Jitter — дрожание (быстрые колебания) фазы синхросигналов в цифровых системах, приводящее к неравномерности во времени моментов срабатывания тактируемых этими сигналами цифровых устройств. Сами по себе цифровые устройства нечувствительны к таким колебаниям, пока они не достигают значительной величины по сравнению с общей длительностью импульсов, однако в «пограничных» устройствах, находящихся на стыке цифровой и аналоговой частей схемы — АЦП и ЦАП — джиттер приводит к неравномерности моментов срабатывания компараторов АЦП или ключей ЦАП, приводящей к нарушению соответствия форм аналогового и цифрового сигналов. Ошибки, возникающие из-за джиттера, сродни ошибкам округления при квантовании, однако степень их корреляции с сигналом зависит от построения схемы. В первом приближении можно считать, что джиттер порождает дополнительный шум и паразитные частотные составляющие, искажая исходные составляющие, особенно в высокочастотной области.
Джиттер может возникать из-за любой нестабильности напряжений и токов в области ЦАП/АЦП. Например, колебания питающих напряжений изменяют частоту опорного генератора, наводки на провода и печатные дорожки искажают форму цифровых сигналов. Даже если эти искажения не изменяют информационного содержимого сигнала — заключенной в нем битовой последовательности, они могут нарушить равномерность опроса входного звукового сигнала в АЦП или выдачу выходного сигнала с ЦАП и привести к искажениям формы, особенно заметной в области высоких частот.
Величина джиттера обозначает максимальное абсолютное отклонение момента перехода тактового сигнала из одного состояния в другое от расчетного значения, и измеряется в секундах. Величина джиттера, достаточная для искажения звука, аналогичного изменению младшего разряда отсчета, может быть оценена по формуле:
t = arcsin ( 1 / 2**N ) / ( 2 * pi * f ),
где t — отклонение в секундах, N — разрядность отсчета, f — максимальная частота звукового сигнала. «**» обозначает возведение в степень. Для 16-разрядного отсчета и частоты 20 кГц получается величина порядка 120 пс.
Указанная формула справедлива только для предельного случая, когда временные отклонения приходятся на моменты наиболее быстрого изменения звукового сигнала. В среднем же искажения несколько меньше, а допустимая величина джиттера — больше и примерно оценивается по формуле:
t = sqrt (3) / ( 2**N * 2 * pi * f ),
что для тех же параметров сигнала дает около 210 пс (sqrt обозначает квадратный корень). Для 20-разрядного отсчета эта величина составляет около 13 пс.
Для борьбы с джиттером используется тактирование АЦП и ЦАП высокостабильными генераторами, а для подавления неравномерности цифрового потока, поступающего на ЦАП — промежуточными буферами типа FIFO (очередь). Для уменьшения влияния помех применяются обычные методы — экранирование, развязки, исключение «земляных петель», раздельные источники питания, питание критичных схем от аккумулятора и т.п. Хорошие результаты дают внешние модули ЦАП, в которых реализованы описанные методы — например, Audio Alchemy DAC-in-the-Box и другие.
Необходимо различать «пограничный» джиттер, действующий на границах аналоговой и цифровой части схемы — в области АЦП или ЦАП, и «внутренний», возникающий в любых других участках чисто цифровой схемы. Влияние на звуковой сигнал имеет только «пограничный» джиттер, ибо только он непосредственно связан с преобразованием аналогового звукового сигнала. Весь «внутренний» джиттер при грамотном построении схемы должен полностью подавляться в интерфейсных цепях, однако некорректная реализация может пропускать его и непосредственно на ЦАП/АЦП.
