什么是“時鐘”?

前文我們提到,數字信號通過二進制的0和1來表示和傳遞信息,即通過“打點”記錄聲音波形。在錄音或回放時,音頻信號會經歷模擬信號到數字信號的轉換(A/D轉換)或數字信號到模擬信號的轉換(D/A轉換)。這個轉換過程非常迅速且需要在非常規律的時間間隔內進行采樣,而負責確保這些時間間隔一致的,就是數字音頻系統中的“時鐘”。


引自Sweetwater

在專業制作環境中,我們往往會連接多臺數字音頻設備,此時就有必要通過一個統一的時鐘來實現同步。比較常見的方法是使用字時鐘(Word Clock)。字時鐘是一種專門的基準脈沖信號,僅包含時間信息而不包含音頻。除此之外,也可以通過AES、ADAT等數字音頻接口附帶的時鐘實現。

那如何設置和同步數字音頻設備時鐘呢?
在數字音頻系統中,我們通常會指定一臺設備作為主時鐘(Master Clock),其他設備作為從時鐘(Slave Clock),并通過時鐘信號實現同步。

常見的做法是:主設備的時鐘輸出(例如Word Clock OUT、AES、ADAT等)連接到從設備的時鐘輸入,并在設置中將主設備設為“內部(Internal)”,從設備設為“外部(External)”。這樣,所有設備就能按照同一基準進行采樣,避免因時序不一致而帶來的雜音或失真。

在連接方式上,常見的有兩種:

1.星型配置(Star Configuration)

使用BNC電纜將外部主時鐘的輸出端同時連接到各設備的時鐘輸入端。此時,外部時鐘作為系統的主時鐘,所有其他設備需設置為“外部(External)”,從而跟隨統一的基準。


引自Sweetwater
2.菊花鏈式連接(Chain Configuration)
用一根BNC線纜,將外部主時鐘的OUTPUT接口連接到一個BNC T型轉接頭的一端。將這個T型轉接頭插入下一臺設備的Word Clock IN接口。再用一根BNC線纜,把該轉接頭的另一端與下一個設備上的T型轉接頭相連,依次將設備串聯起來。當所有設備都連接完成后,在最后一個T型轉接頭上接上75Ω BNC終端電阻(Terminator),以保證信號穩定。因為如果信號在末端沒有被吸收,則會發生反射,導致時鐘不穩定。引自Sweetwater

 

延伸閱讀

系統時鐘的作用
系統時鐘是計算機系統中至關重要的組成部分,它通過振蕩器、定時喚醒器和分頻器等電路來生成時鐘信號。這些時鐘信號驅動處理器內核和外設部件的工作,確保系統的正常運行。

系統時鐘的基本功能
系統時鐘的主要功能是為處理器和外設提供同步信號。處理器在時鐘信號的驅動下執行指令、進行狀態轉換等操作。外設部件如串口數據傳輸、A/D轉換和定時器計數等也依賴于時鐘信號。因此,時鐘系統的穩定性和準確性對計算機系統的性能和可靠性至關重要。

時鐘信號的生成
時鐘信號通常由晶體振蕩器或RC振蕩器生成。這些振蕩器通過周期性的電壓或電流變化產生脈沖信號,這些脈沖信號被稱為時鐘脈沖。時鐘脈沖的頻率決定了處理器和外設的工作速度。

鎖相環(PLL)的作用
在高性能處理器時鐘系統中,鎖相環(PLL)被廣泛應用于時鐘信號的生成和調節。PLL可以將輸入的參考時鐘信號轉換為不同頻率的內核時鐘信號,從而滿足不同部件的需求。此外,PLL還可以消除時鐘信號的相位差,確保系統的同步和穩定。

系統時鐘的重要性
系統時鐘對于計算機系統的重要性不言而喻。時鐘系統的任何故障,如振蕩器不起振、振蕩不穩或停振,都會導致系統無法正常工作。因此,設計和維護一個穩定、準確的時鐘系統是確保計算機系統可靠運行的關鍵。

綜上所述,系統時鐘在計算機系統中扮演著至關重要的角色。它不僅為處理器和外設提供同步信號,還通過鎖相環等技術確保時鐘信號的穩定性和準確性,從而保證系統的正常運行和高效性能。

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