這篇文章在貼文前我已先打好草稿了. 可是寫完後才發現好像把 Audio Precission 說的太好了, 有點廣告嫌疑....~
而且我也不知道發在這個版對不對, 因為 Audio Analyzer (音頻分析儀) 其實不算音響系統的成品, 他比較像是 "電路技術" 中的一環. 所以我發在這裡.
如果不適當就請版主幫我刪除吧~
PS. Po文之後發現, 我的照片有些因為從螢幕截圖下來 (而我的螢幕又很寬), 因此可能照片有點寬, 會超出一般螢幕, 有些資訊在照片右邊的會看不到.
如果有這種情形, 而你如果又很想看完整的照片的話, 那可能要麻煩你用滑鼠右鍵選另存新檔, 將照片存到你電腦內再開啟, 就能看到完整的圖片了.
文章有點長, 請大家慢慢欣賞.
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A. 緣起:
最近重新流行 LP 黑膠唱片. 而我為了搞一個黑膠唱片專用的 "唱頭放大器" 才突然發現, 我原有的音頻分析儀, 已29歲的 HP8903A 老態顯現了
在LP唱頭輸出這種極低電平訊號的情況下 (LP唱片的 MM 唱頭輸出 2mV~5mV, MC唱頭則更低, 只有 0.5mV) 我原有的 HP8903A根本無法量測各項數據.
因此, 我決定更換音頻分析儀. 但不管換那一種廠牌型號, 只要是新的, 這種 Audio Analyzer 儀器至少都二十萬起跳....
B. 需求定案:
決定要換之後我開始在市場上調查有那些產品可以給我使用. 但在這之前, 我要先定出我要的主要功能.
1- 類比式量測. (有數位量測功能如不加錢, 則可以接受)
2- 只需二聲道量測就可以.
3- 要內建低失真訊號產生器.
4- 可以量測的項目至少要有, 頻率響應, S/N 比, THD 失真率 (或THD+N), IMD失真, 相位差, 串音. (很多現在都只支援測 THD+N, 能純測 THD 的產品反而不多)
5- 最低失真至少要能量測到 -95dB (約0.01%~0.03%)
6- 要能自動掃描測試, 如果還能列印測試圖表或是與電腦連線使用則更佳.
7- 預算三十五萬以內.
C. 市場訪查:
當然我第一件事就先去看 HP. 因為我已很熟稔我現有的 HP 8903A 的操作方式,
再更換同廠的新產品, 應該很容易上手. HP 現在已不做儀器了, 整個 HP 儀器團隊跟研發生產都賣給一家公司叫做 Agilent (安捷倫) 的公司.
Agilent 其實也是儀器界的名牌, 準確度與實用性以及耐用度也是有口皆碑的.因此我第一個就看 Agilent/HP U8903A. 訂價超過四十萬,
但因為我有舊的 8903A, 因此可以折 20% 做 Trade-In, 因此還算合於我的成本內.因此我也去看了 Demo.
第二個看的是德國貨, Rohda & Schwarz, 但這個牌子的音頻分析儀的旗艦機種 UPV, 太貴了, 要價超過60萬很多. 因此, 只能看次級品, UPP200.
當然我有去代理商那裡看過 Demo.
因為我的工作的關係 (廣播電視工程), 通常儀器我們只用 TEKTRONIX 太克 (決大多數是太克) 或安捷倫或是 Rohda & Schwarz.
我原先並不知道還有一家專門做 Audio Analyzer 的名廠, 那就是大名鼎鼎的 Audio Precision (簡稱 AP).
結果我知道 AP 還是在 And-Audio 這個音響專用討論版裡面知道的. (請看此篇文章 http://www.andaudio.com/phpbb3/viewtopic.php?f=18&t=80524&start=25)
這位 "PESTO" 網兄前輩說到 "讓音響專用測試儀器量不到 (Audio Precision只有200KHz頻寬)" 我突然決定上網看看這個 Audio Precision
一看之下不得了, 這才是我要的產品. 當然也馬上去看了代理商 Demo.
接著我也在網路上看了相關的另二家產品, 包括 PRISM SOUND 的 D-Scope III+, 還有 Stanford Research System 的 SR-1, 但這二家我沒去看 Demo.
以上我說的這些產品, 我都有去下載全套的說明 Catalog/Data-Sheet, 甚至使用手冊或Demo用的模擬操作軟體, 先回來研究, 試用, 操作看看各項細節...等等.
