디지털 오디오 시스템에 있어서 지터 문제와 처방

디지털 오디오 시스템에 있어 클럭은 가장 기본적이고 중요한 요소이다. 모든 오디오 프로세싱이 이 클럭에 따라 움직인다. 비유하자면 오케스트라의 지휘자와 같은 존재라고도 할 수 있다.

그런데 이 클럭이 지터에 의해 영향을 받으면 이 클럭에 따라 움직이는 프로세싱이 모두 영향을 받게 된다. 즉 지터 (jitter)은 디지털 시스템에 있어 가장 골치 아픈 존재 중의 하나이다.

시간축상의 떨림 현상이라고 표현할 수 있는데 지터가 있다고 해서 바로 알아차릴 수 있는 것은 아니다.

워낙 미세하게 그러나 지속적으로 영향을 미치게 된다. 일반적으로 지터는 피할 수 없는 것인데 이 지터의 양을 가능한 최대로 줄이는 것이 관건이다.

지터의 영향은 주로 청감상으로 고역이 깔그럽고 유연하지 못하던지 스테레오 이미지가 좁게 잡히는 것과 같은 음장 형성에 악영향을 끼치는 것으로 나타난다.

지터는 최초에 아날로그 신호를 디지털 화 하는 과정 중에 하나인 샘플링 단계에서부터 나타 날 수 있다.

그림-1 이 샘플링 과정에서 지터가 나타날 때 그 결과를 나타내는 그림이다.

아날로그 신호를 디지털 PCM 신호로 샘플링 하는 과정에서 일정한 시간 간격으로 그 크기를 재어야 하는데 어떤 이유로 시간 간격이 정확치 않는다면 ( 즉 지터가 생겨서 ) 일직선으로 이어져야 할 크기가 그림 (b)와 같이 변형 되어 버린다.

그림-1 샘플링 과정에 있어서 지터의 영향

이 같은 샘플링 과정 이외에 전송 중에 또 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸는 DA 변환 중에 있어서도 지터는 영향을 미친다.

그림-2는 데이터 전송 중에 외부 영향에 의해 지터가 생겼을 때를 표시한 것이다.

품질이 좋지 않은 디지털 전송 케이블을 사용하거나 일정 길이 이상 ( 일반 가정용인 경우 5 M 이상 )의 케이블을 사용했을 경우 외부의 영향으로 지터가 발생할 수 있다.

그림 (c)가 지터를 나타낸 것이다.

그림-2 데이터 전송 중의 지터에 의한 영향

또 DA 컨버터 내는 클럭을 일반적으로 SPDIF의 동축이나 광입력으로 받는 경우가 많은데 이 경우는 별도의 클럭 라인이 있는 것이 아니고 오디오 데이터와 함께 받게 된다.

DA 컨버터는 이 클럭을 자체에서 생성 시켜 사용하는 것이 아니고 cd 트랜스포트나 파일 플레이어에 내장되어 있는 클럭 발생기로부터 나오는 클럭에 PLL 회로를 통하여 동기시켜 클럭회로를 만들어 낸다.

따라서 지터 저감을 위해서는 이 소스기기에서의 클럭 발생회로가 고품질이 사용 되는 것이 무엇 보다 중요하다. 소스 기기에서 고품질의 클럭을 발생하기 위하여는 다음의 것이 필요하다.

- 일반적인 수정 발진자는 보통 30ppm 급의 정밀도를 사용하는데 이것을 1 ppm 급의 TCXO ( 온도 보상형 수정 발진자 )를 사용한다.

- 극히 적은 리플을 갖는 리니어 파워로부터 독립적으로 TCXO에 전원을 공급한다.

- 수정 발진자가 필요한 IC( 예를 들어 CPU )등에 가급적 근접하여 배치한다.

한편 DA 컨버터에서 입력되는 디지털 신호는 디지털 입력 인터페이스 IC에 입력되어 PLL 회로를 통하여 지터를 저감 시키고 있는데 이를 잘 처리 하기 위해서는 상당한 설계상의 주의가 필요하다.

구체적으로 이 인터페이스 IC는 잘 정류되고 리플이 억제 된 리니어 파워 전원 회로로부터 공급 받아야 하고 아날로그 및 디지털 전용 전원을 각각 사용해야 한다.

또 접지와 디커플링 콘덴서도 충분한 용량으로 또 IC 핀에 근접해서 설치 하여야 한다. 최근의 디지털 인터페이스 칩은 PLL 회로를 칩 자체 내에 내장하고 있지만 과거의 경우 외부에 별도로 수정 발진자를 부착하여 사용해야 했다.

이 경우도 역시 고 품질의 TCXO를 사용하여야 하고 잘 정류된 리니어 파워로부터 전원을 공급 받아야 한다. 가급적 독립적인 리니어 파워 회로를 만들어 이 TCXO에 공급하는 것이 바람직하다.

그림-3 은 지터로 인해 클럭 신호가 있을 때의 오디오 신호가 얼마나 영향을 받는지 나타내는

데 DA 컨버터가 24 비트 처리가 가능하고 오디오 신호가 24 비트여도 지터가 섞이면

그 성능이 16 비트 이하로 떨어짐을 보여 준다. 특히 고역쪽이 영향을 크게 받게 된다.

물론 디지털 케이블도 일정 수준의 것을 사용하여야 겠지만 가장 중요한 것은 소스 기기에서

지터가 적은 깨끗한 클럭을 발생 시키는 것이 무엇 보다 중요하다.

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