Асинхронный usb что это

17

Асинхронное USB аудио на STM32

Для того, чтобы вывести звук из компьютера в микроконтроллер, у современного распространенного компьютера есть четыре подходящих интерфейса: Ethernet, Bluetooth, USB и S/PDIF. В МК, три из них требует использования внешнего железа (S/P DIF вход напрямую стал поддерживаться начиная с STM32F446), а Ethernet, кроме того — еще и специального драйвера на стороне компьютера. Поэтому выбор пал на USB.

Архитектура шины USB предполагает, что все данные передаются пакетами. Пакеты объединяются в кадры. Кадры отделяются друг от друга специальными маркерами (это просто один из видов пакетов) — SOF, в котором передается 11-ти битный номер кадра и другая информация. Спецификация USB Audio class определяет, что для передачи звука используется изохронный тип передач. Это значит, что звуковой сигнал поступает пакетами с интервалом 1 миллисекунда. Поскольку Для синхронизации поступления данных от USB и вывода их в ЦАП стандарт определяет три типа синхронизации:
-синхронный, когда частота воспроизведения выделяется из частоты маркеров SOF;
-адаптивный, когда частота воспроизведения подстраивается на основе частоты маркеров SOF;
-асинхронный, когда устройство само генерирует частоту воспроизведения, а ее отношение к частоте маркеров SOF передает в специально выделенную конечную точку (explicit feedback endpoint).
Первые два алгоритма требует использования петли ФАПЧ, поскольку для работы сопременных ЦАПов с передискретизацией нужна опорная частота, так называемый мастерклок, кратный частоте дискретизации аудиосигнала. Третий алгоритм требует организации петли обратной связи. В процессорах STM32 существует аппаратная поддержка как для петли ФАПЧ (из внешних компонентов нужен фазовый детектор, ФНЧ и ГУН) — путем вывода сигнала SOF на вывод PA8 и деления мастерклока кодека таймером в 256 раз — так и для асинхронного режима: таймер 2 умеет измерять период сигналов SOF относительно своего источника тактирования. Используя в качестве источника тактирования таймера мастерклок кодека, напрямую измеряем отношение мастерклока к SOF, а, поскольку оно является кратным к частоте дискретизации, — то и требуемое стандартом Fs/Fsof.
Для этого таймер 2 настраиваем с внешним тактированием от сигнала ETR, сбросом от канала 1 и захватом канала 1. Сигнал SOF при этом аппаратно передается в процессоре от модуля USB в канал 1 таймера 2.

Чтобы рассказать хосту об используемом способе синхронизации, нужно изменить дескриптор интерфейса — это самая простая часть,
.
Кроме нее, потребуется изменить дескриптор конечной точки для приема аудиопотока (меняем тип синхронизации и адрес конечной точки синхронизации) и дописать дескриптор конечной точки синхронизации

Поскольку в асинхронном USB аудио синхронизация идет с помощью изменения длины пакета данных в кадре, код приема данных в кольцевой буфер должен учитывать длину принятого пакета.

Дальше — сплошные грабли. В виде неотключаемого фильтра четности фрейма на конечных точках.

Обработчик маркера SOF обновляет данные для конечной точки синхронизации

Если данные успешно отправлены — все повторяется

В обработчике прерываний от DMA аудиокодека обновляем положение указателя буфера чтения

В архиве USB_STM32F4 версия с подключением внешнего генератора (на PC7, PC9, PA15 — осциллятор 12,288 МГц), USB_STM32F4_int_osc.zip — с PLLI2S в качестве источника тактирования, требуется только перемычка PC7-PA15
UPD: Обновил вложение с USB_STM32F4_int_osc.zip, была небольшая ошибка, из-за которой звук не включался
В заключение, выражаю свою благодарность автору проекта audio-widget Børge Strand-Bergesen и Dr. Tsuneo Chinzei.
UPD:Обновил вложение (768khz.zip), теперь там еще и стереокодер для ФМ-вещательного сигнала (вывод PA5) и исправлен хруст в звуке в кодеке. Схема подключения DDS AD9951 и микроконтроллера в архиве.