當然還有一些其他小廠甚至是更便宜的機種 (有用很高階音效卡/音效模組) 與 PC 連結後來當測試儀器的產品, 但這些我都沒考慮.
我只考慮正正式式的儀器產品.
E. 購置:
Stanford Research System 的 SR-1 外表看起來很炫, 但他首先被我淘汰, 因為他能支援類比量測的功能太少了. 他的重點都在數位音訊.
而且我有下載他的 Demo 版操作軟體試著操作看看, 發現並不是很好用.
PRISM SOUND 的 D-Scope III+ 則完全不考慮, 因為他在台灣的代理商, 我查了之後發現, 竟然是我工作上的競爭對手....如果我跟他們買, 我很尷尬了.
而且我有下載他的 Demo 版操作軟體試著操作看看, 也並不是很好用.
Rohda & Schwarz 的 UPP200, 200代表二聲道訊號測試. 這台其實功能還不錯, 內建 Embedded Windows 系統, 不用另外準備 PC 電腦. 直接買回來接螢幕就可以用了.
但他有二大缺失, 一是他的類比輸入只有 Balance 平衡式輸入, 但我大多使用 Un-Balance 非平衡式訊號. 他有附轉接頭, 但我認為這樣量測應該會有些誤差.
二是他的分析儀部份的最高輸入電壓竟然只有50V, 這等同於只能測試到約 80W 的後級, 再大功率的後級就不能測了. 因為這二大問題, 此機沒有被我入選.
此機無法下載 Demo 版操作軟體來試玩, 因為他不用外接 PC. 因此也沒有試用軟體可玩.
Agilent/HP 的 U8903A, 規格比較不好, 所有評比機種裡面, 他最低只能測到失真約 0.01%. 而且他只有在數位訊號測試部份有提供測量 THD 的功能
而在類比部份就只有 THD+N 沒有純 THD 測試. 而且, 他是用內建 Windows CE 的作業系統, 要印圖表式的報表是可以, 但功能有限. 因此最後也沒有能被我入選.
而且在 Agilent 原廠的應用示範內看得出來, 他們的產品設定應用是很偏重在現在流行的數位 3c 音訊產品, 而非 Hi-End 音響產品.
(像是測試手機音質, 藍芽音質, MP3 隨身聽....等等) 測式這些非 Hi-End 的產品, 規格上當然不用太好.
此機也無法下載 Demo 版操作軟體來試玩, 也是因為他不用外接 PC. 因此也沒有試用軟體可玩.
而最後, 當然就輪到 Audio Precision (AP) 果然還是音頻儀器測試的名牌, 所有對於音響或聲音需要用的測式功能他都有, 而更棒的是, 他給我很多意外的驚喜
像是除了我要求的測試項目, 他都可以達成之外, 他竟然還有提供我沒想到的功能, "反 RIAA 等化網路參數" 用此參數檔去控制他的訊號產生器,
可輸出反 RIAA 等化曲線的測試音頻, 這樣我很容易就測出來我的唱頭放大器的等化曲線誤差是多少. 真是太棒太棒的意外了.
而且, 不是只有貴的旗艦機種 (2700系列最貴, 要價近百萬) 他連最便宜的機種也有這些相同的能力. 而且規格都差不多, 最低 THD 至少都有 -100dB,
可測得 THD 數字都在 0.01% 以下. 算是便宜又功能最齊全的.
一開始我去把 AP 網站逛遍了, 發現適合我用的機種共有四種, ATS-1, ATS-2, APx-515, APx-520 (Apx-525移除數位音頻模組就變成了 520)
因此我就寫信並打電話給代理商詢問這四種的差異, 並要求報價. 代理商聽了我的要求後, 只問我 "你是否害怕在電腦上操作較複雜的軟體" ?? 我說不會.
那麼他就告訴我, 最適合我用的是 APx-515. 他說, 除非我未來想要擴充, 有擴充計劃, 那就要買 APx-525 (520) 不然 APx-515最經濟實惠.
至於 ATS-1 則是跟我現用的 HP-8903A 很像, 屬於單機式, 但缺點是報表列印, 現在市場上的印表機幾乎都不支援 ATS-1 (只有舊款的點陣印表機可支援)
而 ATS-2 基本上算是已經停產了. 而 APX-525 如果含數位音頻模組, 則會超過我的預算. 我可以先買 520 事後再擴充.
