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    2021-2-23 16:24
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    DP1.4 Electrical Compliance Test解析
    DP1.4 PHY Overview DP1.4 为现行市面上最新、最高画质的显示传输技术,透过 DP1.4 的传输规格,可以输出到最高 7680x4320 @60Hz(8K) 的分辨率。 DisplayPort 的高速讯号为一种单向的传输技术, Source ( 发送端 – 如计算机 ) 会将高速讯号输出到 Sink ( 接收端 – 如屏幕 ) ,以达到高画质的显示。本篇文章将深入浅出的带大家探讨 DP1.4 的物理层 (Physical Layer) 测试,而物理层的测试中,又可分为传送端 (Transmitter - Tx) 与接收端 (Receiver – Rx) 。 DP1.4 Tx Equalizer 在介绍 PHY 的测试前,读者可先了解在 DisplayPort 上会使用到的 Equalizer( 均衡器 ) ,因为 DP1.4 为相当高速的讯号,讯号在传输时免不了有相当程度的损耗,损耗来源可能为电路板上的线路,或是连接的 cable ,为了避免这些损耗导致讯号传送到 Sink 端时无法被识别, DisplayPort 在 Tx 与 Rx 端均设计了不同的加强方式 (EQ) ,在 Tx 端, DP1.4 使用了不同等级的 Swing/Pre-emphasis Level 来加强讯号, Swing 为调整输出讯号振幅, Pre-emphasis 则是对连续讯号的第一个 bit 做预加强,越高的 Pre-emphasis Level 加强的比值越大 ( 第一个 Bit/ 后面连续 Bit)。 Transmitter EQ ( 表一 ) DP1.4 Rx Equalizer 而在接收端方面, DP1.4 则设计了 DFE 以及 10 种不同的 CTLE 来对高速讯号做运算还原, CTLE 为一种针对不同频率的转移函数,此转移函数会将讯号的高频成份放大,低频成份衰减,来达到讯号高低频的均衡,进而使接收端收到的眼图更漂亮。 DP1.4 CTLE (Rx EQ) for HBR3 ( 图一 ) 1. DP1.4 Transmitter (Tx) PHY 在 Tx 讯号测试时,我们会透过 Reference Sink 来与 DUT (Source) 连接,诱使 DUT 进入测试模式,进而改变输出的讯号的种类及参数,包括不同的测试 Pattern , Swing/Pre-emphasis Level , SSC On/Off 等等。 1-1 眼图测试 眼图测试为用来验证讯号质量最基本的方法,一般来说,透过观察讯号眼图的眼宽及眼高,是否触碰到 Eye Mask ,可以了解 Source 产品所输出的讯号是否足以被 Sink 所辩识。以下列出 DP1.4 在不同速度的眼高、眼宽规范 ( 表三 ) ,并以一 HBR3 的眼图为例子 ( 图二 ) 。 ( 表三 ) ( 图二 ) 1-2 Jitter 测试 Jitter( 抖动 ) 为影响讯号质量的最主要原因,其成分又可划分为 Deterministic Jitter-DJ ( 确定性抖动 ) 与 Random Jitter-RJ( 随机抖动 ) ,其中 DJ 又可区分为 SJ 、 DDJ(ISI) 、 BUJ 等等成分而在 DP 的测试中,需进行以下的 Jitter 分析 Random Jitter: 随机抖动,常见的来源有热干扰,环境等不确定的干扰。 Sine Jitter(SJ): 周期性抖动,常见的有电路板上的震荡器,电源等干扰。 ISI: (Inter symbol interference) ,通常讯号走过的路径越长,此干扰越大 Total Jitter(TJ): 以上所有 Jitter 成分加成。 以下列出 DP1.4 在 Total Jitter 的规范 ( 表四 ) 1-3 Spread-spectrum(SSC) 展频测试 为了避免高速讯号集中在某个频段而成为干扰源, DisplayPort 采用了 SSC 的展频技术,将 Data Rate 频率打散。在测试 SSC 时,会针对 SSC 的频率以及大小分别进行量测,以下为 CTS 中规范的标准 。 ( 表五 ) 1-3 VTX 测试 (Swing/ Pre-emphasis Level Test) 此测试旨在验证输出的讯号 Swing 与 Pre-emphasis 加重的比例是否足够 这里使用的是 PLTPAT(Pre-emphasis level test pattern) ,测试时,示波器会将讯号由时域转换为频域,并计算出 Transition Bit ( 转态位 ) 与 Non-Transition Bit ( 非转态位 ) 的比值。 ( 表六 ) 2. DP1.4 Receiver (Rx) PHY 对于接收端 Rx 的测试,我们一样会透过 Reference Source 来与 DUT (Sink) 沟通,诱使 Sink DUT 进入到测试模式。接着,我们会透过 BERT( 误码仪、讯号产生器 ) 将一段充满噪声的讯号 ( 包含, Random Jitter, Sine Jitter, ISI, Crosstalk 等等成分 ) 输入到 Sink 端,确保接收端的 IC 仍可准确的判读讯号的 0 与 1 准位。 那要如何确认接收端 IC 是否有准确判读输入的讯号呢 ? 肉眼辨认是一种方式,观察画面是否有亮线闪烁等。但这对高速讯号来说不够明确,且在 DP 的设计也没有 USB 接口的 Loopback mode 模式。故在进行测试时,我们会透过 DPCD 的读取跟写入,来判断 Sink 端是否有讯号误判的情形发生。 DPCD 全名为 DisplayPort Configuration Data. 它储存在 Sink 的 IC 上,上面会宣告 Sink 的能力 (DP 版本,最大速度,支持几个信道等 ) 同时,也可以在上面写入数值,以进行 Source 及 sink 间的 link training 沟通。 回归正题,在 DPCD 的某个特定地址,会记录 SINK 端此时收到的 Error ,意即我们会在测试时,透过写入 DPCD 告诉 Sink 此时要输入何种测试 pattern, 而当 SINK 比对输入讯号后发现,有不一致的位时便会在 Error Count 的 Register 填入 Error 的数量。 进行 Sink PHY 的测试会有三个步骤,不同的阶段,会需要由 BERT 端输出不同的 Pattern ( 图三 ) 。 1. Frequency Lock : 此阶段会进行传输速度、几个 Lane 的比对。 2. Symbol Lock : 此阶段会进行 EQ 的调整,测试 Pattern 的 Align 。 3. Error count : 最后阶段,进行 Test Pattern 的比对,并记录错误量。 我们会依照 CTS ,在一定的时间内观察 Sink 的“ Error Count ”,以判断测试结果为 Pass or Fail 。 ( 表七 ) ( 图三 ) ( 表七 ) 作者 : GRL 台湾 测试工程师 杨宗霖 Robert Yang 具四年测试经验,熟悉 DisplayPort 、 Thunderbolt 、 HDMI 、 USB 等多种测试规范 。
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    2021-2-1 15:32
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    USB 3.2 Framework框架 &Interoperability 标准测试
    原创声明 作者:GRL实验室/ 曾威华 Wing Tseng 本篇文章将针对 USB3.2 框架及标准测试做介绍,这两部分属于协议层 (Protocol Layer) 及 Function 的测试。 USB3.2 框架 (Framework) 测试 Framework 测试因为主要的测试项目皆为 TD9.X 开头,所以我们说的 Chapter9 或 CV 测试也是在指 Framework 测试。使用的软件工具是 USB-IF 协会提供的 Command Verifier ,目前 CV 工具有 USB30CV 、 USB20CV 、 HUB30CV 、 XHCICV 、 EHCICV 和 MHU3CV 。一个待测物需要测试其最高速及 High Speed 、 Full Speed 的 Chapter9 ,另外还需测试该待测物的 Device Class Test ,接着我们将对最常见的 Chapter9 测试做介绍。 