中心議題：

• 探究對便攜式音頻設備的定量分析方法
• 研究便攜式音頻設備定量表示哢嗒聲的方法

解決方案：

• 采用同等音頻分析儀
• 對比兩個放大器的哢嗒聲性能指標

引言

便攜式音頻設備的特殊要求是產品設計的關鍵，產品A優於其競爭產品B，而且使用更理想的原因是什麼? 從性能上看，競爭產品之間的頻率響應平坦度和THD+N等(deng)指(zhi)標(biao)相(xiang)差(cha)不(bu)大(da)，很(hen)難(nan)區(qu)分(fen)哪(na)一(yi)個(ge)產(chan)品(pin)性(xing)能(neng)更(geng)好(hao)。從(cong)用(yong)戶(hu)接(jie)口(kou)能(neng)夠(gou)評(ping)判(pan)產(chan)品(pin)的(de)主(zhu)要(yao)差(cha)異(yi)，但(dan)這(zhe)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)取(qu)決(jue)於(yu)主(zhu)觀(guan)評(ping)價(jia)。我(wo)們(men)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)客(ke)觀(guan)的(de)音(yin)頻(pin)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)對(dui)產(chan)品(pin)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)，說(shuo)明(ming)一(yi)個(ge)產(chan)品(pin)明(ming)顯(xian)優(you)於(yu)其(qi)它(ta)產(chan)品(pin)的(de)原(yuan)因(yin)。

評估音頻性能的一個重要指標是設備在打開或關斷時，耳機(或揚聲器)出現的“哢嗒”聲sheng或huo其qi它ta奇qi怪guai的de瞬shun態tai噪zao聲sheng。隨sui著zhe人ren們men對dui產chan品pin性xing能neng期qi望wang值zhi的de提ti高gao，無wu瞬shun態tai雜za音yin成cheng為wei人ren們men選xuan擇ze產chan品pin的de一yi項xiang重zhong要yao指zhi標biao，因yin而er也ye是shi便bian攜xie式shi音yin頻pin設she備bei的de關guan鍵jian賣mai點dian。直zhi到dao目mu前qian為wei止zhi，業ye界jie仍reng然ran從cong主zhu觀guan上shang評ping價jia這zhe種zhong哢ka嗒da聲sheng，“較低的哢嗒聲”和“無哢嗒聲工作”等描述代表了對哢嗒聲定量分析的主觀判斷。但是，用戶的期望值在變化，設計人員需要得到評判哢嗒聲的客觀指標。

本文闡述了一種定量表示哢嗒聲參數的方法
，這種方法可以在不同產品中對產品進行重複比較。

哢嗒聲的特征

kadashengshizhifangdaqiqudongzhuanhuanqidakaihuoguanbishi
，zaierjihuoyangshengqizhongchuxiandeyinpinshuntaixinhao。zaibianxieshiyingyongzhong，jiangdigonghaoshiyanchangdianchishiyongshijiandeguanjian，dangbuxuyaomouxiegongnengmokuaigongzuoshi
，yibanhuijinyongzhexiemokuai。zhezhonggongnengyoukenenghuijinyibutuchukadashengzheyibuliyinsu。dangqijiandakaihuoguanduanshi，lixiangyuanjianbuyingchuxianyinpinshuchu
，ershijiyingyongzhong，suoyoudeyinpinfangdaqidouhuichanshengkadasheng。genjusuoyongzhuanhuanqi(揚聲器或耳機)的靈敏度

、轉換器與人耳的距離、放大器處理瞬變信號的能力以及聽覺的敏感度，可以聽不到哢嗒聲。盡管確定音頻閾值涉及到許多因素，可以利用放大器輸出指標(與音頻傳輸函數無關)定量對比產品的性能。 Maxim將音頻測試分為兩類
，以合理測量KCP測量。參考上麵的表1，第1項(上電)和第2項(斷電)屬於A類。一般假設正常工作狀態下，帶有關斷(SHDN)功能的Maxim產品在上電時具有受關斷引腳(或寄存器位)控製的瞬變模式。A類並不代表正常的使用，隻是在測量那些軟件控製無法關斷器件時才相關。第3項和第4項(B類測量)更貼近正常的使用情況。