但 APx-515 則不但包括了我要的所有功能, 而且還有數位音頻模組 (有 AES BNC 非平衡輸出入, 與 AES 110-Ohm 平衡式輸出入以及光纖輸出入介面)
而且售價還低於我的預算. 唯一的缺點是只能測二聲道, 以及未來不可再擴充. (我要的功能在 AP 內部稱之為 Big-Six, 這算是他們所有儀器的基本功能)
因此我就下訂了. 當然我訂的就是代理商介紹的 Audio Precision 裡面算是第二便宜的 APx515.
F. 開箱了
下訂了之後等了約一個月, 交貨了. 而且代理商服務很好, 送到我家來, 還親自幫我一對一上課, 作教育訓練.
當然, 因為我事前已做足了功課, 這台機器的使用手冊我已讀過很多遍了. 加上軟體我之前也一直以 Demo 模式試玩了好久. 因此上課很清鬆.
而且我還做了全程錄音錄影, 隨時有忘記的地方, 馬上播回來看, 因此約二天就完全上手了. 以下是開箱的照片
一. 原箱
這沒有什麼好說的, 所有的新機器, 送來時都是冷冰冰的一個紙箱
二. 開箱後的包裝與附件
內容也很簡單, 只有本機, 電源線, USB線, 以及程式光碟 (內含使用手冊 PDF 電子檔), 以及簡單薄薄的安裝規格手冊. 原本應該有個提把 (代理商送的)
但是沒附在裡面, 代理商說會再幫我跟原廠要. 值得一提的倒是這條電源線. 代理商說, 這電源線與一般的不一樣, 一般的電源線插頭, 在中間那根地線的 PIN 很容易拔除
因為是空心的. 但 AP 附的電源線插頭部份是實心的, 中間的地, 是拔不掉的.
三. 取出主機
這就是本開箱文的主角. Audio Precision APx515 Audio Analyzer 音頻分析儀.
四. 主機正面照 (可看照片上的文字說明)
五. 主機背面照
我這台一共裝有四個 Option. 分別是
1- ADVANCED MEASUREMENT LIBRARY 簡稱 AML
2- HIGH SPEED TEST 簡稱 HST
3- ACOUSTIC RESPONSE 簡稱 ACR
4- ASIO software option
以上四種整合在一個軟體 Option 上, 稱之為 APX-SWB-2. APx Software Bundle 2
有注意到後面有個 "凸起蓋" 裡面大有文章
六. 軟體鎖
這個就是 "凸起蓋" 特寫, 其實他是個軟體保護鎖啦!!
七. 準確度校驗報告書
這是儀器最重要的部份, 不管是那家儀器廠商, 只要是有點名氣的原廠, 像是三大電子儀器名牌 TEKTRONIX, AGILENT, Rohda & Schwarz...等等所出品的儀器
都附有類似這份的準確度效驗報告書. 也因為有這道程序, 儀器才有意義. 不然不準的儀表量出來都是錯的, 有什麼參考價值呢??
在這裡順便分享一個小故事, 有一天, 我的工作人員來跟我報告說, 發電機有問題, 因此他們把機器設備全關了. 因為電壓太高, 怕燒了機器.
我說高到多少 (一般廣播電視專業設備都有自動切換 AC 輸入電壓的功能. 因此至少都可以耐到 AC240V) 他們說 170V??????
怪怪, 就算發電機壞了也不會有這種怪電壓, 剛好在 110 跟 220 的中間值?? 因此我過去看, 當下我順手拿了我的日本三和指針三用電表,
一量之下, 110 沒錯ㄚ?? 看看他們用的電表, 光華商場買的約300元不到的雜牌數字電表, 上面的低電池指示並沒有亮, 代表不是沒電
(有時廉價電表沒電時會不準), 這電表肯定是故障了 (再怎麼廉價的電表也不會差那麼多), 害大家白緊張一場. 這個故事告訴我們, 電表以及所有可以 "量測" 的儀器
準確度很重要, 如果不準, 那你找問題找到死可能都找不出來問題的所在.
八. 校驗標籤
除了校驗報告書之外就是這個校驗標籤, 也是很重要的資訊. 上面告訴你原廠執行校驗的日期. 通常有效期是一年. 一年之後最好還是回原廠再校驗一次
因為電子零件是有壽命的, 並且會因溫濕度而稍微的改變每個零件的特性, 因此每年至少要重新校驗一次, 這樣儀器才會準確.
但是校驗是要收費的, 因此, 每年至少要花約二萬元來做這件事.
