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最近敗了一台入門級示波器 (Twintex TSO 1022)，量測系統中各級的輸出，覺得蠻有趣的。所以決定開一個討論串，專門用來發表一些有趣的測試結果。

首先是音量對訊噪比的影響。以下是 SMSL M8 DAC，播放 1khz 正弦波，透過 PC 去設定音量，在各種音量下的波型 (無載情況下直接測量 DAC 的 RCA 輸出):

100% 音量，完美的正弦波


50% 音量，看起來也還好


25% 音量，有明顯的毛邊


10% 音量，這個病得很嚴重


下面四張，是對 iphone 6 的量測，一樣是 1khz 的正弦波，直接測量 phont out (無載)的輸出：

100% 音量


大約 50% 音量


大約 25% 音量，有點慘


大約 10% 音量，慘不忍睹

以下是 iphon6 推 apple earpod 時，1khz 各種音量下的波型：

音量 100%，美!


音量大約 50%，還可以


音量大約 25%，長毛了


音量大約 10%，長好多毛

在實用上一定是"有載"狀態，再測一次有載的波形才有對照組可評比呀！有輕載、半載、重載結果更好

skyboat 寫:在實用上一定是"有載"狀態，再測一次有載的波形才有對照組可評比呀！有輕載、半載、重載結果更好

謝謝飛船老師，後續會補上

下面這四張圖就真的是冒著生命危險量出來的，SPL PHONITOR MINI 接 HD800，PC 端音量開最大，靠 PHONITOR MINI 去調節音量，1khz 正弦波，量測 HD800 上的波型。配置如下：

MBPR -> SMSL M8 DAC -> PHOINTOR MINI -> HD800

3 點鐘方向，根本是小喇叭


12 點鐘方向，還是很大聲


9 點鐘方向，小弟一般聆聽都是在 9~11 點鐘的範圍


7點半方向，有點慘了


結論是 PHONITOR MINI 接 HD800 開在 9 點鐘以上的音量比較適合

接下來要展示 hi-res audio file 對波型的影響。使用 5khz 方波 (注意! 是方波!)，八種不同解析度的聲音檔(44100、48000、88200、96000、176400、192000、352800、384000)，foobar2000(ASIO 無使用 DSP)播放，透過 SMSL M8 DAC 輸出的波型。八個聲音檔是小弟寫程式產生的，程式碼可以到這裡找到：http://jessetsai1024.blogspot.tw/2016/05/sample-rate-5khz-using-system-using_1.html，或者到這裡直接下載聲音檔：https://drive.google.com/folderview?id=0B1ZJBWaA2S6FU3c2T1MwZE1EQ3M&usp=sharing

44100，慘不忍賭


48000，一樣慘


88200，稍微好一點，不過還是不及格


96000，又稍微好一點


176400，開始像方波了


192000，Good!


352800，Very good!


384000，當前大部分機器的極限!

承上文，這次要展示 foobar2000(ASIO) 的 MultiResampler DSP 對波型的影響。檔案是 5khz 方波，sampling rate 44.1khz 的 wav 檔，一樣是量測 SMSL M8 DAC 的 RCA 輸出(空載, DAC 的後級通常輸入阻抗都不小，所以測空載數值就可以)

首先是無 DSP 時的原始波型


Zero Order Hold



Blep Synthesis



Linear Interpolation



Blam Synthesis



Cubic Interpolation



Sinc Interpolation

若負載改為水泥電阻30/60/300ohm,是否會有相同問題呢?
另外,25%的音量,若變更不同頻率是否也有相同現象.
這些凸波毛邊是固定不移動?還是隨機的發生在波形任意的位置,會移動.

13F 寫:若負載改為水泥電阻30/60/300ohm,是否會有相同問題呢?
另外,25%的音量,若變更不同頻率是否也有相同現象.
這些凸波毛邊是固定不移動?還是隨機的發生在波形任意的位置,會移動.

