如何將同軸數位輸出轉換成光纖輸出?
怎樣將同軸轉光纖?這個簡單的小製作,可以讓您的
MD與CD-ROM並肩合作,同時瞭解數位訊號的真相。文
/曾錦桐別把問題想得太難。
Toslink光纖輸出頭不過是一個造型不太一樣的紅色發光二極體LED而已。所謂『同軸』轉換『光纖』,也不過是把零與一的數位訊號改變為LED明暗(嚴格的講,是改變亮度)。當數位訊號為『一』時,LED亮一點;當數位訊號為『零』時,LED暗一點,如此而已。掌握這個原理後,其實不必找到特殊的光纖輸出模組(
TOTX1716),只要拿個LED對準光纖線即可,一點也不困難。關於這種特殊又省錢的玩法,請參考本站首頁上有關MD/音效卡多媒體改機技術連結,您一定會佩服日本人瘋狂DIY的精神。先找到光纖輸出頭
TOTX176短時間內,
DIY ZONE可能還無法供應TOTX176,倒不是這個東西難找,而是因為目前市面有售,價格也不過300台幣上下。讀者可以去台北市西寧市場一樓去問問,那裡電子材料行不過五、六家,只要您多一點耐性,一定可以問到TOTX176這玩意兒。您可能會好奇
TOTX176的六只接腳有何用?靠外面的兩隻,無用,純粹拿來固定TOTX176;至於另外四只,該併該接的拉一拉,目的只是提供一個輸入接腳,當輸入呈現高電位時點亮LED,低電位時讓LED暗一點,如此而已。TOTX176的接腳細圖,可以參考本站DAC製作文章中的『加裝光纖接頭』一文,與接收用模組TORX176近似,因此不再重繪。因為著作權的關係,我們建議讀者直接去Toshiba網站下載DATASHEET,或者參考下面這篇文章(如何將光碟機的SPDIF輸出轉成光纖輸出的線路),這是另一位DIY玩家在Internet上提供的資料,裡頭並有相關接腳圖。但這位作者使用的電路加入了可變電阻,在完成後必須邊調、邊觀察是否鎖定,會提高初學者裝機的困難。
其實這個可變電阻可以使用固定數值的,性能也相當優異,請參考下圖:
同軸轉光纖電路圖
這個電路非常簡單,但其中邏輯閘的用法可能令人不解。前一個以電阻迴授的反相器(所謂迴授,就是把輸出端的訊號拉回輸入端,FeedBack是也),可以將SPDIF訊號轉換為TTL位準(就是一般數位訊號0V、+5V的電壓),但此時輸出訊號是反相的(因為經過反相器),接著利用74HC04剩下的反相器併接輸出,一方面可以將輸出訊號再反相回來,另一方面,多只併接的74HC04也可以提高數倍的輸出電流,讓它更有能力推動DAC或MD輸入端。如果您懶得併接反相器,只用一個反相器也無所謂,不過74HC04就有些浪費了。
整個電路就是這樣簡單,一點調整點都沒有。+5V的電源,可以使用7805或可調穩壓IC LM317,這也可以參考本站其他文章。其實本電路的耗電極小,就算使用9V乾電池也能用上好一陣子(但得換電池),為此找變壓器、架濾波電容也麻煩,我建議讀者去電子材料行找DC 9V的AC Adapter,就是一般電視遊樂器使用的那種變壓器,再找到相對應的母座銲在電路板上。這樣就可以把電路板裝在很小的箱子內,不佔空間。
有關裝機的部分,暫時討論至此,如果仍有任何疑問,歡迎至『DIY討論區』提出,我們接著討論深入一點的話題:難道SPDIF輸出不是TTL位準?
真的不是TTL?
很久以前,我總以為CD唱盤背後的SPDIF輸出是硬生生的『零』與『一』,就一般數位電路採用+5V的電源供應來看,輸入訊號想必是+5V與0V的變化(註一),可是在一個偶然的機會裡,我竟然發現倒接的數位線竟然不影響CD轉盤與DAC間的動作,依然正常播放,這不是很詭異嗎?
所謂數位線倒接,就是把數位線的其中一端拆開,『將原本連到中心的訊號線拉到邊緣的接地,而原先的接地線,則拉到訊號端,也就是RCA頭突出的部分』。照理說,這樣交換過來之後,DAC所收到的訊號也會反相,+5V變成-5V。怪怪,數位電路向來只供應+5V的,究竟有何玄機,可以承接-5V的訊號?
事實並非如此
於是激起我對SPDIF格式分析的想法,找了許多資料。原來,CD唱盤背後的數位SPDIF輸出,並非硬生生的方波(0V與+5V的上下刻劃),而是有點近似『正弦波』的。手邊有示波器的朋友,不妨觀察看看,應該不難發現這點。
SPDIF的訊號振幅,介於0.5V~1V之間,並在零位面以上(就是不以零伏為中心上下振動),所以,即使訊號線反接,DAC依然吃得到訊號。但即便是如此,DAC所收到的訊號也已經反相(上下相反),這樣仍然能辨識嗎?
當然可以。因為對DAC的輸入端來說,它是以偵測波形的『上下緣』為準,然後取得上下緣間的時間差後,再進入必要的運算核心處理。這波形衝得多高無關,與衝得方向間接有關,但絕對不是一般人直覺的想像。
花了兩大段的時間討論,心急裝機的朋友可能還是無法抓到重點。我們想要傳遞的訊息是,『SPDIF輸出絕非單純的零與一變化,所輸出的電壓,也不足以推動Toslink光纖接頭(才0.5~1V而已!)』,因此必須透過一個電路轉換,把SPDIF輸出改變成LED認識的模樣!
註一:嚴謹的講,數位訊號並不是+5V與0V之間的變化而已,它其實具有一定程度的『容忍度』。舉例來講,邏輯IC會設定一個下限,譬如1V,當訊號低於1V時,視為數位『零』;也會設定一個上限,譬如4V,當訊號高於4V時,視為數位『一』。
為什麼要這樣做呢?這是因為數位電路通常是大量邏輯閘堆砌的,勢必得解決不同廠家邏輯閘的相容性(製造上的差異),或者,在不斷數位訊號切換的漫長路徑中,數位訊號很容易遇上雜訊、突波干擾,設定一個上下限,可以允許適度的誤差,避免錯誤動作。
當然,還有一點非常重要的,就是邏輯閘也是利用半導體構成(就像Bipolar電晶體或MOSFET一樣),無法銳利的切割轉換極限,這是製程技術使然。