Jitter: sus causas

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Todos los tipos de jitter lo que producen son fluctuaciones en lo que es, no la precisión en la oscilación, si no en su sincronización consigo misma. A escala atómica se producen múltiples fluctuaciones de orden aleatorio que aparte de causar ruido, producen dispersión temporal con la consiguiente desincronización de los datos. El jitter es acumulativo, es decir que concurren muchos tipos de problemas que se van sumando.

La imprecisión en la oscilación se puede reducir hasta cierto punto, a partir del cual el oído humano es incapaz de discernir más, porque llega un momento en el que la precisión extrema no aporta nada a la reducción del nivel de jitter. Estamos hablando de precisiones de laboratorio, las cuales son inviables e innecesarias en audio.

El oído humano, en realidad el cerebro, es especialmente sensible a las desviaciones temporales. Cuando en electrónica digital dichas desviaciones son lo suficientemente grandes, se produce el jitter. Cuando el nivel de jitter es considerable, se produce un emborronamiento del sonido, un empequeñecimiento de la imagen estéreo, una pérdida de planos y profundidad de la escena, un aumento del nivel de ruido de fondo, se pierde la micro información, y todo empeora en general. El proceso más crítico de todos es el de la conversión A/D. Es en este punto donde un muy buen reloj oscilador puede ayudar muchísimo desde el comienzo a que el máster de estudio sea lo mejor posible.

Todas las causas imaginables producen jitter, y es el deber del diseñador de un sistema digital estar prevenido y buscar todos los medios posibles para, si no eliminarlo, si al menos reducirlo a su mínima expresión.

Todo comienza con la red eléctrica. Desde dicha red se cuelan dentro de los equipos electrónicos todo tipo de interferencias, ruidos, etc. Es importante en extremo comenzar con un buen cable de red. Este cable de red se supone que tiene una composición de materiales y unas características tales que la corriente alterna que va a suministrar a dicho equipo electrónico es lo más limpia posible y además tiene la suficiente capacidad de entrega como para que no se produzca un cuello de botella al paso de dicha corriente cuando sea exigida.

Después está el tema de las vibraciones. Al contrario de lo que la inmensa mayoría de la gente cree, las vibraciones en la electrónica digital producen un efecto devastador. ¿Porqué?, pues es sencillo, pongamos un ejemplo. Si tenemos un transistor y le aplicamos un nivel de vibración, podremos medir cambios en su respuesta. Imaginemos eso pero con los circuitos integrados que conforman la electrónica digital. Dichos circuitos electrónicos están compuestos por miles, o cientos de miles o incluso millones de componentes. No hace falta pensar mucho para predecir que puede pasar cuando todo eso esté vibrando. Con esto deducimos que el segundo paso es hacerse con un buen sistema de desacoplo mecánico-acústico para reducir al mínimo las vibraciones que llegan desde fuera y las que salen desde dentro de dicho elemento electrónico.

Seguidamente tenemos el problema de la masa. La masa, o retorno o punto cero, es extremadamente importante. Un correcto diseño teniendo en cuenta la masa ayuda a reducir mucho el nivel de jitter. Cuando la masa o retorno es estable, las corrientes que circulan dentro de un sistema electrónico no sufren alteraciones, no al menos tan significativas, y con ello todo es más silencioso. Cuando tenemos una alimentación precisa, con el ancho de banda lo más grande posible, y con un ruido espectral lo más bajo posible, dicha alimentación "permite" que el elemento al que suministra la tensión trabaje con las demandas de corriente que necesita tanto en baja como en alta frecuencia sin que dicha alimentación esté padeciendo, y sin que al exigirle a esa alimentación dichas demandas de corriente el regulador responda mal. Responder mal significa generar puntas de ruido en un ancho de banda bastante amplio, y además que fluctúe variando su tensión de salida. Y la variación de tensión a la hora de alimentar a un circuito aumenta el nivel de jitter.

Con la temperatura y la humedad tenemos también otros problemas. La temperatura produce variaciones en las condiciones de trabajo de los componentes electrónicos. La humedad afecta además a los propios circuitos impresos, variando también de forma significativa las condiciones de trabajo. Si la humedad es alta, las placas de circuito impreso varían su aislamiento, y al estar en juego frecuencias elevadas, las impedancias cuidadosamente calculadas en forma de pistas con ondulaciones lo tienen más difícil, ya que la transmisión de señales deja de ser óptima, y aumenta el nivel de jitter.

Con la temperatura además pasa otra cosa curiosa. En los equipos digitales, solamente cuando éstos llevan un mínimo de 4 o 5 días en funcionamiento es cuando de verdad comienzan a sonar bien. ¿Cómo es posible?. No es para tomárselo a broma. Podemos hacer una prueba muy fácil. Dejemos un sistema completo desconectado varias horas o días, luego lo encendemos y escuchamos música durante 10 minutos, nos vamos y lo dejamos en marcha con música durante 2 horas. Volvemos y nos sentamos a escuchar atentamente. ¿Algún cambio?, seguro que todo suena mejor.

Tenemos que tener en cuenta que cuando ha pasado todo este tiempo, sobre todo si son varios días, lo que sucede dentro del chasis del equipo es que todo se ha homogeneizado, los distintos elementos han alcanzado una estabilidad en temperatura, el ruido térmico se ha reducido gracias a esto mismo, las tensiones de alimentación también se han nivelado, los osciladores trabajan en su curva de respuesta estable, etc. En definitiva, el nivel de jitter se ha reducido, digamos que de forma natural.

Los componentes también son una fuente de jitter más secundaria, pero existe. Las resistencias por ejemplo generan ruido, de hecho cuanto más elevado sea su valor óhmico, mayor nivel de ruido. Y también depende de qué tipo de resistencia; de carbón, de metal, de película, bobinada, etc. Unas producen más ruido que otras, y también depende mucho de que diseño y cómo se empleen. Lo mismo vale para el resto de componentes, es decir condensadores, transistores, válvulas, etc.

Modificado por última vez en Jueves, 25 Diciembre 2014

2 opiniones

  • Andrés Jarque Novella

    Macho, eres mi ídolo. Yo de mayor quiero ser igual que tú pero en Diseño Industrial.

    publicado por Andrés Jarque Novella Martes, 01 Abril 2014 22:56 Enlace al Comentario
  • José Perez

    Muy buen artículo y muy bien explicado. Al fin he podido entender un poco esto del Jitter. Gracias.

    publicado por José Perez Lunes, 17 Junio 2013 16:52 Enlace al Comentario

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