Pure Digital Audio クロック

PRS10

これ良さそうだなー。PhaseNoise 少ないねー。

PRS10

多分、OCXOだろうとルビジウムだろうと、良い物は良い、良くない物は良くない。ただそれだけのことでしょう。

発振器いろいろ

腑に落ちない事

どうしても腑に落ちない事がある。

ワードクロックによる音質改善のやりかたが間違っている様な気がしてるんだよね。
ワードクロックで音質改善がされること自体は正しいと思うけれど、今のシステムで本当にきれいなワードクロックが生成出来ているんかいな？

SWD-CL10のワードクロック波形は下記のよう（これはｘ２５６のクロックだけど）で、デジタル波形としてはまあまあ綺麗だと思う。

しかし、いま視聴を繰り返しているOCXOのPhase Noiseのレベルは下記の様な数字である。

この数字って、とてつもなく低い値を示していて、それに比べたら上の写真の波形の汚さ（ノイズのレベル）はケタ違いだと思う。プリント基板でデジタル回路を作ればノイズが乗るのは当たり前で、目に見えるくらいのノイズだからマイナス数十デシベルのオーダーでしょう。

要するに、OCXOのPhaseNoiseと比べたら１００ｄBくらい差が有るにも関わらず、その小さい方の差を聞き分けられるなんて信じられない。マイナス数十デシのノイズが乗った時のジッターってすごく大きいと思う。一体どうゆう事なんでしょうね？？（PhaseNoiseとそのまま比較するのは乱暴ではあるけれど、大まかな話と微細な話がごっちゃになっているという意味で）

ワードクロックのエッジのタイミングでは、ジッターに影響するようなノイズは出ていないってこと？本当かいな。。。

何が言いたいかというと、１０MHｚからワードクロック（４４．１KHｚ）を作るワードクロックジェネレーター（SWD-CL10)をもっと低ノイズなデジタル回路にしないと、単にOCXO毎に音の差が有ることを聞き分けているだけで、本質的な意味が無いような気がするってこと。。。

OCXO 聞き比べ

あー、やっと音の良いOCXOに巡り合えた。
UCTは直接音と間接音のバランスがすごく良い。よって楽器の立体感も良いし、空気感が良い感じだ。
音がすごくきれい（滑らかでわずかに輝いている感じ）、クラシックも艶やかに変貌した。

あー、探し疲れた。

順番を付けると

　　1位：　UCT108663-02　　　　安定化電源+ファインメットノイズフィルターでの駆動

　　2位：　MV-89A　　　　　　　　バッテリー駆動、１ｍ離して設置

　　3位：　Trimble　８２９１　　　　電源はどっちでも同じ

なぜかUCTは安定化電源を繋いだ方が良かった。不思議だがそれもありがたい。
3位は全然だめだ。MV-89AはUCTと較べるとディテールが出ていない感じ。立体感、空気感が少ない。

どうやらPhaseNoiseだけでなく、周波数安定度が良いOCXOの方が良い感じか。

UCTは駆動力も高いように感じる。内部の回路が安定なのではないかな。MV89Aは駆動力が弱い（インピーダンス高い？）ように感じる。（UCTは出力ピンを手で触ってもSWD-CL10の同期が外れないが、MV89Aは出力ピンに手を近づけただけで同期が外れる。）

ますます謎は深まる。

OCXOの本命か？

このOCXOが一番特性が良さそうだ。
小型だし、電流も突入時０.５Ａ安定時０.２Ａと少ない。
Spec.はこれと同じだそうだ。

　　８６６３

こんな記事もある。

　　10Mhz基準周波数発振器 UTC108663

音も良いと良いのだが。

こいつの音

こいつの音をじっくり聞いてみたけど、音のフォーカスはクッキリして良くて、直接音はすごく良いんだけど、空間表現や立体感がどうもよくないねー。どうもOCXOの音はそういう傾向が有る様に感じられる。

もっとベターな音が出るようになると思う。　何が良いのかなー。

ルビジウムモジュールを分解して回路を改良（パスコンでも付まくる？）するか、Function Generator を手に入れてみるか。。。

これも手配してみた

いろいろとスペクトルを見て判ってきたのは、発振源のPhase Noise を評価する以前に、ちゃんと回路的に動作しているかを確認しないといけないってこと。

OCXOも製品による差が大きいようだから、いろいろ試してみようと思う。

ルビジウムも、ルビジウムだからどうこうというより、各製品の回路の個性の影響が大きいように思われる。
私が買ったものはスペクトル的にいかん様だから、回路に問題が有るんでしょう。原理的な問題ではない様に思う。要するに周波数精度は高いけど、低Phase Noise を狙った商品ではないってことか。残念ながら比較対象にならないね。。。

