数字界面,简单讲就是数字音频接口设备。

  USB数字界面是最为常见的一种数字界面,主要应用于PC-HiFi。

  其作用也非常单一:相当于数字信号的噪声过滤器。

  第一层过滤:电源噪声:

  PC的电源纹波噪声是非常大的,对于HiFi系统而言,电源的纯净度对HiFi保真度有着先决作用。纹波是由直流电和电源开关频率相同频率的波叠加而成的,这种“尖峰”波会产生明显的高频噪声。

  


  为了解决纹波噪声,数字界面往往会在供电部分做“稳压”处理,比如采用超低噪声的LDO(低压差线性稳压器)作为主电源,同时使用FPGA芯片实现“二级稳压”,比较高端的数字界面在时钟部分也会用超低噪声LDO。

  第二层过滤:电磁干扰噪声

  PC-HiFi玩家都知道,PC内部会产生较严重的电磁干扰,加上前面提到的电源纹波噪声,这也就是烧友所说的PC声音比较“脏”的原因。

  为了解决干扰噪声,数字界面会做完整的地处理,比如采用多层电路板确保完整的地平面、电源层;采用包地设计增加时钟信号抗干扰能力等等。其中最重要的技术就是“地线隔离”,一般是通过专门的全隔离芯片来彻底隔离PC主机的干扰噪声。

  第三层过滤:时基误差

  任何电声系统,起始端都是数字转盘,之后才会经过DAC处理,把数字信号转换成模拟信号,再进行整流放大,最终驱动扬声器/耳机发声。数字转盘负责对声音信号的存储和读取,并将数字信号尽可能精准地传至DAC。

  


  数字转盘输出数字信号的精准度基于一个重要的参考标准:Jitter,即时基误差,决定这个误差大小的元件叫做晶振(晶体振荡器)。理想的数字信号读取应该是每隔固定的时间读取一个固定的值,读取的周期应该是一样的,但理论上无论多么精准的时钟一定存在误差。作为决定采样数字信号的参考频率源,晶振的质量好坏决定了授时的精准度,因此数字界面的时钟系统往往采用高性能晶振,相位噪声和时基误差(抖动)都非常之低,其中Jitter的精度误差可以达到飞秒级(1飞秒=1秒的1000万亿分之一=0.001皮秒)

  第四层过滤:接口干扰。

  对于牵一发动全身的PC-HiFi,USB的干扰噪声也是不容忽视的问题。数字界面的数字输出接口通常以SPDIF、AES/EBU这两种数字音频传输协议为主,无论哪一种,相比USB都具有更好的抗干扰能力。另外还有一种I2S(集成电路内置音频总线)输出,通过数据和时钟信号分离,可有效避免时基误差产生的信号失真。

  有了这四层的过滤,再加上对高位宽(bit)、高采样率(Hz)的PCM以及DSD协议的支持,用户就可以很轻松地将优秀的DAC连接到数字界面,获得高品质的HiFi数字信号源了。