UPD2:Добавил возможность выбора нескольких частот дискретизации и разрешения (16 бит — до 192 кГц,24 бит — до 96 кГц), работа с обратной связью улучшена

Влияют ли USB-кабели на звук? Мнение производителей [перевод]

Бытует мнение, что USB-кабели не могут и не должны влиять на звучание аудиосистемы по причине того, что просто передают нули и единицы из точки А в точку B. Цифровой сигнал. Но некоторые с этим не согласны и слышат разницу в звучании разных USB-кабелей. Поэтому Дэйв Кларк (Dave Clark) решил узнать мнение некоторых производителей кабелей по данному вопросу: что же в кабеле происходит и может ли измениться звук. И вот результаты.

Производителям задавались следующие вопросы:

— На самом ли деле USB кабели просто переносят нули и единицы? А если нет, то что тогда?

— Чем передача музыки по проводу отличается от отправки изображения на печать принтера? Это же всего лишь данные.

— Что же происходит в USB-кабеле такого, что может влиять на передачу звука или данных?

— Отдельно питание и отдельно данные? Помехи?

Звук — это потоковая передача данных

Дэвид Сальц (David Salz), Wireworld

Цифровые сигналы, на самом деле, — прямоугольные импуьсы, которые распознаются при достижении определенного уровня напряжения. Любые отклонения от прямоугольной формы в сигнале легко приведут к ошибкам.

При сохранении изображения или отправке его на печать система коррекции ошибок запрашивает пересылку файла до тех пор, пока не получит у себя полную копию оригинала.

Звук [асинхронный USB] — это потоковая передача данных, от постоянных запросов на повтор случится задержка. Поэтому вместо повторного запроса пакета работает системы коррекции ошибок сигнала, но она может поправить его неверно.

Стандартные потери в кабеле несколько скруглят форму сигнала и сдвинут его, что приведет к ошибкам и потере данных, изменениям в окраске звука и искажениям. Ущерб легко распознать при сравнении стандартных USB-кабелей и специальных референсных адаптеров, в которых разъемы припаяны непосредственно друг к другу. Создание кабеля, который минимизирует эти потери и отклонения от оригинальной формы сигнала — единственное, что может уменьшить число ошибок.

Кабель Wireworld Ultraviolet 7 USB 2.0

Компьютерные блоки питания излишне шумные, они могут повлиять на четкость звука. В большинстве USB-кабелей силовой провод никак не изолирован от тех, которые передают данные, наводки от него могут исказить сигнал и попасть в ЦАП через 5-вольтовый вход. Поэтому пятивольтовый проводник необходимо изолировать и пустить через фильтр, уменьшающий искажения, или вообще заменить бесшумным блоком питания.

Помехи может генерировать и статика в кабеле. Эти трибоэлектрические искажения также вносят изменения в сигнал, что приводит к джиттеру. Уменьшение таких наводок позволит получить чистый звук, приближенный к референсным подключениям.

Аудиофильская ценность кабеля не коррелирует с его максимальной скоростью

Aqvox

В прошлые годы у меня состоялся интересный разговор с одним инженером очень крупного производителя кабелей, немецкой LEONI Group (более 70 000 сотрудников, оборот 4 млрд Евро). Мы обсуждали с ним производство USB-кабелей.

С самого начала он, хоть и не аудиофил, согласился с тем, что провода влияют на качество звучания. Он знает, как элементы конструкции влияют на передаваемый сигнал. Они тестируют кабели с помощью логических анализаторов на полноту передаваемой информации и визуально, например, с помощью осциллографов Tektronics DPO7000C с функцией анализа USB-сигналов, которые стоят 30 тысяч долларов, или Lecroy QPHY USB для оценки индикаторной диаграммы и передачи кадров. Это необходимо для сертификации USB.

Кабель Aqvox USB

Такое оборудование подходит для тестирования, например, на максимальных для стандарта 2.0 скоростях, но они не имеют настроек, подходящих для анализа параметров на ощутимо меньших скоростях, которые используются для передачи аудиосигнала. Этим объясняется то, что аудиофильская ценность кабеля не коррелирует с его максимальной скоростью.

Воспроизведение музыки идет в реальном времени

Марцин Остапович (Marcin Ostapowicz), JPLAY

Единицы и нули — логические интерпретации электрического сигнала. По USB он передается дифференцированным образом. Для стандарта 2.0 «нулю» соответствуют -10–10 мВ, «единице» — 360–440 мВ. То есть фактически мы имеем дело с очень чувствительным электрическим (аналоговым) сигналом. Высокая пропускная способность приводит к джиттеру и затухание сигнала становится важной проблемой (высокие частоты затухают быстрее, чем низкие на равных дистанциях, потому высокие больше подвержены джиттеру). Деградацию сигнала можно проследить на пути, по которому он следует от передатчика (ПК) к ресиверу (USB-вход в ЦАПе).