USB 装置状态被分类为以下几种, 见表 ( 一 ) : 表 ( 一 ) 连接 USB3.2 主机 (Host) 和装置 (Device) 后会互相向对方请求许多描述 (Descriptor) ,在请求这些 Descriptor 时会用 到 Setup Packet , Setup Packet 的组成整理如表 ( 二 ) : 表 ( 二 ) bRequest 的标准装置请求 (Standard Device Requests) 整理如下表 ( 三 ) : 在 Framework 测试中,测试目的为待测物的固件宣告是否正确及小部分的 Function 测试 ( 如: Function Remote Wakeup 和 Enumeration 测试 ) ,测试软件会对我们的待测物发送不同的 bRequest 及 Function 的测试,即可比对待测物的宣告是否如实际状况相同。当中几个常见的测试失败有: U1 及 U2 没开启、 Self-Power 或 Bus-Power 宣告错误、 bcdUSB 的版本命名宣告错误。 USB3.2 Interoperability 测试 在 USB3.2 产品拿认证的测试当中,一定会需要测试产品的功能性,这是 IOP(Interoperability) 测试的目的。测试 原理就是将我们的待测物与 Gold Tree 连接起来之后,进行我们整个 Gold Tree 及待测物的功能性验证,若整个 Gold Tree 及待测物的功能性都能够正常运作,则代表通过此测试。因 USB 接口最多可以接 5 层 Hub ,所以 Gold Tree 的设计都是在这样的环境下做测试。这边提供范例为 USB3.2 Gen2 Peripheral 的 Modified IOP 测试环境如图 ( 一 ) : 图 ( 一 ) 来源 : xHCI Interoperability Test Procedures 接着就可利用 IOP 环境图来测试待测物的功能性,测试步骤整理如下表 ( 四 ) 表 ( 四 ) 以 USB3.2 Gen2 Peripheral 测试为例子,测试完待测物在其最高速 SuperSpeedPlus 的 IOP 环境之后,还需将待测物分别降速到 SuperSpeed 、 High Speed 及 Full Speed 的 IOP 环境去做测试,测试步骤整理如表 ( 五 ) : 表 ( 五 ) 若今天 USB3.2 产品可能是 Compound Device 甚至是要过 Silicon 测试时,所需要测试的 Gold Tree 环境也更为多样,因测试目的及原理皆大同小异,所以我们就举一个例子为代表。 另外在 IOP 的 CTS 之中,除了与 Gold Tree 的功能性测试之外,还有与省电状态相关的 U1/U2 测试及 L1/LPM 测试,针对不同 USB3.2 产品所需测项也整理如表 ( 六 ) : 表 ( 六 ) U1/U2 测试、 LPM 测试及 L1 测试的测试标准也整理如表 ( 七 ) : 表 ( 七 ) 最后则是我们 Current Measurement 的部分,用于 Upstream Port 测试,测试目的为待测物在不同状态时的电流拉载不可超过规范值,以确保待测物的功耗不会过高且在安全的范围值之内。 Current Measurement 测试会搭配 CV 测试工具, SuperSpeedPlus/High Speed 和 SuperSpeed/High Speed 的 Current Measurement 使用到 USB30CV , High Speed/Full Speed 的 Current Measurement 使用到 USB20CV 。在 USB3.2 产品最大电流拉载宣告分有 High Power 及 Low Power 两种定义整理如表 ( 八 ) : High/Full Speed 的 Current Measurement 测试在 EHCI Controller 下,规范整理如表 ( 九 ) : SuperSpeed/High Speed 的 Current Measurement 测试在 xHCI Controller 下,规范整理如表 ( 十 ) : SuperSpeedPlus/High Speed 的 Current Measurement 测试在 ASMedia Add-in Card ( ASM3142 ) 下,规范整理如表 ( 十 一 ) : 参考文献: Universal Serial Bus 3.2 Specification, September 22, 2017 Unibersal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification, July 14, 2017 xHCI Interoperability Test Procedures For Peripherals, Hubs and Hosts, Revision 0.95, October 2018 作者: GRL 测试工程师曾威华 Wing Tseng 擅长 USB 、 PCIe 、 SATA 接口测试。 GRL 技术文章作者及讲师。希望帮助大家顺利测试拿到接口 Logo ,彼此互相交流共同成长飞翔。 本文件中规格特性及其说明若有修改恕不另行通知。
