【導讀】如ru今jin，幾ji乎hu每mei種zhong個ge人ren電dian子zi設she備bei都dou已yi經jing集ji成cheng了le音yin頻pin功gong能neng。無wu論lun在zai繁fan忙mang的de城cheng市shi街jie道dao還hai是shi鄉xiang村cun地di區qu，都dou可ke以yi看kan到dao不bu同tong年nian紀ji的de人ren們men邊bian聽ting音yin樂le邊bian做zuo日ri常chang事shi務wu。最zui近jin五wu年nian來lai，音yin頻pin設she備bei的de絕jue對dui數shu量liang已yi躍yue升sheng為wei天tian文wen數shu字zi。一yi般ban消xiao費fei者zhe能neng接jie觸chu到dao的de媒mei體ti源yuan比bi以yi前qian要yao廣guang泛fan得de多duo，用yong以yi觀guan看kan和he播bo放fang內nei容rong的de設she備bei種zhong類lei也ye更geng加jia多duo樣yang。這zhe種zhong數shu字zi媒mei體ti大da爆bao炸zha是shi全quan球qiu範fan圍wei內nei手shou機ji
、平板電腦、筆記本電腦和藍牙揚聲器的使用日益增長的結果。很多人家裏都有這些設備，或至少其中的幾種。

當dang今jin消xiao費fei者zhe對dui高gao保bao真zhen音yin頻pin傳chuan輸shu已yi經jing習xi以yi為wei常chang。音yin響xiang係xi統tong中zhong有you靜jing電dian噪zao音yin和he幹gan擾rao失shi真zhen的de時shi代dai已yi經jing一yi去qu不bu複fu返fan。同tong時shi，音yin頻pin播bo放fang還hai有you轉zhuan移yi到dao雲yun端duan的de趨qu勢shi。現xian在zai有you許xu多duo流liu媒mei體ti服fu務wu都dou在zai競jing相xiang爭zheng奪duo聽ting眾zhong，它ta們men全quan都dou提ti供gong高gao保bao真zhen音yin樂le，而er價jia格ge隻zhi是shi收shou藏zangCD的一個零頭。這就意味著，我們每個人都會通過多種播放媒介來聆聽各種在線音樂、有聲讀物和播客。音頻模塊的絕對數量之多也導致對音頻測試平台的需求增加
；音頻測試平台不僅要能靈活提供多種功能

，而且應具有高保真性能。

展zhan望wang未wei來lai，技ji術shu發fa展zhan的de一yi般ban趨qu勢shi是shi基ji礎chu技ji術shu變bian化hua不bu大da
，但dan最zui終zhong產chan品pin會hui不bu斷duan改gai進jin以yi實shi現xian更geng好hao的de性xing能neng。這zhe一yi趨qu勢shi同tong樣yang適shi用yong於yu音yin頻pin領ling域yu。更geng大da的de存cun儲chu空kong間jian，更geng高gao的de處chu理li能neng力li

、精度、qingxidu，yijigengxiaodechicun，doujiangchengweipubianxuqiu。genggaozhiliangdeyinxiangyuelaiyueshouputongtingzhonghuanyingjiushizhezhongqushidebiaoxian。zaiyingyonglingyu
，youwangtuidonggaozhiliangyinpinxitongxuqiuzengchangdeyigelizishiyuyinshibieheyuyinzhiling。congzhinengshebeideyuyinsousuodaojiatingzidonghuaxitong，douhuiyingyongzhezhongjishu。weilerangzhinengshebeicongcaozadehuanjingzhongfenbianchuyonghuzhiling
，bixucaiyonggaozhiliangyingjian。cileixitongdeguanjianzhibiaoshikeshixiandedongtaifanweiyijilvchuzaoshengheganraodenengli。shipinhuiyi
、虛擬臨場和虛擬現實等應用都要求將背景噪聲抑製到較低程度以改善用戶體驗。

設計挑戰

音頻模塊絕對生產數量的增多也給廠家造成了一個"痛點"：ruhekuaisugaoxiaodiceshimeitaishebei，tongshiquebaoqixingnengbudazhekou
？congshebeizhizaoshangdejiaodulaikan
，tigaoceshidezhixingsuduxianranhuijiangdichengben。raner
，zuizhongchanpindezhiliangbunengshoudaoyingxiang。lejiezhexieyaoqiuzhihou，weixiandaiyinpinshebeishejiyinpinceshipingtaideguanjianjiuzaiyuyixialiangdian：一(yi)方(fang)麵(mian)希(xi)望(wang)提(ti)高(gao)性(xing)能(neng)，另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)希(xi)望(wang)以(yi)罕(han)有(you)的(de)速(su)度(du)執(zhi)行(xing)測(ce)試(shi)。音(yin)頻(pin)測(ce)試(shi)平(ping)台(tai)需(xu)要(yao)實(shi)現(xian)更(geng)低(di)水(shui)平(ping)的(de)噪(zao)聲(sheng)和(he)失(shi)真(zhen)，以(yi)便(bian)快(kuai)速(su)精(jing)確(que)地(di)測(ce)量(liang)被(bei)測(ce)設(she)備(bei)。

