DAC性能测试指南

📎 原始文档：https://www.kdocs.cn/l/cmXTTMH8wWoh DAC性能测试指南

名词解释： SNR：Signal-to-Noise Ratio、信噪比
THD：Total harmonic distortion、总谐波失真
Noise Ratio：噪声比
THD+N：Total harmonic distortion+noise 、总谐波失真加噪声
DR ：Dynamic Range、动态范围 Output Swing：输出幅度
Crosstalk：分离度（针对双声道）
Stepped Frequency Sweep：频率扫描
Interchannel Phase Deviation：内部通道相位差
Continuous Sweep-Group Delay：群延时
测试仪器： ABTEC-A5 音频分析仪
测试环境：

1、音箱：

（1）测试根据需求来定空负载，若需带负载，则一般直接焊上功放，功放带喇叭，可用水泥电阻代替
（2）主控 DAC 飞线出来：DACL、DACR、AGND，接 ABTEC-A5 输入（模拟输端）
（3）DAC输出与音频分析仪接法：差分输出时，DACL、DACR接音频分析仪的一个通道的模拟平衡（Analog Balabced）；双差分输出时，DACL、DACR接音频分析仪的两个通道的模拟平衡（Analog Balabced）；Vcomo推时，DACL接频分析仪的一个通道的模拟平衡的正极，Vcomo接频分析仪的一个通道的模拟平衡的负极。

2、耳机：

（1）测试根据需求来定空负载，耳机负载一般为 16R 或者 32R，测试可使用水泥电阻代替（目前测试负载都使用 32R）
（2）主控 DAC 飞线出来：DACL、DACR、VCOMO，接 ABTEC-A5 输入（模拟输入端，INPUT）
（3）DAC输出与音频分析仪接法：差分输出时，DACL、DACR接音频分析仪的一个通道的模拟平衡（Analog Balabced）；双差分输出时，DACL、DACR接音频分析仪的两个通道的模拟平衡（Analog Balabced）；Vcomo推时，DACL接频分析仪的一个通道的模拟平衡的正极，Vcomo接频分析仪的一个通道的模拟平衡的负极。

(4)在测试TWS耳机时，必须对应上左右耳，CH1通道连接左耳；CH2通道连接右耳。连接好后，通过左下的Test Channel验证。（Test Channel可以指定哪个通道出声音）
滤波器介绍：
（1）在音频分析仪中主要的滤波器是Butterworth（巴特沃斯滤波器）、Elliptic（椭圆滤波器）。我们一般选择Butterworth（巴特沃斯滤波器）因为该滤波器是频响是最平坦的，数据也是最稳定的。带通选择（20-20khz），因为20-20khz是我们人耳能识别的频段，只需要测试这一频段的声音就好。
（2）巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。椭圆滤波器的特点是频带内的频率响应曲线更为陡峭，波动更大。
Waighting选择：主要选择A-wt、B-wt、C-wt。是一种用于音频测量的标准权重曲线，用于反映人耳的响应特性。其中A-wt是衰减最多,A-wt是最符合人耳的曲线，也是业内定下来的，我们测试一般选择A-Wt。
4. 蓝牙连接测试步骤说明

1、打开软件 ATC 2.0

2、设置输出路径

Output Confoguration Connector 选择Bluetooth

3、蓝牙项目选择：APx Profile Set选择A2DP Sourch,HFP Audio Gateway,AVRCP Target

4、蓝牙编码AAC和SBC的选择：选择codesc seeting。要注意的是SBC要选择编码频率为44.1kHz。选择 SBC的Edit。

5、点击Scan For Devices开始搜索蓝牙，搜索到样机蓝牙后选中并点击Pair配对，后点击Connect连接蓝牙，根据测试需求决定连接A2DP或HFP

6、同步样机音量：调试样机音量。选择Absolte Volume（Remote）。调到127为最大音量。

7、设置输入路径

选择 Iput Configuration中connector中的Analog Unbalanced或者Analog Balanced。
其中Analog Balanced主要用来测试差分信号。

8、添加测试项

（1）选择Signal Path，右键Add Measurement，点击需要的测试项后即添加成功

9、设置输出音量幅度

（1）先手动调节样机使其满幅输出，查看AP显示音量幅度，一般情况下，设置输出VPP为 1V，对应 357.1mVrms（图2）,-8.8dBV。若在调节到VPP为1V时，图1中的值有改动，非0dBFS，则后面所有测试项都要跟着改动到对应值，以确保输出幅度一致。
5. 音频测试项测试说明