Отражения и неточности тактовой частоты дают джиттер, который влияет на индикаторную диаграмму и приводит к тому, что сигнал становится менее распознаваемым.

Кабель JCAT USB Cable

Воспроизведение музыки идет в реальном времени, поэтому тайминги в данной ситуации очень важны и, соответственно, важно избавиться от влияния джиттера. Мы используем для этого следующие технологии: уменьшаем индуктивное и емкостное сопротивления для того, чтобы импеданс сигнала уменьшался плавно; учитываем поверхностный эффект и используем очень тонкие проводники; используем тройное экранирование для защиты от электромагнитных помех.

Частота процессора в современном компьютере достигает нескольких гигагерц. Он выдает электромагнитное излучение, которое может влиять на сигнал, передаваемый по USB.

Целостность пришедшего файла не проверяется

Джим Од (Jim Aud), Purist Audio Design

Вполне логично рассматривать передаваемый по USB сигнал как последовательность нулей и единиц. Однако все не так просто. Ниже определенного напряжения сигнал сообщает: «это — ноль», а выше определенного уровня говорит, что «это — единица». То есть, единица может быть сигналом в 3,2 вольта, ноль — 2,9 вольта. Так как передача данных происходит быстро и часто, перепутать нули и единицы становится не так уж и сложно. Цифровой сигнал — не просто последовательность кубиков, маркированных нулями и единицами, они находятся в определенном диапазоне допустимых значений, но не являются абсолютно идентичными.

В такой среде важным фактором становится внешнее влияние. Такие вещи, как электромагнитное излучение имеют значение. Представьте, что мобильный телефон зазвонил рядом с компьютером. Хруст и пищание, которое вы слышите — точно тем же образом ведут себя помехи в проводе. Экранирование, использование качественных материалов, даже фильтр — все это может помочь в снижении вмешательства посторонних сигналов.

Длина также влияет. Чем длиннее кабель, тем выше вероятность ухудшения сигнала из-за сопротивления. Поэтому компании переходят на использование более качественных проводников. Например, спецификация стандарта USB 2.0 ограничивает длину кабеля пятью метрами, а спецификация USB 3.0 — тремя. При наличии в конструкции качественных проводников эти трех- или пятиметровые провода можно использовать по полной.

А что насчет проверки ошибок? Цифровой аудиосигнал USB сам по себе. Печать документа или картинки проверяется на ошибки. При отправке документа или картинки также отправляется код с информацией для приемника, содержащей размер пакета. Приемник сравнивает эту информацию с пришедшим файлом.

Purist Audio Design Ultimate USB Cable

При передаче звука эта технология не используется. Целостность пришедшего файла не проверяется, потому что USB — это открытый кабель. В него просто вливаются данные, как в шланг с водой, безо всяких битовых проверок, сверки сумм и прочих решений, которые присутствуют, например, в HDMI или при отправке той же самой картинки на печать. Вы получили то, что отправляли? Неизвестно.

Чем выше диапазон частот, тем выше вероятность ошибки. USB-кабели передают сигнал на мегагерцовой частоте; на низких и высоких частотах на сигнал влияют абсолютно разные явления. Поверхностный эффект и отражения начинают воздействовать на передаваемую информацию, равно как и электромагнитное излучение.

Можно купить качественный кабель. Обратить внимание на тот, в котором используются проводники с низким сопротивлением и хорошие фильтры. Отдельная шина питания, с которой сейчас экспериментируют многие производители — тоже неплохая идея. Проверить спецификацию кабеля (2.0 или 3.0?) и посмотреть, укладывается ли он в рекомендуемую длину. Качественные кабели гарантируют чистый, четкий сигнал без потерь или изменений. Они могут существенно снизить или вовсе исключить влияние внешних источников, которое приведет к ошибкам. USB-кабели — важная часть аудиосистем, построенных на взаимодействии с компьютером.

Аудиофилам стоит уделять внимание цифровому парку кабелей

Марк Колес (Mark Coles), Sablon Audio

С точки зрения передачи данных все именно так и есть, однако то же самое можно сказать и о SPDIF-кабелях, а их влияние на звук было доказано уже многие годы назад. Аудиофилам стоит столько же внимания уделять цифровому парку кабелей (USB и Ethernet), как аналоговым и силовым.