回 13F 大大，這些雜訊非常隨機振幅大約都是 幾 到 幾十 mV。當訊號輸出振幅大時，相對不明顯，訊號振幅越小，雜訊對波型的影響就很明顯，無載或有載皆同 (上面兩個有載的案例分別是 apple earpod 以及 hd800) 。小弟晚點會試試使用大大建議的那幾顆水泥電阻試試有無差別。

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小弟 iphone 無載的接法 (iphone 開飛航模式):


有載 (earpod) 的接法:

只測輸出而無同步監測輸入？示波器的 Vertical resolution：8 bit 可能影響弱訊號觀測結果。

音量小時雜訊大,可能是示波器探棒感應到週邊的雜訊, 如LED檯燈, 電腦顯示器...等
不代表播放器或耳擴有輸出雜訊

如果音量小的時候測量到的雜訊這麼多的話
那是不是代表聽音樂的時候音量不要開小呢？
因為環境雜訊已經多到足以改變訊號原本的形狀了
（目視是增加了很多高頻雜訊，不確定是來自環境
還是數位示波器本身

關於音量與失真的實驗，小弟繼續做了一些測試。

探棒短路時，有 2mV 左右的雜訊。小弟換過三種不同廠牌的探棒，所以應該跟探棒品質無關。


探棒接 33 歐姆 5W 水泥電阻，雜訊幅度不變


iphone6 輸出 1khz 25% 音量正弦波(飛航模式)，負載是 33 歐姆 5W 水泥電阻。13mV 的峰峰值加上大約 2mV 的雜訊產生這種波型很合理


開啟低通濾波，濾除 500khz 以上訊號，波型變乾淨了


濾除 200khz 以上訊號，波型更乾淨


濾除 25khz 以上訊號，超乾淨


其實小弟實驗了許久還是搞不清楚雜訊哪來的，把所有電器關掉雜訊還是在。不過因為雜訊的頻率高過 20khz，所以人耳應該是聽不到的，不會影響聲音品質。

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後來小弟量了一下探棒的電阻，居然有 150 歐姆... 這樣看來應該是探棒接收到大氣中的電磁波雜訊了...

根據前面的經驗，小弟重新設計了一個實驗，用來測試透過 PC 調整 DAC 音量是否會影響聲音的品質。作法是透過 PC 將 DAC 的音量調小，然後透過擴大機將音量調大，讓輸出峰峰值維持在 300mV 的水準，並開啟 300khz 的低通濾波。接法如下:

MBPR -> SMSL M8 DAC -> PHONITOR MINI -> 300 歐姆 5W 水泥電阻

PC 100% 音量，AMP 大約 9 點鐘方向音量


PC 50% 音量，AMP 大約 11 點鐘方向音量


PC 25% 音量，AMP 大約 2 點鐘方向音量


PC 10% 音量，AMP 大約 4 點鐘方向音量


四張圖看起來似乎沒什麼明顯的改變...
結論是透過 PC 調節 DAC 的音量對輸出的波型在上面這個案例中沒有肉眼可見的改變

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之後又進行了一次類似的實驗，這次把 SMSL M8 DAC 的位置換成 iphone6，結論跟上面的實驗差不多 -> 調節手機的音量對波型沒有肉眼可見的改變

這跟以往認知的似乎不一樣...照理說越大聲雜訊放大越嚴重..擴大機控制力也越差不是嗎?
一般聽耳機推力正常的耳擴大多不超過11點中..低阻耳機有的連9點中都不到...這樣不就都不能聽了

wuvincent 寫:這跟以往認知的似乎不一樣...照理說越大聲雜訊放大越嚴重..擴大機控制力也越差不是嗎?
一般聽耳機推力正常的耳擴大多不超過11點中..低阻耳機有的連9點中都不到...這樣不就都不能聽了

