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晶振的相位噪声直接影响到音频设备的质量
音频和水晶之间的关系 - 声音质量和时钟相位噪声 -
声音本质上是一种模拟信号.处理模拟信号时,存在”衰减,噪声和劣化”的缺点.数字化解决了这个缺点.原始模拟信号由模拟/数字转换器(ADC)数字化,并通过CD或网络作为数字声源分发.该数字声源由用户的数字音频设备的数字/模拟转换器(DAC)处理,最后输出到模拟.
为了数字化模拟信号,以特定频率执行采样(*1).为了尽可能忠实地再现原始声音,有必要增加采样频率(*2)和比特率(*3).与CD声源相比,当前的高分辨率声源改善了采样频率和比特率,使得可以将声音数字化为更接近原始声音的声音.
[数字声源采样频率和比特率]
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数字声源 |
采样频率 |
比特率 |
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CD声源 |
44.1 |
16位 |
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高分辨率声源 |
96kHz的 |
24位 |
|
192kHz的 |
24位 |
|
|
384kHz |
24位 |
噪声成分和抖动会导致声音降级
为了精确地再现高分辨率声源,必须抑制数字音频设备中的声源的劣化,将其准确地从数字转换为模拟(DAC),并将其输出.该DAC的转换精度取决于音频设备石英晶振晶体频率的噪声特性(除所需频率之外的额外频率分量).
如果电路完全没有噪声,则频谱将是一条线(右边的(1)),但实际上它由噪声调制,如右图所示(2),并且频谱附近有一个额外的频率分量.它将具有这些特征.该额外频率分量称为”相位噪声”.
此时钟晶振频率的相位噪声会影响DAC的转换精度,从而导致不规则的时间间隔.
这被称为”抖动”.(见下图)
需要准确且低噪声的时钟源
在数字音频中,时钟频率的相位噪声会影响DAC的抖动功能,并导致声源的恶化,从而妨碍忠实的声音再现.因此,需要具有优异相位噪声特性(低抖动)的主时钟晶体振荡器以改善声音再现性.
相位噪声由远离石英晶体振荡器的原始频率测量的频率分量的电平表示.与参考频率的距离称为偏移频率,主要在1Hz至1MHz的范围内测量.
此外,频率稳定性通常被认为对晶体振荡器很重要,但频率稳定性意味着一种不会长时间波动的措施.音频设备在短期内需要的波动小于长期的稳定性.因此,频率稳定度约为±30ppm至±100ppm的SPXO晶振(*4)通常用作主时钟.对于高端数字音频,OCXO晶振(*5)可用于更高质量的声音.
用于数字音频主时钟的低相位噪声晶体振荡器
我们生产大量生产的具有低相位噪声的晶体振荡器,用于忠实再现原始声音所需的主时钟.与小型表面贴装兼容的低相位噪声SPXO[NZ2520SD晶振]被许多音频风扇(包括音频制造商)使用.
此外,在2015年声音晶振世界上最好的OCXO[DuCULoN与(我们的研究2015年6月)的超低相位噪声特性®(*6)(Deyukaron®开发了).
以下是相位噪声特性的一些示例.
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产品图片 |
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NZ2520SD晶振
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晶体振荡器的类型 |
OCXO |
SPXO |
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产品尺寸 |
47.2×47.0×28.5mm |
2.5×2.0×0.9mm |
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型号名称 |
NH47M47LA |
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标称频率 |
45.1584MHz,49.152MHz |
11.2896MHz,12.288MHz, |
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电源电压 |
[VCC] |
DC+5V±5％ |
DC+3.3V±10％ |
|
[Voven] |
DC+5V±5％ |
--- |
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消费电流 |
[ICC] |
最大60mA |
最大6.0mA(待机最大10μA) |
|
[Ioven] |
最大740mA(启动时) |
--- |
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|
最大210mA(+25℃稳定) |
--- |
||
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工作温度范围 |
0至+50℃ |
-10至+70℃ |
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|
频率容差 |
最大±5×10-6 |
最大±30×10-6 |
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输出波形 |
双极驱动器 |
CMOS |
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<术语解释>
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(*1) |
取样 |
定期将模拟信号转换为数字信号. |
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(*2) |
采样频率 |
一个值,表示模拟信号每秒转换为数字信号的次数. |
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(*3) |
比特率 |
表示每秒信息量的值. |
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(*4) |
SPXO振荡器 |
简单的封装有源晶振,晶体振荡器.一种基本配置的晶体振荡器,不执行温度补偿或温度控制. |
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(*5) |
烤箱控制晶体振荡器.一种晶体振荡器,通过使用恒温室将晶体单元内的环境温度保持恒定,从而实现高精度. |
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(*6) |
DuCULoN ® |
这是一个使用双晶超低噪声OCXO首字母的创造性词汇. |
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