Если вы разработчик, вам нужно попасть в сопротивление 90 Ом (а не в широкий диапазон +/- 10%, который позволяет спецификация) и обратить внимание на контроль помех — основные параметры. Качественные проводники позволят существенно улучшить звучание.

Кабель Sablon Audio Panatela

Как мне кажется, помехи и джиттер — родственные явления и одинаково неприятны. Стоит учитывать USB приемники/передатчики, которые могут быть созданы не в соответствии со стандартом, а с определенной ценовой категорией.

Нет более нецензурных дискуссий, чем обсуждение воздействия USB-кабеля на сетап

Алекс Свентицки (Alex Sventitsky), WyWires

Цифровые интерфейсы в целом и USB в частности вызывают непонимание у аудиофилов в силу неясной природы воздействия на звучание домашней аудиосистемы.

Многие считают, что цифровые кабели всего лишь переносят нули и единички и потому не может быть слышимой разницы между разными кабелями. Аудиофилы, устроившие тест нескольким кабелям, часто считают, что да, USB-кабели могут влиять на звук системы. По моим наблюдениям, нет более нецензурных дискуссий, чем обсуждение воздействия USB-кабеля на сетап.

Что вообще такое нули и единицы? Это бинарные данные, которые часто называют машинным языком, в котором единица — это «включен», а ноль — «выключен», если проводить аналогию с выключателем света, например. Последовательности нулей и единиц используют для перевода доступной человеку информации на язык, который машина сможет интерпретировать, используя переключатели двух состояний в своей схеме.

Передатчик USB (компьютер или музыкальный сервер) передает последовательности нулей и единиц в предопределенном формате на ЦАП, который преобразует эти последовательности в аналоговый сигнал, а его уже воспринимает человеческое ухо.

Стандарт USB насчитывает 650 страниц текста. Я постараюсь выделить ключевые моменты, которые расскажут о влиянии кабеля.

Не существует чисто цифрового сигнала. Цифровые данные представлены в виде электрических сигналов, подходящих под определенные условия. В нашем случае эти условия описаны в стандарте. Передача данных осуществляется посредством двух проводников, D+ и D-, USB понимает нули и единицы как разницу между электрическими сигналами, которые передаются по этим проводникам. Единицей считается сигнал, при котором напряжение на D+ на 200 мВ выше, чем на D-, нулем – сигнал на D+ на 200 мВ меньше, чем на D-.

Последовательность разностей потенциалов, или нулей и единиц, называется пакетом и является асинхронной, то есть после отправки пакета передатчик ждет подтверждения того, что пакет пришел, и только потом посылает следующий.

USB-передатчик в компьютере посылает определенные напряжения на проводники D+ и D- в диапазоне от 1,5 до 480 МБит/сек через кабель на ЦАП, и именно так процесс выглядит в очень упрощенном варианте. Простите, инженеры, я не для вас это писал, так что давайте обойдемся без саркастичных комментариев.

Кабель WyWires USB Silver

USB-кабели передают электрический сигнал, равно как и аналоговые кабели, но на значительно большей частоте (примерно 480 МГц). Как и во всех электронных проводниках, целостность сигнала зависит от базовых параметров схемы, таких, как индуктивность (L), емкость (C), сопротивление (R) и перекрестные наводки (Crosstalk).

Работа проектировщика заключается в уменьшении потенциального вреда, который может быть нанесен электрическому сигналу L, C, R и наводками. Индуктивность — это явление, при котором сигнал, проходя через проводник, формирует вихревой поток, который пытается изменить направление движения тока на противоположное. Емкость говорит о том, что при прохождении сигнала по проводнику какая-то часть энергии уходит из него и хранится в материале, расположенном рядом с проводником, а после вновь вливается в проводник. Сопротивление (или импеданс) показывает, каким образом упадет напряжение на определенном участке длины проводника в силу недостаточного его сечения в определенных обстоятельствах. Наводки — перенос энергии из одного проводника в другой, расположенный неподалеку. Все эти явления приводят к джиттеру — дефекту, который проявляется в конкретный момент времени, необходимый для обеспечения целостности информации, передаваемой на ЦАП. И виновны в нем, как мне кажется, больше всего емкость и наводки.

650 страниц стандарта USB поясняют, как бороться с сопротивлением и наводками, но игнорируют емкость и индуктивность. К сожалению, совет по разработке стандарта сфокусирован на технологии USB исключительно как на технологии передачи файлов, и не рассматривает варианты потоковой передачи аудио- и видеоданных в реальном времени.

