USB-isolatorer och filter för DAC
USB-kabeln som ansluter en dator eller nätverksspelare till din DAC överför musiken, men också 5 V-strömförsörjningen och elektriska störningar från källan. USB-isolatorer och filter för ljud kopplas in i denna förbindelse för att bryta jordslingor, rena strömförsörjningen och få bort brus, brum eller knaster som stör lyssningen. Läs mer
Varifrån kommer bruset i en USB-förbindelse
En dator är en elektriskt stökig miljö. Dess switchade nätaggregat, processor, grafikkort och fläktar genererar högfrekventa störningar som sammanfattas med förkortningarna EMI och RFI (elektromagnetiska störningar och radiostörningar). USB-porten är inte skyddad: 5 V-matningen kommer direkt från moderkortet, och datorns jord är ansluten till DAC:ens jord via kabelns skärm och jordledare.
Musikdata kommer däremot fram oförändrade. En fil som spelas upp via USB når omvandlaren bit för bit, och problemet beror inte på ett överföringsfel. Det beror på störströmmar som färdas vid sidan av data och till slut når DAC:ens analoga steg, den känsligaste delen av kedjan, som skapar signalen du hör.
Symtomen är lätta att känna igen: ett konstant brus i hörlurarna, ett knaster som ändrar karaktär när man rör musen eller när en hårddisk arbetar, ett lågfrekvent brum som försvinner så snart man kopplar ur USB-kabeln. Med högtalare med hög verkningsgrad eller känsliga hörlurar blir dessa ljud snabbt störande.
Jordslingan, orsaken till brum vid 50 Hz
Det lågfrekventa och konstanta brummet har nästan alltid samma ursprung. När både datorn och förstärkaren är jordade via sina nätkontakter och dessutom är anslutna till varandra via USB-kabelns jord bildar de en sluten slinga. En svag ström cirkulerar då i denna slinga med elnätets frekvens, 50 Hz i Europa, och läggs ovanpå ljudsignalen. Detta är vanligt när en stationär PC är ansluten till ett annat grenuttag än hi-fi-anläggningen.
Att byta kabel eller uttag ger ibland resultat, men den varaktiga lösningen är att bryta den elektriska förbindelsen mellan källan och DAC:en samtidigt som data tillåts passera.
Galvanisk isolation, en elektrisk barriär mellan källa och DAC
Det är principen bakom en USB-isolator. Galvanisk isolation eliminerar alla direkta ledare mellan enhetens ingång och utgång: data passerar barriären genom magnetisk, kapacitiv eller optisk koppling, utan att någon ström kan gå från ena sidan till den andra. Strömförsörjningen hanteras på samma sätt, med en isolerad omvandlare eller en separat strömförsörjning för isolatorn.
När barriären är på plats bryts jordslingan och bruset från datorn stannar på datorsidan. De tekniska specifikationerna anger ofta en isolationsspänning uttryckt i kilovolt. Detta värde beskriver hur väl barriären klarar en potentialskillnad, en användbar säkerhetsuppgift, men säger inget om ljudkvaliteten.
Filter, regeneratorer och separata strömförsörjningar
Alla tillbehör i denna kategori fungerar inte på samma sätt, och deras effektivitet beror på vilket problem som ska åtgärdas.
Ett USB-filter utan isolation verkar på 5 V-matningen och högfrekventa störningar med hjälp av kondensatorer, spolar och ferriter. Det minskar brus och knaster som orsakas av källans strömförsörjning, utan att bryta en jordslinga. Det är den enklaste lösningen när bruset inte kommer från jordningen.
En regenerator återskapar USB-signalen med hjälp av sin egen klocka, en inbyggd precisionsoscillator. Den återställer skarpa signalflanker och minskar jitter, det vill säga små oregelbundenheter i överföringens takt. De flesta moderna USB-DAC:ar arbetar i asynkront läge och styr omvandlingen med sin egen klocka, så en regenerator bidrar framför allt till den elektriska renheten hos signalen som DAC:en tar emot. Många modeller kombinerar regenerering och galvanisk isolation.
En separat strömförsörjning ersätter datorns brusiga 5 V-matning med en renare källa: en extern linjär strömförsörjning, en reglerad nätdel med lågt brus eller ett internt batteri som bryter all förbindelse med elnätet under lyssningen. Vissa enheter erbjuder också en inställning för att helt ta bort 5 V-matningen när DAC:en har egen strömförsörjning, en jordanslutning för att hantera anläggningens jordning eller en krets för aktiv brusreducering som genererar en inverterad signal för att eliminera störningarna.
USB-hastighet och anslutningar: punkter att kontrollera
Kompatibiliteten med överföringshastigheten är det kriterium som oftast glöms bort. Vissa enkla isolatorer fungerar bara med USB Full Speed, vid 12 Mbit/s. Denna överföringshastighet begränsar uppspelningen till upplösningar på omkring 24 bitar och 96 kHz, utesluter DSD och höga samplingsfrekvenser, och många DAC:ar konfigurerade för USB Audio Class 2 känns helt enkelt inte igen. För att utnyttja alla upplösningar som din DAC stöder måste isolatorn ha stöd för USB High Speed, vid 480 Mbit/s, eller till och med USB 3.0 för vissa nyare gränssnitt.
Anslutningarna spelar också roll: USB-A, USB-B eller USB-C beroende på källans och DAC:ens portar, ibland med en medföljande adapter eller kort kabel. Om din DAC eller hörlursförstärkare får ström via USB-bussen bör du kontrollera den tillgängliga strömmen på isolatorns utgång, uttryckt i milliampere: en strömkrävande enhet som matas av en underdimensionerad isolator kan tappa anslutningen eller fungera instabilt.
Diagnostisera före köp och placera sedan isolatorn rätt
Några enkla tester hjälper dig att välja. Om bruset försvinner när en bärbar dator körs på batteri med laddaren urkopplad är det källans nätströmförsörjning som orsakar problemet, och en galvanisk isolator eller separat strömförsörjning löser det. Om ett lågfrekvent brum upphör så snart USB-kabeln kopplas ur rör det sig om en jordslinga som kräver galvanisk isolation. Ett knaster kopplat till datorns aktivitet utan brum i bakgrunden kräver snarare filtrering.
Isolatorn placeras mellan källan och DAC:en, så nära DAC:en som möjligt, med en kort kabel på utgången för att begränsa störningar som fångas upp efter behandlingen. Förbättringen varierar beroende på anläggningen: en stationär PC placerad bredvid anläggningen får tydlig nytta av den, en dedikerad nätverksspelare som redan är tyst något mindre, och en DAC i högsta klassen med egen inbyggd USB-isolation lämnar lite utrymme för förbättring. Det är bra att veta innan du investerar.
Hörbara effekter och begränsningar
När ett brum eller knaster försvinner råder det ingen tvekan om skillnaden. I en anläggning som redan är fri från störningar är effekterna mer diskreta: en svartare ljudbakgrund, tonavslut och efterklang som klingar ut mer naturligt, mindre kvarvarande brus i hörlurarna. En isolator förvandlar inte en DAC, utan låter den arbeta under bättre elektriska förhållanden.
