Think Digital Audio e il clock atomico

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Come abbiamo fatto altre volte in questa sede, mi piace partire da un'affermazione un po' audace di un costruttore per sviluppare un approfondimento su un determinato tema.

Think Digital Audio è un operatore attivo da qualche tempo che propone soluzioni per la musica liquida sotto forma di streamer e music server, oltre che una serie di cavi "audiophile". I PC per la musica proposti da Think Digital usano chassis dedicati, alimentazioni lineari separate e raffreddamento passivo e sono disponibili in diversi "stage" a prezzi via via crescenti. L'intento del thread non è però discutere l'approccio progettuale del costruttore (magari ci sarà una piccola digressione).

La mia attenzione è stata attirata da questo


Il costruttore promuove l'uso di un clock atomico. Ma la descrizione e l'immagine fanno riferimento ad un oscillatore oven-controlled (OCXO) della SiTime che impiega tecnologia MEMS. La tecnologia è spiegata qui: The Evolution of Precision Timing Solutions.

Non è sconosciuto l'uso di master clock atomici, nello specifico al rubidio, in ambito audio. Per citare un paio di prodotti destinati a mercati differenti, troviamo Antelope 10MX (pro) e Esoteric G-01 (high-end). Si dice che Esoteric usi un riferimento al rubidio prodotto da Stanford Research. Approfondiremo il tema in uno dei prossimi post.

Gli oscillatori ad alta precisione di SiTime costano tra i 100 e i 200 euro, gli oscillatori al rubidio partono da circa 2000 euro, anche se inizia ad esserci un mercato di seconda mano dovuto alla dismissione di apparecchiature per telecomunicazioni. L'Antelope 10MX costa 6500 euro.

A fronte dell'annuncio in oggetto, i casi possibili sono:
- l'operatore intende usare un clock atomico, ma ha scelto immagine e descrizione di un oscillatore diverso (da notare, la SiTime non produce clock atomici);
- l'operatore intende usare l'OCXO MEMS della SiTime, e quindi non intende usare un clock atomico.

È possibile che chi ha compilato l'annuncio promozionale non conosca bene le differenze tra i tipi di clock. Magari torneremo a parlarne quando il prodotto sarà presentato.

Nei prossimi post raccoglierò alcune note sull'uso dei clock in ambito audio. Se siete impazienti cercatevi gli scritti di Grimm Audio, Lavry Engineering, John Siau, Bob Katz.

vedere: viewtopic.php?t=3546

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Un clock atomico di solito fornisce una frequenza di 10 MHz, o una derivata da essa, per la sincronizzazione fra vari dispositivi digitali. Per ottenere un Master Clock a 10 MHz si possono perseguire diverse metodologie utilizzando:
- Oscillatori a cristallo a 10 MHz: sono una delle soluzioni più comuni per ottenere un segnale di clock preciso. Questi dispositivi forniscono una frequenza stabile grazie alle proprietà del cristallo piezoelettrico.

- I generatori di frequenza o oscillatori programmabili possono generare una gamma di frequenze, incluso il 10 MHz, e sono spesso utilizzati in ambienti di test o come riferimento.

- I circuiti integrati (IC) specializzati, che sono in grado di generare segnali di clock a 10 MHz e possono essere utilizzati direttamente in sistemi elettronici complessi.

Quindi si può ottenere un segnale di temporizzazione a 10 MHz, spesso indicato come atomico, (vedi Antelope OCXHD o alcuni dispositivi prodotti da Mutec) tramite un oscillatore OCXO (Oscillatore a Cristallo Controllato a Temperatura costante, che è noto per la sua alta stabilità e precisione rispetto ad altri tipi di oscillatori.)
OCXO e altri oscillatori di alta qualità, che emettono segnali a 10 MHz, vengono progettati per replicare la stabilità delle frequenze atomiche. Pur non essendo propriamente “atomici”, questi dispositivi sono considerati “quasi atomici” per la loro eccezionale precisione e per essere utilizzati come riferimenti in sistemi che richiedono alta stabilità temporale, simile a quella degli clock atomici, ma a costi accettabili.

Per quanto riguarda l'annuncio, credo invece che l'operatore conosca bene l'argomento e presumo quindi che sia interessato all'utilizzo dell'OCXO MEMS della SiTime per ottenere un segnale di clock 10M altamente stabile ed immune dalle varie interferenze esterne con costi accettabili.

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Un clock atomico di solito fornisce una frequenza di 10 MHz, o una derivata da essa, per la sincronizzazione fra vari dispositivi digitali. Per ottenere un Master Clock a 10 MHz si possono perseguire diverse metodologie utilizzando:
- Oscillatori a cristallo a 10 MHz: sono una delle soluzioni più comuni per ottenere un segnale di clock preciso. Questi dispositivi forniscono una frequenza stabile grazie alle proprietà del cristallo piezoelettrico.