普(pu)通(tong)消(xiao)費(fei)者(zhe)的(de)需(xu)求(qiu)與(yu)專(zhuan)業(ye)演(yan)播(bo)室(shi)設(she)備(bei)的(de)需(xu)求(qiu)之(zhi)間(jian)的(de)差(cha)距(ju)正(zheng)越(yue)來(lai)越(yue)小(xiao)。例(li)如(ru)，消(xiao)費(fei)者(zhe)普(pu)遍(bian)青(qing)睞(lai)質(zhi)量(liang)更(geng)高(gao)且(qie)更(geng)精(jing)密(mi)的(de)耳(er)機(ji)。有(you)一(yi)個(ge)全(quan)方(fang)位(wei)適(shi)用(yong)的(de)音(yin)頻(pin)測(ce)試(shi)平(ping)台(tai)將(jiang)非(fei)常(chang)有(you)用(yong)。典(dian)型(xing)CD音質需要92 dB到96 dB的動態範圍，而模擬麥克風和專業級音響需要120 dB以(yi)上(shang)的(de)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)。要(yao)適(shi)應(ying)未(wei)來(lai)需(xu)求(qiu)，音(yin)頻(pin)測(ce)試(shi)平(ping)台(tai)需(xu)覆(fu)蓋(gai)更(geng)寬(kuan)的(de)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)
，並(bing)且(qie)具(ju)有(you)更(geng)快(kuai)的(de)測(ce)試(shi)時(shi)間(jian)和(he)更(geng)高(gao)的(de)測(ce)試(shi)吞(tun)吐(tu)量(liang)。這(zhe)種(zhong)音(yin)頻(pin)測(ce)試(shi)平(ping)台(tai)的(de)理(li)想(xiang)定(ding)位(wei)是(shi)既(ji)能(neng)應(ying)對(dui)當(dang)前(qian)消(xiao)費(fei)級(ji)需(xu)求(qiu)，又(you)能(neng)適(shi)應(ying)未(wei)來(lai)向(xiang)更(geng)高(gao)保(bao)真(zhen)係(xi)統(tong)發(fa)展(zhan)的(de)趨(qu)勢(shi)。

尋找解決方案

要(yao)找(zhao)到(dao)一(yi)種(zhong)通(tong)用(yong)型(xing)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，可(ke)能(neng)會(hui)遇(yu)到(dao)許(xu)多(duo)設(she)計(ji)難(nan)題(ti)。為(wei)將(jiang)這(zhe)些(xie)需(xu)求(qiu)納(na)入(ru)現(xian)代(dai)音(yin)頻(pin)測(ce)試(shi)平(ping)台(tai)，測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)師(shi)需(xu)要(yao)克(ke)服(fu)很(hen)多(duo)製(zhi)約(yue)因(yin)素(su)。其(qi)中(zhong)一(yi)些(xie)製(zhi)約(yue)因(yin)素(su)包(bao)括(kuo)係(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)
、設計尺寸和功耗。許多情況下
，決定係統性能的是與資金預算或熱預算相關的器件性能限製。ADI公司的多通道24位Σ-∆型ADC— AD7768
，能夠幫助克服上述常見限製。該器件提供4通道和8通道兩個版本，具有出色的信納比 (SINAD) 性能和許多其他特性
，非常適合音頻測試領域。 

AD7768/AD7768-4 24位ADC的適用性

24位（及以上）ADC一般用於音頻測試領域的高保真音頻設備，因為其24位精度能實現更寬的動態範圍。為確保信號完整性
，低失真和出色的抗噪性是必要條件。ADI公司的新型24位Σ-∆型ADC
，即AD7768，其八個通道均能提供優質的噪聲和THD性能，並且輸出數據速率可以根據音頻帶寬進行調整。這使其成為音頻領域的理想器件。THD性能典型值為–120 dB。

AD7768/AD7768-4的寬帶、低紋波數字濾波器也適合音頻應用。它支持六種不同的抽取率，用戶可以根據目標帶寬靈活選用。AD7768的阻帶衰減為105 dB，可提供陡峭的磚牆式頻率響應，同時保持目標信號不變

