【مقدمة اليوم ، يحتوي كل جهاز إلكتروني شخصي تقريبًا على وظيفة صوتية مدمجة. سواء في شوارع المدينة المزدحمة أو في المناطق الريفية ، يمكن رؤية الأشخاص من جميع الأعمار وهم يستمعون إلى الموسيقى أثناء قيامهم بمهامهم اليومية. قفز العدد الهائل من الأجهزة الصوتية إلى أرقام فلكية في السنوات الخمس الماضية. يتمتع المستهلك العادي بإمكانية الوصول إلى نطاق أوسع بكثير من مصادر الوسائط أكثر من أي وقت مضى ، بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من الأجهزة لمشاهدة المحتوى وتشغيله. جاء انفجار الوسائط الرقمية هذا نتيجة الاستخدام المتزايد للهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ومكبرات الصوت التي تعمل بتقنية Bluetooth في جميع أنحاء العالم. كثير من الناس لديهم هذه الأجهزة في منازلهم ، أو على الأقل القليل منها.
اعتاد المستهلكون اليوم على نقل الصوت عالي الدقة. لقد ولت أيام التشويه الثابت والمشتت في أنظمة الصوت. في نفس الوقت ، هناك ميل لتشغيل الصوت للانتقال إلى السحابة. هناك العديد من خدمات البث التي تتنافس الآن على المستمعين ، وكلها تقدم موسيقى عالية الدقة مقابل جزء بسيط من سعر مجموعة الأقراص المضغوطة. هذا يعني أن كل واحد منا يستمع إلى مجموعة متنوعة من الموسيقى عبر الإنترنت والكتب الصوتية والبودكاست من خلال وسائط تشغيل متعددة. أدى العدد الهائل من الوحدات الصوتية أيضًا إلى زيادة الحاجة إلى مقاعد اختبار الصوت ؛ يجب ألا تكون مقاعد اختبار الصوت مرنة بما يكفي لتوفير وظائف متعددة فحسب ، بل يجب أن تتمتع أيضًا بأداء عالي الدقة.
من الآن فصاعدًا ، الاتجاه العام في تطوير التكنولوجيا هو أن التكنولوجيا الأساسية لا تتغير كثيرًا ، لكن المنتج النهائي يستمر في التحسن لتحقيق أداء أفضل. نفس الاتجاه ينطبق على الصوت. مساحة تخزين أكبر ، وقوة معالجة أعلى ، ودقة ، ووضوح ، وحجم أصغر ستصبح كلها مطالب شائعة. إن الشعبية المتزايدة للصوت عالي الجودة لدى المستمعين العاديين هي مظهر من مظاهر هذا الاتجاه. في مجال التطبيق ، من الأمثلة التي من المتوقع أن تدفع الطلب على أنظمة الصوت عالية الجودة التعرف على الكلام والأوامر الصوتية. تُستخدم هذه التقنية في كل شيء بدءًا من البحث الصوتي على الأجهزة الذكية وحتى أنظمة التشغيل الآلي للمنزل. من أجل أن تميز الأجهزة الذكية أوامر المستخدم عن البيئات الصاخبة ، يلزم وجود أجهزة عالية الجودة. المقاييس الرئيسية لهذه الأنظمة هي النطاق الديناميكي الذي يمكن تحقيقه والقدرة على تصفية الضوضاء والتداخل. تتطلب التطبيقات مثل مؤتمرات الفيديو والحضور الافتراضي والواقع الافتراضي قمع ضوضاء الخلفية إلى مستوى أقل لتحسين تجربة المستخدم.
