使用ANST进行串行数字测量

     串行数字信号分析在评估芯片和电路板层面的音频电路设计的研发中至关重要。像A/D和D/A转换器、编解码器（CODECs）、数字信号处理器（DSPs）以及采样率转换器这样的设备都需要通过串行接口进行测试，因为它们采用串行协议与其他电路板设备进行音频连接，而非常见的AES和S/PDIF格式用于设备之间的外部连接。（PS:AES3（Audio Engineering Society 3）是由AES和EBU（European Broadcasting Union）共同制定的专业数字音频接口标准，通常简称为AES/EBU。S/PDIF（Sony/Philips Digital Interface Format）是由Sony和Philips联合开发的接口标准，基于AES3的简化版，适用于消费级音频设备。）

     谙声科技有限公司为ANST 6000系列分析仪的DSIO数字串行输入/输出选件提供的数字串行I/O（DSIO）选项均具备先进的串行接口功能。再本次ANST应用中，我们将讨论优质串行接口应具备的连接选项、监控串行时钟和数据流的方法，以及如何利用预设来简化设置。随后，我们将快速介绍测试A/D转换器所需的步骤。

硬件连接

      在串行测试中，连接选项尤为重要，它确保音频分析仪可以连接到多种芯片和电路板设备，并支持它们的各种工作模式。

                                                               

                                                                                              图1：ANST 6000系列数字I/O与数字串行I/O前面板

        通常，可使用单独的电缆或一根带分线的综合电缆，将所有时钟线和数据线连接到被测设备（DUT）。完整的时钟线配置包括主时钟、帧时钟和位时钟。（PS: 主时钟是系统的最高频率时钟，用于提供芯片内部的基准时钟信号，确保数字音频设备的正常运行。它决定了系统的采样率和数据处理速度，频率通常是采样率的多倍。帧时钟用于标记一个音频帧（即一个采样周期）的开始，它的频率与音频采样率相同。例如，48kHz采样率的帧时钟频率为48kHz。位时钟用于驱动每一位音频数据的传输。它决定了数据线上每个位传输的速率，是帧时钟的多倍。）

                                                                                                   

                                                                                                                  图2：DSIO时钟与数据线

        接下来是数据线（如图2所示）。理想情况下，分析仪应支持在单条数据线上处理多达8个通道（TDM模式），或通过最多4条数据线的组合分配多达8个通道。

        数据格式和逻辑电压级别的灵活性同样重要。常见数据格式包括左对齐、右对齐、I²S和DSP格式。提供可视化的“活动时序图”（图3）可以更直观地选择合适设置，并有效减少错误。此外，应支持选择1.8V、2.5V和3.3V的CMOS逻辑电压级别。（PS:左对齐：数据位与时钟信号对齐，适用于某些音频处理芯片的输入/输出要求。右对齐：数据在时钟周期的末尾对齐，用于不同芯片通信的标准化。I²S（Inter-IC Sound）：一种广泛应用于音频设备的串行通信协议，特别适用于消费级和专业音频设备。DSP格式（Digital Signal Processor）：用于更高级的音频信号处理，允许处理器对数据进行更灵活的操控。）

        为了正确测试采样率转换器，串行发射器和接收器需具备独立时钟，因此这是串行分析仪接口的一项重要要求。

                                                                                                                    

                                                                                                                    图3：DSIO活动时序图

         ANST 6000系列 DSIO选件集成了上述所有功能，并提供了更多高级特性，使其成为各种串行音频测试应用的理想选择。

在Audio Sys测试软件中，发射器和接收器面板提供了对所有必要设置的访问，并且PSIA的设置可以保存到分析仪的测试文件中以供以后重复使用。      尽管DSIO和PSIA功能本质上类似，但它们之间存在一些差异。例如：     1.PSIA最多支持256个多路复用（TDM）通道，而DSIO支持8个。     2.DSIO模块拥有4条数据线，而PSIA只有1条。     3.DSIO可以支持不同的发射和接收速率，从而测试采样率转换器。     此外，与ANST接口的其他部分类似，DSIO配置面板的设计更加注重易用性，适合用户快速配置和操作。

 

外部示波器监控

     监控发送和接收信号对于评估时钟线和数据线的质量至关重要。串行接口上的缓冲输出是一项显著优势，它不仅提供了便捷的示波器连接方式，还能有效隔离示波器探头与被测设备（DUT）。

     另一个实用功能是通道输出线，它可以轻松连接示波器，并在TDM格式信号中识别通道切换。在ANST 6000 DSIO模块（如图1所示）中，面板底部的两个DB-15连接器即为缓冲的示波器输出接口。

                                                                              

                                                                                                         图4：使用外部示波器监控时钟线和数据线

配置文件

      预设的配置文件可存储分析仪的所有串行接口设置，以及评估板上的跳线、开关和接头位置，这极大地节省了时间。在Audio Sys软件中，配置文件可以轻松加载到DSIO输出和输入设置框中（图5）。

                                                                                                 

                                                                                                            图5：采样率转换器输入和输出时钟速率

      ANST提供了许多最新A/D、D/A和采样率转换器的配置文件，涵盖了如AKM、Analog Devices、Cirrus Logic和Texas Instruments等公司的产品。

      进一步操作：测试A/D转换器

      以下是连接到一个新的A/D转换器并评估其在麦克风前置放大器中的使用所需的步骤：

      1.启动ANST软件并打开输入配置设置框

       在信号路径设置中打开ANST输入配置设置框。从ANST DSIO配置文件下载中加载与转换器芯片的采样率、格式和模式相匹配的DSIO配置文件。此操作会自动配置分析仪的所有DSIO设置。

     2.编辑配置文件（如果必要）

     如果没有适合您的设置的配置文件，可以加载并编辑现有文件。例如，如果您需要96 kHz的采样率，而最接近的配置文件是192 kHz的采样率，则加载192 kHz配置文件，修改采样率后，将其另存为一个新文件以备后用。

     3.连接电源和信号线

     参考随ANST DSIO配置文件下载提供的连接说明表格，快速连接电缆，并设置跳线和DIP开关。

     4.启动电路板电源

     打开电路板的电源，并运行ANST软件中包含的多种音频测量功能，例如频率响应、THD+N、相位和信噪比测量等。

常见问题 1.演示板或其说明书有时会包含错误。请确保使用的是最新版本。 2.双排针脚连接器中未标记的一侧通常是接地，但不要直接假定如此，因为有时并非如此。 测试提示 1.遵守静电保护措施，以防止设备损坏。 2.不要使用过长的测试电缆，也不要延长ANST定制测试电缆包中提供的电缆。 3.在所有可能用于最终产品的采样率和模式下进行测试。