Еще одним аспектом USB-кабелей является передача энергии от передатчика до не имеющих питания приемников. Пятивольтовая шина питания также может оказывать негативное воздействие на целостность передаваемых по D+ и D- сигналов в случае отсутствия качественной изоляции.

В конце концов, следует поговорить и о таких явлениях, как радиопомехи и электромагнитные помехи. Это внешние эффекты, которые могут влиять на передаваемый по USB сигнал. В спецификации 1.1 и выше сказано о необходимости подключения RFI/EMI экранировки к разъемам на любом из концов кабеля. ПО USB 2.0 проверит наличие непрерывного соединения между точками A и B в процессе опознавания устройствами друг друга.

Вся разница во времени, не в данных

Джордж Кардас (George Cardas), Cardas Audio

В дешевых кабелях сигнал сильнее скругляют — и это одна из причин разницы в звучании USB-кабелей. Недостаток изоляции между силовыми жилами и проводами передачи данных ужасен. Он приводит к появлению нескольких видов помех.

В цифровой части — это нули, единицы и тайминги — здесь все не так просто, но в целом кабели не являются просто передатчиками информации, потому как диэлектрическая постоянная в них не такая уж и постоянная и больше единицы. Это приводит к нелинейности скорости распространения сигнала, потому как число диэлектрической проницаемости пропорционально числу единиц в последовательности, поэтому если вы не сможете добиться той же скорости распространения в проводнике, что и в диэлектрике, то и временной интервал, в котором другой конец кабеля получает пересланные данные, будет непостоянным — а это приводит к джиттеру, который влияет на тайминги и так далее. Мы очень подвержены ошибкам в тайминге.

Кабель Cardas Audio Clear Serial Buss

Отправка файла фактически ничем не отличается от передачи фотографии — разница в том, что фотография передается не в реальном времени, в отличие от звука. Вся разница во времени, не в данных.

Материалы должны быть чистыми и надежными — диэлектрики важны, точнее, важна их диэлектрическая постоянная, которая должна соответствовать таковой у проводника. Я предпочитаю PFA, у него хороший коэффициент рассеяния. Металлы должны быть мягкими и чистыми, огромной разницы между параметрами серебра и меди нет, кроме как в геометрии скручивания, но я предпочитаю серебро.

Цифровые кабели — это аналоговые кабели

Джо Коэн (Joe Cohen), Lotus Design Group

Ответ простой: цифровые кабели — это аналоговые кабели. Они подвержены тем же проблемам, что и фонокабели, и межблочные провода. Материалы и технологии изготовления влияют на поведение кабеля, как с самогенерированным шумом, так и с внешним.

Кабель Lotus Design Group Photon USB

Идеальный цифровой провод вообще не будет подвержен этим искажениям. Высокие частоты, сгенерированные в цифровой среде, проходят сквозь все популярные ныне варианты защиты и требуют недюжинных мер для их подавления.

Цифровой сигнал должен добраться до ЦАПа квадратным

Джо Рейнольдс (Joe Reynolds), Nordost

Существует множество факторов, которые стоит учитывать при разработке USB-кабелей высокого качества. Для того чтобы достигнуть идеальной производительности необходимо уменьшить помехи, наводки и джиттер в кабеле. Для этого следует учитывать, опять же, некоторые вещи. Ошибки тайминга, которые можно замерить, выдают артефакты, заметные при прослушивании. Цифровой сигнал, который является прямоугольным импульсом, должен добраться от источника к ЦАПу максимально квадратным. Если полоса пропускания кабеля недостаточно широка или если есть какие-то помехи, сигнал на углах будет сглажен и его фронты будут не такими квадратными и чистыми, как необходимо. Это создаст проблемы в декодирующей схеме ЦАПа, что приведет, опять же, к заметным при прослушивании артефактам.

Кабель Nordost Blue Heaven USB

Самым важным фактором в разработке кабеля является высокая геометрическая точность структуры проводника. Это приводит к потерям сигнала на длинных дистанциях. На это влияет материал, из которого сделана оплетка проводника. В дешевых кабелях используется пластик с высокой емкостью, достаточно быстро «съедающий» сигнал на коротком расстоянии.

Качественное экранирование, которое защищает кабель от внешних помех, очень важно. Также нужно отделять силовые линии от передающих сигнал. В нашей компании мы используем двойную экранировку покрытой серебром плетеной изоляцией и дополнительным слоем фольги.