圖1和圖2所示(在時域)為wei兩liang個ge不bu同tong的de耳er機ji放fang大da器qi退tui出chu關guan斷duan狀zhuang態tai的de瞬shun態tai過guo程cheng，將jiang第di一yi個ge交jiao流liu耦ou合he耳er機ji放fang大da器qi和he第di二er個ge直zhi流liu耦ou合he耳er機ji放fang大da器qi進jin行xing對dui比bi，交jiao流liu耦ou合he耳er機ji放fang大da器qi退tui出chu關guan斷duan時shi產chan生sheng較jiao大da的de瞬shun變bian(圖1)
，這種瞬變產生明顯的低頻聲音，原因是其較慢的開啟過程。 (注意，時間標度是100ms/div。)
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第二種瞬變過程，即直流耦合耳機放大器(圖2)，似乎淹沒在Ajiaquanlvbozhiqianshiboqidezaoshengdizhong。duiyuzhezhongfangdaqi，dabufenyinpinlaizicongguanduandaowanquangongzuoshichanshengdezhiliushitiaodianya。youyushitiaozhiyoujigehaofu
，meiyoujingguolvbodexinhaobunengjingquejuedingkadashengdedaxiao。caiyongA加權濾波後，從噪聲基底中提取出直流耦合耳機放大器失調產生的哢嗒聲，獲得更客觀的測量結果。 (注意，沒有顯示濾波後的信號標度V/div。) 分析這一問題時，需要考慮兩個方麵。首先，怎樣客觀地測量瞬變? 其次，如果需要，采用什麼標準來衡量測試結果?

哢嗒聲測試方法

Maxim采用了Audio Precision的係統1和係統2 (推薦)音頻分析儀測量哢嗒聲(圖3)，也可以采用其它廠商類似測試設備。所推薦的指標KCP能夠客觀衡量音頻放大器的哢嗒聲。 開始測量時，將待測設備(DUT)輸出連接到負載或模擬負載(假負載)。在DUT上加載所需的SHDN和電源，將所有DUT輸入交流耦合至地。不需要輸入信號
；輸入激勵包括DUT在各種工作或停止工作模式之間切換的控製信號。連接DUT輸出至音頻分析儀的模擬分析部分。

下一步，選擇分析儀的A加權濾波(建議)或非加權22Hz至22kHz濾(lv)波(bo)器(qi)
，將(jiang)測(ce)量(liang)帶(dai)寬(kuan)限(xian)製(zhi)在(zai)音(yin)頻(pin)範(fan)圍(wei)內(nei)。請(qing)注(zhu)意(yi)
，示(shi)波(bo)器(qi)的(de)快(kuai)速(su)高(gao)電(dian)平(ping)瞬(shun)變(bian)並(bing)不(bu)表(biao)明(ming)有(you)多(duo)少(shao)能(neng)量(liang)出(chu)現(xian)在(zai)音(yin)頻(pin)頻(pin)帶(dai)內(nei)。人(ren)耳(er)對(dui)揚(yang)聲(sheng)器(qi)或(huo)耳(er)機(ji)瞬(shun)變(bian)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)很(hen)有(you)限(xian)。因(yin)此(ci)，增(zeng)加(jia)A加權濾波(圖4)更有利於分析，因為這樣增強了人耳敏感的頻率分量。某些音頻分析儀不能選用A加權
，這種情況下，應限製人耳頻率響應的帶寬。音頻測試設備中常用的限製帶寬是22Hz至22kHz，帶寬限製濾波器大概能達到20kHz的平坦響應(通常為人耳的上限)。 [page]
設置檢測器為峰值讀數(而不是RMS值)，設置檢測器采樣為每秒32次。對於我們要采集的瞬變等信號，RMS檢測沒有作用。係統2分析儀支持更高的采樣率，而每秒32次采樣率能夠從係統1音頻分析儀獲得同等的測量選項。 (每秒32次采樣率是係統1模型中最快的采集設置。) 禁用音頻分析儀的範圍自動調整電路，手動選擇能夠精確跟蹤預期的峰值信號幅度。係統1和係統2分析儀的範圍為1倍至1024倍(0至60.21dB)
，步長4倍(12.04dB)。為實現精確測量
，建議音頻放大器哢嗒聲測量的起始點采用1X/Y範圍。

