聲音基本上由模擬信號組成,其處理過程涉及衰減,噪聲和劣化問題。通過將原始聲音通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)來解決這些問題,然后可以將所得數(shù)據(jù)作為數(shù)字聲音分發(fā)到CD或網(wǎng)絡(luò)上。然后,使用最終用戶的數(shù)字音頻設(shè)備中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)處理這些數(shù)據(jù),并將其作為模擬聲音輸出。在模擬信號的數(shù)字化中,以一定的頻率進(jìn)行采樣(* 1),為了盡可能高地再現(xiàn)聲音,需要更高的采樣頻率(* 2)和比特率(* 3)。當(dāng)今的高分辨率聲源的特征在于,采樣頻率和比特率優(yōu)于CD所用的采樣頻率和比特率,從而可以實現(xiàn)真正的高保真音頻再現(xiàn)的數(shù)字化。
數(shù)字聲源 | 采樣頻率 | 比特率 |
CD聲源 | 44.1kHz的 | 16位 |
高分辨率 聲源 | 96kHz的 | 24位 |
192kHz的 | 24位 | |
384kHz的 | 24位 |
相位噪聲和抖動
忠實再現(xiàn)高分辨率聲源需要精確的數(shù)字信號處理和模擬聲音輸出,同時減少數(shù)字音頻設(shè)備中聲源的劣化。該轉(zhuǎn)換精度取決于所使用的音頻設(shè)備的時鐘頻率的噪聲特性(即,目標(biāo)頻率之外的頻率分量)。具有零噪聲的電路的時鐘頻譜具有直線形式(圖1,右)。但是,現(xiàn)實生活中的頻譜是由噪聲調(diào)制的,其特征是附近存在一個額外的頻率分量(圖2,右),稱為相位噪聲。
時鐘頻率的相位噪聲會影響DAC,并使時間間隔不規(guī)則。這種現(xiàn)象稱為抖動(請參見下圖)。
準(zhǔn)確的低噪聲時鐘源是必要的
在數(shù)字音頻設(shè)備中,主時鐘的相位噪聲會因抖動而影響DAC,從而阻礙了高保真音頻的再現(xiàn)。為了增強(qiáng)聲音的可再現(xiàn)性,需要具有卓越的相位噪聲特性(即低抖動)的主時鐘晶體振蕩器。相位噪聲表示為在晶體振蕩器原始頻率之外測得的頻率成分水平,并基于原始頻率的成分水平。失調(diào)頻率是與原始頻率的偏差,通常在1 Hz-1 MHz的范圍內(nèi)測量。頻率穩(wěn)定性(頻率在延長的時間內(nèi)不會變化的特性)通常被視為晶體振蕩器的重要屬性。但是,音頻設(shè)備需要短期而不是長期的穩(wěn)定性。在這樣的背景下,通常將頻率大約為±30-±100 ppm的SPXO(* 4)用作主時鐘。高端音頻系統(tǒng)可能會配備OCXO(* 5)來獲得更高質(zhì)量的聲音。
用于數(shù)字音頻設(shè)備的低相位噪聲晶體振蕩器
NDK晶振為主時鐘批量生產(chǎn)具有低相位噪聲的晶體振蕩器,從而能夠忠實地再現(xiàn)聲音。該公司的NZ2520SD SPXO(一種具有低相位噪聲的小型表面安裝振蕩器)被音頻設(shè)備制造商和發(fā)燒友廣泛使用。 在2015年,NDK還開發(fā)了DuCULoN ®(雙晶超低噪音OCXO),這是一個世界領(lǐng)先地位(內(nèi)部數(shù)據(jù),2015年6月),在市場上具有低相位噪聲特性的音頻設(shè)備晶體振蕩器。
以下是音頻設(shè)備的NDK晶體振蕩器中的相位噪聲示例:
圖片 | |||
晶體振蕩器的類型 | OCXO | SPXO | |
(恒溫晶體振蕩器) | (簡單封裝的晶體振蕩器) | ||
包裝尺寸 | 47.2×47.0×28.5毫米 | 2.5×2.0×0.9毫米 | |
型號名稱 | NH47M47LA | NZ2520SD | |
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 | [V CC ] | 直流+ 5V±5% | 直流+ 3.3V±10% |
[V 烤箱 ] | 直流+ 5V±5% | --- | |
目前的消費 | [ CC ] | 最高 60毫安 | 最高 6.0mA(待機(jī)期間最大10μA) |
[我烤箱 ] | 最高 740 mA(啟動時) | --- | |
最高 210 mA(穩(wěn)定時+ 25°C) | --- | ||
工作溫度范圍 | 0至+ 50°C | -10至+ 70°C | |
頻率公差 | 最高 ±5×10 -6 | 最高 ±30×10 -6 | |
(整體頻率公差) | |||
輸出量 | HCMOS /雙極驅(qū)動器/正弦波(可選) | CMOS |