功放機(功率放大器)作為音頻系統的核心部件,負責將微弱的音頻信號放大到足以驅動揚聲器的功率。在傳統模擬功放和現代數字功放(如D類功放)中,晶振作為頻率控制和時鐘同步的核心元件扮演著至關重要的角色。

一、晶振的基本原理
晶振是一種基于壓電效應的頻率控制元件,其核心是石英晶體。晶振是利用石英晶體的壓電效應制成的時鐘頻率器件,在數字電路中扮演著重要角色,譽為電子系統中頻率基準的“心臟”。
二、晶振在功放機中的核心作用
現代功放機普遍采用數字信號處理技術(如DSP均衡、分頻、動態壓縮等),需要嚴格的時序控制。
采樣率同步:音頻信號的模數轉換(ADC)和數模轉換(DAC)依賴晶振提供的時鐘信號,確保采樣率精確(如44.1kHz、48kHz等),避免時基誤差(Jitter)導致的音質劣化。
算法執行時序:DSP芯片的運行時鐘由晶振提供,保證濾波、降噪等算法的實時性,防止音頻信號處理延遲。
2. D類功放的PWM調制控制
在高效D類功放中,音頻信號需通過脈寬調制(PWM)轉換為高頻開關信號。
載波頻率穩定性:晶振為PWM調制器提供基準頻率(通常為數百kHz至數MHz),確保開關頻率穩定。頻率漂移可能導致電磁干擾(EMI)或開關損耗增加。
諧波失真抑制:精準的PWM時鐘可減少開關時序誤差,降低總諧波失真(THD),提升音質純凈度。
3. 系統控制與通信接口
微控制器(MCU)時鐘:功放機的控制邏輯(如音量調節、輸入切換、保護電路)需要MCU協調,晶振為MCU提供主時鐘,保障指令執行和中斷響應的實時性。
數字音頻接口同步:對于支持S/PDIF、I2S或HDMI等數字輸入的功放機,晶振確保數據流與主機設備的時鐘同步,避免數據丟失或噪聲。
4. 無線傳輸模塊的時鐘同步
在藍牙/WiFi功放中,晶振為射頻模塊提供參考頻率,確保無線信號調制的準確性,降低誤碼率(BER),保障音頻傳輸的連貫性。
三、晶振選型的關鍵參數
為滿足功放機的性能需求,晶振選型需考慮以下參數:
1. 頻率精度:通常要求±10ppm(百萬分之一)以內,高端設備需±2ppm。
2. 溫度穩定性:溫補晶振(TCXO)或恒溫晶振(OCXO)可應對環境溫度變化。
3. 相位噪聲:低相位噪聲(如150dBc/Hz @10kHz偏移)可減少高頻干擾。
四、推薦功放機選型方案
在數字音頻中,時鐘頻率的相位噪聲會影響DAC的抖動功能,并導致聲源的惡化,為了精確地再現高分辨率聲源,因此,采樣頻率由音頻設備外置的石英晶體振蕩器提供的音頻主時鐘信號。
常見的晶振頻率有:11.2896MHZ、12.288MHZ、22.5792MHZ、24.576MHZ、45.1584MHZ、49.152MHZ。
推薦揚興科技(YXC)YSO110TR系列,頻率穩定性±10ppm,頻率范圍1-125MHZ,可兼容多個電壓:1.8-3.3V,工作溫度-40~+85°,系列規格書如下:

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