，而將噪聲降至較低。

AD7768/AD7768-4適應音頻測試平台的能力，使其成為突出的音頻測試平台支柱。儀器儀表向模塊化、小型化發展已成為當今趨勢。AD7768/AD7768-4集成了多個通道，使得係統可以縮小尺寸並提高通道密度。在同時測試多台設備的同時，AD7768/AD7768-4有(you)能(neng)力(li)使(shi)通(tong)道(dao)間(jian)串(chuan)擾(rao)保(bao)持(chi)較(jiao)小(xiao)
，這(zhe)是(shi)一(yi)個(ge)關(guan)鍵(jian)性(xing)的(de)區(qu)分(fen)優(you)勢(shi)。作(zuo)為(wei)可(ke)配(pei)置(zhi)測(ce)試(shi)平(ping)台(tai)的(de)基(ji)石(shi)，它(ta)解(jie)決(jue)了(le)許(xu)多(duo)關(guan)鍵(jian)的(de)設(she)計(ji)難(nan)題(ti)，特(te)別(bie)適(shi)合(he)將(jiang)功(gong)耗(hao)也(ye)視(shi)為(wei)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)考(kao)慮(lv)因(yin)素(su)的(de)模(mo)塊(kuai)式(shi)係(xi)統(tong)。

其性能的一個例子如圖1中的AD7768/AD7768-4 IMD結果所示。此圖顯示二階IMD結果為–135.2 dB，三階IMD為–129.3 dB，非常出色。AD7768/ AD7768-4 IMD測試遵循CCIF標準，即把兩個同幅度的輸入頻率施加於器件。由此所得的FFT顯示這兩個頻率是否發生交調；交調出現在相應的和頻和差頻中。本例中，中心頻率為10kHz，頻率偏移為600 Hz。IMDceshichangyongyuceshiyinpinqijianzailianggehuogengduoxinhaoyinhunhezuoyongxia，shifouhuichanshengbuxuyaodepaipinxinhao。bofangyinleliushi，ruguocunzaizhezhongxinhaoyin，huiyinqiganraoxingshizhen。yuyuanshigaobaozhenyinpinwenjianxiangbi，zhezhongshizhenhuichanshenglingrenbushufudezaoyin。

圖1. AD7768/AD7768-4 IMD
，輸入信號為9.7 kHz和10.3 kHz

測試案例

為了探究AD7768/AD7768-4在音頻測試領域的適用性，我們開展了典型音頻測試實驗來展示不同消費音頻設備的性能
，以及如何利用AD7768/AD7768-4來測試各種設備。此測試運用AD7768評估板 EVAL-AD7768FMCZ和SDP-H1平台。

此測試案例測量了不同質量的多種音頻源並比較其性能。測試案例考慮了許多可能的測試音，如IMD信號音
、對數線性調頻
、電平測試等。

選擇的兩種測試音如下：

1. –60 dBFS的1 kHz正弦波。此測試適用於動態範圍測試，即防止設備靜音（人工使輸出消音）。

2. IMD SMPTE測試，60 Hz/7 kHz，4:1（12 dB比率），–20 dBFS。該IMD測試顯示非線性失真產物
，其是多個信號音混頻的結果。本例中，7 kHz信號被60 Hz信號音調製（7 kHz ± 60 Hz）。

配置

為將AD7768調諧到所需帶寬，首先必須做一些計算

，算出所需的主時鍾 (MCLK)。利用此MCLK與特定抽取率的組合，我們便可調整AD7768/AD7768-4的輸出數據速率。本例中使用的MCLK為12.288 MHz，抽取率為×64，得到ODR為48 kSPS。考慮到功耗與帶寬的取舍
，也可以使用其他組合。更多信息請參閱數據手冊第41頁上的 時鍾、采樣樹和功耗調節部分。

典型設置見圖2。此設置使用EVAL-AD7768FMCZ板
，其板載SMBlianjieqijiaoliuouhedaoyinpinshebei。bagetongdaoyicizuiduokeceshisilulitishengshuchu
，meigelitishengshebeiyouzuoyoulianggeshengdao。duicidianlukezuojinyibuyouhuayitigaoxitongxingneng。liru，zengjiayigegaotonglvboqiyixiaochu20 Hz以下的噪聲。

圖2. 連接圖

結果

表1. 測試音結果

從表1可看出
，對於不同設備
，低幅度輸入信號和IMD測試的結果範圍有很大出入。特別值得關注的是，價格低廉的MP3播放器表現出良好的動態範圍
，但在IMD測試中
，很明顯引入的失真相當大。此設備的頻率輸出表明其質量低下
，可以測試的最大IMD水平受此設備的輸出驅動能力限製。因此，為了進行同等比較
，所有設備的測試音都以–20 dBFS為限。

bijibendiannaodeyinpinshuchujuyouxuduobutongdequdongqihechulixuanxiang。tamengenjurenerdexiangyingerkaifa，yichanshenggenglingrenyuyuedeshengyin，danhuizaochengmouxiepinlvbeigaibian。yinci

