音频测试六大关键指标详解：从电位到信噪比
音频测试六大关键指标详解：从电位到信噪比
音频测试是确保音频设备性能的关键环节。本文详细介绍了音频测试中的六大关键指标：电位、频率响应、总谐波失真加噪声（THD+N）、相位、串扰和信噪比（SNR）。这些指标对于研发团队和制造工厂都至关重要，能够帮助确保生产出高质量的音频产品。
行业基准。它们对于确保研发团队生产出令人信服的新产品或服务至关重要，对于制造工厂的生产线其更是必须品。音频测试中，在评估被测设备（DUT）时，有几个行业基准测试指标是最重要的，我们称之为“六大” 重点。它们是：
• 电位
• 频率响应
• 总谐波失真加噪声（THD+N）
• 相位
• 串扰
• 信噪比（SNR）
当然，测试不同的音频设备需要不同的测试方法和测试步骤。然而，这六个测试指标在各种应用中都是至关重要的。前三个测试指标定义如下。
电位
电位，也称为振幅，描述信号有多大。信号的振幅越大，电位就越高。它是我们能做的最基本的音频测试指标之一，是决定设备能输出多少能量的关键。另一方面，增益是一个常用于放大器的测试指标。它等于设备的输出电位除以设备的输入电位。每个被测设备都有几个关键的电位测试指标，音频工程师必须对其设定目标电位。例如：
•产生指定输出电位（如1伏或1瓦）或单位增益的输入电位；
•产生一定失真的输出电位，例如1%THD+N；
•在合理禁空区条件下提供良好噪声性能的电位，通常称为工作电位；
•测试规范文件中规定的输入或输出电位
这些电位中的任何一个都可以用作我们进一步测试的参考电位。例如，频率响应测试是相对于频带中心频率电位来表示的；THD+N测试是在指定的电位下进行的，其应在报告中标明。
基于电位测试的增益测试注意事项
被测设备的输出电位与输入电位之比是被测设备的电压增益。例如，在增益为2的被测设备中，施加2伏的输入将产生4伏的输出。当增益为1，也就是输出电压等于输入电压时，叫做单位增益。
一些被测设备不提供增益调整，说明其为固定增益。固定增益可以固定在单位增益，也可以固定在其他值上。
对于可调增益设备的电位测试
具有音量控制或其它影响增益设置的被测设备称作可调增益设备。在设置和测试电位时，必须考虑到被测设备增益是否可变。如果可变，需确定如何设置增益控制来完成所需的测试。
频率响应
频率响应测试描述的是不同频率下特定电位的激励信号输入时被测设备的输出电位。所有频率响应测试中最简单的仅包括两个或三个单音，第一个在被测设备可用频率范围的中间附近，然后是接近频率上限的单音，有时是接近下限的单音。假设所有单音都是在同一电位上产生的，则被测设备的输出电位描述了其对这些不同频率的响应。
全范围频率响应测试可以通过几种不同的方法进行，典型的方法是将正弦波从范围内的最低频率扫到最高频率，结果绘制在图表上。“平坦”的频率响应描述了一个被测设备在所有频率上的响应相等，产生斜率为0且变化最小的轨迹形状。下面是一个典型的被测设备平坦频率响应曲线。
图1：典型的DUT平坦频率响应曲线。
THD+N
THD+N 表示总谐波失真加上噪声。
谐波失真是音频信号中多余的单音信号。这些单音是与原始信号谐波相关的单音。当信号是频率f1的一个正弦波时，在原始频率的整数倍处，谐波为f2、f3等。总谐波失真是在被测设备带宽中测量的所有谐波的总和。
为什么是THD+N？为什么不单独测量失真度和噪声呢？
这个问题乍一看有一定道理。然而，在FFT普及之前的音频测试中，很难不受噪声影响单独测量THD，反而将THD和N一起测量相对简单。所以，从过去多年流传下来的公认技术指标规定了THD+N。此外，THD+N是一种方便、直观的单一数字标记，也被行业广泛理解和接受。
•相位
•串扰
•信噪比
以下是这三个重要指标的定义。需要注意的是，不同的应用场景、设备和过程需要不同的测试方法和步骤。
相位
在音频研发行业，相位测试用于描述测量的周期性波形（如正弦波）信号基于基准信号的正或负周期偏移。（请访问我们的博文“为什么选择正弦波”了解更多信息）。参考信号通常是系统中相同信号上不同的点，或者是系统中不同信道中的相关信号。
图1：两个通道不同步的演示
音频规范定义了两种最常见的相位测试：设备输入/输出相位和通道间相位。相位偏移随频率变化而变化，在多个频率下进行相位测试或绘制扫频信号的相位响应并不少见。相位用度数表示。
串扰
在多个声道的音频系统中，不希望一个声道中的信号在另一个声道的输出中以降低的电位出现。这种跨信道的信号泄漏称为串扰，在实际设备中很难消除。串扰表示为非受激信道中的非期望信号与受激信道中的信号之比。串扰在很大程度上是器件中沟道导体间电容耦合的结果，通常表现出随频率升高而加大的特性。
信噪比
多少噪音太大了？这完全取决于你的信号有多大。
信噪比（SNR）是衡量这种差异的一个指标，提供（如THD+N）描述设备特定性能的单一数字标记。信号通常被设置为被测器件的标称工作电位或最大工作电位（或MOL）。当使用MOL进行信噪比测试时，结果也可以称为动态范围，因为它描述了被测器件中可能出现的两个极端电平。（数字设备中的动态范围有一些不同的含义）。信噪比通常以分贝表示，通常显示为负数。
使用传统方法，信噪比需要两次测量和一点运算。首先测量信号电位，然后关闭信号源（通常，也以低阻抗终止DUT输入，以完全降低设备中的噪声）。然后测量噪声电位（通常称为底噪），使用滤波器来限制测量带宽。两者之比就是信噪比