九. 使用手冊
我的觀念是, 任何新到手的設備與裝置, 在開始使用之前, 當然最重要的是先讀手冊. 而且一定要先讀熟, 再下去實做, 這樣會越做越熟練. 買儀器是很貴的投資
而如果買了好的儀器設備確不會使用, 那更是浪費. 因此, 我在交貨前就已經自己先下載了整本手冊, 並且去輸出中心 (出圖中心) 把整本手冊印回來了.
十. 相關設備
前面介紹完了開箱部份, 接著就準備上工作台實際驗證一下這台 AP 的性能. 在此之前先介紹一下相關配套的其他儀器設備.
就如同最前面的介紹, 因為要測試很弱訊號的唱頭放大器, 因此我才發現我原本舊的 HP-8903A Audio Analyzer 無法使用.
最有可能的原因則是因為老舊導致很多接點都已有了氧化, 因此, 雜訊已蓋過要測試的訊號. 如此一來很有可能
我之前用的示波器, 函數訊號產生器 (主要測方波)....等等都有相同的問題. 既然最貴的音頻分析儀都換了,
那就一口氣把示波器, 函數訊號產生器全換了. 另外為了準確測試電阻電容以及輸出直流 (DC-Offset) 還有穩壓電路的輸出準確度....等等原因
我又再加買一台六位半的桌上型數字電表以及更精密的 Fulke 289 掌上型電表 (原本我是用 Fulke 112, 已經夠好了, 但這算是工業用, 而非儀器用電表).
原本還想再買一台 Agilent LCR表, 專門拿來測電容, 但後來發現我新購的太克六位半桌上電表與 Fulke 289 在量電容部份都很準, 因此就省下了 Agilen LCR 表的費用了.
1- 示波器
示波器我是順便換了這台, TEKTRONIX DPO2004B. 原本我是用 TEKTRONIX 465 類比 CRT 式的 100MHz 示波器, 但考慮到音頻訊號根本用不到 100MHz, 因此才買這台 2004B,
他只有到 70MHz (對音頻來說絕對夠用了), 但省下的預算從雙軌升級到四軌, 而且還是一台混合式數位示波器. 但買回來後發現與電腦連線一直有問題.
太克原本有跟 "美國國家儀器公司 National Instrument (簡稱 NI)" 合作, 使用他很有名的軟體叫 NI-LAB View Signal Express Tektronix Edition.
可以讓太克的示波器用 USB 與 NI 軟體結合. 而我的六位半桌上型數字電表也支援, APx-515 也支援, 這樣可以整合測試環境. 但很不幸的是就是連不起來.
詢問台灣的太克總公司, 以及亞州區客服 (在大陸) 都沒人知道為何. 原先以為是示婆器本身新品不良, 送去台北太克的 LAB 用檢測軟體全機跑了一次, 全部顯示正常....
後來是大陸技術支援客服部那邊的工程師有用同機型示波器也發現跟我同樣的問題, 因此他們有回我 Mail 說已在進行 De-Bug.....
後來我實在忍不住, 想說試試看是否可以從台灣打電話到美國的 800 (免付費電話), 原來只要我願意付費, 是可以從台灣撥到美國的 800....
當下我就打電話用英文問了美國那邊原廠的客服, 才發現原來現在買這個時間點他的型號是 DPO2004B. 就尾巴多了這個 B 字, 他們叫這台為 B Version
美國太克總部跟我說, B Version 不支援使用電腦連線 NI, 只支援使用太克自己的軟體 Open Choice. 這下慘了, Open Choice 只能顯示靜態波型
不像 NI 是動態 LIVE 的波型. 當下我就吵著要退貨. 可是後來冷靜想想, 退貨之後就只能換買 Agilent 的示波器了.
Agilent 同等級的是 DSOX-2004 這台螢幕比較大, 解析度也高, 波型顯示也比較細膩 (波型更新率比太克好), 但功能性上面還是差太克差了一點點....冷靜下來後想想還是算了.....
2- 函數訊號產生器
函數訊號產生器選了這台, 也是 TEKTRONIX 的 AFG-2021 便宜又大碗, 還可以用 PC 來編輯要產生的波型.
3- 六位半桌上型 DMM
這台幫了我一個大忙, 幫我挑電容與電阻, 挑出來的電容讓我的 LP 唱頭放大器的 RIAA 等化曲線誤差達 +- 0.105dB, 比十萬元以上的廠機 +-0.2dB 規格還要好.
(至於 APx-515 如何測唱頭放大器的等化曲線?? 後有詳述)
十一. 實測
先來一張我的工作桌所有設備集合大合照. 試玩時是測試我新作品 Hyper-A 4W 後級
從上面那張工作桌照片上可以看出來, 我的 PC 電腦螢幕跟一般的有一點不一樣?? 這就是先讀使用手冊的好處. 因為讀了使用手冊, 使我知道我需要這台超寬螢幕的顯示器
因為, APx-515 的軟體叫 APx-500 (此軟體是所有 APx-5 系列共同可以使用的). 而這個軟體可以把示波器圖, FFT 頻譜分析圖, 以及操作主視窗全部分離開來. 變成下面這個模樣
這時寬螢幕的好處就出現了, 我甚至還可以在螢幕上加上我測試中線路的線路圖或 PCB 圖, 方便我看. (就不需要在桌上再擺紙本線路圖了) 這樣桌面空間會更大. 下圖是實際的螢幕截圖
十二. 開個真正的主題專案來試玩 (LP MM 唱頭放大器總測試)
首先, 這就是我前面說的, 這台 APx-515 讓我很意外驚喜的功能. 原先我還自己做了一個 "反 RIAA 等化網路" 的電路要來測試唱頭放大器, 現在全部不需要了.
實際的操作方式是:
1- 先至 Audio Precision 官網下載 "反 RIAA EQ 曲線參數 EXCEL 檔".
2- 直接將這個檔案匯入 APx-515 的訊號產生器的 EQ 功能內. 匯入時要選 "EQ Inverse RIAA" 這個檔案. 如下圖
3- 接著就跟一般正常測試頻率響應的步驟一樣, 開始測試頻率響應, 就會看到如下三個結果.
上述三張圖, 是掃描訊號產生器的頻率所產生的結果. 而下面這張圖則是掃描訊號產生器的輸出振幅, 此功能是用來測試被測體 (DUT) 例如擴大機的
線性成度. (因為類比就是線性電路, 線性是很重要的一環)
4- 當然, 列印測試報告, 也是 AP 音頻分析儀的重點, 報告右上角的 AP Logo. 很多名廠甚至是 OPA IC 的廠商, 都用 Audio Precission 來測試自家 IC 的性能.
因此我想大家一定看過, 部份 OPA IC 的 Data-Sheet 圖表的右上角, 也有一個 AP 的 Logo. 就是用 Audio Precission 測試出來的. 因此 AP 的音頻分析儀是有公信力的.
除了測試性能圖表之外, 這台 APx-515 由於原設計精神是給生產線用的, 因此他還有兼生產線品管 (QC) 的功能
當然, 也少不了同時列印出測試條件
十三. 總結
下面這張圖是我這近一年來每天下班後辛苦的代價, 看著自己弄出來的唱頭放大器有這樣的性能心裡實在是很高興. (當然, TEKTRONIX DMM 幫助我挑選正確的電阻電容, 功不可末)
我是覺得, 雖然音頻分析儀很貴, 但有他的價值存在. 而我貼這篇開箱文來給大家分享的重點並不是在貴重, 更不是在炫耀說我有這樣的儀器設備. 而是想告訴大家
不管我們做出來的東西聽起來如何, 也不管各位同好用了多少 "燒料" 在所製作的成品上面. 始終大多數只是用 "人耳聽覺" 來驗證. 內行一點的玩家會用示波器看波型.
但, 如果經濟狀況許可, 我是覺得可以再更進一步, 弄個音頻分析儀來玩玩, 買二手的也行. (我之前用的 HP 8903A 在網路上有人賣約二萬而已) 這樣你自己才知道你裝的東西, 到底好不好.
而且有了這類儀器, 你會學到更多東西. 我也知道在這版上活動的朋友大多數都是業餘玩家, 但就像我一樣, 其實我這次的儀器設備的購買也不是我自己出錢的,
是有人 "投資" 我來從事這樣的電路開發工作. 我才會有這次的採購機會. 大家如果有機會, 也有可能遇到類似的機會, 我想說的是, 只要有機會, 不要放棄, 就試著玩玩看音頻分析儀
任何廠牌都好. 就像我很敬重的 "零件叫花子大師" 說的, 數字會說話, 波型不騙人. 與其投資在發燒料或發燒線上的資金, 我是覺得寧可拿來買儀器, 增加自己的電路知識與能力, 才能讓自己進步ㄚ.
謝謝大家~
