基礎 -- jitter是啥？

[LSP000]

這是 "葵花寶典" 與 "吸星大法" 當道的時代.

假以時日, 必能再寫 "中國功夫" 對決 "洋鎗大炮" 的 歷史傳奇. ^___^

[chen3058]

要瞭解X'tal或TCXO的話，找個聚會我在介紹一下好了

[drunkenlife]

要瞭解X'tal或TCXO的話，找個聚會我在介紹一下好了

這個嘛，大概只有Brachy和我會有興趣聽，
你的茶比較吸引人...

[drunkenlife]

要瞭解X'tal或TCXO的話，找個聚會我在介紹一下好了

聚會談這個大概沒幾個人有興趣，不如直接在此開講吧～
能看見的人多，也能留存散播。

[chen3058]

那jitter實際上是如何轉進我們聽見的聲音中？
這當然是發生在數位轉類比這過程，digital to analog conversion，DAC。
但這裏說的並非指一般說的DAC機，而是其中的最核心部位，真正執行數位轉類比的那塊電路。

本質上，DAC有個時鐘，就是那44.1KHz，還有一長串持續輸入的音樂數位資料，
時鐘每走一格，就將一筆資料轉成類比音樂訊號輸出，jitter就是指這時鐘準不準，穩不穩，
因此這時鐘必須很準，多準？
10ppm，也就是百萬分之十這種等級，能夠越低當然越好，人耳對此很敏感。

一般而言，這時鐘由個零件產生，就是石英錶這名詞的由來，是一顆石英震盪子，

原理看這裡 http://en.wikipedia.org/wiki/Crystal_oscillator
chen3058之前是這行的

這個東西準不準，差異很大，其中的細節真是多如牛毛，單是看chen3058解釋我就暈了...
換個方式看，Digikey上賣的 http://www.digikey.com/product-search/e ... als/852333
看Frequency Stability，頂多就是+-9ppm，也就是一般大量生產四處賣的，頂多就是這種等級，
要更精準，那得訂製，而且實際上，往往是生產一批後，挑出來的。

本來想開個解說課程的，但Ken建議直接發佈在這一篇，我儘量解說看看，有不瞭解的歡迎發問，互相研究一下

開頭先來看Ken發的這張圖的crystal，剛看材質我就可以肯定的說這個絕對不好，事實上因為鐵殼對溫度的物理特性，如果你機器裡面的clock是鐵殼的，那說clock有多好我可以負責任的說那是不可能的

[chen3058]

crystal的主要功能是提供一個頻率，當電子產品需要頻率的時候使用
手機的工程師有時會這樣形容，main IC是頭腦，crystal類似心臟，不是說crystal多重要，但跟心跳一樣要提供怎樣工作頻率的功能

對音響來說，會用到的clock有crystal和TCXO，至於OCXO，如果瞭解原理會比較知道這是有問題的產品，使用量很小很小，以現代技術來說，OCXO甚至沒TCXO來得好，我個人的觀點是音響玩家說換了OCXO比TCXO有很大改善，那可以拿來HP8753E測試數據，我不太相信能有多大改善，事實上以實務上OCXO的方式，耐用度問題應該很大，後面會解說為何OCXO幾乎後面沒有產品，這元件有原理，但想實現這個原理有很難解決的現實面

關於crystal的相關技術，有興趣的可以參考http://www.txc.com.tw/tw/d_support/01.html
這邊的解說相當的詳細了，但對使用者而言，其實最需要瞭解的是圖六和專有名詞的數據，這邊才是影響crystal運作需要的知識，建議嘗試瞭解看看

[chen3058]

如果有想要設計或修改clock
那對TC的圖形、負載電容、等效串連組抗、動態電容、動態電感、靜態電容、驅動效率、牽引率、敏感度、老化、負性組抗 這些項目進行瞭解
很多項目都是相對性的，一個高另一個就一定低，怎樣取捨和分配才是真正的重點
也得跟整體的電路作搭配，光元件好是不夠的

[drunkenlife]

開頭先來看Ken發的這張圖的crystal，剛看材質我就可以肯定的說這個絕對不好，事實上因為鐵殼對溫度的物理特性，如果你機器裡面的clock是鐵殼的，那說clock有多好我可以負責任的說那是不可能的

一下跳太多了...大家看了頭暈...

這是說，鐵殼包裝溫度變化時頻率也變化的挺嚴重是嗎？
那，非鐵殼的，又是長怎樣？

[chen3058]

開頭先來看Ken發的這張圖的crystal，剛看材質我就可以肯定的說這個絕對不好，事實上因為鐵殼對溫度的物理特性，如果你機器裡面的clock是鐵殼的，那說clock有多好我可以負責任的說那是不可能的

一下跳太多了...大家看了頭暈...

這是說，鐵殼包裝溫度變化時頻率也變化的挺嚴重是嗎？
那，非鐵殼的，又是長怎樣？

圖形就可以看到，幾乎所有的設計都是攝氏25度，圖形上每一條線代表一顆，離攝氏25度越遠的，頻率偏差越大，實務上會有設計的範圍，例如-10~80度，那超過範圍可能是超級偏差的

鐵殼是物理特性，鐵吸熱快、散熱也快，要維持攝氏25度附近那很不實際，這點也是為何OCXO為何我會說那是理想，怎可能很容易的創造出一個小空間，空間內部的溫度是保持攝氏25度，那個小空間內要超過25度放冷氣、低於25度放暖氣，要實現這個在實務上是幾乎不可能的，那實務上要讓溫度恆定肯定得要另外找條路，而那條路對電子來說肯定得要犧牲其他的東西（讓大家想一想是怎樣實現所謂的恆定）

材質上以現在的技術有陶瓷和玻璃，對溫度反應的物理特性要比鐵殼好多了

所以clock如果選用crystal，那外殼的物理特性是會對頻率的穩定有很大差別（crystal的設計可以說有70%~80%會針對溫度做重點），這也是為何clock選TCXO會比crystal好的原因

TXCO就是對溫度變化來做出頻率的補償，但這在實務上是有相對妥協條件的，實務上並非設計出crystal之後，然後針對這顆crystal再來設計補償IC，所以兩者的配合肯定是會有所差異的，但大多數在設計時會參考補償的數據來設計crystal，當然不可能100%吻合，但設計個針對IC補償差異±5~10ppm以內的crystal是完全可以實現的，事實上如果要弄出個特別要求的TCXO，做出±2ppm的並不是不可能的（TCXO目前的主要應用產品有量的應該是GPS系統）

由於鐵殼物理特性的關係，所以廠商在生產這類產品時，所採取的製程是走向對低成本的，反正本來就是不穩，那拿掉調頻這類製程也算合理

音響產品對我來說最困擾的就是明明clock就有更好的選擇，但音響設備發明和流行時的技術和現代技術是有些跳躍性進步的（例如在moto還在自己生產手機的時代，那時能做出的最小元件是7*5，但現在可以做出更小、規格更好的元件），但音響用clock採用的元件，我非常少看到有用更好技術的，看看Ken要不要設計一台或改一台來實驗看看，比較一下實際聲音的差異到底會不會有差，如果音響適合使用的根本不需要那樣嚴謹的規格，那使用數十年前的設計說不定是合理的選擇

[drunkenlife]

圖形就可以看到，幾乎所有的設計都是攝氏25度，圖形上每一條線代表一顆，離攝氏25度越遠的，頻率偏差越大，實務上會有設計的範圍，例如-10~80度，那超過範圍可能是超級偏差的

這張嗎？

鐵殼是物理特性，鐵吸熱快、散熱也快，要維持攝氏25度附近那很不實際，這點也是為何OCXO為何我會說那是理想，怎可能很容易的創造出一個小空間，空間內部的溫度是保持攝氏25度，那個小空間內要超過25度放冷氣、低於25度放暖氣，要實現這個在實務上是幾乎不可能的，那實務上要讓溫度恆定肯定得要另外找條路，而那條路對電子來說肯定得要犧牲其他的東西（讓大家想一想是怎樣實現所謂的恆定）

若是加熱到80度這種等級呢？
那就只要控制加熱的量，當然這可能會影響壽命...

音響產品對我來說最困擾的就是明明clock就有更好的選擇，但音響設備發明和流行時的技術和現代技術是有些跳躍性進步的（例如在moto還在自己生產手機的時代，那時能做出的最小元件是7*5，但現在可以做出更小、規格更好的元件），但音響用clock採用的元件，我非常少看到有用更好技術的，

總覺得任何一項技術由發表到市場普及通常要至少十年，一般約在20年這種等級，
HiFi音響嘛...看CD 1982到如今2013，嗯...30年...

看看Ken要不要設計一台或改一台來實驗看看，比較一下實際聲音的差異到底會不會有差，如果音響適合使用的根本不需要那樣嚴謹的規格，那使用數十年前的設計說不定是合理的選擇

其實我搞過幾次了，
手法挺簡單，就拉出crystal的電路獨立，單是改這裡的電源就會有非常明顯的差異