別のOCXOも手配してみた。

これも楽しみではあるけれど、なんかもっと素敵な発振源は無いものか。。。

GPSを使った発振源はGPSの1秒信号をもとにOCXOで１０MHｚを作っているようだから、Phase Noise はOCXOの特性次第なんだね。つまらない。。。

どうも腑に落ちないんだけど、我が家での音の差は本当に発振器のPhaseNoise の差によるものなのかねー？回路の影響の方が大きいような気がするんだけどなー。。。いくらOCXO（１０MHｚ）の特性が良くても、４４．１KHｚを作る段階で質がドンと落ちるような気がする。

今度、高級な中古Function Generator を買って、直接４４．１KHｚを発振させてマスタークロック（ワードクロック）として使ってみようと思っている。測定器だから出力駆動回路も強力だろうし、波形やスペクトル的には美しいと思うな。そっちの方が大事なような気がするんだけどどうなんでしょうね。。。Phase Noiseは管面ではなかなか見れないから、耳で確かめるしかないが。

別のＯＣＸＯを手配

スペクトル的にはこっちの方が良いな。
音が楽しみだ。

位相雑音に関する各種の資料

位相雑音に関する各種の資料

下記の資料を見ても、OCXOの波形は乱れていることもあるようだ。僕は、XTAL発振は物理的発振だからそういうこともありうると思うし、環境の影響も受けやすいと思う。だから設置する環境を綺麗にしなくてはいけないだろう。

KSS_OCXO

ジッタと位相雑音

各種クロック＆オシレータの比較測定

位相雑音の基礎

やっと判明！OCXO利用上の重要注意点（我が家のOCXOがダメだった理由）

今日、時間をかけていろいろやってみて、やっと我が家のOCXOがダメだった理由が分かった。

OCXOは環境の影響をすごく受けるのだ。我が家で実験していた場所は下の写真の様な状態で、この場所はOCXOにとって最悪の場所であったようだ。

ここに置いたOCXOは波形にヒゲは乗るは、振幅は変わるはといった状態ですごく不安定。
さらにこの場所の中でも少し動かすとすごく波形が変わった。（ちなみにプローブは移動で影響されない様に固定して実験）

一方、これらの機材から１ｍほど離して置いておけばそういうことはない事が分かった。電池駆動なので場所移動が簡単だったので原因を探ることが出来た。

離して置いた方が、音もぐっと深みが増して立体感のある音になった。言う事なく素晴らしい。今まででダントツ一番の音だ。

原因はいくつか考えられるが、はっきりしない。

　　① 安定化電源の振動（手で感じるくらい振動している）
　　② 安定化電源のトランスの磁気（少しうなっているので結構磁力線ありそう？）
　　③ SWD-CL10 が影響（中のデジタル回路？）
　　④ アンプやケーブルなどの磁気の影響

このOCXOの外装は薄い鉄製（磁石がくっつく）なので、磁気の影響で振動すると言う事もあるんじゃなかろうか。ケーブルを手で持つと影響されるときも有るので、駆動力も弱そうだから、SWD-CL10に最短で配線した方が良さそうだ。

OCXOは環境にかなり敏感なデバイスのようだ。他の機材からは１ｍくらい離したいね。３０ｃｍではだめだと思われる。トランスと一緒にケースに入れるのは不可能ではないか。電源回路を別筐体にするのは必須と思われる。振動対策も要るでしょう。

位相ノイズが少ないという振れ込みのOCXOでも、これくらい設置場所と設置方法に注意しないと何の意味もない物になってしまうんだね。非常に重要な注意点だ。

よく見たら、下の記事にXTALは振動などの影響をすごく受けると書いてあるじゃやないか。

　　　RAKON社のフェーズノイズの説明

RANDOM WALK：　　Intrinsic noise sources within the Quartz and electrode structures. Possible external effects caused by environmental changes i.e. mechanical shock, vibration, temperature changes etc.　

These are all sources of Phase Noise intrinsic to the Crystal Oscilator, there are other external influences which can affect the Oscillators Phase Noise performance. These include power supply noise, circulating ground currents, noise on the control voltage line, changing load conditions, mechanical vibration and electromagnetic interference to name a few.

あー、やっとすっきりした。

１０MHｚ波形測定その２

まじめに１０MHｚの波形を測ってみた。

OCXOの載った基板とルビジウムのモジュールに１M の５C2Vケーブルを繋ぎ、その先端に６８Ωの抵抗で終端してそこの波形を測定。

同じような波形にはなったけど、やっぱりOCXOの方は微妙ににじんでいる。管面で上下に１ｍｍほどぶれている。写真で見ても少しにじんでいるのはわかると思う。

これがたまたま我が家のOCXOが不良なのか、そういうものなのかは私にはわからないが、どうもこのままでは使えない感じだな。

OCXOの波形

ルビジウムモジュールの波形

クロックの波形を測定

SWD-CL10の４８KHｚの２５６ｘクロック出力を測ってみたが、ご覧の様にきれいな波形。
このオシロは気に入った。 SWD-CL10も言う事無いくらい素晴らしい。（少しデューティーが違うけど関係ないでしょう。）

