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時(shí)鐘信號(hào)對(duì)數(shù)字音頻質(zhì)量的影響

SJK晶科鑫 ? 2022-06-27 16:39 ? 次閱讀
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為系統(tǒng)中的每個(gè)設(shè)備傳遞標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)是保證數(shù)字音頻質(zhì)量的重要步驟,因?yàn)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/時(shí)鐘振蕩器/" target="_blank">時(shí)鐘振蕩器的不同,每個(gè)設(shè)備的時(shí)鐘信號(hào)都會(huì)有一定量的偏差,這種偏差就會(huì)導(dǎo)致數(shù)字信號(hào)不精確,從而影響到音頻的質(zhì)量。

時(shí)鐘惡化通常來源于抖動(dòng),在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中,抖動(dòng)被定義為數(shù)字信號(hào)的重要時(shí)刻在時(shí)間上偏離其理想位置的短暫變動(dòng),重要時(shí)刻就是在一個(gè)時(shí)間周期中對(duì)音頻流采樣的最佳時(shí)刻,理想情況下采樣每次都在設(shè)定的精確時(shí)間上進(jìn)行,但實(shí)際上會(huì)有所不同,實(shí)際信號(hào)會(huì)沿著理想信號(hào)邊沿附近做周期性移動(dòng),這種變化就被認(rèn)為是一種抖動(dòng),這也被稱為數(shù)字信號(hào)的相位噪聲。

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抖動(dòng)一旦過大就會(huì)出現(xiàn)誤碼,誤碼對(duì)數(shù)字音頻造成的影響是巨大的,所以抖動(dòng)越大,誤碼也就越大,數(shù)字音頻損失越大。

抖動(dòng)的大小跟集成電路系統(tǒng)有著密切聯(lián)系,有大量的電路設(shè)計(jì)、工藝、元器件質(zhì)量和系統(tǒng)級(jí)因素都會(huì)影響抖動(dòng),另外如果非平衡系統(tǒng)中存在地電位漂移、差分輸入之間存在電壓偏移、信號(hào)的上升和下降時(shí)間出現(xiàn)變化等,也可能造成這種抖動(dòng)數(shù)字失真。

使用獨(dú)立時(shí)鐘信號(hào)設(shè)備就比把時(shí)鐘信號(hào)加載在數(shù)字信號(hào)中的傳輸方式更加專業(yè),在復(fù)合數(shù)字信號(hào)中包含了時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)字音頻數(shù)據(jù),時(shí)鐘路徑之間的接線延遲差異,數(shù)據(jù)位之間的接線延遲差異,數(shù)據(jù)和時(shí)鐘路徑之間不同的負(fù)載情況,分組長(zhǎng)度差異等等,均可能對(duì)時(shí)鐘信號(hào)精確度造成影響。

另外在數(shù)字設(shè)備鏈路上,每臺(tái)設(shè)備都被鎖定于前一個(gè)設(shè)備,鏈路最后一級(jí)上的抖動(dòng)有前面幾級(jí)的貢獻(xiàn)。每臺(tái)設(shè)備都要把它們本身的固有抖動(dòng)加上,以及每條連接電纜都會(huì)貢獻(xiàn)線材引入的抖動(dòng),在每一級(jí)上還會(huì)有一些抖動(dòng)增益或衰減。這個(gè)過程被稱作抖動(dòng)累積。累積結(jié)果會(huì)隨各個(gè)設(shè)備抖動(dòng)特性和每一級(jí)上的數(shù)據(jù)模式而變化。但是在某些時(shí)候,出現(xiàn)了“病態(tài)”信號(hào)的情況下,所有抖動(dòng)就會(huì)不恰當(dāng)?shù)亟Y(jié)合在一起。在長(zhǎng)距離傳輸時(shí),在主設(shè)備和從設(shè)備中的很多點(diǎn)上存在抖動(dòng)累積,這樣的累加影響會(huì)更大。

隨著抖動(dòng)電平的增加,從設(shè)備對(duì)信號(hào)的解碼開始出現(xiàn)錯(cuò)誤,接著導(dǎo)致解碼失敗——偶爾無聲、爆音或有時(shí)失鎖。

想要解決時(shí)鐘抖動(dòng)帶來的數(shù)字信號(hào)失真有兩個(gè)重要所在,一是盡量采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳遞時(shí)鐘信號(hào),二是使用獨(dú)立時(shí)鐘來解決時(shí)鐘信號(hào)對(duì)音頻質(zhì)量影響。

時(shí)鐘的精度是保持最佳音頻質(zhì)量的關(guān)鍵。為了把模擬音頻進(jìn)行數(shù)字化,必須精確地在重復(fù)的時(shí)間間隔取樣。主時(shí)鐘提供時(shí)間定位信息,并允許波形被正確取樣以及重新高精度還原為模擬信號(hào),如果時(shí)鐘不精確,音頻采樣可能導(dǎo)致失真或其他錯(cuò)誤。


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