1、测试信噪比（Signal to Noise Ration）

信噪比SNR为信号电平与噪声电平的比值，信号通常设为标准称工作电压或者被测设备的最大工作电平。使用最大工作电压进行信噪比测试的是偶。测量结果可以称为动态范围，因为其展示了被测设备中两个电平是极端值。在这里需要注意在数字域中的动态范围在意义上有所不同。信噪比通常以dB表示。
（1）选择Signal to Noise Ratio测试项
（2）设置延时，根据需求，设置相关滤波器（Butterworth 、A-wt）和空负载（负载一般为32欧耳机）

（3）点击Start开始测试，并记录相关值

2、测试失真度（THD+N）

THD+N全称为总谐波失真加噪声，谐波失真指的是原有音频吸纳后新增的不必要的音调，为原有信号的谐波相关音调。信号为频率f1的正弦波时，谐波为f2、f3等，为原音调的整数倍，总谐波失真为待测设备带宽中的所有谐波之和。
（1）选中 THD+N 选项，点击Generator为ON状态，后分别记录THD Ratio、Noise Ratio、THD+N Ratio值，根据测试需求是否负载、设置滤波器参数

3、测试动态范围（Dynamic Range）

（1）选中 Dynamic Range-AEs17
（2）延时设置同 SNR 设置相同，根据需求，设置相关滤波器（Butterworth 、A-wt），点击Start开始后得到的值即为DR

4、测试最大输出

（1）样机负载32欧耳机
（2）AP设置负载32欧

（3）设置播放0dB的1K正弦波，调整样机输出音量级，直到输出波形最大不失真，即 THD+N＜0.1%，记录对应 Output Swing

5、测试分离度（Crosstalk）

 在超过一个通道的音频系统中，如果出现其中一个通道的信号以降低电平的信号出现在另一个通道的输出端，则为不良现象，这种跨通道的信号泄露称为串扰。所以测试分离度能够反应样机是否存在串扰。串扰表示为未受激励通道中的无用信号与受激励通道中的信号之比。串扰很大程度上是由设备中通道导体间的寄生电容和电感耦合造成的，通常出现随频率上升的特性。

（1）选中 Crosstalk，One Channel Undriven 选项,点击Start开始，记录左右声道分离度。
（2）注意只有双声道才可以测试分离度。（中控耳机，头戴式耳机可以，TWS耳机不可以）。

6、测试扫频分离度（Crosstalk Sweep）

（1）选中 Crosstalk Sweep，One Channel Undriven 选项,点击Start开始，记录左右声道分离度。
（2）注意只有双声道才可以测试分离度。（中控耳机，头戴式耳机可以，TWS耳机不可以）

7、测试频响（Frequency Sweep）

频率响应指的是待测品受已知电平不同频率的激励信号激励时的输出信号电平。
（1）选择Frequency Sweep

8、步进频响/失真度/相位（Stepped Frequency Sweep）

频率响应指的是待测品受已知电平不同频率的激励信号激励时的输出信号电平。

（1）选择Stepped Frequency Sweep
（2）根据测试需求，选择sweep类型

（3）如需要整数频点，可自定义
（4）设置每个采样点的扫描时间。选择setting(Level)、setting(THD+N)、setting(phase)中的Delay Time为1S。
（5）点击Start开始扫频
（6）得到的曲线截屏记录（记录REMS Level、THD+N Ratio、THD Ratio）并分析相关频响曲线是否正常
（7）测试20-20kHZ的底噪时。把Level设置成-138dbFS，然后开始测试，最后记录RMS Level的截图。（按照测试要求，是否选择滤波器）

9、内部通道相位差（Interchannel Phase）

（1）选择Interchannel Phase测试项
（2）点击Generator为ON，记录相关数据
（3）若需测试HFP的相位差值，则蓝牙断开A2DP，只连接HFP后再测试即可

10、声道平衡度（Channel Balance）

声道平衡度是指两个通道的电平差，通常用 dB 来表示，测试时直接添加通道平衡度测试项目“Level Ratio”即可，或者也可以给 Level 值增加派生结果从而得出平衡度数值，具体测试方法如下所示：
（1）选择Level Ratio测试项，然后打开Generator。
（2）增加Level值的派生结果：选择RMS Level鼠标右击后选择Add Derived Result中的Compare（Ratio）。
如果测试某一频段的平衡度，给幅频响应曲线（Frequency Response中的Level）添加派生结果compare（Ratio）即可。

