USB オーディオ アイソレータ UAI-1 USB電源ノイズ削減評価について
オーディオ向けUSBアイソレータ UAI-1は、ホスト機器(PC等)とDAC間のUSBケーブルの電源、グランド、データ通信を電気的に絶縁しホストからDACへのノイズの伝搬を遮断する製品です。
ノイズを遮断する効果を確認するため、高精度な測定が可能なCosmos ADCとREWを用いて、PCのUSB電源ノイズとUSBオーディオアイソレータ UAI-1を用いた場合のUSB電源ノイズの違いについて評価を行いました。
評価方法
某メーカー製デスクトップPCのUSB電源ノイズをUSBオーディオアイソレータUAI-1を用いることによりどこまでノイズを減らせるか効果確認するため下記２条件で測定を行いました。
・PCのUSB電源ノイズを測定
・USBオーディオアイソレータUAI-1を通した場合のUSB電源ノイズを測定
テストフィクスチャは、オーディオDACのUSB入力部に相当します。この測定によりDACのUSBポートに入ってくる電源ノイズの特性を評価します。
USB供給電流 100mAと500mAでのノイズ特性を測っています。
USB2.0の供給電流規格でネゴシエーション前後の電流の上限が100mAと500mAとなっているので、各々の特性を評価しています。
テストフィクスチャは、負荷電流 100mA または500mA となる抵抗、データラインの特性インピーダンス91Ωの終端抵抗、終端容量0.1uF、Type-C Currentのための接続コンフィグ(CC) 抵抗5.1kΩ、ノイズ測定端子等を実装しています。
このテストフィクスチャのノイズ測定端子にCosmos ADCを接続しREWのRTA(Real Time Analyzer)でFFT測定を行います。
Cosmos ADCを接続しREWで測定を行うPCは、被測定系の電源の影響を受けないように、ノートPCをバッテリー駆動のみで測定します。
Cosmos ADCは、ESS Technology Inc.の最新のES9822Proチップを搭載したADCで、Typical Total Harmonic Distortion（THD）が<0.00003％、THD + Nが 0.00007%、ハーモニックレベルが-135dBから-145dB、信号対雑音比（SNR）は128-129dB（Aグレード）の高精度測定が可能です。
AliexpressのE1DA Audio Storeで販売されていますが、Amazonでも新型のCosmos ADCisoが購入できます。
USB電源電圧5.0[V]に乗るノイズを測定するため、Cosmos ADCとREWの設定は以下のようにしています
Cosmos ADC の設定
Cosmos ADC 底部にあるゲイン設定スイッチを6.7Vの設定にします。
REWの設定
REWおよびRTAの設定を行います。
REWのPreferenceの設定とRTAの各種設定を下記表に示します。
| REW: Preference | |
| Drivers | ASIO |
| Sample Rate | 192 kHz |
| ASIO Device | Comtune ASIO Device GA |
| Input | 1: IN [00-00] |
| Loopback Input | 2: IN [00-01] |
| RTA: Show the graph controls | |
| Mode | Spectrum |
| Smoothing | No smoothing |
| FFT Length | 128k |
| Aerages | 32 |
| Windows | Blackman-Harris 7 |
| Max Overlap | 93.75 % |
| RTA: Distortion settings | |
| Distortion High Pass | 20 Hz, Enable high pass |
| Distortion Low Pass | 20000 Hz, Enable low pass |
| Show distortion in | dB |
| Coherent averaging | off |
| RTA: Set Graph Axis Limits | |
| Left | 10.0 |
| Right | 100,000.0 |
| Top | 20.0 dBFS |
| Bottom | -180.0 dBFS |
| RTA: | |
| Unit | dBFS |
| VS sine Vrms | 6.700 V |
PCのUSB電源ノイズ特性
USBオーディオアイソレータを使わず、PCとDACをUSBケーブルで繋ぐ一般的な使い方でのUSB電源ノイズ特性です。
PCのUSB電源ノイズ特性 (USB供給電流100mA)
USB供給電流100mA時のPCのUSB電源ノイズを下図に示します。
PCのUSB電源ノイズ特性 (USB供給電流500mA)
USB供給電流500mA時のPCのUSB電源ノイズを下図に示します。
USBオーディオアイソレータUAI-1を用いた場合のUSB電源ノイズ特性
USBオーディオアイソレータUAI-1を通してPCとDACを繋いだ場合のDAC入力部USB電源ノイズ特性を下図に示します。
USBオーディオアイソレータUAI-1を通した場合のUSB電源ノイズ特性 (USB供給電流100mA)
USB供給電流100mA時のUSBオーディオアイソレータUAI-1を用いた場合のUSB電源ノイズ特性を下図に示します。
USBオーディオアイソレータUAI-1を通した場合のUSB電源ノイズ特性 (USB供給電流500mA)
USB供給電流500mA時のUSBオーディオアイソレータUAI-1を用いた場合のUSB電源ノイズ特性を下図に示します。
以上のように、USBオーディオアイソレータUAI-1を用いることにより、PCが発生しているUSB電源ノイズを遮断し、測定限界に近いレベルまでDACのUSB端子に入ってくるノイズを低減する効果が確認できました。
USB オーディオ アイソレータ UAI-1 の効果について
USBオーディオアイソレータUAI-1は、PCのUSB電源ノイズを測定限界に近いレベルまで削減していることを確認できました。
PCからオーディオDACへのUSBを介したノイズ伝搬を防ぎ、USB接続時のDACの音質向上が期待できます。
聴感上は音場がクリアに広がり音像が立体的になり力感と実体感が増したと感じます。
