什么是“时钟”?

前文我们提到,数字信号通过二进制的0和1来表示和传递信息,即通过“打点”记录声音波形。在录音或回放时,音频信号会经历模拟信号到数字信号的转换(A/D转换)或数字信号到模拟信号的转换(D/A转换)。这个转换过程非常迅速且需要在非常规律的时间间隔内进行采样,而负责确保这些时间间隔一致的,就是数字音频系统中的“时钟”。


引自Sweetwater

在专业制作环境中,我们往往会连接多台数字音频设备,此时就有必要通过一个统一的时钟来实现同步。比较常见的方法是使用字时钟(Word Clock)。字时钟是一种专门的基准脉冲信号,仅包含时间信息而不包含音频。除此之外,也可以通过AES、ADAT等数字音频接口附带的时钟实现。

那如何设置和同步数字音频设备时钟呢?
在数字音频系统中,我们通常会指定一台设备作为主时钟(Master Clock),其他设备作为从时钟(Slave Clock),并通过时钟信号实现同步。

常见的做法是:主设备的时钟输出(例如Word Clock OUT、AES、ADAT等)连接到从设备的时钟输入,并在设置中将主设备设为“内部(Internal)”,从设备设为“外部(External)”。这样,所有设备就能按照同一基准进行采样,避免因时序不一致而带来的杂音或失真。

在连接方式上,常见的有两种:

1.星型配置(Star Configuration)

使用BNC电缆将外部主时钟的输出端同时连接到各设备的时钟输入端。此时,外部时钟作为系统的主时钟,所有其他设备需设置为“外部(External)”,从而跟随统一的基准。


引自Sweetwater
2.菊花链式连接(Chain Configuration)
用一根BNC线缆,将外部主时钟的OUTPUT接口连接到一个BNC T型转接头的一端。将这个T型转接头插入下一台设备的Word Clock IN接口。再用一根BNC线缆,把该转接头的另一端与下一个设备上的T型转接头相连,依次将设备串联起来。当所有设备都连接完成后,在最后一个T型转接头上接上75Ω BNC终端电阻(Terminator),以保证信号稳定。因为如果信号在末端没有被吸收,则会发生反射,导致时钟不稳定。引自Sweetwater

 

延伸阅读

系统时钟的作用
系统时钟是计算机系统中至关重要的组成部分,它通过振荡器、定时唤醒器和分频器等电路来生成时钟信号。这些时钟信号驱动处理器内核和外设部件的工作,确保系统的正常运行。

系统时钟的基本功能
系统时钟的主要功能是为处理器和外设提供同步信号。处理器在时钟信号的驱动下执行指令、进行状态转换等操作。外设部件如串口数据传输、A/D转换和定时器计数等也依赖于时钟信号。因此,时钟系统的稳定性和准确性对计算机系统的性能和可靠性至关重要。

时钟信号的生成
时钟信号通常由晶体振荡器或RC振荡器生成。这些振荡器通过周期性的电压或电流变化产生脉冲信号,这些脉冲信号被称为时钟脉冲。时钟脉冲的频率决定了处理器和外设的工作速度。

锁相环(PLL)的作用
在高性能处理器时钟系统中,锁相环(PLL)被广泛应用于时钟信号的生成和调节。PLL可以将输入的参考时钟信号转换为不同频率的内核时钟信号,从而满足不同部件的需求。此外,PLL还可以消除时钟信号的相位差,确保系统的同步和稳定。

系统时钟的重要性
系统时钟对于计算机系统的重要性不言而喻。时钟系统的任何故障,如振荡器不起振、振荡不稳或停振,都会导致系统无法正常工作。因此,设计和维护一个稳定、准确的时钟系统是确保计算机系统可靠运行的关键。

综上所述,系统时钟在计算机系统中扮演着至关重要的角色。它不仅为处理器和外设提供同步信号,还通过锁相环等技术确保时钟信号的稳定性和准确性,从而保证系统的正常运行和高效性能。

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