Мы, аудиофилы, натренированы слышать разницу в звучании разных проводов

Руб Вудлэнд (Rob Woodland), Curious Cables

Я пришел к проектированию USB-кабелей с несколько отличным от большинства проектировщиков видением. Я не инженер, но аудиофил с опытом разработки и производства высококлассных коннекторов.

Я провел много времени, исследуя USB-кабели, и выбрал лучше продукты от разных производителей. И я пришел к выводу, что спецификация USB может быть применена для создания кабелей с высокой скоростью передачи, но на качество передаваемого звука это никак не влияет.

Лучшее объяснение предоставил Чарли Хансен из Ayre Acoustics. Он описал цифровой сигнал как пульсацию напряжения, изображающую нули и единицы — то есть это аналоговый сигнал.

Поэтому первым делом нужно научиться смотреть на USB-кабель как на аналоговый. В этом случае он наиболее схож с балансным межблочным кабелем — оба поддерживают режим дифференциальной передачи данных.

В чем отличие передачи музыки от пересылки картинки? А разницы может и не быть! Просто мы, аудиофилы, натренированы слышать разницу в звучании разных проводов.

На звук в USB-кабеле может влиять все. Компьютерный звук — то еще поле боя, начиная с недружелюбного компьютера/сервера и заканчивая радио- и электромагнитными помехами в процессе передачи данных. Помехи, больше помех!

Кабель Curious USB

Внутри кабеля помехи создают пятивольтовая жила питания и провод заземления. Как с этим справляться — в этом и разница многих подходов к проектированию. Материалы оплетки могут в себе накапливать заряд и высвобождать его, и влиять на скорость распространения сигнала. О самом коннекторе также не стоит забывать.

Разделить питание и данные — логичный ответ на помехи от пятивольтовой жилы. Подальше его от проводников передачи данных, экранировать хорошо. В Curious используют экранированный мини-коаксиальный провод. Отлично работает. Каждый элемент конструкции нужно принять во внимание, если вы действительно хотите добиться идеально качественного звука.

Как проектировщик, начните с самого начала — выберите материал для проводящих сигнал жил. А все проводники звучат различно. Медь или серебро? Витой, Litz или сплошной? Какое сечение? Слушать обязательно. Оплетку и диэлектрик тоже нужно подбирать. А дальше уже думать над питанием и заземлением. И реализацией.

Что-то вроде вывода

Что мы в итоге имеем: помехи, тайминг, сопротивление, ошибки. Ошибки. Занятно, что многие сошлись во мнениях.

Я слышу разницу в звучании кабелей. Разница заметна в конкретных местах, а не в целом. Она едва заметна. Но очень важная.

Конечно, вы можете не услышать разницу в звучании или, наоборот, отыскать разницу, только чтобы поспорить. Ведь USB-кабель не так-то прост на первый взгляд, а для кого-то, и на первое прослушивание. А вы как считаете?

What Is Asynchronous USB and How Does It Work?

Getting into the world of music is always tricky since there’s always NEW JARGON flying at you left and right.

Now people are saying you might need an ASYNCHRONOUS USB—can’t we just use a regular old flash drive?

You totally can, but there are perks to using an asynchronous USB that we’ll discuss here.

What Is Asynchronous USB Audio?

An asynchronous USB receives data from the computer in time with its own internal clock. The computer’s clock will have to match the timing of the internal clock of the USB DAC.

How Does It Work?

The asynchronous USB will request the computer to send data as USB packets down the USB cable IN HARMONY with its own internal clock.

Because the DAC makes the two clocks sync up at the same time, it drives the converter directly, so it doesn’t have to rely on the computer’s unstable clock.

Is it Important?

The reason why there’s so much hype around the asynchronous DAC is due to the quality of the USB audio transfer.

Since the computer matches the timing of the internal clock of the USB DAC, there won’t be lapses in the flow of data being sent and received.

With that, there won’t be DISTORTIONS or JITTER in the sound from an asynchronous USB DAC.

Comparisons

To paint a clearer picture as to why the asynchronous USB is such a big deal, let’s compare the two other DACs that convert digital signals to analog ones.

Synchronous USB

The synchronous USB DAC works by following the computer’s timing as it receives the digital music in packets.

In this scenario, the computer dictates the timing of the flow, which isn’t ideal. Because the audio data can be interrupted as the DAC receives it, glitches can appear in the sound.

