[心得经验] 关于音频测试设备和方法

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 楼主| 发表于 2008-3-24 18:19 | 显示全部楼层
原帖由 laokuo 于 2008-3-24 10:15 发表
不是很明白这个动态扩展的测试原理。FUMAC可以讲讲?


这个原理很简单的,比如,原来的频谱是100db

当你测量测量一个1k 0db的信号时候,最低就是看到-100db的噪音和失真,再低就没掩模了
实际上我们不需要去看1k的信号有多高,而是需要看2k以後的失真和频谱,还有底噪,
于是,我们用这个滤波器把1k信号滤除,只保留后面的频谱

如果能把1k滤除到-100db,那么频谱就可以设定到相当于可以看到-50~-150db的范围(还是100db的最大动态),

于是,原来的0~-100db 就变成 -50~-150db, 可以说扩展了测范围., 当然,前提是你的频谱的底噪低于-150db
哈哈哈,这个比较困难了.

我实际的运用例子,: hp3585, 100db测量动态,  如果我的失真低于100db是测量不出来的,实际上,可利用的范围是90db.
而且, 我们在100db上看到的底噪是假了,被仪器的动态范围限制的,底噪被提高了.
所以,加上这个滤波器,把1khz衰减掉,于是,整体高电平是二次或者三次谐波
假设失真是0.01%, 那么就是说,最高的电压是-80db,
量程就变成最高是-80db,最低是-180db了,
但是这个最低值是仪器底噪决定的,比如hp是-138db
测量的实际量程就是,-80db~-138db,
爽吧.


另外,这个滤波器还不仅仅在这个地方用, 还可以直接用示波器就可以测量失真数值了,
大家想象就知道其中原理了.
非常简单
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 楼主| 发表于 2008-3-24 18:35 | 显示全部楼层
原帖由 fpe60 于 2008-3-24 11:18 发表
FUMAC 兄,测频率响应是用的什么仪器啊?
另外为什么不用双T陷波电路呢,似乎应用更广泛一点?



用频谱可以测量频率响应,用电脑声卡也可以,
频率响应的测量要求不高,不是绝对值,只是相对值
所以用电脑关系不大

双T不稳定,所以不用
fumac
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 楼主| 发表于 2008-3-24 18:37 | 显示全部楼层
原帖由 gxhj 于 2008-3-24 12:18 发表
请问能测试ADC吗


可以,需要配数字信号源
如果是USB-dac那就直接用电脑做数字信号源
如果是普通DAC那就用专用的信号源或者陪个转盘加测试碟子,就是信号源

fumac

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发表于 2008-3-24 18:47 | 显示全部楼层
还要配数字信号源?
不好意思,可能你还没看懂我说的东西。ADC是模拟/数字转换器,是把模拟波形按一定频率进行采样,转换成音频数字信号的转换器,输出的就是数字信号。
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 楼主| 发表于 2008-3-24 18:51 | 显示全部楼层
原帖由 gxhj 于 2008-3-24 18:47 发表
还要配数字信号源?
不好意思,可能你还没看懂我说的东西。ADC是模拟/数字转换器,是把模拟波形按一定频率进行采样,转换成音频数字信号的转换器,输出的就是数字信号。


看错了, 以为你说DAC

ADC的测量更见到,采集数据后直接用电脑分析就行
当然,你要保证信源的失真.

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发表于 2008-3-24 22:33 | 显示全部楼层
原帖由 FUMAC 于 2008-3-24 18:19 发表


这个原理很简单的,比如,原来的频谱是100db

当你测量测量一个1k 0db的信号时候,最低就是看到-100db的噪音和失真,再低就没掩模了
实际上我们不需要去看1k的信号有多高,而是需要看2k以後的失真和频谱,还有 ...

说得很正确。补充一下

也曾有人强行把频谱仪的测试电平调节到能测低于-90DB的失真。但这样,1K信号会造成频谱仪输入电路的过载,造成假象。似是能测-100DB的信号,但由于数据不准确,变得没有意义。

而加入1KHZ的窄带陷波器,只是把1KHZ信号滤掉,就能够避免这一过载问题,而频谱中原有的其它的信号,比如2次谐波(2KHZ),3 次谐波(3KHZ)。。。。等等,仍然保留。因此,就扩展了频谱仪的动态范围,可以观察到-100DB以下的微量谐波(即失真频谱)。
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 楼主| 发表于 2008-3-24 23:33 | 显示全部楼层
插损的测量
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 楼主| 发表于 2008-3-24 23:45 | 显示全部楼层
这个测试很简单,输入一个7k,1vPP的信号到滤波器,
然后测量滤波器后的波形为: 0.675v,计算后得出 相差-3.4db
这个插入损耗要作为读数的校正值.主要参数之一,大小没关系
大家不要用色色的眼光去看插入损耗这个词啊,
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 楼主| 发表于 2008-3-25 00:11 | 显示全部楼层
这个图是没有插入滤波器的FFT分析图

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发表于 2008-3-25 00:25 | 显示全部楼层
抑制基波,滤波器的效果比电桥差,精度高还是文氏电桥,但调整困难,所以很难做成自动测量。
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 楼主| 发表于 2008-3-25 00:25 | 显示全部楼层
这个图我画的很详细,
首先看看频谱的指示:
ref =-8dbv, 也就是说最高电平为-8dbv,
10db/div,就是没格代表10db, 整个屏幕一共有10格,也就是说从-8dBv~-108dbv,一共100db
整个动态范围就是100db

看看下面的文字标示,
start 900hz stop 5900hz: 就是测量的频率范围从900hz~5900hz.
输入1khz信号, 一直测量到5次谐波以上.对于失真而言,够了

RBW 30HZ(中频滤波器带宽),
意思就是分辨铝为30hz,精度已经很高了, (5900-900)/30=166, 也就是说一共采样166个频点.
这个频谱最低是3hz的,但是时间就 需要很长了

vbw 100hz: 是显示滤波器的带宽,
意思就是显示的时候采用100hz的分辨率显示.

st: 扫描一次需要多少时间.