11、测试群延时（Continuous Sweep-Group Delay）

（1）选择Continuous Sweep-Group Delay测试项
（2）设置参数 Sweep为5.0s

（3）点击Start开始，并记录相关值

12、测试延时（DUT Delay）

（1）选择Acoustic Response 中的Delay测试项
（2）设置参数Sweep为5.0S，End为1
（3）点击Start开始，并记录相关值

13、噪声频响测试FFT分析

音频分析仪中的频响测试默认均为正弦波，要想测试噪声（白噪或粉噪）只能通过频谱项目来测试。
（1）PCBA裸板测试需要样机连接AP。
打开Signal Analyzer测试项目
选择FFT，波形设置为NOise，并选择噪声信号类型（白噪或粉噪），其次设置FFT长度为192k以及平均次数为15，然后单击start开始测试
（2）整机测试需在静音房用人工耳并样机连接手机播放静音文件测试
a.打开Signal Analyzer测试项目
b.选择FFT，channels不用选择，其次
设置FFT长度为192k以及平均次数为15，然后单击start开始测试

14、测试耳机POPO声

（1）选择Bench Mode模式下的Recorder
（2）选择采样率为64/sec，右击横坐标设置时间长度，一般设置60s，勾选Save To File，保留本次录音，后续可以将录音放到Audition进行分析。
（3）手机连接样机播放静音文件或着歌曲最小声，捕捉暂停和播放的波形是否有峰尖
（4）若是进出sniff 测试popo声，要接上负载测试

15、ASIO/Type-C耳机测试

（1）在测试之前，检查是否安装 ASIO4ALL V2 驱动；
（2）Output Configuration 中的 Connector 选择为 ASIO，Device 选择 ASIO4ALL v2；
（3）在桌面右下角会有驱动显示图标，确定待测品驱动处于打开状态；
（4）单击设置输出配置中的 Settings 按钮，弹出设置对话框，修改 Output Channel，
将左侧对应驱动的 ASIO Output Channels 添加到右侧 ATC Output Channels；
（5）选择input Configuration中的Connector为所接线的选项，
（6）打开信号发生器 Generator，观察软件界面左下角波形监视即 Scope monitor 有
无正弦波信号，若有则路径设置正确，可以进行后续测试；
（7）接入dongle或者耳机显示采样率异常是可以通过修改ASIO采样率进行修正，若修改失败需排查接入dongle或耳机软件是否与AP采样率显示一致，不一致需要进一步排查原因；

16、自动测试和报告输出

（1）当信号路径与测试项参数设置完成后，可选择所需的测试项（只需在测试项之前的小方格打对勾即可）进行自动测试并生成测试报告，单击自动测试按钮

则会按照所选路径及测试项从上到下依次测量并生成测试报告（需勾选报告）；

（2）报告如下图所示，首页显示测试项及其结果 pass/fail，后续会根据测量顺序显示信号
路径设置、各测试项的参数设置与具体测试结果（单值结果不会显示测试图，只显示
测试数据，扫描测量则显示测试图），测试日期等。

17、DSIO（DIGTAL SERIAL I/O）模式测试使用指南

DSIO 模块通常用来测试 I2S 信号。

接线（需要一条DB15接口转接线）：测试线材为 HD-15 转 8pin 线材，HD-15 与 DSIO接口进行连接，8 条信号线分别为 4 条数据线、1 条主时钟、1 条位时钟、1 条帧时钟、1 条通道时钟,如下图
8根数据线均有两头，其中一个是透明线是信号线，一个是黑色线是地线。

与AP接口连接如下：
（2）AP设置：
输入配置通道选择Digital Serial,并且点击齿轮进行配置：
（3）程序设置：
以下图程序IIS的配置为例子进行配置：
注意：
channels：IIS 默认是立体声应该填 2
Word Witch:是指每个声道的数据宽度，IIS默认是立体声所以64SCLK应该填32 = 64/2

对照下图的IIS配置，应按照以下接法：

MCLK:PA8 -> MASTER CLOCK
SCLK:PA2 -> BIT CLOCK
LRCK:PA3 -> FRAME CLOCK
CH0:PA4 -> DATA 0(按照配置接不同的通道)