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    2021-1-20 13:14
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    HDMI线缆类别及徽标应用专题一:UHS HDMI®线缆
    HDMI 2.1规范定义超高速HDMI® 线缆( UHS Cable ),可支持最高每秒48 Gigabits的带宽传输速度,旨在确保支持HDMI2.1的功能, 包括未解压缩的8K@60Hz和4K@120Hz。此外,超高速HDMI®线缆带宽提升至48Gbps,能有效满足消费市场对于高画质影音需求的应用。 针对所有的UHS超高速HDMI®线缆,都必须通过UHS HDMI®认证计划,即该项认证计划为强制性认证。 UHS HDMI®认证计划旨在确保超高速HDMI®线缆均可达到用户需求,并且可支持4K和8K影音,HDR,VRR,eARC等全部HDMI 2.1的功能。为了避免线缆与无线网络,流媒体播放,蓝牙设备和移动电话等造成相互干扰的影响,HDMI® 2.1 超高速线缆还需进行EMI认证测试。 任何长度的UHS HDMI®线缆都必须在 HDMI Forum 授权认证的实验室(ATC ) 进行认证测试 。一旦认证通过,厂商可在销售的包装及产品上贴上HDMI®的徽标标识,从而消费者能够识别产品的认证状态。 图1:如何识别UHS超高速HDMI®线缆(来源HDMI Forum) 为了能使广大消费者有效识别线缆的标签,请准确将UHS超高速HDMI®徽标标志列印在包装上(如图1)。注意如下: 1. 标签上需印有官方的线缆名称 2. 线缆外面的护套亦需印有官方的线缆名称 若想要验证并确认所购买的电缆是否已通过HDMI® 2.1规范的测试和认证,可以使用苹果的App Store,Google Play商店和其他Android应用商店中的HDMI Cable Certification 应用程序进行标签扫描(如图2)。 图2:使用HDMI®线缆认证扫描App 进行官方识别 (来源HDMI Forum) QA& 1. 什么是UHS HDMI®线缆? 第一条UHS HDMI®线缆是由HDMI®协会所定义的,UHS HDMI®线缆拥有严格的规定,旨在支持高分辨率视频模式(例如4Kp50/60/100/120和8Kp50/60)和eARC/VRR等功能。UHS线缆超出了最新国际化EMI标准要求,能够大大降低无线服务(如Wi-Fi)所产生的干扰。 2. UHS HDMI® 线缆是第三种类的线缆类别吗? 是的。 3. UHS HDMI® 线缆是否支持48Gbps? 是的。 4. 该类别的电缆是否能有效提供HDMI 2.1规格功能? 在满足EMI要求的同时,UHS HDMI®线缆能够确保高带宽等相关功能的实现,包含提高影音视频的性能,因此UHSHDMI®线缆是实现HDMI 2.1规格功能的最佳选择。 5. 我是否能使用UHS HDMI®线缆来支援HDMI 2.0或者HDMI 1.4b的产品? 可以。UHS HDMI®线缆能够支援所有HDMI 2.0和1.4b的功能。 6. 如果我有一部1080p或者4K的电视机,是否应该买此类别的线缆? UHS HDMI® 线缆能够完美支援1080p和4K的电视机,此类别的线缆经过了严格的测试,可确保低EMI,以减少对无线网络,流媒体播放器,蓝牙设备和手机的干扰。同样,针对那些将线缆安装在难以接近的地方(例如墙内),此类新电缆亦提供了面向新视界的解决方案。 7. 我需要什么线缆,才能使用eARC功能? 除了支持最高视频分辨率模式外,UHS HDMI®线缆亦支援最新的eARC功能;除此之外,带有以太网标准的HDMI线缆和带有以太网的High Speed HDMI线缆同样支持eARC功能。 8. 目前的HDMI® High Speed Cable是否也可以提供HDMI 2.1规格功能? 目前带有以太网的High Speed Cable能够支援部分新的功能,而新的UHS HDMI®线缆是连接支持HDMI® 2.1设备并确保EMI特性的最佳首选。 