音频时钟系列02：相噪与精度对音质的影响

深圳市星通时频电子有限公司 2025-10-27 238

在音频时钟场景中，相噪（Phase Noise）和精度（Accuracy）是衡量时钟性能的核心指标，但二者聚焦的维度完全不同 —— 前者决定 “时钟信号的稳定性”，后者决定 “时钟频率的准确性”，共同影响音频设备的音质表现。

相噪的本质是时钟信号相位的随机波动，表现为 “理想的纯正弦波时钟” 上叠加了微小的、无规律的相位抖动，最终导致信号频率在极短时间内出现微小偏差（可理解为 “信号的‘抖动’程度”）。

专业定义：在指定频率偏移量（相对于时钟中心频率的偏差，单位 Hz）处，单位带宽内的噪声功率与信号总功率的比值（单位：dBc/Hz）。

直观理解：理想时钟是 “绝对稳定的节拍器”，每一拍的间隔完全一致；相噪差的时钟则是 “节拍忽快忽慢的节拍器”，虽然平均速度没变，但每一拍的间隔有微小波动。

精度的本质是实际输出频率与 “理论目标频率” 的偏差程度，是一个 “静态的、长期的” 误差指标，不随时间随机波动（除非受温度、电压等环境因素影响）。

专业定义：通常用 “相对偏差” 表示，单位为ppm（Parts Per Million，百万分之一）或ppb（Parts Per Billion，十亿分之一）。

直观理解：目标是 “每分钟 60 拍的节拍器”，精度 ±1ppm 意味着实际节拍器可能是 “每分钟 59.99994 拍” 或 “60.00006 拍”—— 长期来看，它的平均速度始终与目标有固定偏差，但每一拍的间隔是稳定的（无抖动）。

音频设备（如 DAC 解码器、声卡、数字调音台）对时钟的需求是 “频率准、无抖动”，因此相噪和精度的优劣会直接转化为音质差异：

指标	对音频的核心影响	典型负面表现
相噪	影响 “数字音频信号的时序对齐”—— 音频是 “数字信号流”，时钟需精准同步每一个采样点的传输 / 解码。	相噪差会导致 “采样点错位”，表现为：高频毛刺感、声场模糊、乐器分离度下降、动态范围压缩（尤其监听级设备中极明显）。
精度	影响 “音频频率的还原准确性”—— 例如 44.1kHz 采样率的时钟，精度直接决定实际采样率是否接近 44.1kHz。	精度差会导致：音调轻微偏移（人耳对 ±50ppm 以上的偏差较敏感）、多设备同步时的 “频率偏移”（如多轨录音时的精度差）。
精度诚可贵，相噪价更高，若要音质好，两者不可少

相噪和精度是相互独立但又共同决定时钟性能的两个指标，二者无直接因果关系，需结合音频设备的场景需求平衡：

相噪是动态指标：关注 “瞬时信号的时序稳定性”，反映时钟在微秒至纳秒级极短时间内，输出信号相位的无规律微小波动 —— 这种波动会直接影响数字音频‘采样点的精准定位’，进而破坏模拟信号还原的细节纯净度，无法通过“校准”消除（由晶振本身的物理特性、电路设计决定）。

精度是静态指标：关注 “长期频率的准确性”，反映时钟平均频率与目标值的偏差，可通过 “温度补偿（TCXO）”“电压控制（VCXO）” 或 “外部校准” 优化。

误区 1：认为 “精度高的时钟相噪一定低”—— 例如某晶振精度达 ±1ppm（很高），但相噪仅 - 110dBc/Hz @ 1kHz offset（很差），这类时钟可能适用于 “对频率准确性要求高但对瞬时稳定性要求低” 的场景（如工业控制），但完全不适合音频设备。

误区 2：认为 “相噪低的时钟精度一定高”—— 例如某晶振相噪达 - 160dBc/Hz @ 1kHz offset（很低），但精度仅 ±50ppm（一般），这类时钟在 “单设备听音” 场景中可用（音质细节好），但不适合 “多设备同步”（易出现频率偏移）。

四、选型指南：星通时频的 “专业音频时钟解决方案”

基于不同场景的需求，星通时频SCTF已构建覆盖 “基础 - 专业 - 高端” 的全系列音频时钟产品矩阵，关键参数与适配场景如下表所示：

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