Due to that issue, only low-quality DACs use this kind of method.

Adaptive USB

In the case of an adaptive DAC, it still follows the master clock of the device, but it adjusts its own timing in periodic time frames every MILLISECOND to match the flow of data.

While this is better than the synchronous DAC system, the problem with this delivery method is that instances of jitter can appear in the audio data when the two clocks aren’t synced up.

Recommended Asynchronous DACs

So now that you know all about how asynchronous DACs work, here are some of the best devices you can use to convert your digital tracks to something your ears can process and enjoy.

Dragonfly Red

The Dragonfly RED is an asynchronous DAC that is extremely COMPACT and comes in a flash drive.

It supports high-resolution audio until 24-bits/98 kHz. It may not be much, but it will definitely improve your experience when watching your favorite music videos online.

Its output comes out to 2.1 V, which is better than the cheaper Dragonfly Black’s 1.2 V.

With that, you get a smoother and more fluid experience without jitter as you listen to your sound of the day.

If you wanted, you could listen to Virtual Insanity by Jamiroquai and listen to it with this device with a new appreciation for how smooth it sounds.

The only minor issue with it is that its red finish can be chipped off easily if you’re not careful.

• Compact
• High output
• Offers you a smooth and fluid experience

• Red finish chips off easily

CEntrance DACport HD

This DAC is a portable asynchronous device that you can use to enhance the sound of whatever you’re listening to.

Since this is a bigger unit than the Dragonfly Red, it can deliver you a higher resolution of 32-bits/384 kHz.

There’s a 3.5 mm single-ended headphone jack on the right side of the device.

You can adjust the gain through a selector at the back of the unit, which you may find useful if you want to customize the sound.

The sound quality is superb, offering you DYNAMIC and VIVID tunes without jitter. You also won’t hear any background noise unless you’re using pretty sensitive IEMs (in-ear monitors).

To give an example, you could probably listen to Rina Sawayama’s Dynasty and hear the fainter details in the background vocals and instrumentation.

Our only issue with this asynchronous equipment is that it heats up when you use it. But that’s to be expected with this kind of device.

• High sample rate
• Adjustable gain
• Clear listening experience

• Heats up with use

Chord Mojo

This is the largest and heaviest of the three asynchronous devices here, but it tosses its weight with the performance it offers.

The Chord Mojo can perform at a maximum sample rate of 32-bits/768KHz, which is A LOT for such a tiny device.

For example, it can play Stevie Wonder’s Innervisions, and you can hear all the good stuff in it—like all the small details that you can normally miss from your first time listening to the album.

The build of this piece of equipment is A BIT STRANGE for its volume adjustment and power ball-like buttons. However, it gets the job done, so it’s not like it’s a bad thing.

This asynchronous USB can deliver you clear and natural-sounding tracks while you use it, which makes it easier to spot poor recordings and mixes.

The only possible fault is that the metal box gets hot while charging it, which may be worrisome for some users.

• Powerful performance
• Extremely portable
• Wonderful listening experience

• Heats up when charging

A Quick Guide to Digital Inputs in Amplifiers

Now that you know what an asynchronous DAC is and why people like it so much let’s get into the different digital inputs in amplifiers.

What Is an Amplifier?

An amplifier is an electronic device that boosts the voltage or power.

There are two types of amps:

• Weak-signal amplifiers: These are usually used with wireless receivers. They are designed to pick up small input signals and amplify them with minimal internal noise.
• Power amplifiers: These are used in wireless transmitters, broadcast transmitters, and hi-fi sound equipment. These are prevalent as vacuum tubes with audiophiles and musicians.

What Is the Difference Between an Amplifier and DAC?

When you’re starting out in the world of an audiophile, you may be confused about the difference between an amp and a DAC.

However, there is a clear difference.

An amp AMPLIFIES the signal of your output to produce a louder sound. Meanwhile, the latter converts the digital information of a sound which comes in 1s and 0s.

With that, your ears can understand the sound coming out of the device you’re listening to.

Why Are Digital Inputs Important?

Digital inputs in amps are essential nowadays because our world is largely a digital one.

And that includes MUSIC.

If you decide to get an amplifier, you should get one with a considerable amount of digital inputs, especially if you produce tracks using a DAW (Digital Audio Workspace).

If you still have questions about asynchronous equipment, here are some common questions and the answers accompanying them.

Should I Get an Asynchronous Device?

There are definite benefits to getting this piece of equipment, but that may depend on your budget.