تحدي التصميم
أدت الزيادة في العدد المطلق لوحدات الصوت المنتجة أيضًا إلى خلق “نقطة ضعف” للمصنعين: كيف تختبر كل جهاز بسرعة وكفاءة ، مع ضمان عدم المساس بأدائه؟ من وجهة نظر الشركة المصنعة للجهاز ، تؤدي زيادة السرعة التي يمكن بها إجراء الاختبارات إلى تقليل التكاليف بشكل واضح. ومع ذلك ، لا يمكن المساومة على جودة المنتج النهائي. مع وضع هذه المتطلبات في الاعتبار ، يكمن مفتاح تصميم منصة اختبار الصوت لأجهزة الصوت الحديثة في الرغبة في تحسين الأداء من ناحية والرغبة في إجراء الاختبارات بسرعات غير مألوفة من ناحية أخرى. تحتاج مقاعد اختبار الصوت إلى تحقيق مستويات أقل من الضوضاء والتشويه من أجل قياس الجهاز قيد الاختبار بسرعة ودقة.
الفجوة بين احتياجات المستهلك العادي واحتياجات معدات الاستوديو المحترفة تضيق. على سبيل المثال ، يفضل المستهلكون عمومًا سماعات رأس عالية الجودة وأكثر تطوراً. سيكون من المفيد جدًا أن يكون لديك مقعد اختبار صوتي متعدد الإمكانات. تتطلب جودة صوت القرص المضغوط النموذجية نطاقًا ديناميكيًا من 92 ديسيبل إلى 96 ديسيبل ، بينما تتطلب الميكروفونات التناظرية ومكبرات الصوت الاحترافية أكثر من 120 ديسيبل. لكي تكون مواكبة للمستقبل ، يجب أن تغطي مقاعد اختبار الصوت نطاقًا ديناميكيًا أوسع ، مع أوقات اختبار أسرع وإنتاجية اختبار أعلى. يتم وضع منصة اختبار الصوت هذه بشكل مثالي لتلبية احتياجات المستهلكين الحالية والاتجاهات المستقبلية نحو أنظمة أعلى دقة.
إيجاد حل
يمكن أن يؤدي العثور على حل واحد يناسب الجميع إلى العديد من تحديات التصميم. لدمج هذه المتطلبات في منصة اختبار الصوت الحديثة ، يحتاج مصممو نظام الاختبار إلى التغلب على العديد من القيود. تتضمن بعض هذه القيود تكلفة النظام وحجم التصميم واستهلاك الطاقة. في كثير من الحالات ، يتم تحديد أداء النظام من خلال قيود أداء الجهاز المتعلقة بالميزانيات الرأسمالية أو الحرارية. يمكن أن يساعد AD7768 ، AD7768 ، متعدد القنوات 24 بت للأجهزة التناظرية ، في التغلب على هذه القيود الشائعة. يتوفر الجهاز في إصدارات 4 و 8 قنوات ، ويتميز بأداء ممتاز في نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SINAD) والعديد من الميزات الأخرى ، مما يجعله مثاليًا لاختبار الصوت.
ملاءمة AD7768 / AD7768-4 24 بت ADC
عادةً ما تُستخدم ADCs 24 بت (وما فوق) لمعدات الصوت عالية الدقة في مجال اختبار الصوت لأن دقتها 24 بت تتيح نطاقًا ديناميكيًا أوسع. لضمان سلامة الإشارة ، من الضروري التشويه المنخفض والحصانة الممتازة من الضوضاء. تقدم AD7768 الجديدة ذات 24 بت Σ-Δ ADC من ADI ضوضاء ممتازة وأداء THD على جميع القنوات الثمانية ، ويمكن ضبط معدل بيانات الإخراج وفقًا لعرض النطاق الترددي الصوتي. هذا يجعله جهازًا مثاليًا لمجال الصوت. أداء THD النموذجي هو -120 ديسيبل.
تعد المرشحات الرقمية ذات النطاق العريض والمنخفضة التموج في AD7768 / AD7768-4 مناسبة أيضًا للتطبيقات الصوتية. إنه يدعم ستة معدلات هلاك مختلفة ، ويمكن للمستخدمين الاختيار بمرونة وفقًا لعرض النطاق الترددي المستهدف. يحتوي AD7768 على توهين لنطاق التوقف يبلغ 105 ديسيبل ، والذي يوفر استجابة ترددية شديدة الانحدار مع الحفاظ على إشارة الاهتمام دون تغيير مع الحفاظ على الضوضاء منخفضة.
