Auswirkung von Jitter in Abhängigkeit der Samplerate

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Daihedz
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Auswirkung von Jitter in Abhängigkeit der Samplerate

Beitrag von Daihedz »

Hallo Forenten

Weiss jemand etwas über die Auswirkung des Taktgeneratoren-Jitters in Abhängigkeit von der Samplerate des Datenstroms?

Nehmen wir an, dass eine Clock ein Signal mit einem konstanten Ausmass von Phasenrauschen in die nachfolgende Elektronik und den DAC ausgibt. Dieser Jitter wird sich letztlich am Analogausgang mehr oder weniger störend bemerkbar machen.

Nehmen wir nun an, wir legen versuchsweise am Eingang des DAC's einen Datenstrom mit 48kHz, mit 96kHz und mit 192kHz an. Ist zu erwarten, dass die durch den Jitter verursachten Störungen am Analogausgang sich bei unterschiedlicher Samplerate unterschiedlich stark auswirken? Die sich daraus ableitende praktische Frage wäre dann folgende: Ist es in Bezug auf den Jitter (und nur auf den Jitter) theoretisch günstiger, den DAC eher bei hohen, oder eher bei tiefen Samplerates zu betreiben?

Simon
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Hallo Simon

das ist eine gute und eigentlich überfällige Frage. Aber um welchen Jitter geht es, dem fast alles entscheidenden Jitter der Clock? In meiner Vorstellung läuft der in Echtzeit, folglich spielt er seinen Einfluss in Echtzeit aus, dann spielt die Abtastrate mMn keine Rolle. Gibt es zyklische Störkomponenten, s.o.?

Ich hatte mal gedacht, ein Oszillator mit hoher Frequenz bräuchte auf die Wunschfrequenz nur heruntergeteilt werden, dann wäre das Ergebnis besser als beim Oszillator mit niedriger Frequenz. Aber das war ein Irrtum, weil der Zähler von derselben Clock getaktet wird und den Jitter weiterreicht.

Wenn es jittererzeugende Einflussgrößenn, wie Versorgungsspannungsschwankungen, Körperschallvibrationen, Streumagnetfelder, diese womöglich hörbar durchschlagen, dann muss der qualitativ bessere Oszillator dagegen immun sein, und die Clockdistribution im Gerät über impedanzangepasste Leitungen geschehen. Mit der Abtastrate hat das alles wenig zu tun.

Datenbezogener Jitter wird bei der SPDIF-Übertragung an Koppelkondensatoren bei niedrigen Abtastraten höher ausfallen, kompensieren kann man das mit Kapazitätsanpassung. Bei Übertragern, Kabel und Steckverbindungen sind das überwiegend Probleme, die mit externem DAC zusammenhängen.

Ich freue mich über weitere Aspekte, die die Diskussion ergibt.

Grüße Hans-Martin
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Bernd Peter
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Beitrag von Bernd Peter »

Hallo Simon,

Jitter wirkt sich im DAC ja hauptsächlich beim Oversampling aus.

Kann man darauf mit der Verwendung von 96 kHz Files und einem NOS DAC verzichten, dürfte das klanglich von Vorteil sein.

Gruß

Bernd Peter
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Buschel
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Beitrag von Buschel »

Hallo zusammen,

meines Wissens nach ist die Auswirkung von Jitter nicht abhängig von der Samplingfrequenz. Jitter entspricht einer Modulation des Nutzsignals. Die Ausprägung der dadurch entstehenden Seitenbänder (worst case = sinusartiger Jitter) lässt sich nach Dunn über die Jitteramplitude sowie die Nutzfrequenz berechnen. Die Sampledauer bzw. Samplingfrequenz geht in die Berechnung nicht ein.

Viele Grüße,
Andree
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

modmix hat geschrieben: the signal/noise ratio (SNR) in a digital system is affected by time-base jitter in the following manner:
SNR = 20 log10(2 T PI F Square Root(2 F0/FS))
where:
T = RMS jitter
PI = 3.1416
F = signal frequency
F0 = bandwidth of noise measurement (20kHz)
FS = sampling frequency (352,800Hz for 8x oversampling)
—Robert Harley
Quelle: Sidebar 1: The Timing Problem

Bei gleichem Zeitjitter (die Umrechnung in Phasenrauschen ersparen ich uns hier - finde die zeitliche Darstellung hier auch intuitiver) vergrößert sich der Signal-Rausch-Abstand also umgekehrt proportional zur Wurzel aus der Samplingfrequenz.
Hallo Ulli
Bei gleichbleibendem F0 und vielfacher FS ergibt sich ein Vorteil unter Verzicht auf die erweiterte Bandbreite. Schöne Erklärung zu DSD.
Wenn ich aber bei z.B. 176/24 die höhere Auflösung in Zeit und Amplitude, also Übertragungsbandbreite und Dynamik vollständig nutzen will, relativiert sich wieder alles.
Nach Harleys Formel bräuchte man alternativ nur F0 zu reduzieren (ich hatte zunächst alternaiv getippt, musste das 't' nachschieben, eine interessante Freudsche Fehlleistung, hmm).
Für mich stellt sich die Frage nach dem relevanten Bezugssystem, müsste da nicht Echtzeit vorrangig betrachtet werden?
Grüße Hans-Martin
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

modmix hat geschrieben: the signal/noise ratio (SNR) in a digital system is affected by time-base jitter in the following manner:

SNR = 20 log10(2 T PI F Square Root(2 F0/FS))

where:
  • T = RMS jitter
    PI = 3.1416
    F = signal frequency
    F0 = bandwidth of noise measurement (20kHz)
    FS = sampling frequency (352,800Hz for 8x oversampling)

    ...
    4-fache Samplingfrequenz ergibt doppelt so große SNR
Hinweis:
Wenn sich bei ansonsten gleichbleibenden Werten der Formel die Samplingfrequenz vervierfacht ist das Ergebnis der Wurzelrechnung halbiert und damit verringert sich der logarithmisch dargestellte SNR um -6 dB

Grüsse
Uli
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