采用低頻方波驅動SHDN引腳
，以便進行重複測量。SHDN循環頻率低於音頻頻帶
，周期應足夠長，以確保能夠采集到所有的打開和關斷事件(某些型號具有較長的開啟延遲)。Maxim通常選擇0.5Hz周期。

 工作和關斷之間出現瞬變時

，分析儀的直方圖選項能夠輕鬆監控DUT瞬變。可以很容易地確定峰值電壓
，測量期間能夠迅速複位直方圖。峰值電壓以dBV (相對於1V的dB值)進行記錄。這一指標為KCP。

測試設備的重要性

上述測試方法能夠支持類似器件的對比，產生可重複的客觀結果。測試設備最好能夠對任何大小的輸入保持線性響應。例如，測試1mV衝擊響應時的峰值讀數應比同樣脈衝寬度的100mV衝擊相應低40dB。 (參見附錄的測試瞬變校準)。

帶dai有you外wai部bu濾lv波bo的de示shi波bo器qi完wan全quan可ke以yi用yong在zai這zhe一yi哢ka嗒da聲sheng測ce量liang方fang案an中zhong。但dan是shi
，經jing驗yan表biao明ming高gao質zhi量liang耳er機ji放fang大da器qi的de哢ka嗒da聲sheng電dian平ping典dian型xing值zhi在zai毫hao伏fu範fan圍wei
，這zhe對dui於yu大da部bu分fen示shi波bo器qi來lai說shuo要yao想xiang進jin行xing精jing確que測ce量liang具ju有you一yi定ding難nan度du。可ke以yi采cai用yong示shi波bo器qi測ce試shi大da功gong率lv放fang大da器qi等deng電dian壓ya較jiao高gao的de設she備bei。

平均值重複測試

tongyixinghaodebutongqijiankenengchanshengbutongdeceshijieguo。yinci，zaipandingmouxinghaoxingnengzhiqianyingceshiduogeqijianyijunhengzhezhongchayi。duiyushejihelidezhiliuouheerjifangdaqi，dabufenkadashengyushurushitiaodianyachengzhengbi
，chufeijingguojunheng(或以別的方式消除)
，不bu同tong器qi件jian的de輸shu入ru失shi調tiao電dian壓ya存cun在zai一yi定ding差cha異yi。全quan麵mian測ce試shi某mou一yi型xing號hao時shi
，為wei確que保bao結jie果guo的de一yi致zhi性xing
，應ying多duo次ci測ce量liang每mei一yi工gong作zuo模mo式shi的de瞬shun變bian。然ran後hou

，計ji算suan平ping均jun值zhi。如ru果guo器qi件jian即ji將jiang投tou入ru使shi用yong，建jian議yi進jin行xing多duo次ci測ce量liang。測ce試shi立li體ti聲sheng或huo多duo通tong道dao產chan品pin的de所suo有you通tong道dao。

建立絕對電壓電平

應根據放大器的實際應用來規定哢嗒聲的絕對電壓電平。例如
，假定一個設備關斷時產生-50dBV的瞬變。如果DUT是一個50W/8的功率放大器
，滿量程為+29dBV。這樣，該放大器可察覺到的哢嗒聲與最大峰值電壓之比為：

-(+29 - (-50)) = -79dB

但是，如果DUT是20mW/16的耳機放大器，滿量程大約為-1.9dBV，將相對於峰值電壓比值較小：-48.1dB。

設置指標電平

盡管我們已經說明了怎樣獲得哢嗒聲指標的客觀測量方法，但還存在一個問題：精度如何?