إن قدرة AD7768 / AD7768-4 على التوافق مع منضدة اختبار الصوت تجعلها العمود الفقري لاختبار الصوت البارز. أصبح تطوير الأجهزة نحو النمذجة والتصغير هو الاتجاه الحالي. تتكامل AD7768 / AD7768-4 مع قنوات متعددة ، مما يسمح للنظام بالتقلص في الحجم وزيادة كثافة القناة. أثناء اختبار أجهزة متعددة في وقت واحد ، تعد قدرة AD7768 / AD7768-4 على إبقاء الحديث المتبادل منخفضًا بين القنوات ميزة أساسية مميزة. نظرًا لكونه حجر الزاوية لمنصة اختبار قابلة للتكوين ، فإنه يحل العديد من تحديات التصميم الرئيسية وهو مثالي للأنظمة المعيارية حيث يعد استهلاك الطاقة أيضًا أحد الاعتبارات المهمة.
يظهر مثال على أدائها في نتائج AD7768 / AD7768-4 IMD في الشكل 1. يوضح هذا الرسم البياني نتيجة IMD من الدرجة الثانية تبلغ -135.2 ديسيبل و IMD من الدرجة الثالثة بمقدار -129.3 ديسيبل ، وهو أمر ممتاز. يتبع اختبار AD7768 / AD7768-4 IMD معيار CCIF ، والذي يطبق ترددي إدخال من نفس الحجم على الجهاز. يُظهر FFT الناتج ما إذا كان الترددان مشكلا بينيًا ؛ يحدث التشكيل البيني عند ترددات المجموع والفرق المقابلة. في هذا المثال ، التردد المركزي هو 10 كيلو هرتز وإزاحة التردد 600 هرتز. غالبًا ما يستخدم اختبار IMD لاختبار ما إذا كان جهاز الصوت سينتج إشارة تردد نبضية غير مرغوب فيها عند خلط نغمتين أو أكثر. يمكن أن يتسبب وجود مثل هذه النغمات في حدوث تشوهات مزعجة عند تشغيل تدفقات الموسيقى. ينتج عن هذا التشويه ضوضاء غير سارة مقارنة بملف الصوت الأصلي عالي الدقة.
الشكل 1. AD7768 / AD7768-4 IMD بإشارات إدخال 9.7 كيلوهرتز و 10.3 كيلوهرتز
حالة اختبار
لاستكشاف إمكانية تطبيق AD7768 / AD7768-4 لاختبار الصوت ، أجرينا تجارب اختبار الصوت النموذجية لإظهار أداء الأجهزة الصوتية المختلفة للمستهلكين وكيف يمكن استخدام AD7768 / AD7768-4 لاختبار الأجهزة المختلفة. يستخدم هذا الاختبار لوحة التقييم AD7768 EVAL-AD7768FMCZ ومنصة SDP-H1.
تقيس حالة الاختبار هذه مصادر صوتية متعددة ذات جودة مختلفة وتقارن أداءها. تأخذ حالة الاختبار في الاعتبار العديد من نغمات الاختبار الممكنة ، مثل نغمة IMD ، وغرد السجل ، واختبار المستوى ، وما إلى ذلك.
نغمتا الاختبار المحددة كالتالي:
1. موجة جيبية 1 كيلو هرتز عند -60 dBFS. هذا الاختبار مناسب لاختبار النطاق الديناميكي ، أي منع كتم صوت المعدات (كتم الخرج يدويًا).
2. اختبار IMD SMPTE ، 60 هرتز / 7 كيلوهرتز ، 4: 1 (نسبة 12 ديسيبل) ، –20 ديسيبل. يُظهر اختبار IMD هذا منتجات التشويه غير الخطي ، والتي تنتج عن خلط نغمات إشارة متعددة. في هذا المثال ، يتم تشكيل إشارة 7 كيلو هرتز بواسطة نغمة 60 هرتز (7 كيلو هرتز ± 60 هرتز).
