Прецизионный генератор тактовых сигналов AURALiC LEO GX
10.07.2019

AURALiC LEO GX открывает новое направление развития систем тактовой синхронизации в цифровой аудиотехнике: для измерений его технических параметров пришлось применять специальную сверхточную измерительную аппаратуру. Рекордные данные измерений стабильности тактирующих импульсов приводят и к заметному на слух результату: при прослушивании с LEO GX отчетливо улучшается глубина и ширина стерео панорамы, точность локализации звуковых образов в ней, расширяется динамический диапазон и многие другие аспекты качества звучания. Изящные и уникальные технические решения позволили  LEO GX в прямом и переносном смысле обойти стороной недостатки встроенных тактовых генераторов обычных ЦАПов.

 

Новый подход к тактовой синхронизации

 

Развитие цифровой аудиотехники в целом и форматов записи/хранения фонограмм движется очень быстро. С каждым шагом к более высокому разрешению сигнала возрастают требования к системе тактовой синхронизации, которая становится все более высокочастотной. Например: повышение разрядности цифрового сигнала расширяет динамический диапазон, но также требует повышения частоты работы генератора синхроимпульсов в десятки раз. Чем точнее тактовый генератор ЦАПа, чем выше в нем скорость формирования тактовых импульсов — тем он дороже и труднее в разработке и производстве.

 

Традиционная система

 

Представим, что к ЦАПу подключен внешний прецизионный тактовый генератор. В обычном случае ЦАП теперь сверяет свой опорный сигнал с внешним с помощью схемы фазовой автоподстройки (PLL). Но такие схемы сами генерируют электромагнитные помехи, что негативно влияет на стабильность и джиттер. С помощью фазовой автоподстройки опорный сигнал ЦАП можно в каких-то пределах подогнать к эталонному задающему, но скорость переключения — и, как следствие, точность восстановления аналогового сигнала — все равно ограничивается характеристиками уже имеющегося в ЦАПе тактового генератора.

 

 

Метод прямой подачи на ЦАП Direct-to-DAC

 

Использование транспорта-стримера VEGA G2 с внешним тактовым генератором LEO GX позволяет получить недостижимый в других случаях режим работы с нулевым джиттером. В отличие от описанного выше традиционного метода, в таком включении VEGA G2 просто полностью отключает внутреннюю систему тактовой синхронизации и переходит на работу с прецизионным тактовым сигналом напрямую от LEO GX. Необходимость в схеме фазовой автоподстройки (PLL) отпадает, ограничения и недостатки "старого" подхода устранены.

 

Рекордные характеристики

 

Точность работы генератора LEO GX настолько высока, что имеющаяся измерительная аппаратура и методики измерений работают ниже пороговых величин и не могут правильно отразить полученные технические параметры. Инженерами AURALiC используются другие метрологические подходы, в частности, основанные на девиации Аллана (когда измеряется не просто отклонение частоты от среднего значения, а разность между соседними последовательными значениями за некое время наблюдения). Анализируя фазовый шум частоты с помощью девиации Аллана, можно измерить ничтожные по величине колебания частоты следования синхроимпульсов — ±1 Гц или даже ±0,1 Гц. Для LEO GX девиация Аллана составляет 2e–12 (за 1 секунду), что идентично данным измерений 10-мегагерцового рубидиевого квантового генератора с уровнем фазовых шумов менее ±1 Гц на уровне -110 дБс/Гц, а по уровню джиттера пересчитывается в значение в 500 раз меньшее, чем у кварцевого ультрапрецизионного осциллятора с периодом колебаний в 82 фемтосекунды.

 

Структура системы тактирования

 

В основе блок-схемы LEO GX лежат два рубидиевых стандарта частоты (прецизионные генераторы на основе квантового перехода атомов рубидия из одного энергетического диапазона в другой). На каждый из них опирается (сверяет частоту) отборный кварцевый резонатор с точной кристаллографической ориентацией, термостабильный, механически стабильный и ультрамалошумящий. В результате LEO GX работает на очень высоких частотах формирования тактовых импульсов: 90,316 МГц для сигналов с частотой дискретизации 44 кГц и 98,304 МГц — для сигналов 48 кГц.