18、底噪测试（Noise）

选择Noise（RMS）测试项
将波形选择为白噪（White），并将其输出等级设置为-200dBFS（实际上就是音量为0）
设置巴特沃斯滤波器并A加权。注意：
要确保样机的DAC通道开启，否则DAC off的时候，DAC引脚为高阻，在测试样机空载的时候，AP相当于在测试悬空引脚，导致测试数据不准。
在测试AAC底噪的时候，不能用AP控制蓝牙测试，要找一部有AAC编码的手机以0%的音量播白噪声去测试。即AP的蓝牙换成手机的蓝牙测试，AP采集不变。

19、dongle耳机延时/无线麦延时测试（推荐）

(一)AP测试（用DUT Delay测试项或者Acoustic Respionse测试项）
硬件连接由下图所示，AP的输出连接TX的ADC（即AP输出夹麦），AP的输出连接RX的DAC（即AP输出夹芯片音频输出）。

信号传输过程：AP-OUT输出信号（开始计时） ——> TX（ADC采集信号并模数转换-->芯片数字信号处理-->RF输出）——> RX（RX接收-->芯片数字信号处理-->数模转换DAC输出）——>AP-IN接收（结束计时输出延时结果）。

注意事项：若是dongle耳机，需要软件以下配置。（这样操作将dongle变成无线麦的发射器，只需要给dongle供电，并引出ADC引脚采集即可）

(二)示波器测试
硬件连接由下图18-1所示，示波器通道1连接TX的ADC（麦），示波器通道2连接RX的DAC（音频输出），示波器设置好参数后按下Single（单触发），之后外部音频输出（建议1KHz_0dB音频）灌入TX麦。这时示波器会先捕捉到TX的ADC信号，后捕捉到RX的DAC信号，如图18-2所示，黄色波形为CH1捕获的TX信号，蓝色波形为CH2捕获到的RX信号，调出示波器的时间轴做差得出延时。
图18-1

图18-2
(三)为什么不直接用AP连接dongle测试，即本文档测试项15。
答：由下图可知，若是用AP接连dongle测试，会受到电脑的片外延时影响，不同的电脑测试出来的全链路延时大概率是不一致的，所以要准确测试延时，需要把片外延时去掉。

20、耳机HFP下行测试

（1）Output选择蓝牙，蓝牙连接界面仅勾选HFP选项,Input连接耳机喇叭（电信号接线，整机）
（2）连接后点击Actions设置当前HFP状态，确认已开启HFP通话

点击generator验证耳机正常接收AP发送信号后，测试耳机HFP下行，SNR、底噪、延时等数据（测试方法参考之前测试A2DP方法）

21、LHDC音频测试

软件配置
手机配置，测试手机小米13播放Hi-Res品质40khz正弦波，QQ音乐播放器，其他测试手机都无法测试，连接蓝牙后开启LHDC

进入开发者模式“设置-更多设置-开发者选项”，选择“蓝牙音频采样率”设置为96Khz,选择“蓝牙音频LHDC编解码”设置为900kbps
3. DAC输出电信号接AP的input，手机播放40Khz音源测试，DAC输出能达到40Khz

22、AW328三合一无线麦

（1）环境搭建

aw328的demo板作为TX板麦需要单接出来能够插拔，7065E的demo板作为RX板，TX和RX上电后正常连接，测试TX麦增益大小正常值为1.2~1.3V，将该值填入AP信号发送DC Offset数据

维持TX上电状态将麦拔掉接入AP，AP发送信号测试RX的DAC能正常输出（2）测试步骤
AP连接验证环境正常后测试参数与普通DAC测试相同，需要注意所有测试项DC Offset都要和实际测试麦增益大小一致。

23、珠海type-c耳机测试方式

（1）耳机喇叭或demo板DAC输出脚连接AP输入线input，AP的output选择none

耳机接入电脑电脑弹出对应耳机名字（3）电脑媒体播放器播放对应音源
（4）珠海提供音源，可测试输出幅值，SNR，DR，THD+N,Crosstalk
（5）输出幅值直接播放1khz0db,SNR先播静音文件最后那个再播0db,DR先播-60db再播DR，THD+N直接播0db，crosstalk播放对应左右声道音频
https://www.kdocs.cn/l/cliEnYDlZX8a