9. UHS HDMI® 线缆应该搭配什么连接器使用? UHS HDMI® 线缆规格涵盖Type A, C和D接口的连接器。最初的UHS HDMI®线缆认证计划适用于带A口连接器的电缆。 10. UHS HDMI® 线缆是否能与目前市面上的HDMI产品搭配使用? 此类别的线缆能够向下兼容并适用于现存的HDMI产品。 11. 此类线缆的最长长度是多少? 规格中并未明确指明线缆的长度。线缆的长度取决于多种因素,包括线缆的类型和结构。 12. 作为消费者及终端用户,要如何识别这些线缆? 为了让终端用户能够享受正规和高品质的线缆,这些线缆均必须通过合规的认证测试,并取得认证通过的报告,在销售过程中,包装和产品上也必须粘贴UHS HDMI®线缆认证标签,以让消费者识别。 13. 徽标标签的作用是什么? 这些徽标标签主要含有2大作用。 第一, 它可以防止伪造并保护产品制造商,让消费者可以使用扫描二维码的方式以验证品牌名称,型号,长度等信息,并追朔每个产品的来源。 第二, 它可以提供准确的信息供消费者和经销商参考,并消除经销商在销售产品中可能出现的困惑,例如线缆名称的变化,带宽、功能的说明等。 HDMI®, HDMI® High-Definition Multimedia Interface, Ultra High-Speed HDMI, Ultra HighSpeed HDMI® Cable 认证测试和HDMI商标为HDMI Licensing Administrator, Inc.的注册商标。 免责声明 此信息仅为方便起见而提供。此信息不是,亦不应被视为 HDMIForum 的官方信息。 HDMI® 的官方信息请见网站 https://www.hdmi.org/ ,或直接从 HDMI Forum 获取 。
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    2021-1-11 12:57
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    作者:GRL实验室/Allen Tsai ​ 究竟什么是 TCM? TCM(Thunderbolt Certification Manager)是一套由Intel 研发之几近全自动化的测试工具,且为Thunderbolt™认证测试中必要使用之工具。TCM能够针对Thunderbolt™4 Functional CTS(Compliance Test Specification)的各项测试项目,进行Thunderbolt™4 Host 或者Thunderbolt™4 Device 的兼容性测(Functional test),以减少测试时间,并增加测试的便利性和准确性。 至于,要完成一个完整的 TCM 测试流程,需要几个要素: 人力:虽然说 TCM 接近全自动,但还是有些硬件上的限制,需要人工操作, 例如:插拔 Thunderbolt™ 线、开机、设定流程等等。 流程:CTS中的每个测项,以文本文件的形式被写成 TFF(TCM Flow File),在开始测试前,将 TFF 汇入TCM后,TCM就会针对该测项进行测试。 平台:当待测物是 Host 时,TCM 将被安装在此待测物上并进行测试;而当待测物是Device 时,需使用通过Thunderbolt™ 认证的 Host, 并由此 Host 执行 TCM 来对待测物进行测试。 在执行完整的 TCM 所需流程后,即可透过 TCM 输出一份详细的报告。针对以上的叙述,请参考以下的示意图 (图 1.)。 图1:TCM流程 如何使用 TCM? 因为 TCM 的系统接口主要是透过 GUI(Graphical User Interface,图形用户接口),所以对第一次使用的人来说并不会太难上手,只需要根据 TCM 跳出的指示操作即可,因此以下的部分会着重在介绍开始 TCM 测试前的设定。 此外,在开始 TCM 的测试之前,请先确定用来执行 TCM 的测试平台,已安装由Intel 发行的应用程序 TDT(可从 Intel 网站上下载)与Microsoft 发行的 Windows 驱动程序套件 Windows Driver Kit(WDK)。 如果没有安装TDT的话,TCM会无法侦测许多与 Thunderbolt™ 有关的信息,导致 TCM 出现非预期的例外状况而无法进行在 CTS 中往下接续的测试步骤;而没有安装 WDK 的话,会直接造成许多测项无法进行,如 Sleep、Hibernate相关的测项等等。 2.1 测试前的设定 对一台刚安装好 TCM 的测试平台来说,它并不知道测项和所需的 Topology(测项所需的特定 Device),因此需要由测试者手动将 Device 存入 TCM 的数据库中,并设定指定的测项让 TCM 执行。 打开 TCM 后,点选左上角的“File”后点选“Open Editor”,就会进入一个设定的页面(如图 2.),并依照以下的步骤进行设定,即可开始 TCM 测试: I. 将测试会用到的 Thunderbolt™ Device 接上测试平台后,会看到此 Device 出现在左方并有一个“Get”可以选取,选取“Get”后,会再跳出一个窗口,此窗口是根据接在测试平台上的Device,做种类、连接的 Thunderbolt™ 线材、供电模式等信息做选择,选择完后点选“OK”。 II. 按完“OK”成功“Get”后,此 Device 就会出现在右方的窗口中,这个窗口可以说是 TCM 的数据库,所有“Get”过的 Device 都会出现在这里,因此同样的 Device,只需要“Get”一次就可以了。 III. 新增此 TCM 的使用者,此使用者对测试并不会有特别的影响,但如果没有新增使用者的话,TCM 也无法开始。 IV. 选取与 CTS 中相对应的 TFF,TFF 的档案会在安装好 TCM 后,自动被放在以下的文件夹中:C:\ProgramFiles\Intel Corporation\QualityCenter\TFFs V. 将此设定好的程序储存在 Host,下次就不用再重新点选“Open Editor”,而可以直接打开此设定好的程序文件。 VI. 设定完成后,按下“火箭”图标的按钮,即可开始测试。 图 2. TCM 测试前设定步骤 另外,如果下接的 Device 种类为“Storage”时,在设定时,需要将此Device 的磁盘名称更改为此 Device 在“Get”下方的 UID(如图 3.),因为当 TCM 认定此 Device 为“Storage”时,会对此 Device 的磁盘进行读写,因此我们必须设定一个目的地让TCM 有目标可以读写档案,更改磁盘的名称就像是赋予此特定的磁盘一个身分证号码,如此一来在使用TCM 进行测试时,TCM 才能够判断要在哪一个磁盘进行读写。 图 3. “Storage” Device 的设定 2.2 显示器(Display)的测试 在 CTS 的测项中,有许多是需要连接显示器进行测试的,而 TCM 在判断显示器的运作是否正常时,有分为人为和自动的判断方法: 人为判断的情况时,TCM 会在需要检查显示器的时候,跳出窗口指示测试者需当下亲自检查的部分, 例如显示器的画面是否正常、显示器是否能正常播放声音等等,测试者必须人为选择Pass 或者 Fail。 TCM 自动判断的情况时,则必须要搭配传感器(Yocto Sensor)对显示器进行侦测,传感器需透过 USB Micro-B to Type-A 线连接到测试平台,并将两个传感器固定在下接显示器的两端,环境设置完成后,在 TCM 的测试进行到需要检查显示器的步骤时,测试平台就会自动感应本身连接着传感器,并开始自动的检查。 一般来说,CTS 中大部分跟显示器有关的测项,都可以选择使用人为判断的方法进行测试,但是当待测物为 Device 时,在循环性测试(Extended Test)的部分,因为要重复进行 500 次测试,不太可能要测试者在一旁持续进行人为判断,如此一来就必须选择让TCM 自动判断的方法,因此传感器大部分是在进行Device 的测试时(如图 4.),才会用到。 图 4. Sensor 测试环境示意图 2.3 测试报告的储存方式 当 TCM 完成整个 TFF 测试后,测试者可以点选TCM 的窗口中,上方的 “Report”并按下 “Save Report As…”(如图 5.),即可将此测试的结果储存成一份报告,此报告为 Thunderbolt™ FV 认证测试中必须提交之文件。从报告中可以看出此次测试包含了 CTS 中的哪一个测项、测试平台的信息、测试平台的 Thunderbolt™ controller 信息、使用的 TCM 版本等相关细节(如图 6.)。 图 5. 储存测试报告 图 6. TCM 测试报告 总结 根据以上的介绍,我们可以把整个 CTS 的测试想成一个手机上的战争小游戏,如果没有使用 TCM 的话,就需要一个玩家去操作所有的打斗过程和要破的关卡,而使用 TCM 的话,玩家只需要在开始战斗前,将所有需要用到的装备(Topology)和关卡(TFF)提前设定好后,按下”自动战斗”,TCM 就会自己去进行大部分的测试。 然而对使用 TCM 的测试者来说,TCM 能够帮助减少人为判断的疏失,进而增加测试的准确性,也能够让测试者在TCM 自动测试时,有闲暇去处理其他事情,进而提升测试的效率。 本文件中规格特性及其说明若有修改恕不另行通知。 免责声明 Thunderbolt™4和英特尔®是英特尔注册商标。
