又快又稳的音频测试平台设计关键

如今，几乎每种个人电子设备都已经集成了音频功能。无论在繁忙的城市街道还是乡村地区，都可以看到不同年纪的人们边听音乐边做日常事务。最近五年来，音频设备的绝对数量已跃升为天文数字。一般消费者能接触到的媒体源比以前要广泛得多，用以观看和播放内容的设备种类也更加多样。这种数字媒体大爆炸是全球范围内手机、平板电脑、笔记本电脑和蓝牙扬声器的使用日益增长的结果。很多人家里都有这些设备，或至少其中的几种。

当今消费者对高保真音频传输已经习以为常。音响系统中有静电噪音和干扰失真的时代已经一去不复返。同时，音频播放还有转移到云端的趋势。现在有许多流媒体服务都在竞相争夺听众，它们全都提供高保真音乐，而价格只是收藏CD的一个零头。这就意味着，我们每个人都会通过多种播放媒介来聆听各种在线音乐、有声读物和播客。音频模块的绝对数量之多也导致对音频测试平台的需求增加；音频测试平台不仅要能灵活提供多种功能，而且应具有高保真性能。

    展望未来，技术发展的一般趋势是基础技术变化不大，但最终产品会不断改进以实现更好的性能。这一趋势同样适用于音频领域。更大的存储空间，更高的处理能力、精度、清晰度，以及更小的尺寸，都将成为普遍需求。更高质量的音响越来越受普通听众欢迎就是这种趋势的表现。在应用领域，有望推动高质量音频系统需求增长的一个例子是语音识别和语音指令。从智能设备的语音搜索到家庭自动化系统，都会应用这种技术。为了让智能设备从嘈杂的环境中分辨出用户指令，必须采用高质量硬件。此类系统的关键指标是可实现的动态范围以及滤除噪声和干扰的能力。视频会议、虚拟临场和虚拟现实等应用都要求将背景噪声抑制到较低程度以改善用户体验。

    音频模块绝对生产数量的增多也给厂家造成了一个"痛点"：如何快速高效地测试每台设备，同时确保其性能不打折扣？从设备制造商的角度来看，提高测试的执行速度显然会降低成本。然而，最终产品的质量不能受到影响。了解这些要求之后，为现代音频设备设计音频测试平台的关键就在于以下两点：一方面希望提高性能，另一方面希望以罕有的速度执行测试。音频测试平台需要实现更低水平的噪声和失真，以便快速精确地测量被测设备。

    普通消费者的需求与专业演播室设备的需求之间的差距正越来越小。例如，消费者普遍青睐质量更高且更精密的耳机。有一个全方位适用的音频测试平台将非常有用。典型CD音质需要92 dB到96 dB的动态范围，而模拟麦克风和专业级音响需要120 dB以上的动态范围。要适应未来需求，音频测试平台需覆盖更宽的动态范围，并且具有更快的测试时间和更高的测试吞吐量。这种音频测试平台的理想定位是既能应对当前消费级需求，又能适应未来向更高保真系统发展的趋势。

    要找到一种通用型解决方案，可能会遇到许多设计难题。为将这些需求纳入现代音频测试平台，测试系统设计师需要克服很多制约因素。其中一些制约因素包括系统成本、设计尺寸和功耗。许多情况下，决定系统性能的是与资金预算或热预算相关的器件性能限制。ADI公司的多通道24位Σ-∆型ADC— AD7768，能够帮助克服上述常见限制。该器件提供4通道和8通道两个版本，具有出色的信纳比 (SINAD) 性能和许多其他特性，非常适合音频测试领域。 

    24位（及以上）ADC一般用于音频测试领域的高保真音频设备，因为其24位精度能实现更宽的动态范围。为确保信号完整性，低失真和出色的抗噪性是必要条件。ADI公司的新型24位Σ-∆型ADC，即AD7768，其八个通道均能提供优质的噪声和THD性能，并且输出数据速率可以根据音频带宽进行调整。这使其成为音频领域的理想器件。THD性能典型值为–120 dB。

    AD7768/AD7768-4的宽带、低纹波数字滤波器也适合音频应用。它支持六种不同的抽取率，用户可以根据目标带宽灵活选用。AD7768的阻带衰减为105 dB，可提供陡峭的砖墙式频率响应，同时保持目标信号不变，而将噪声降至较低。

    AD7768/AD7768-4适应音频测试平台的能力，使其成为突出的音频测试平台支柱。仪器仪表向模块化、小型化发展已成为当今趋势。AD7768/AD7768-4集成了多个通道，使得系统可以缩小尺寸并提高通道密度。在同时测试多台设备的同时，AD7768/AD7768-4有能力使通道间串扰保持较小，这是一个关键性的区分优势。作为可配置测试平台的基石，它解决了许多关键的设计难题，特别适合将功耗也视为一个重要考虑因素的模块式系统。

    其性能的一个例子如图1中的AD7768/AD7768-4 IMD结果所示。此图显示二阶IMD结果为–135.2 dB，三阶IMD为–129.3 dB，非常出色。AD7768/ AD7768-4 IMD测试遵循CCIF标准，即把两个同幅度的输入频率施加于器件。由此所得的FFT显示这两个频率是否发生交调；交调出现在相应的和频和差频中。本例中，中心频率为10kHz，频率偏移为600 Hz。IMD测试常用于测试音频器件在两个或更多信号音混合作用下，是否会产生不需要的拍频信号。播放音乐流时，如果存在这种信号音，会引起干扰性失真。与原始高保真音频文件相比，这种失真会产生令人不舒服的噪音。

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