，dangguanbizhexieyinxiaoshi，bijibendiannaodedongtaifanweixingnengshijishangshizuichade，dankaiqihouzeyuqitayinyuanyiyanghao。

圖3顯示了從已知良好源（橙色）到劣質MP3播放器（綠色）的各種設備的IMD範圍。對於MP3和手機，IMD產物在7 kHz和±60 Hz時明顯可見。

圖3. IMD SMPTE測試樣本，7 kHz輸入

AD7768/AD7768-4解決方案的區別因素

AD7768/AD7768-4的最大輸出數據速率(ODR)為256 kSPS。根據應用需要
，通過調整主時鍾 (MCLK) 和/或抽取率
，可以將此ODR調諧到48 kSPS
、96 kSPS或192 kSPS的典型音頻帶寬。這在功耗敏感應用中特別有用
，因為與其他音頻ADC相比
，AD7768/AD7768-4的每通道功耗相對較低。對於其他需要高動態範圍和大帶寬的應用（如聲呐）
，它同樣極具價值。

很多現代測試平台轉向模塊式係統，熱要求開始成為問題。

AD7768/AD7768-4允許用戶在信號帶寬（或動態範圍）與功耗之間進行取舍
，從而實現更低的功耗，支持更廣泛的用途。圖4中的動態範圍與ODR的關係曲線顯示了這種靈活性。除了靈活性以外，AD7768/AD7768-4還有多種器件級和係統級省電方法。欲了解更多信息，請參閱數據手冊。

圖4. 動態範圍與ODR的關係（每通道）

高通道數也是AD7768的一個優勢
，原因如下：

快速測試

可(ke)以(yi)同(tong)時(shi)並(bing)行(xing)測(ce)試(shi)八(ba)個(ge)通(tong)道(dao)或(huo)四(si)台(tai)立(li)體(ti)聲(sheng)設(she)備(bei)。因(yin)此(ci)，測(ce)試(shi)時(shi)間(jian)或(huo)測(ce)試(shi)成(cheng)本(ben)現(xian)在(zai)要(yao)減(jian)少(shao)四(si)倍(bei)，這(zhe)對(dui)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)。我(wo)們(men)周(zhou)圍(wei)的(de)音(yin)頻(pin)模(mo)塊(kuai)數(shu)量(liang)在(zai)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)
，未(wei)來(lai)的(de)音(yin)頻(pin)測(ce)試(shi)平(ping)台(tai)將(jiang)越(yue)來(lai)越(yue)關(guan)心(xin)測(ce)試(shi)成(cheng)本(ben)。通(tong)道(dao)密(mi)度(du)很(hen)重(zhong)要(yao)的(de)一(yi)個(ge)應(ying)用(yong)例(li)子(zi)是(shi)采(cai)用(yong)7.1環繞聲的家庭影院係統。

性能優越

通過合並多個通道，可進一步提升終端係統可實現的性能。四個通道合並為一個通道時
，圖4所示的動態範圍數值最多可提高6 dB。

尺寸更小

多通道音頻平台可能對尺寸有限製，原因可能是通道密度提高、係統限製

、廠房空間限製或轉向模塊化台式儀器儀表。由於將八個ADC集成到一個封裝中，係統便能追隨儀器小型化的趨勢。

結語

yinpinmokuaishuliangriyizengduo
，zhexieshebeidezhiliangyaoqiuyezaitigao。yinci
，yejieduixiandaiyinpinceshipingtaidexuqiuyuelaiyuegao。weilechaoyuezhexiexuqiubingshiyingweilaizhinengshebeibuduanzengchangdequshi
，xiandaiyinpinceshipingtaibixujubeigaoxingneng
、可調整、可配置
、運行快等條件。家庭自動化、語yu音yin識shi別bie和he語yu音yin轉zhuan文wen本ben應ying用yong不bu再zai是shi未wei來lai概gai念nian，而er是shi現xian實shi。隨sui著zhe語yu音yin控kong製zhi和he類lei似si技ji術shu的de進jin一yi步bu發fa展zhan並bing擴kuo大da應ying用yong，測ce試shi平ping台tai的de負fu擔dan會hui越yue來lai越yue重zhong。AD7768/AD7768-4可對此提供頗有助益的解決方案。測試結果表明，從低端設備到高保真係統，AD7768可用於測試當前市場上的各種音頻設備。

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