功放机(功率放大器)作为音频系统的核心部件,负责将微弱的音频信号放大到足以驱动扬声器的功率。在传统模拟功放和现代数字功放(如D类功放)中,晶振作为频率控制和时钟同步的核心元件扮演着重要角色。

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一、晶振的基本原理

晶振是一种基于压电效应的频率控制元件,其核心是石英晶体。晶振是利用石英晶体的压电效应制成的时钟频率器件,在数字电路中扮演着重要角色,誉为电子系统中频率基准的“心脏”。


二、晶振在功放机中的核心作用

1. 数字信号处理(DSP)的时钟源

现代功放机普遍采用数字信号处理技术(如DSP均衡、分频、动态压缩等),需要严格的时序控制。

采样率同步:音频信号的模数转换(ADC)和数模转换(DAC)依赖晶振提供的时钟信号,确保采样率精确(如44.1kHz、48kHz等),避免时基误差(Jitter)导致的音质劣化。

算法执行时序:DSP芯片的运行时钟由晶振提供,保证滤波、降噪等算法的实时性,防止音频信号处理延迟。


2. D类功放的PWM调制控制

在高效D类功放中,音频信号需通过脉宽调制(PWM)转换为高频开关信号。

载波频率稳定性晶振为PWM调制器提供基准频率(通常为数百kHz至数MHz),确保开关频率稳定。频率漂移可能导致电磁干扰(EMI)或开关损耗增加。

谐波失真抑制:精准的PWM时钟可减少开关时序误差,降低总谐波失真(THD),提升音质纯净度。


3. 系统控制与通信接口

微控制器(MCU)时钟:功放机的控制逻辑(如音量调节、输入切换、保护电路)需要MCU协调,晶振为MCU提供主时钟,保障指令执行和中断响应的实时性。

数字音频接口同步:对于支持S/PDIF、I2S或HDMI等数字输入的功放机,晶振确保数据流与主机设备的时钟同步,避免数据丢失或噪声。


4. 无线传输模块的时钟同步

在蓝牙/WiFi功放中,晶振为射频模块提供参考频率,确保无线信号调制的准确性,降低误码率(BER),保障音频传输的连贯性。


三、晶振的关键参数

为功放机的性能需求,晶振选型需考虑以下参数:

1. 频率精度:通常要求±10ppm(百万分之一)以内,设备需±2ppm。

2. 温度稳定性:温补晶振(TCXO)或恒温晶振(OCXO)可应对环境温度变化。

3. 相位噪声:低相位噪声(如150dBc/Hz @10kHz偏移)可减少高频干扰。

4. 负载电容匹配:需与电路设计匹配,避免频率偏移。


四、功放机选型

在数字音频中,时钟频率的相位噪声会影响 DAC 的抖动功能,并导致声源的恶化,为了精确地再现高分辨率声源,因此,采样频率由音频设备外置的石英晶体振荡器提供的音频主时钟信号。

常见的晶振频率有:11.2896MHZ、12.288MHZ、22.5792MHZ、24.576MHZ、45.1584MHZ、49.152MHZ

YSO110TR系列频率稳定性±10ppm,频率范围1-125MHZ,可兼容多个电压:1.8-3.3V,工作温度-40~+85°,系列规格书如下:

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