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    2020-10-23 14:56
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    TWS耳机及智能音箱之电声测量
    作者:百佳泰测试实验室 Allion Lab /Greg Tsai 最早在2016年随着Apple移除了IPHONE 7的耳机孔、健身与运动的意识上涨以及穿戴式装置成为一股风潮,TWS无线蓝牙耳机的商机逐渐占有一席之地。消费者越来越重视个性化的娱乐体验,除了穿戴舒适以及造型时尚之外,大众对于TWS产品的功能操作与音质也越来越高标准。 TWS 耳机进行电声测量的必要性 对TWS耳机来说,最核心的功能就是扬声器发出声音、麦克风收音。要确保这些核心功能,还需仰赖电声测量来发现设计问题。若基础问题没解决,恐会进一步影响到应用层面,例如:语音识别、主动式降噪。 电声设计的问题: · 麦克风指向性:麦克风收音的方向性问题,导致某些方向的收音效果不佳,影响语音识别质量 · 频率响应(Frequency Response): 设计不良的频响曲线,其上的峰和谷会影响语言清晰度 · 总谐波失真(THD): 当谐波成份高出听觉掩蔽,人耳就会感觉音质有异 产品异常分析的需求 · 因为机构组装不良使得组件松脱产生额外的共振杂音 TWS 耳机的电声测量挑战 1. 麦克风没有 “有线的” 输出路径,也没有 “有线的”扬声器的输入路径。 2. 需要从“主机(手机)”进行记录和播放。 3. 真无线耳机的收音/播放延迟,直接影响消费者的使用体验. 4. 主动式降噪功能的测量 5. 真无线耳机的发展愈趋多功能化,各功能的交互影响,提高了测试的复杂度。 例如:各功能全部开启后,对延迟的影响程度. 智能音箱的电声测量挑战 · 麦克风没有直接输出路径,也没有扬声器的输入路径。 · 这些设备从“云”(一种基于Internet的某种服务(例如Amazon Music))进行记录和回放。 · 智能扬声器通常是通过语音激活的,几乎没有手动控制,甚至没有手动控制以方便测试。 · 智能扬声器是异步音频设备,因此会受到采样率误差或设备与测量系统之间不匹配的影响。 解决方案 1.基本电声组件测量 扬声器: 遵循IEC60268-5, 可以测量以下项目: · 频率响应 (Frequency Response) · 灵敏度 (Sensitivity) · 阻抗 (Impedance) · 方向性 (Directivity) · 失真(Distortion) · 线性度 (Linearity) · Thiele/Small 参数 (T/S parameter) 麦克风: 遵循IEC60268-4, 可以测量以下项目 : · 频率响应 (Frequency Response) · 灵敏度(Sensitivity) · 噪音水平 (Noise level) · 动态范围 (Dynamic Range) · 失真(Distortion) · 线性度 (Linearity) 2.TWS耳机/智能音箱之扬声器电声量测 TWS 耳机在无响室中的架设情形. 扬声器系统的性能包括频率响应,灵敏度和失真的测量。扬声器的测量是通过以下方式进行的: · 将测试信号上传到手机 · 播放测试信号 · 用HATS内的麦克风撷取响应信号. · 使用分析仪进行分析 3. TWS耳机/智能音箱之麦克风电声测量 麦克风系统的性能包括频率响应,灵敏度和失真的测量。麦克风的测量是通过以下方式进行的: · 使用校准的人工嘴仿真器播放测试信号 · TWS 耳机麦克风收音, 储存在手机上. · 从手机下载到分析仪 · 使用分析仪器, 解析录音 4.蓝牙延迟测量 · 采用Audio Precision 高精确度量测系统 · 构成高度同步播放/录音测量系统 · 自相关Time Delay Estimation 技术及 MLS 信号, 确保延时测量无误差 5.Debug 除错 / 咨询服务 案例: 生产阶段不良品分析 此案例为电声产品在制造产线出现质量不良时的分析。 透过传统的Frequency Response 及THD测量,初步对比检出问题。 进一步透过时频分析, 找到扬声器的制造缺陷。
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