Осцилографи та джиттер

Магазин Gtest(R) пропонує широку номенклатуру осцилографів на сторінці сайту, що наводиться в самому кінці Розділу, а також рекомендовані прилади та статті для самоосвіти

Основна ідея досить проста - виміряйте фронти тактового сигналу і подивіться, чи всі вони розташовані на однаковій відстані або змінюються (тремтять) з часом.

Нерівномірна тактова частота, що подається на АЦП або ЦАП, створюватиме ефекти FM (частотної модуляції) та/або AM (амплітудної модуляції), а також підвищуватиме мінімальний рівень шуму. Наслідки джиттера тактового сигналу залежить від його характеру. Випадковий джиттер може мати менш неприємні звукові ефекти, ніж джиттер, у якому переважає певна частота. Існує безліч причин виникнення сигналів, що заважають, в лінії синхронізації.

У цьому есе є короткий виклад щодо використання основного варіанта DSO (смуга пропускання 200 МГц, 1 млрд відліків за секунду), щоб побачити, чи може він замінити установку вартістю 50 000 доларів, яку зазвичай використовують для дослідження проблеми джиттера.

На щастя, відповідь у тому, що у межах величин показників більшості аудіосистем, цілком реально отримати достовірні результати. На високих частотах джиттера (> 2 кГц) при вимірі типових бітових тактових імпульсів (тобто від 3 до 24 МГц) мінімальний рівень шуму джиттера становить близько 20 psec середньоквадратичного значення. Для нижчих частот середньоквадратичне значення становить близько 200 psec через необхідність збільшення довжини запису.

В Appnote також представлена крива чутності джиттера, отримана на основі огляду літератури, і зазначається, що випадковий широкосмуговий джиттер враховується інакше, ніж джиттер із спектральними тонами в ньому.

Вимірювальне обладнання визначення є набагато більш чутливим, ніж критерії чутності. Критерії для вимірювань не встановлені, оскільки необхідно враховувати дуже багато змінних. Деякі інженери можуть вважати ознакою поганої розробки електронної системи будь-які бічні смуги, пов'язані з джиттером, вище за мінімальний рівень шуму при дискретизації або рендерингу чистих тонів. Широкополосний випадковий джиттер також збільшує рівень шуму, але величина цього збільшення залежить від контенту, який використовується для вимірювання шуму. Оскільки в деяких тестах використовується частота 11 кГц (зазвичай як частина тестів IMD з другим тоном на відстані 1 кГц), цілком розумно використовувати її як припущення для тестування. Його вища частота набагато краще демонструє ефект джиттера, ніж тестовий тон 1 кГц.

У реальному житті ніякий звуковий контент не матиме синусоїдальних хвиль частотою 11 кГц і рівнем 0 дБ; сенс такого тесту над цим. Враховуючи такі хороші характеристики обладнання, виявлення їхніх недоліків потребує більш агресивного підходу до тестування. У техдокументації це також правильно: якщо на обладнанні вказано від 10 Гц до 50 кГц +/- 3 дБ, то краще працювати в цьому діапазоні без будь-яких дивних застережень «крім вівторків».

Має місце досить поширена думка, що з середньому рівні показників, тобто. DR 110 дБ, ніякі спектральні компоненти джиттера не повинні вимірюватися вище за мінімальний рівень шуму. Аналогічним чином, мінімальний рівень шуму повинен відповідати заявленим характеристикам у умовах AES-17, а й за частоті тону 11 кГц.

Без величезних витрат на продуктивність вище 120 дБ DR може бути важко уникнути деяких компонентів, пов'язаних з джиттером.

Перевести це на вимоги до джиттера складно. OTOH прогнозує вплив певної комбінації широкосмугових та тональних складових джиттера. Одним із найпростіших у використанні ресурсів для цього є DISTORT, доступний на https://distortaudio.org. Розроблений Полом Кейном він був представлений у 2019 році на форумі Audio Science Review. На момент написання цієї статті він все ще перебував у бета-версії. Одне відкрите питання полягає в тому, що він пропонує широкий спектр функцій БПФ (і не документований для випадків, коли функція має параметри), але корекція посилення обробки в деяких випадках здавалася трохи неправильною, але це було тільки на око. Використовуйте той самий вибір вікна для всіх вимірювань, оскільки порівняльні вимірювання будуть правильними. Пам'ятайте, що деякі віконні функції мають високі бічні пелюстки. Під час дослідження впливу джиттера на рівень шуму виберіть вікно з низькою енергією бічних пелюсток щодо очікуваного рівня шуму.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник осцилографів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy