
在我们谈论“主”时钟发生器之前,先来介绍什么是时钟发生器。
时钟发生器是一种电子设备(晶体振荡器),用于在指定频率下产生时钟信号。时钟信号用于电路作同步。
在音频领域,我们经常遇到10MHz的时钟频率;45.1584MHz、49.152MHz及其算术整除频率。
49.152MHz和45.1584MHz是两种关键的高精度时钟频率,主要用于生成数字音频系统的参考采样率。49.152MHz和45.1584MHz是音频行业中数字音频的“心跳信号”,分别服务于电影与电视/流媒体(48kHz系列)以及音乐存储(44.1kHz系列)这两大系统。
这些时钟频率由时钟发生器生成,时钟发生器通常内置于数字音频设备中,如Streamer、CDP、CDT、DAC等。每台数字音频设备都配备了内置时钟发生器,用于内部同步和信号处理。
主时钟发生器是向设备提供时钟信号以便同步的设备。连接的设备称为“从机”,它们是时钟网络的一部分,从机设备与主时钟同步。通常,这类主时钟发生器的专业音频/录音室环境下的时钟频率为10MHz。
不要和字钟(Word Clock)混淆。44.1kHz和48kHz通常用作字时钟(Word Clock)信号,发送给接收的数字设备,以锁定输入的数字数据流。
举例,某款主时钟发生器支持两组固定的 45.1584MHz、49.152MHz 输出和可调时钟输出:
44.1kHz,48kHz
11.2896MHz,12.288MHz
22.5792MHz,24.576MHz
而另外某款主时钟发生器则支持10MHz输出。
如果你追求最佳音质,且你的设备中有一个或多个支持主时钟同步输入,值得考虑投资一台高质量的时钟设备。
选择主时钟发生器时,必须核实以下内容:
时钟频率(10MHz / 22.5MHz,24.576MHz / 等)
阻抗(50Ω / 75Ω)
波形:正弦波 / 方波
配备晶诺威科技产高精度OCXO(恒温晶体振荡器),由超低噪声线性电源供电,10MHz主时钟发生器,如下图所示:

拓展阅读:高精度晶振与铷原子时钟
高精度晶振
在许多系统中,晶振是产生振荡信号的核心;原子系统是提供长期稳定的参考标准。
高精度晶振依靠石英晶体的压电效应产生稳定振荡频率。通过温度补偿TCXO或恒温控制OCXO,晶振可以在较宽温度范围内保持稳定输出。其主要特点为短期稳定性高、启动速度快、体积小、功耗低。
局限性:
1、晶体会随着时间产生老化漂移,因此部分高精度系统需要进行周期校准;
2、温度、震动等因素可能影响晶振稳定性;
3、长期稳定性不如原子频率标准。
高精度晶振也在更高稳定度、更低功耗和更小尺寸方向持续发展,为各类电子系统提供可靠的时间与频率基准。
铷原子时钟
铷原子时钟以铷87原子的超精细跃迁频率作为频率基准,其标准频率为:
6, 834, 682, 611 Hz
当微波频率与该原子跃迁频率完全一致时,原子会发生共振吸收,从而形成极其稳定的频率参考。一个典型的铷原子钟主要由以下部分组成:

铷灯:原子钟的光源,内部含有Rb-85同位素。
光路缓冲区:让光进入原子蒸汽池时更稳定
原子蒸气池:Rb-87原子蒸汽和缓冲气体
光电探测器:检测原子是否在共振状态
伺服反馈控制电路:如果偏离,会产生误差信号,再去调节频率
石英晶振:通常是5MHz或10MHz,是系统的基础频率。用原子去校准晶振。
频率合成器:如果晶振频率太低,频率合成器会把晶振通过倍频编程6.834GHz去激励Rb-87原子。
我们可以简单理解为:
铷原子钟 = 晶体振荡器 + 原子频率校准系统
其中,晶振负责产生稳定振荡信号,原子跃迁频率则提供长期稳定的参考标准。原子钟主要特点为长期稳定性极高、漂移极小,适合长期连续运行、常用于科研、卫星导航和时间基准系统。其局限性为成本高、体积大、功耗高;启动时间较长、系统结构复杂。
在高稳定度的频率系统中,通常采用OCXO作为核心振荡器,提供低相位噪声和高短期稳定度的振荡信号。而原子参考或GPS信号则用于长期稳定校准,从而实现同时具备优异短期稳定性和长期精度的时间频率系统。