تهيئة
لضبط AD7768 على النطاق الترددي المطلوب ، يجب أولاً إجراء بعض الحسابات للعثور على الساعة الرئيسية المطلوبة (MCLK). باستخدام MCLK هذا جنبًا إلى جنب مع معدل هلاك محدد ، يمكننا ضبط معدل بيانات الإخراج لـ AD7768 / AD7768-4. إن MCLK المستخدم في هذا المثال هو 12.288 MHz ومعدل الهلاك × 64 ، مما ينتج عنه ODR قدره 48 kSPS. يمكن أيضًا استخدام مجموعات أخرى ، نظرًا لاستهلاك الطاقة مقابل مقايضة النطاق الترددي. راجع قسم الساعات ونماذج الأشجار وقياس الطاقة في الصفحة 41 من ورقة البيانات لمزيد من المعلومات.
يتم عرض الإعداد النموذجي في الشكل 2. يستخدم هذا الإعداد لوحة EVAL-AD7768FMCZ مع موصل SMB المدمج بها إلى جانب التيار المتردد بجهاز الصوت. يمكن لثماني قنوات اختبار ما يصل إلى أربعة مخرجات استريو في وقت واحد ، مع وجود قناتين يمنى ويسرى لكل جهاز استريو. يمكن تحسين هذه الدائرة بشكل أكبر لتحسين أداء النظام. على سبيل المثال ، أضف مرشح تمرير عالي لإزالة الضوضاء التي تقل عن 20 هرتز.
الشكل 2. مخطط الاتصال
نتيجة
الجدول 1. نتائج اختبار النغمة
كما يتضح من الجدول 1 ، للأجهزة المختلفة ، يختلف نطاق النتائج لإشارة الإدخال ذات السعة المنخفضة واختبار IMD اختلافًا كبيرًا. ومما يثير القلق بشكل خاص حقيقة أن مشغل MP3 غير المكلف يعرض نطاقًا ديناميكيًا جيدًا ، ولكن في اختبارات IMD ، من الواضح أن التشويه المقدم كبير. يشير خرج التردد لهذا الجهاز إلى جودة رديئة وأن الحد الأقصى لمستوى IMD الذي يمكن اختباره محدود بقدرة محرك الإخراج لهذا الجهاز. لذلك ، للمقارنة المتساوية ، فإن نغمة الاختبار لجميع الأجهزة تقتصر على -20 dBFS.
يحتوي إخراج صوت الكمبيوتر المحمول على العديد من خيارات التشغيل والمعالجة المختلفة. يتم تطويرها بناءً على استجابة الأذن البشرية لإنتاج صوت أكثر إرضاءً ، ولكنها تتسبب في تغيير بعض الترددات. لذا فإن أداء النطاق الديناميكي للكمبيوتر المحمول هو في الواقع الأسوأ عند إيقاف تشغيل هذه التأثيرات ، ولكنه يكون جيدًا مثل أي مصدر آخر عند تشغيله.
يوضح الشكل 3 نطاق IMD للأجهزة المختلفة من مصادر جيدة معروفة (برتقالي) إلى مشغلات MP3 ضعيفة (باللون الأخضر). بالنسبة إلى هواتف MP3 والهواتف المحمولة ، يمكن رؤية عناصر IMD بوضوح عند 7 كيلو هرتز و ± 60 هرتز.
الشكل 3. عينة اختبار IMD SMPTE ، إدخال 7 كيلو هرتز
عوامل التفريق بين حلول AD7768 / AD7768-4
الحد الأقصى لمعدل بيانات الإخراج (ODR) لـ AD7768 / AD7768-4 هو 256 كيلو بايت في الثانية. من خلال ضبط الساعة الرئيسية (MCLK) و / أو معدل الهلاك ، يمكن ضبط ODR هذا على عرض نطاق صوتي نموذجي يبلغ 48 kSPS ، أو 96 kSPS ، أو 192 kSPS ، حسب احتياجات التطبيق. هذا مفيد بشكل خاص في التطبيقات الحساسة للطاقة لأن AD7768 / AD7768-4 يستهلك طاقة منخفضة نسبيًا لكل قناة مقارنةً بوحدات ADC الصوتية الأخرى. كما أنه لا يقدر بثمن بالنسبة للتطبيقات الأخرى التي تتطلب نطاقًا ديناميكيًا عاليًا وعرض نطاق ترددي كبير ، مثل السونار.
