音频测试六大关键指标：电位、频率响应、THD+N、相位、串扰和信噪比
音频测试六大关键指标：电位、频率响应、THD+N、相位、串扰和信噪比
在音频产品研发和制造过程中，有六大关键测试指标至关重要：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）。这些指标不仅帮助研发团队确保产品质量，也是生产线上的必要检测标准。本文将详细介绍这些指标的定义、测试方法及其在实际应用中的重要性。
电位
电位，也称为振幅，描述信号的大小。信号的振幅越大，电位就越高。它是音频测试中最基本的指标之一，决定了设备能输出多少能量。增益是另一个常用指标，特别是在放大器测试中，它等于设备的输出电位除以输入电位。
每个被测设备（DUT）都有几个关键的电位测试指标，音频工程师必须设定目标电位。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。
频率响应
频率响应测试描述了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。最简单的频率响应测试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
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。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。