USBs like that are usually more expensive than the SYNCHRONOUS and ADAPTIVE ones.

At the same time, even if they are expensive, they don’t produce jitter or glitches that will make watching videos or listening to your favorite tracks a finer experience.

So if you can afford it, we definitely recommend getting one.

Should I Get a DAC or an AMP?

That depends on your needs.

If you only need your track to be AMPLIFIED, then you only need an amp for it.

Most equipment already comes with a built-in DAC, so there’s really no need to buy one.

However, if you want to fix and enhance the finer details, you can get converters to help you fix those issues.

Here’s a guide on how you can choose equipment for your home studio set-up!

Do DACs Come In Different Sizes?

Yes, they do!

The ones we discussed in this article are COMPACT ones that you can easily use for both mobile and PC.

Because of their small size, you could take them with you even when you’re on the go, which is a plus for musicians who move around a lot.

However, if you want more power for your HOME STUDIO, you could get one that’s bigger and bulkier.

They come with more inputs and more features for you to enjoy.

What Does DAC Stand for?

The acronym stands for “digital-to-analog converter,” which is basically what it does.

With that, you won’t forget what it means and does!

Final Thoughts

Now that you know what asynchronous DACs are, you should be able to decide if you really need one or not.

If you love listening to videos on Youtube and Spotify playlists, you could get a DAC to enhance the quality of the sounds. It all comes to your personal opinion whether asynchronous DACs are worth it to reduce glitches and jitter, or just another throwaway gizmo you don’t want to subscribe to.

Now that you have a DAC, check out these top-quality Audio Technica Headphones!

Обзор асинхронного USB интерфейса WaveIO

Модуль WaveIO специально предназначен для асинхронной передачи потокового аудио между компьютером, снабженным портом USB и практически любым ЦАП, с I2S или SPDIF интерфейсом. Модуль поддерживает частоту дискретизации вплоть до 384 кГц. Для Windows доступны проприетарные драйвера, с поддержкой ASIO для получения максимального качества звука.

На плате установлены качественные японские тактовые генераторы (NDK oscillator NZ2520SD). Предусмотрена возможность питания WaveIO, как с USB порта, так и помощью 5в внешнего блока питания.

Основные характеристики модуля:

• Асинхронный интерфейс USB: USB Audio Class 2 совместим;
• Низкая задержка (не более 3 мкс):
• Разрядность — 32 Bit;
• Поддерживается частоты дискретизации 44,1 до 384 кГц;
• XMOS @ 500 MIPS;
• Полнофункциональный Thesycon пакет драйверов (без 30 минутных периодических звуковых сигналов);
• Изолированный (IL715-3) и не изолированный I2S порт;
• Изолированный и не изолированный SPDIF выход;
• Четырехслойная печатная плата с выделенными слоями питания и земли;
• Семь линейных LDO стабилизаторов напряжения, три из них LP5900 (6.5 μVrms) для питания осцилляторов и окружающих логических элементов.

Для индикации предусмотрен разъем J9.

Частоты дискретизации 352.8 / 384 кГц и поддержка dsd были добавлены позже, поэтому для их индикации были задействованы сразу на 2 пина. На мой взгляд удобнее было бы оптимизировать индикацию под использование дешифратора.

Сейчас с последней прошивкой, c поддержкой dsd, индикация выглядит так:

• PCM 44.1 = L1
• PCM 48 = L2
• PCM 88.2 = L3
• PCM 96 = L4
• PCM 176.4 = L5
• PCM 192 = L6
• PCM 352.8 = L5 + L3
• PCM 384 = L6 + L4
• DoP 64 = L1 + L3
• DoP 128 = L1 + L4
• DSD 64 = L2 + L3
• DSD 128 = L2 + L4
• DSD 256 = L2 + L5

Итого для определения режима DSD для WaveIO получается следующая логика:

1. (L1 AND L3) OR (L1 AND L4) => DoP,
2. (L2 AND L3) OR (L2 AND L4) OR (L2 AND L5) => Native DSD

На мой взгляд это крайне неудобно, лучше было бы вывести на J9 отдельный пин — DSD.ON (это важнее для конфигурации ЦАПов, чем сама индикация режимов), как это сделано у amanero и других популярных транспортах.

Сам же модуль выполнен очень качественно, работает стабильно (в отличие от китайских поделок), поэтому будет хорошим выбором для тех, кому нужен качественный транспорт для ЦАПа.