 

Оптическая изоляция

 

Перекрестные связи и помехи непосредственно влияют на джиттер тактового сигнала, и поэтому в LEO GX принят целый комплекс мер по устранению шумов и помех. Наиболее эффективной оказалась оптическая изоляция электронных узлов схемы друг от друга. Например, сигнал управления от микропроцессора подается на блок генератора по фиброволоконной "оптике", что убирает источник перекрестной связи и помех.

 

 

Корпус серии G

 

Стандартный корпус "верхней" серии G компонентов AURALiC называется Unity Chassis и вытачивается из цельной алюминиевой заготовки. Такой корпус экранирует схемы внутри LEO GX от радиочастотных помех и поддерживает сверхвысокую точность синхросигнала, который подается на ЦАП серии G.

 

Механическая балансировка

 

Ключевые узлы и платы LEO GX расположены в корпусе так, чтобы получить сбалансированную механическую конструкцию без резонансов. Борьбе с распространением вибраций и резонансов способствуют также специально разработанные опорные шипы — фундамент для тактового сигнала  всегда устойчив.

 

Сдвоенное стабильное питание

 

В LEO GX используются два малошумящих линейных блока электропитания Purer-Power, причем, ради борьбы с шумами и перекрестными помехами, они изолированы друг от друга гальванически. Один блок питания работает только на микропроцессор управления LEO GX, а второй снабжает стабилизированным напряжением тактовый генератор. Таким образом, взаимопроникновение помех исключено и точность синхросигнала сохраняется неизменной.

 

Качество соединений тоже важно

 

Рекордная стабильность тактового генератора LEO GX и высокая частота следования тактирующих импульсов предъявляют высокие требования к качеству кабеля, передающего тактовый сигнал. Специально для LEO GX разработан уникальный высокочастотный кабель с верхней частотой пропускания в 60 ГГц, в котором применены материалы и разъемы военной приемки из аэрокосмической техники.  Каждый кабель собирается и настраивается вручную, ОТК прикладывает к каждому экземпляру протокол измерений — пользователь должен быть уверен в качестве соединений.

 

 

Технические характеристики

 

Стандартные тесты

Девиация Аллана: 2e–12 (за 1 с)

Эквивалентный джиттер: в 500 раз меньше, чем у 82-фемтосекундного генератора (в диапазоне 1 Гц—10 Гц)

Эквивалентный фазовый шум: –110 dBc/Гц при отстройке 1 Гц (частота анализа 10 МГц)

 

Генератор

Частота: 90,3168 МГц (для 44,1 кГц) / 98,3040 МГц (для 48 кГц)

Выходной сигнал: 3,3 В (Direct-to-DAC)

Стандарт частоты: рубидиевый квантовый генератор с термостабилизацией

Резонатор: SC cконтролем температуры

 

Диапазон частот дискретизации аудиосигнала

PCM (импульсно-кодовая модуляция): от 44.1 кГц до 384 кГц, разрядность до 32 бит

DSD: от DSD64 до DSD512

 

Управление

Частота дискретизации аудиосигнала задается по интерфейсу Lightning-Link от VEGA G2

 

Стабилизированное питание

Два линейных блока питания Purer-Power, разработанных специально для аудио.

Амплитуда шумов и пульсаций не более 10 мкВ.

 

Методы защиты от помех

Оптическая изоляция между схемами управления и генерации синхроимпульсов

Экранирующий алюминиевый корпус Unity Chassis

 

Сетевое подключение

Проводное, Gigabit Ethernet (для обновления встроенного ПО микропроцессора)

 

Потребляемая от электросети мощность

При старте: не более 30 Вт

В рабочем режиме: 15 Вт

 

Габариты, Ш x Г x В

34 x 32 x 8 см

 

Масса

8.1 кг

 

Отделка

Матовый черный анодированный литой корпус из алюминия

 

Комплектация

Прецизионный генератор тактовых сигналов AURALiC LEO GX

Шестигранный ключ (для фиксации разъемов соединительного кабеля)

Руководство пользователя

Кабель электропитания

Кабель Lightning Link

В базовой комплектации: высокочастотный межблочный кабель для тактового сигнала

В премиум-комплектации: межблочный кабель для тактового сигнала с полосой пропускания 60 ГГц