考慮以下問題，采用上述方法測量兩個耳機放大器之後，您得到了可以重複的B類哢嗒聲抑製結果，第一個放大器的KCP為-59dBV
，第二個是-61dBV。第二個放大器的噪聲真的比第一個小很多嗎? 或者說，這兩個結果都是可以接受的嗎? 測量結果是客觀的
，但是對“可接受”的理解仍然是主觀的。

一個能夠接受、能夠檢測到的哢嗒聲抑製電平取決於多個因素：待測耳機/揚聲器的效率、人耳到轉換器之間的典型距離、SHDN循環頻率以及收聽時的背景噪聲電平等。

在很多應用中
，盡管許多因素會影響可接受哢嗒聲電平的建立，我們還是可以規定一個可信的指標基準。注意，Maxim耳機放大器B類哢嗒聲的測試結果(表2)，所有測試均采用一個32負載電阻
，每一KCP值代表每個端口四次采樣的平均值。

以上數據是Maxim對KCP性能的測試結果。為最終消除放大器性能測試中的主觀因素
，Maxim建議其它半導體供應商采用這一方法，以及定義的KCP參數。
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附錄 校準等效設備

本應用筆記中獲得哢嗒聲性能指標的客觀測試方案使用了Audio Precision的係統1以及係統2音頻分析儀。如果沒有係統1或係統2分析儀，可采用以下方法。

KCP性能測量可以使用其它生產商提供的等效測試設備實現。圖A顯示了音頻分析儀和DUT的一般測試設置。 在記錄測試結果、對dui結jie果guo進jin行xing直zhi接jie對dui比bi之zhi前qian
，應ying對dui測ce試shi裝zhuang置zhi進jin行xing校xiao準zhun。此ci外wai

，還hai需xu要yao驗yan證zheng等deng效xiao分fen析xi儀yi記ji錄lu的de總zong能neng量liang，事shi實shi上shang，這zhe一yi記ji錄lu與yu輸shu入ru幅fu度du成cheng線xian性xing關guan係xi。隻zhi有you這zhe樣yang，才cai能neng準zhun確que記ji錄lu哢ka嗒da聲sheng的de能neng量liang，特te別bie是shi在zai音yin頻pin頻pin帶dai出chu現xian快kuai速su上shang升sheng瞬shun變bian時shi。簡jian單dan校xiao準zhun需xu要yao一yi個ge函han數shu發fa生sheng器qi和he一yi個ge同tong等deng的de分fen析xi儀yi。 (參考圖B示例。) 按以下步驟進行校準： 1在等效音頻分析儀的輸入加載一個幅度已知的0.5Hz方波。 2 設置同等分析儀檢測A加權後的峰值電壓。 3 記錄各種輸入信號幅度的峰值電壓讀數。 下麵的表A顯示了係統2 Audio Precision音頻分析儀設置為A加權、32次/秒采樣的校準結果。1X/Y自動範圍設置為1mVP-P至40mVP-P的輸入信號產生了6dB的加權因子。該6dB加權因子與Audio Precision分析儀的A加權受限傳輸函數有關。輸入信號大於40mVP-P時，對於這一特殊設置
，校準結果出現非線性。該範圍適用於大部分放大器。 zheyixiaozhuncuoshikeyingyongyutongdengfenxiyi，yiquebaojingquedekadashengxingnengceliang。ciwai
，quedingxiangtongdexiaozhunzhiyijiheshideshuruxinhaofanweihou
，keyicaiyongtongdengyinpinfenxiyizhunqueduibilianggefangdaqidekadashengxingnengzhibiao。