ELECOM EHP-AHR192 時脈升級
'80 / '90 年代音樂分享
2020/3
30
在前幾天印證了高階 振盪器 再搭配 時脈緩衝 晶片，音質是可以再上層樓的，這次就又拿出老舊的 diy DAC，再繼續改。
上一次出現的 CDCLVC1102，已經先焊在轉板上，雖然上一次沒法拿來用，現在就派上用場了，主要是這顆 時脈緩衝 晶片不是很便宜，跟一顆 TCXO 差不多價錢了。
為了不佔空間，還是充分發揮了浮接法。
就這樣塞進這小縫裡，線也塞好，PCM2902B 還是可以完全裝回去。
最後還原到原來的樣子，看不出裡面已經大改過了。
這次來講解一些東西（又稱 腦補時間、正能量時間）。
來多介紹一下最近常用的這顆 ECS 的 TCXO 振盪器：
- 這是方波輸出的 振盪器。
- 時脈是 12 MHz，所以週期（Period）是 83.333 ns。
- 一個週期也叫做 T，所以 T = ton + toff 或 T = tH + tL 都行。
- 電位 0 的定義 VOL 是 0.5v 以下。
- 電位 1 的定義 VOH 是 超過 80% 的 3.3v。
- tr / tf 的時間只有提到「10% 的 3.3v 升到 90% 的 3.3v 的需要時間是 10 ns」，所以只有說 tr 是 10 ns，沒有定義 tf，那我就先當做 tf 為 0，我的理由是電子零件要上電的時間通常比下電要久。
- 繼上，VOH 只要超過 80% 的 3.3v 就叫做電位 1，所以我重算一下 10% 的 3.3v 升到 80% 的 3.3v 需要時間是 8.75 ns。
- Duty Cycle 是 40%，所以 tH = 33.333 ns，tL = 50 ns。理想上的 Duty Cycle 是 50%，tH = tL = 41.667 ns。
- Duty Cycle 會非對稱就是因為花了這麼多時間讓電位 0 變成電位 1，所以先假設沒有 tr 這東西，tH 就會變成 33.333 + 8.75 = 42.083 ns，跟 41.667 ns 很接近，可以趨近理想的 50% Duty Cycyle，但到目前為止這是不可能的，因為這些規格就是這顆 振盪器 的實際狀況。
也來介紹一下 CDCLVC1102 這顆 時脈緩衝 晶片：
- 就原廠手冊來看，也沒什麼很特別的地方，但仔細看一下，有一項規格很讓人在意，那就是這顆晶片可以做到 Very Low Skew，可以降低波型的偏斜，就是之前提到的，時脈緩衝 晶片可以幫時脈的波型做整形。實務上的方波因為有 tr / tf 的時間，所以看起來會較像梯形。
- 輸入電位 0 的判定 VIL 是 3.3 / 2 - 0.6 = 1.05 v，就是低於 32 % 的 3.3 v 就會當成是電位 0。
- 輸入電位 1 的判定 VIH 是 3.3 / 2 + 0.6 = 2.25 v，就是超過 68 % 的 3.3 v 就會當成是電位 1。
- 輸出電位 0 / 1 的定義 VOL / VOH 就都差不多，都在 20 % 跟 80 %。
- tr / tf 就很驚人了，在 3.3 v 供電的情況下，電位在 20 % 與 80 % 之間跑只需要最大 0.8 ns。
再來重算一下，就大概抓 30 % 到 70 % 的電位變化時間，這樣 振盪器 的 tr 就會縮小至 5 ns，就可以讓 時脈緩衝 晶片判斷高低電位，最主要還是 時脈緩衝 晶片的 tr / tf 最大才 0.8 ns，所以最後應該可以實際得到約 46 % 的 Duty Cycle，跟原本的 40 % 改善很多。
以上就是站長毫無根據的推算，而且很多地方都用線性特性來估，所以腦補還可以算出這麼多有的沒的東西。但重點還是，換上 TCXO 的聲音已經很感動，而聲音還能夠更上一層的原因，也讓站長給硬掰出來了。
最後再來討論一項，關於這個 時脈緩衝 晶片，手冊是說跟改善 jitter 完全沒關係，而且現在經過了一顆「緩衝」晶片，jitter 還會變得更大才是正常的。但是，現在時脈的波型已經比原先 振盪器 的輸出要漂亮很多，照理來講週期應該變得更穩定，相對的 Peroid Jitter 週期抖動應該會變更小才是，所以連帶 Phase Noise 相位噪音應該也要變得更小（-135 跟 -145 看起來也才差 10 而已，但單位是 dBc / Hz，這是非常驚人的改善）。
大部分 振盪器 規格中的 tr / tf 只要小於 2 ns，就可以稱之為 飛秒振盪器，那現在用一顆不錯的 TCXO 再加一顆 時脈緩衝 晶片的組合，是不是也能算是飛秒了呢？
還有一點，我是用最後經過 時脈緩衝 晶片的輸出來當做給 DAC 的參考時脈，所以原先的 TCXO 表現如何，是不是也變得不是這麼重要？或甚至可忽略掉？也不要誤會，以為拿一顆不到十元的 XTAL，經過了 時脈緩衝，就能得到這麼讚的效果。
