Странная хрень – ты чистишь шум, чтобы лучше слышать шум . Причем это все – довольно субтильные изменения, в которые надо вслушиваться и вылавливать их. По большому счету мало что происходит, но всё же слышимый эффект в моем сетапе определенно есть.
Но самое интересное случилось дальше – я отключил «миник» от Powergrip и воткнул напрямую в розетку в стене. И вот тут уже появление Wyrd в цепи становится более заметным. Точнее, становится заметным его отсутствие – без фильтрации уже нет таких мертвых пауз, бесконечно повисающих послезвучий и того уровня утонченности на высоких, что есть при включенном фильтре. Без хорошего питания совершенно точно пропадает какая-то часть качества, и часть его можно вернуть с помощью Wyrd.
Такой фильтр, как мне кажется, будет уместен именно для компьютера, используемого как транспорт – вы гарантированно получите почти идеальный, чистый USB сигнал на выходе в ЦАП и снимете часть головной боли по поводу чистоты тракта. А вот на каком-нибудь аудиофильском транспорте, где USB уже специально «приготовлен»,необходимости в нем скорее всего не будет. Так что если вы используете источник на базе компьютера, то вам не помешает попробовать эту штуку у себя в сетапе и услышать самому, что же произойдет.
Тестовый сетап
Усилитель: Schiit Ragnarok 2 с мультибитным ЦАП :: АС: Martin Logan Motion 40i :: Наушники: Audeze LCD-24 :: Кабели: межблочные Schiit Pyst USB, акустические Analysis Plus Oval 12 :: Консоль электропитания: Powergrip YG-1 ::
Источник