小弟的想法如下：
1. 上面實驗單純是用肉眼看示波器的波型，所以只要不是太誇張的失真會看不出來
2. 上面實驗的負載是純電阻，太單純，換上耳機後可能不會是這麼回事 (之後會做實驗)
3. PHONITOR MINI 的 120V OP AMP 失真特性很不錯

下面這個實驗是測試實際接耳機時，音量對波型的影響。使用之前所述的 5khz 方波，sampling rate 384000 的 WAV 檔。硬體配置如下:
MBPR -> SMSL M8 DAC -> PHONITOR MINI

無載的情況下，峰峰值最大可到 6.48V


先用便宜的耳機試，Philips SHP 2000，峰峰值 336mV 得時候看起來還很正常


Philips SHP 2000，峰峰值 476mV 時出現不太對勁的波型


接下來試 AKG K702，峰峰值 576mV 時還算正常


K702，峰峰值 816mV 時開始出現怪現象


最後試 HD800，峰峰值到 2.5V 看起來都很正常，此時音量已經轉到 3 點鐘方向了

夠專業，頂這篇。

不專業 純破壞的人繼續出國進修去了，科科。

接下來要展示的是 SONY PHA-3 的 lineout 輸出，結果有點出乎意料之外。訊號是 440hz 的方波以及正弦波，調整音量讓峰峰值大約在600mV 左右且關閉所有數字濾波。

先列出對照組的組態，其中 SMSL M8 採用 ESS9018K2M 晶片：
MBPR -> SMSL M8 DAC + SMSL P1(線性電供) -> 量測 RCA 端子的無載輸出


SMSL M8 弦波，還不錯


SMSL M8 方波，也很不錯


實驗組是 SONY PHA-3 (ESS9018 晶片)，量測 lineout 輸出無載

實際接法


方波，有毛邊


正弦波，632mV 的峰峰值居然有這麼明顯的毛邊...


接下來換接 phone out，音量調最大


毛邊比 lineout 還嚴重


開啟低通濾波，要到 100khz 才能濾出好看的弦波

小訊號時的雜訊, 探棒短路, 低通開啟


小訊號時的雜訊, 探棒短路, 全頻寬


小訊號時的雜訊, 探棒開路, 低通開啟


小訊號時的雜訊, 探棒開路, 全頻寬


示波器有訊噪比, 此示波器雜訊小於1mV(RMS)
測量微小訊號,例如唱頭輸出時,應使用差動式探棒,有滿意的結果

妙妙貓 寫:小訊號時的雜訊, 探棒短路, 低通開啟
示波器有訊噪比, 此示波器雜訊小於1mV(RMS)
測量微小訊號,例如唱頭輸出時,應使用差動式探棒,有滿意的結果

貓大的示波器真不錯！ 小弟的就算探棒短路也會有 2mV 左右的雜訊，導致設計實驗時都要想辦法規避這個問題....

一般音頻量測應用,大多都是大訊號, 雜訊沒有影響, OK的

我利用Audio Precision 量測了三個行動產品, 同時比較掛上34ohm Bose 耳機和32ohm 假負載 的差異

iPhone 失真量測, 紅藍線是HP = Bose Headphone 黑線是假負載


iPhone 頻響量測, 紅藍線是HP = Bose Headphone 黑線是假負載


紅米 失真量測, 紅藍線是HP = Bose Headphone 黑線是假負載


紅米 頻響量測, 紅藍線是HP = Bose Headphone 黑線是假負載


DELL NB 失真量測, 紅藍線是HP = Bose Headphone 黑線是假負載


DELL NB 頻響量測, 紅藍線是HP = Bose Headphone 黑線是假負載

audiotestlabs 寫:我利用Audio Precision 量測了三個行動產品, 同時比較掛上34ohm Bose 耳機和32ohm 假負載 的差異

真的超專業的！真希望能多看到這種專業的量測！

失真率最好用百分比表示, 如: 1%, 0.1%, 0.01%....等
一般廠商音響機器規格,失真都用百分比表示, 沒有用dB表示的