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首先简述下BBD器件的工作原理。
电荷斗链器件(Bucket Bridge Device,缩写BBD),是模拟延迟技术之一的应用。松下公司的MN3000系列和MN3200系列是比较常见的型号,区别在于工作电压的不同。BBD器件的内部可以看成一列电容器和各种开关。在外部时钟控制下离散的对输入信号电压进行采样并传递下去,最后从电容队列的尾部输出信号,以达到延迟效果。这样说或许不太好懂,下面我尝试换成简单易懂点的语言解释一下。
打个比方,有一个队列的人,从前往后传纸条。第一个人负责观测输入的音频信号的瞬时电压值,并把它写在纸条上往后传。有一个指挥,在用固定的频率喊“一、二、一、二……”,队列里所有人听指挥的喊声按下述方法传递:第一个观测的人在听到一的时候记录当前电压值并写在纸条上,听到二的时候把纸条传给第二个人;后面队列里的第二四六等偶数的人在听到一的时候把纸条传给后面的人,听到二的时候从前面的人接过新的纸条;第三五七等奇数的人则是听到一的时候从前面的人接过新的纸条,听到二的时候把纸条传递给后面的人。
不知道描述成这样各位看客能不能想象这个动态的过程。不过这群人干的工作总结一下就是:每一个“一、二”周期对输入信号采集记录一次,并且传递下去;每一个记录在每个“一、二”周期向后传递两个人。很显然,纸条记录的信息在达到队尾是经过了延迟的。
一个重要的事需要明白的就是,这个队列对信号的记录并不是连续的,而是随着“一、二”的一个个离散的时间点。还有一件事,就是总的延迟时间,等于“一、二”的周期时间乘以队列总人数再除以二。
没错,这个队列就是BBD器件,而队列里的每一个人,其实是BBD器件里的电容。“一、二”其实就是外部时钟的上升沿和下降沿。
进一步讨论。当你需要更长的延迟时间时,你可以采取两种办法:第一,加长你“一、二”,也就是时钟周期的时间;第二,用更多的人组成你的队列,也就是说使用包含更长斗链的BBD器件,或者采用多片BBD器件串联。
第一种方法的优点是硬件无需大动,只需要降低时钟频率就好。但是缺点是,采样频率降低了,也就是说单位时间内对信号的采样数目被降低了。有个叫做采样定理的理论讲,如果你用fs的采样频率,那你只能重现频率最高为fs/2的信号。以AD900为例,它使用两片MN3005(4096单元)或者4片MN3008(2048单元),总的单元数是8192,AD900最大的延迟时间是600ms,则可以算出此时时钟频率为8192除以2再除以0.6秒也就是6827Hz,则最高能重现的频率就是3413Hz。怎么样?这个数字不高吧。同理,如果有人用一颗MN3005芯片做出1100ms的延迟,那么此时时钟频率为1862Hz,重现的最大频率为931Hz,这个频率大概相当于1弦17品的频率,这还是基频。
第二种方法优点就是频响上限不会被降低。缺点嘛,当然是硬件成本的提升。 |
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