- I generatori di frequenza o oscillatori programmabili possono generare una gamma di frequenze, incluso il 10 MHz, e sono spesso utilizzati in ambienti di test o come riferimento.

- I circuiti integrati (IC) specializzati, che sono in grado di generare segnali di clock a 10 MHz e possono essere utilizzati direttamente in sistemi elettronici complessi.

È vero che un clock atomico può fornire una frequenza campione di 10 MHz, ma non è questa la caratteristica che lo definisce (né necessaria, né sufficiente).

Tra i tre modi indicati per generare una frequenza a 10 MHz nessuno tra essi è un clock atomico.

Quindi si può ottenere un segnale di temporizzazione a 10 MHz, spesso indicato come atomico, (vedi Antelope OCXHD o alcuni dispositivi prodotti da Mutec) tramite un oscillatore OCXO (Oscillatore a Cristallo Controllato a Temperatura costante, che è noto per la sua alta stabilità e precisione rispetto ad altri tipi di oscillatori.)

Se non è atomico, è sbagliato indicarlo come atomico. Mi auguro che non avvenga spesso.

La pagina dell'Antelope OCX-HD (https://en.antelopeaudio.com/products/ocx-hd/) non descrive il prodotto come clock atomico. La pagina del MUTEC REF10 (https://www.mutec-net.com/product_ref_10.php) nemmeno.

Sono entrambi OCXO, come giustamente indicato anche da te.

OCXO e altri oscillatori di alta qualità, che emettono segnali a 10 MHz, vengono progettati per replicare la stabilità delle frequenze atomiche. Pur non essendo propriamente “atomici”, questi dispositivi sono considerati “quasi atomici” per la loro eccezionale precisione e per essere utilizzati come riferimenti in sistemi che richiedono alta stabilità temporale, simile a quella degli clock atomici, ma a costi accettabili.

Non esiste la nozione "quasi atomico". O è atomico o non lo è. Ci sono diverse figure di merito che caratterizzano un clock e non tutte le caratteristiche di un clock atomico sono necessarie o desiderabili in un dato contesto di applicazione.

Per capire la differenza, e perché sia bene non usare le definizioni in modo improprio, consiglio di leggere la descrizione del MUTEC REF10 (sezione "Debunking the "Atomic" Myth"), ma anche i riferimenti forniti nel thread citato nel post iniziale, in particolare le note tecniche di Grimm e Lavry.

Per quanto riguarda l'annuncio, credo invece che l'operatore conosca bene l'argomento e presumo quindi che sia interessato all'utilizzo dell'OCXO MEMS della SiTime per ottenere un segnale di clock 10M altamente stabile ed immune dalle varie interferenze esterne con costi accettabili.

È certamente un ottimo oscillatore, ma non può essere definito clock atomico e non dovrebbe essere commercializzato come tale.

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Uno dei primi clock atomici completamente a stato solido e in formato "compatto" (trasportabile) è stato l'HP 5060A: https://www.hewlettpackardhistory.com/i ... verything/

Stando al sito, il 5060A è il capostipite di buona parte dei riferimenti di tempo-frequenza oggi in uso.

Del successore 5061A c'è ancora la pagina sul sito di Keysight (che ha ereditato il portfolio di HP, poi diventata Agilent): https://www.keysight.com/us/en/product/ ... ndard.html

Interessante notare che all'epoca aveva tre uscite: 100 kHz, 1 MHz e 5 MHz. Evidentemente i 10 MHz sono arrivati dopo. Siccome è pur sempre "un orologio", aveva anche un'uscita pps (pulse per second).

A seguire troviamo il 5071A che oltre a un display a sette segmenti aggiunge l'uscita a 10 MHz: https://www.keysight.com/us/en/product/ ... ndard.html

Interessante che il segmento sia stato ceduto da Agilent/Keysight nel 2005 a Symmetricom, oggi parte di Microchip. Il 5071A è ancora prodotto/supportato: https://www.microchip.com/en-us/product ... time/5071a

P.S.: il pannello frontale del 5061A monta un bel quadrante a lancette di produzione Patek Philippe.

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Si rileva che il post originale è stato modificato e non fa più riferimento al clock atomico. Forse le osservazioni qui proposte non erano del tutto peregrine.

Ora recita:

A new streamer is currently under development, featuring 10M Clock generator based on an ultra-stable OCXO oscillator, designed to solve the long-standing limitations of traditional quartz OCXOs.
This device is resilient to thermal shock, airflow, and vibration.
Our first impressions were definitely exciting, to say the least.
Stay Tuned.

Al di là del fatto che shock termici non ci sono e che su streamer a raffreddamento passivo non c'è "airflow" significativo, sarà interessante capire dove andrà ad intervenire questo clock: nella trasmissione USB asincrona, è il clock del DAC (e non quello dello streamer) a governare la conversione.

Se c'è un clock più preciso a monte ma non viene "trasmesso" a valle, la sua utilità è quantomeno dubbia.