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关于音频测量
发布日期:2021-3-18   点击次数:

音频基本测量参数


幅度(Level)

频率响应(Frequency Response)

总谐波失真加噪声(THD+N)

相位(Phase)

串音(Crosstalk)

信噪比(Signal-to-NoiseRatio)


被测设备和信号路径


被测设备(DeviceUnder Test, DUT)

我们所要测量的音频设备


信号路径(Signalpaths)

多输入、多输出(如:hometheater receiver)

单输入、单输出(如:audiopower amplifier)

没有输入只有输出(如:dvdplayer)

在大部分情况下,音频设备的测试都是非常相似的。


连接(Connection)


平衡方式和非平衡方式

大多数专业、工业和广播音频设备基本采用平衡连接;一些消费类音频设备通常采用非平衡方式连接。

被测设备的连接方式决定了信号发生器(Generator)和信号分析仪(Analyzer)的接口方式选择

有些测量需要在设备输出端连接负载,以符合特定的测试标准。如测量功率放大器输出性能时,通常要接上喇叭(Load)一起测试。这些测试负载大小通常为8 ohm。


测量电压


大部分音频设备采用的测试电压为1Vrms左右

特殊的设备如麦克风预放大器、高功率放大器等设备需要操作在远低于或远高于1V的电压下,需要根据产品的规格设定。


电平测量(Level Test)


电平测量要达到的目的有以下几个:

怎样的输入产生一个给定的输出,如1V,1W;

怎样的输入产生一定的失真,比如1%THD+N;

怎样的输入产生很好的噪声抑制效果,也叫做工作电压

怎样的输入或输出才符合产品规格书里面的标准。

注意:以上任何一个电平都有可能做为后续测量的参考电压。


增益控制在Level测试中的作用

一此DUT有增益控制,这样在测量过程中就需要考虑:如何控制DUT的增益,使DUT的输出达到所需要的结果。

测量电平通常有三种方法:在DUT输入为1Vrms的情况下,如何控制DUT的增益,使DUT的输出达到1Vrms电压输出、1W的功率消耗或者1%的THD+N。


校正DUT输出为1Vrms

打开信号发生器,输出1kHz,1Vrms的正弦信号;

观察analyzerLevel 一项,缓慢调节DUT增益控制,使Level值(即DUT输出)为1Vrms


校正DUT输出功率为1W


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将Analyzerlevel中单位选择为W, 缓慢调节DUT增益控制,使Level值(即DUT输出)为1W.


校正DUT输出为1%THD+N

在FunctionReading中选择THD+N Ratio,显示单位为%,缓慢调节DUT,使其输出THD+N为1%


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注意:在调节过程中会发现,当增益控制达到某一程度时,THD+N会一下子从低于1%上升到很高的值,这是由于功率放大器达到最大输出功率的冲击导致THD+N非常大,这就是最大输出功率的测量原理。


频率响应(Frequency Response)


Signal Generator:设置信号发生器输出1kHz,1Vrms的信号通道选择:A,B或AB均选择输出开关:ONConfiguration设置因被测设备不同而不同设置完成后进入分析仪面板。


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Analog Analyzer面板:1,选择分析仪为幅度测试功能,设置好滤波器,并将单位设置成dBr2,在键盘上按F4或者Edit->set analyzer dBr ref将当前电平设置为参考电压3,进入sweep面板设置。


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Sweep Panel settings:

1,设置纵坐标显示以及上限、下限

2,选择横坐标显示以及高、低限

3,按扫描面板上的GO,进入扫描

4,完成扫描后将显示扫描曲线。


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频响曲线

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失真THD+N Test


THD+N测量通常明确指出带宽,因为带宽的限定与否对THD+N有很大的影响。

通常使用低通、高通滤波器限定带宽

典型的带宽是20Hz-20kHz

对于有增益控制的音频设备,通常是控制设备输出为1w时,测量THD+N。

具体的设置依据产品规格具体设定

打开信号发生器,让其输出1kHz,1Vrms的信号

在分析仪面板上读数单位选择为Watts

缓慢调节设备增益控制(对有增益控制的设备而言),使功率输出为1Watts

在分析仪面板上functionreading中选择THD+N Ratio功能

在滤波器选择项中确定要选择的滤波器

读取THD+N数据


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这里介绍的只是比较普遍的THD+N测试,还有其它的THD+N测试技术集成在2700系列和ATS-2里面,如:

THD+Nversus frequency sweep

THD+Nversus amplitude sweep

在这里不作介绍。


串音(Crosstalk)


在多声道音频设备中,通道间的影响通常不是用户所希望的。但是在实际的音频设备中这又是不可避免的。

Crosstalk的测量就是:非激励通道内的非激励信号对激励通道通道内的信号的影响程度参数。

在信号发生器面板,设置输出为1Vrms,10kHz的信号(输出信号以产品测试规格为准)

在分析仪面板FunctionReading中选择Crosstalk

打开信号输出开关,若测量CrosstalkA into B,则打开B,关闭A;若测量CrosstalkB into A,则打开A,关闭B;

在分析仪面板中读取数据,CrosstalkA into B在channel A function readingmeter中读取;Crosstalk B into A在channelB function reading meter 中读取;


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信噪比(Signal-to-Noise Ratio)


信噪比通常是在规定的工作电压下或者在最大输出电压下进行测量,当在最大电压下测量信噪比时,也可以叫做动态范围。

信噪比通常以dB表示,结果通常为负数。

测量信噪比首先测量信号的电平,然后关闭信号,测量出噪声的电平,同时还需要严格限制测量带宽,得出的比率就是信噪比。


设定信号发生器,同时控制DUT,让其输出一个你想作为参考信号的电平值

在analyzerfunction reading 中选择Amplitude

设定低通,高通滤波器限制带宽,通常设定为20Hz-20kHz,也有22Hz-22kHz.当用作噪声测量时,通常又用加权滤波器(Weightingfilters)代替带宽限制滤波器。


打开信号发生器开关,检查分析仪上的电平读数是否是我们所需要做为参考的电平,如果不是的话,要调节信号发生器或DUT输出控制,以达到我们所要的参考电平。

在键盘上按下F4,即将该电平设为参考电平。

关闭信号发生器,把读数单位设置为dBr,直接读取SNR.


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确保低噪声测试要注意以下几点:有高质量的屏蔽线材和夹具让你的分析仪,DUT还有线材远离电磁环境确保你的供电电源没有干扰在DUT与分析仪间连接共地线。


相位测量(PhaseTest)


相位测量通常是描述一个波形信号(A)相对于另一个信号(B)在一个周期过程中超前或落后的时间间隔。

这个信号(B)通常是一个信号(A)在不同时间点上的情形,或者是不同通道上的不同信号.这两种情形通常又定义了两种不同的测量:输入输出的相位差,通道间的相位差.


通道间的相位差

由于相位差对电平不敏感,所以我们设置输出电压在合适的范围内就行(高于噪声且不至于失真)

通常我们设置为1Vrms输出.

通常通道间的相位差会随频率的变化而变化,因此为了全面地观察相位差信息,进行扫频测量是比较常见的.

打开信号发生器,输出1kHz,1Vrms的电压

观察分析仪上Level,同时调节DUT控制,让其达到1Vrms,单位增益.

直接在相位表(phase)上读取相位差。


输入输出相位差

测量DUT输入端与输出端的相位差.

将analyzer一个通道的输入选为Gen-Mon模式,将DUT的输出接到analyzer的另一个通道

在相位表中读取相位差


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