晶振的相位噪聲直接影響到音頻設(shè)備的質(zhì)量

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瀏覽：- 發(fā)布日期：2019-08-17 09:12:37【大中小】

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音頻和水晶之間的關(guān)系 - 聲音質(zhì)量和時鐘相位噪聲 -

晶振的相位噪聲直接影響到音頻設(shè)備的質(zhì)量

聲音本質(zhì)上是一種模擬信號.處理模擬信號時,存在”衰減,噪聲和劣化”的缺點.數(shù)字化解決了這個缺點.原始模擬信號由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)數(shù)字化,并通過CD或網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)字聲源分發(fā).該數(shù)字聲源由用戶的數(shù)字音頻設(shè)備的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)處理,最后輸出到模擬.

為了數(shù)字化模擬信號,以特定頻率執(zhí)行采樣(*1).為了盡可能忠實地再現(xiàn)原始聲音,有必要增加采樣頻率(*2)和比特率(*3).與CD聲源相比,當(dāng)前的高分辨率聲源改善了采樣頻率和比特率,使得可以將聲音數(shù)字化為更接近原始聲音的聲音.

[數(shù)字聲源采樣頻率和比特率]

數(shù)字聲源	采樣頻率	比特率
CD聲源	44.1	16位
高分辨率聲源	96kHz的	24位
	192kHz的	24位
	384kHz	24位

噪聲成分和抖動會導(dǎo)致聲音降級

為了精確地再現(xiàn)高分辨率聲源,必須抑制數(shù)字音頻設(shè)備中的聲源的劣化,將其準(zhǔn)確地從數(shù)字轉(zhuǎn)換為模擬(DAC),并將其輸出.該DAC的轉(zhuǎn)換精度取決于音頻設(shè)備石英晶振晶體頻率的噪聲特性(除所需頻率之外的額外頻率分量).

如果電路完全沒有噪聲,則頻譜將是一條線(右邊的(1)),但實際上它由噪聲調(diào)制,如右圖所示(2),并且頻譜附近有一個額外的頻率分量.它將具有這些特征.該額外頻率分量稱為”相位噪聲”.

此時鐘晶振頻率的相位噪聲會影響DAC的轉(zhuǎn)換精度,從而導(dǎo)致不規(guī)則的時間間隔.
這被稱為”抖動”.(見下圖)

晶振的相位噪聲直接影響到音頻設(shè)備的質(zhì)量

需要準(zhǔn)確且低噪聲的時鐘源

在數(shù)字音頻中,時鐘頻率的相位噪聲會影響DAC的抖動功能,并導(dǎo)致聲源的惡化,從而妨礙忠實的聲音再現(xiàn).因此,需要具有優(yōu)異相位噪聲特性(低抖動)的主時鐘晶體振蕩器以改善聲音再現(xiàn)性.

相位噪聲由遠離石英晶體振蕩器的原始頻率測量的頻率分量的電平表示.與參考頻率的距離稱為偏移頻率,主要在1Hz至1MHz的范圍內(nèi)測量.

此外,頻率穩(wěn)定性通常被認為對晶體振蕩器很重要,但頻率穩(wěn)定性意味著一種不會長時間波動的措施.音頻設(shè)備在短期內(nèi)需要的波動小于長期的穩(wěn)定性.因此,頻率穩(wěn)定度約為±30ppm至±100ppm的SPXO晶振(*4)通常用作主時鐘.對于高端數(shù)字音頻,OCXO晶振(*5)可用于更高質(zhì)量的聲音.

用于數(shù)字音頻主時鐘的低相位噪聲晶體振蕩器

我們生產(chǎn)大量生產(chǎn)的具有低相位噪聲的晶體振蕩器,用于忠實再現(xiàn)原始聲音所需的主時鐘.與小型表面貼裝兼容的低相位噪聲SPXO[NZ2520SD晶振]被許多音頻風(fēng)扇(包括音頻制造商)使用.
此外,在2015年聲音晶振世界上最好的OCXO[DuCULoN與(我們的研究2015年6月)的超低相位噪聲特性®(*6)(Deyukaron®開發(fā)了).

以下是相位噪聲特性的一些示例.

產(chǎn)品圖片			NZ2520SD晶振
晶體振蕩器的類型		OCXO (帶溫度室的晶體振蕩器)	SPXO (時鐘晶體振蕩器)
產(chǎn)品尺寸		47.2×47.0×28.5mm	2.5×2.0×0.9mm
型號名稱		NH47M47LA	NZ2520SD晶振
標(biāo)稱頻率		45.1584MHz,49.152MHz	11.2896MHz,12.288MHz, 22.5792MHz,24.576MHz, 45.1584MHz,49.152MHz
電源電壓	[VCC]	DC+5V±5％	DC+3.3V±10％
電源電壓	[Voven]	DC+5V±5％	---
消費電流	[ICC]	最大60mA	最大6.0mA(待機最大10μA)
	[Ioven]	最大740mA(啟動時)	---
	[Ioven]	最大210mA(+25℃穩(wěn)定)	---
工作溫度范圍		0至+50℃	-10至+70℃
頻率容差		最大±5×10-6	最大±30×10-6 (總頻率容差)
輸出波形		雙極驅(qū)動器	CMOS

<術(shù)語解釋>

(*1)	取樣	定期將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號.
(*2)	采樣頻率	一個值,表示模擬信號每秒轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的次數(shù). 對于CD,采樣頻率為44.1kHz,這意味著每秒4400轉(zhuǎn)換.
(*3)	比特率	表示每秒信息量的值.
(*4)	SPXO振蕩器	簡單的封裝有源晶振,晶體振蕩器.一種基本配置的晶體振蕩器,不執(zhí)行溫度補償或溫度控制. 我們推出小型SPXO產(chǎn)品,用于時鐘作為”時鐘晶體振蕩器”.
(*5)	OCXO晶振	烤箱控制晶體振蕩器.一種晶體振蕩器,通過使用恒溫室將晶體單元內(nèi)的環(huán)境溫度保持恒定,從而實現(xiàn)高精度.
(*6)	DuCULoN ®	這是一個使用雙晶超低噪聲OCXO首字母的創(chuàng)造性詞匯.