OCXO vs ルビジウム ガチンコ勝負 その１

ガチンコ勝負にするためには、双方の条件をなるべく同等にしなくてはなりません。勝負の土俵は一般的なワードクロック48KHzとします。
オーディオマニア的には44.1KHzだろってところですが、僕の用途は自分の声をデジタル化して無線機で送信することが目的で、無線機が48KHzなんで・・・・。
まぁ44.1KHzも48KHzも非常に近い周波数なので結果にはそれほど差はでないハズ。

電源は手持ちの安定化電源+12Vを3端子レギュレーターで+5Vにしてロジック回路用とします。ルビジウム発振器のFE-5680Aの定格は+15～18Vなんですが、+12Vでも周波数も動かず、スプリアスなども含めて12Vで問題ないようです。

回路は双方4.8メガ出力で100分周で48KHzと思いましたが、FE-5680Aの内部にはDDSが入っていてDDS出力をさらに分周する・・・ってのはハンデだな・・・と思い、FE-5680Aで直接48KHzを出力、デジタル化とバッファだけ追加することにしました。
OCXOの出力は4.8メガなので、途中で1/100の分周が入るだけ・・・となります。
ということで比較実験用の回路をブレットボードで組んでみました。

サイン波の矩形波変換にラインレシーバーLTC490を使ってみましたが、簡単に綺麗な矩形波信号がでてきます。
でも、4.8メガだと立ち上がりが鈍りますね。74LSシリーズみたい・・・。
真ん中がOCXOの時だけ使う分周用の74HC390。
右が出力バッファの74HC04です。バッファはインバーター3個の並列にしてDCカットはミューズのノンポーラです。

4.8MHzOCXOの出力を実験回路に入力して出力された48KHzのスペクトラム。

あら、いいじゃん。ブレットボードで盛大にノイズがのったりしてません。メーター振り切れ寸前の信号レベルで±1500Hz辺りは5dB程度に落ちています。

次は48KHz出力のルビジウム発振器の出力を実験回路で分周せずに変換－バッファして出力された48KHzのスペクトラム。

OCXOとの比較のため±1500Hz辺りを比較すると・・・・微妙・・・・。中心に近い部分までよ～く比べてみると・・・・わずかにOCXOの方が綺麗に見えます・・・・・が気のせいかな？

因みにルビジウム発振器からの出力信号そのものはもう少し綺麗です。
ルビジウムの綺麗な信号を汚してゴメンナサイ・・・なんですが、サイン波じゃぁマスタークロックになりませんし、OCXOだって変換して分周していますから・・・・・・。

FE-5680Aの位相雑音特性はメーカーによるとこんな感じ（@10MHz時）なので、48KHzみたいなとっても低い周波数だと、特性はかなり良くなっているハズですが、LPF取っ払った改造の影響で悪化しているかも・・・。

DDS内蔵タイプとしてはかなり良い特性なんですが・・・・ロジック回路に3端子レギュレーター使っているので、ノイズフロアレベルはグラフよりも高いハズ。
なので、こんな綺麗じゃくて、もっと悪化しているはずですよね。
まぁ、この問題はOCXOも同じだから条件一緒と言えばそうなんですけど、今回の比較の重要な制約事項。
つまりOCXOもルビジウム発振器も実力を発揮できない環境での比較ってコトです。
というか、普通の電源で比較しても、あんまり意味ないかも。

でも、普通の環境（電源）で使う人が殆どなワケですから、比較には意味があるかなぁ・・・・なんて考えています。
ということで、スペクトラムを見る限りでは差はそれほど認められず、これで音として水晶とルビジウムに差があるのなら、やっぱり音が違う・・・・とオカルト的な話も納得できそうな雰囲気です。
（つづく・・・・）

■追記■
記事中にマスタークロックと記載している部分がありましたが、ワードクロックに修正しました。