１０MHｚクロックモジュールの音の比較：ＯＣＸＯとルビジウム

低インピーダンスの大容量バッテリーも調達完了し、１０ＭＨzクロックのケーブルを５Ｃ２Ｖに入れ換えて、やっとＯＣＸＯとルビジウムを比較する環境が出来た。

さらに、ＯＣＸＯは基板に実装して配線をスッキリさせて精度が上がるようにした。

実験してみると、まず１０ＭＨｚクロックのケーブルによる音の違いに驚いた。

千石で買ったSMAに付いている細いケーブルと３Ｃ２Ｖ、５Ｃ２Ｖを比較したが、すごい差だ。SMAに付いている細いケーブルは全体にもたついた音でひどいもんだ。SMAだからもっと良いのかと思ったが、がっかりだ。３Ｃ２Ｖの音は窮屈な感じ。５Ｃ２Ｖはのびのびしていてダイナミックでキレイな音。これでやっとルビジウムがマトモに鳴るようになった。

さてクロックモジュールの音の比較だが、
ＯＣＸＯもルビジウムも大容量バッテリー直結で駆動。SWD-CL10には、一番音が良いスーパーレギュレーターで電源供給。

ＯＣＸＯもルビジウムもどちらも素晴らしい音だ。のびのびしていてとてもキレイ。どちらも今までで最高の音を奏でてくれる。

それでも、比較すると以前から思っていたとうりで、ＯＣＸＯは直接音が豊富で分解能が高くハッキリクッキリな音、ルビジウムは間接音が豊かで、音の深さ、空気感や立体感が素晴らしい。

さらに、高域のキレイさはルビジウムが上、低域のソリッドさはＯＣＸＯが上。
大きな音が正確に出ているのはＯＣＸＯ、小さい音が正確に出ているのはルビジウムって感じだ。

どちらが良いとも言い難い（捨て難い）が、私はルビジウムの方が好みだ。（かなり贅沢な選択だが）

ＯＣＸＯとルビジウムの音を比較するなら、電源とケーブルに細心の注意を払わないと比較にならない。クロックのケーブルに何十万円もかける人の気持ちが少しわかった。

試しにルビジウムの電源を安定化電源直結にすると低域がアマアマになり中音が濁る。中低域のノイズが影響するのかねー？？

ルビジウム用に 14.8V LiPo バッテリー購入

ルビジウムのバッテリー駆動用に、14.8Vの LiPo バッテリーを購入。これは充電完了で16.5V位なので、ルビジウムに丁度良い。

充電中。このバッテリーとチャージャーはバランス充電機能があるので二組のケーブルで繋ぐ。

ＯＣＸＯ（12V）も電源ケーブルを短くして、どちらもバッテリー直結でルビジウムとＯＣＸＯを比較中。

SWD-CL10には、一番音が良いスーパーレギュレーターで電源供給。

さらに、
以前から気になっていた10MHz伝送用の同軸ケーブルを同じもの（SMAの付いた細いもの）に替えたら、ＯＣＸＯもルビジウムもほとんど同じ音になってしまった。

ケーブルの影響の方が大きい。このケーブルは細いからいかんな。やはり５C2Vが良いようだ。
残念だが、ケーブルを太くて同じ物にしてからでないと比較にならない。SMA ---> BNC変換コネクタを手配した。

SWD-CL10 の電源改善　さてLTSpiceを勉強しよう。

SWD-CL10 の電源にもファインメットビーズアレーを入れてみたらかなり良くなった。
まったり感がかなり取れてスピード感が出てきた。良い感じ。これでOCXOにしたらどういう音になるんだろう。

さて、電源を改善するには、素人ながらも下記の点を検討しないといけないと思うんだけれど、Webで調べてもあまり良い記事を見かけない。（会社のノウハウになってしまっているようだ）

（１）電源リップル除去率
（２）負荷変動に対する応答性（ステップ応答）、回路から加わるノイズの除去率（出力インピーダンス）
（３）整流ダイオードが発するノイズやトランスの一時側から伝わるノイズの除去率

回路上、何がキーなのかが良く分からない。
やっぱりSpiceを勉強してシミュレーションしないといけないように思うのだが、自力で勉強する根性が無いので、セミナーに参加することに決めた。　仕事でも使えるしね。

　　LTSpice® & 電源設計導入編

偶然３月８日にコマが有った。

ルビジウムモジュールの電源改善

ルビジウムモジュールが十分温まってから電源を切り替えれば、TPS7A4700基板を1枚で電源供給可能なことが分かった。（安定時は０．７Aくらいだが、突入電流は２Aあるので1枚では耐えられない）
ルビジウムモジュールの音としてはこの状態が一番良い。

何度聞いても、OCXOの音は分解能高すぎるというか、直接音が強すぎるというか、音楽鑑賞向きではない感じがする。
かといってこの写真の状態でもルビジウムは少しまったりした感じがぬぐえない。双方の中間くらいの音にならないかなー？

かなり贅沢な悩みだけどね。

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デジタルオーディオ、ホーンスピーカー、真空管アンプによるピュアオーディオシステム