Rebecca Reich

本應用筆記旨在解釋使用音頻分析儀測量數(shù)字麥克風前置放大器的輸入和輸出時模擬值和數(shù)字值之間的差異。具體而言，檢查以數(shù)字方式（FFS或dBFS）或在模擬域（V或dBV）中測量時的峰值和均方根值之間的差異。以下各節(jié)中的一些示例計算說明了各種定義之間的必要轉換。

數(shù)字域和模擬域中的單元

系統(tǒng)圖如圖1所示。ASIC 的傳遞函數(shù)標記為 A。

圖1.模擬域和數(shù)字域之間的轉換，當 a = 1.0 時

一些音頻分析儀使用0 dBFS作為滿量程正弦波的定義，并且這些分析儀的正弦波在數(shù)字域中的均方根和峰值相等。相同的分析儀顯示，與模擬域中均方根電平的定義相比，數(shù)字域輸出端測得的均方根電平高出3 dB。因此，頂部和底部處于最大數(shù)字碼的方波的均方根值為1.414 FFS或3.01 dBFS，峰值為1.0 FFS或0.0 dBFS，而在模擬域中，相應方波的均方根值對于峰值和均方根值均為0 dBV。

對于ASIC，有兩種表示傳遞函數(shù)的方式，A：一種是峰值，一種是均方根。這是必需的，因為傳遞函數(shù)A存在3 dB的差異，這是由于使用市售數(shù)字音頻分析儀時模擬/數(shù)字域中的峰值/均方根定義不一致，如前所述。

從模擬域和數(shù)字域之間轉換的一般公式開始，假設抽取器（跟隨前置放大器輸出）在通帶中的增益為0 dB。

其中 A 在感興趣的頻段（音頻頻段）中是常數(shù)，可以按如下方式估計：

在均方根中，

在高峰期，

例如，如果正弦波為 14.1 mV峰施加在ASIC的輸入端，輸出測量為?22.1 dBFS有效值（與 ?22.1 dBFS 相同峰），則 ASIC 的傳遞函數(shù)計算如下：

在均方根中，

在高峰期，

請注意，峰值增益APEAK比均方根增益ARMS低3 dB。同樣，這是因為數(shù)字正弦輸出的均方根和峰值相等。

很多時候，計算ASIC的最大輸入幅度（以伏特為單位）以產生滿量程輸出很有趣。設 x（t） 的振幅表示為 VAPEAK，vo[n] 的振幅表示為 VDPEAK。

為了實現(xiàn)最大滿量程輸出（無削波），對應于vo[n]的幅度為1.0 FFS，模擬域中輸入的計算如下：

測量麥克風前置放大器 ASIC 上的噪聲

另一個經常進行的測量是ASIC（嵌入麥克風模塊內部）的噪聲水平。麥克風前置放大器ASIC的噪聲是通過抽取ASIC的輸出并將抽取的輸出運行到音頻分析儀中，將放大器的輸入保持在0 V來數(shù)字測量的。然而，考慮到ASIC的傳遞函數(shù)，不僅目標輸出端的噪聲，而且噪聲也回饋到輸入端。假設抽取器通帶內的增益為0 dB。如果A加權噪聲測量為?87.5 dBFS有效值在ASIC的輸出端，折合到輸入端的噪聲可以計算如下（使用之前計算的相同傳遞函數(shù)）：

因此，放大器輸入端的噪聲為5.37 μVVRMS.

總結

測量設備具有不同的解釋滿量程的方法，這會影響測試模擬和數(shù)字電路中記錄的值。在某些情況下，均方根的數(shù)字和模擬定義相差約3 dB。

在計算模擬域和數(shù)字域中的信號電平時，了解測量設備中使用的定義和單位非常重要，并驗證這些定義是否與ASIC規(guī)范數(shù)據手冊中報告的值一致。

審核編輯：郭婷