مع انتقال العديد من مقاعد الاختبار الحديثة إلى أنظمة معيارية ، بدأت المتطلبات الحرارية تصبح مشكلة.
تسمح AD7768 / AD7768-4 للمستخدم بمقايضة عرض النطاق الترددي للإشارة (أو النطاق الديناميكي) واستهلاك الطاقة ، مما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة ونطاق أوسع من الاستخدامات. يوضح النطاق الديناميكي مقابل منحنى ODR في الشكل 4 هذه المرونة. بالإضافة إلى المرونة ، يحتوي الطراز AD7768 / AD7768-4 على العديد من طرق توفير الطاقة على مستوى الجهاز وعلى مستوى النظام. لمزيد من المعلومات ، يرجى الرجوع إلى ورقة البيانات.
الشكل 4. النطاق الديناميكي مقابل ODR (لكل قناة)
يعد عدد القنوات المرتفع أيضًا ميزة لـ AD7768 للأسباب التالية:
اختبار سريع
يمكن اختبار ثماني قنوات أو أربع أجهزة استريو بالتوازي في نفس الوقت. نتيجة لذلك ، يتم الآن تقليل وقت الاختبار أو تكلفة الاختبار بمقدار أربعة أضعاف ، وهو أمر مهم جدًا لأنظمة الاختبار. يتزايد باستمرار عدد الوحدات الصوتية من حولنا ، وستكون مقاعد اختبار الصوت المستقبلية مهتمة أكثر فأكثر بتكلفة الاختبار. مثال على تطبيق حيث كثافة القناة مهمة هو نظام المسرح المنزلي بصوت محيطي 7.1.
أداء خارق
من خلال الجمع بين عدة قنوات ، يمكن تحسين الأداء القابل للتحقيق للنظام النهائي. عندما يتم دمج أربع قنوات في واحدة ، يمكن تحسين أرقام النطاق الديناميكي الموضحة في الشكل 4 بما يصل إلى 6 ديسيبل.
مقاس اصغر
قد يكون للمنصات الصوتية متعددة القنوات قيود على الحجم بسبب زيادة كثافة القناة ، أو قيود النظام ، أو قيود مساحة المصنع ، أو الانتقال إلى أجهزة القياس المعيارية. من خلال دمج ثمانية ADCs في حزمة واحدة ، يتبع النظام الاتجاه نحو تصغير الأداة.
الخاتمة
يتزايد عدد الوحدات الصوتية ، كما تتزايد متطلبات الجودة لهذه الأجهزة. نتيجة لذلك ، هناك طلب متزايد على مناضد اختبار الصوت الحديثة في الصناعة. لتجاوز هذه المطالب والتكيف مع الاتجاه المتزايد للأجهزة الذكية المستقبلية ، يجب أن تكون مقاعد اختبار الصوت الحديثة عالية الأداء وقابلة للتعديل وقابلة للتكوين وسريعة. لم تعد أتمتة المنزل والتعرف على الكلام وتطبيقات تحويل الكلام إلى نص مفهومًا للمستقبل ، بل أصبحت حقيقة واقعة. مع زيادة تطوير التحكم الصوتي والتقنيات المماثلة وتوسيعها ، سيزداد العبء على قاع الاختبار. يمكن أن يوفر AD7768 / AD7768-4 حلاً مفيدًا لذلك. تظهر نتائج الاختبار أنه يمكن استخدام AD7768 لاختبار مجموعة متنوعة من معدات الصوت في السوق اليوم ، من المعدات منخفضة الجودة إلى الأنظمة عالية الدقة.
The Links: FZ3600R17KE3_S1 FS100R12KT3