FFT图信息量非常丰富
A~E几个关键点,大概说说
A 输入信号的幅度和频率.一般为了取得最高的分辨率,调节到当量程的最高电压
B 二次谐波失真
C 三次谐波失真,
D 底噪,
e 底噪-10db线,这个线非常有意义,
当你使用这个100db频谱的时候,真正有效的读数是90db,
也就是说这条线下面的读数不准确
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 楼主| 发表于 2008-3-25 00:27 | 显示全部楼层
用这个方法直接测量
只能测量到90db有效值,而且底噪水平的读数并不准确
80db是 0.01%
90db是0.003%
100db是0.001%

如何提高测试精度呢,就是加上上面说的滤波器了,
下面有加上滤波器后的图
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 楼主| 发表于 2008-3-25 00:37 | 显示全部楼层
加滤波器后的频谱图
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 楼主| 发表于 2008-3-25 00:44 | 显示全部楼层
从这个图看出更多东西了
1khz 基频信号被衰减到-100dbV左右,已经不会让输入级过载了
于是把测量范围降到最低-38dbv~-138dbv(还是100db范围)
底噪水平已经高于E线,也就是说这个底噪可以确认为是放大器的底噪水平,峰值为-118db,已经非常低了,
B,C可以准确的读取出数值,不会被噪音干扰了.

从这两个图看出,加了这个滤波器后, 相当于扩充了频谱的测量范围.

假设滤波器是-100db的衰减, 频谱动态是100db
那么,理论上最大的测试精度是 100db+100db-3.4db-10db=180db左右的动态
180db的动态可以说是极端庞大,完全够用了

给个失真度和DB的对照表大家就可以理解180db是什么意思了

60db=0.1%
80db=0.01%
100db=0.001%
120db=0.0001%
140db=0.00001&
160db=0.000001%
180db=0.0000001%

非常恐怖的数值,终我一生做不到
我们现在的功放失真最低是0.002% 已经很令我非常爽了.
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 楼主| 发表于 2008-3-25 01:53 | 显示全部楼层
将上面两张图合并
我们就取得了一个很直观的图,

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发表于 2008-3-25 06:03 | 显示全部楼层

老大的E文值得改进改进

把懂E文的人都能给看糊涂了。
B and C are 2nd and 3rd Harmonics, not THD (Total Harmonic Distortion).

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发表于 2008-3-25 07:39 | 显示全部楼层

多上些基于PC的廉价虚拟示波器吧.

电脑这么普及了,真是浪费了.

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发表于 2008-3-25 10:24 | 显示全部楼层
原帖由 小鬼头 于 2008-3-24 22:33 发表

说得很正确。补充一下

也曾有人强行把频谱仪的测试电平调节到能测低于-90DB的失真。但这样,1K信号会造成频谱仪输入电路的过载,造成假象。似是能测-100DB的信号,但由于数据不准确,变得没有意义。

而 ...



谢谢FUMAC和鬼版的解释,受教了...

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发表于 2008-3-25 11:10 | 显示全部楼层
原帖由 gxhj 于 2008-3-24 12:18 发表
请问能测试ADC吗

原帖由 gxhj 于 2008-3-24 18:47 发表
还要配数字信号源?
不好意思,可能你还没看懂我说的东西。ADC是模拟/数字转换器,是把模拟波形按一定频率进行采样,转换成音频数字信号的转换器,输出的就是数字信号。



我想前面的FUMAC兄是看错了你的问题了。

我能明白你问的是ADC的测量。

可以非常明确地告诉你,前面的这些仪器几乎都是模拟音频的测试仪器,几乎是对于ADC无法实现测量的,因为ADC涉及到两个测量域:

模拟音频和数字音频。

如果要对ADC和DAC实现测量,需要的测试仪器将需求是双域测量的,当然,也可以把这两个域的测量仪器分成两台来购置,但成本和测试精度很难保证到很高,最好还是有双域测量的最好,无论是仪器成本还是软件应用和测试便利性来考虑。

测量ADC,关键的一个部分就是ADC后面的串行或并行数字音频信号到分析仪器的这一测试段。对于绝大部分的数字音频分析设备来说,SPDIF或AES/EBU是最常见的界面,而串行和并行就相对要少很多。如果要对这个ADC的数字音频进行测量,一定要具备这样的信号输入能力才行,要么选直接可以输入的机器,要么就是插入串行或并行数字音频数据到AES/EBU(或SPDIF)的转换这个关键环节。
一般情况下,自制的串行(并行)数字音频信号适配到AES/EBU(或SPDIF)的转换环节,当然也可以实现该功能,但适配板的精度和性能会导致最后数字音频的测试精度的损失,包括失真和Jitter,因此并不十分准确。

正规测量上,可以用来测量ADC或DAC的双域音频分析仪器不是很多,常见的有
美国AP2722  + PSIA-2722 Programmable Serial Interface Adapter (选件)或选用SIA-2322
德国RS UPV  + I2S input/I2S Output (B41选件)
德国RS UPD      (直接测量)


最后,贴一个AP用的adpter选件PSIA2722 untitled.JPG
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 楼主| 发表于 2008-3-25 12:08 | 显示全部楼层
原帖由 simmconn 于 2008-3-25 06:03 发表
把懂E文的人都能给看糊涂了。
B and C are 2nd and 3rd Harmonics, not THD (Total Harmonic Distortion).


谢谢指正
我马上改进

改好了
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