[参考译文] TAS2563：扬声器播放性能与扬声器表征精度之间的权衡问题

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https://e2e.ti.com/support/audio-group/audio/f/audio-forum/1216782/tas2563-questions-of-trade-offs-between-speaker-playback-performance-and-speaker-characterization-accuracy

器件型号：TAS2563

您好、TI。

我正在处理一个使用 TAS2563的客户设计。预计产量为数千件。我开始使用 TAS2563 DSP 进行扬声器调节。我最初的计划是绕过或禁用扬声器保护算法、仅使用更传统的模块、如 EQ 和 DRC；这样、我们最初可能会禁用扬声器保护、并保留扬声器保护以供将来更新。

但现在我注意到、算法基本上始终开启、而调优指南 SLAA936A 中描述的方法并没有完全禁用或绕过算法(即将优先级设置为1、1、1或将 Xmax 和 ThermalLimit 设置为较大值)。

因此，我知道在 TAS2563上成功调节扬声器绝对需要扬声器特性参数，方法是使用 LB2 EVK 测量这些参数，或者根据扬声器供应商的信息手动输入这些参数(<--请确认是否正确)。

因此、考虑到这一点、我有几个关于扬声器型号需要多详细和多精确的问题。下面的问题可帮助我们确定需要采用哪种方法来表征扬声器外壳。

我听说过获得最终扬声器模型的两种不同方法。该设备制造商对数十个甚至数百个扬声器进行了特征描述、并使用平均结果作为正式的扬声器型号。或者、他们挑选了1-3个黄金样本、并将这些样本的特性用于官方发言人模式。您强烈建议使用一种方法而非另一种方法进行偏移和热特性描述吗？您是否会推荐其他方法？您建议以什么标准来选择黄金样本？是按照频率响应和 THD 还是按照电阻曲线？
在使用激光对扬声器系统进行完全定性与直接从制造商处输入单个 BL 因子值之间是否存在重大权衡？
类似地、我看到有一个工厂校准脚本可在已知温度下获取扬声器的 RE、f0和 Q。算法是否对每个扬声器高度依赖这些值？在所有器件上只输入一组相同的值(即在所有器件上重新使用相同的 bin 文件)是否存在重大折衷？

一般而言、上述问题的目的是帮助确定我们应该花多少时间和精力来确定发言人的特性。考虑最快的路径：如果我使用一个已知良好的器件(不是黄金样本)的偏移和热特性、并对所有器件重复使用 BL、RE、F0、Q、那么我们是否仍然能够获得智能放大器的一些优势(例如低回放电平下的低音更多)？或者、该快速方法是否最终会迫使我们降低驱动电平、以至于会抵消智能放大器的所有优势？我的目标是至少听到一些好处、即使与常规(非智能)放大器相比、它的响度只有几 dB。

2 年多前

0 admin 2 年多前

TI__Guru**** 2473270 points

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你好、Miguel、

一些评论、

您很可能需要花时间让扬声器保护正常工作。音频性能明显更好

是的、不可能完全绕过热保护。偏移保护应该能够被完全绕过。例如、如果将 Xmax 设置得很高、即使放大器被轨到轨驱动、器件也无法在任何频率下达到该偏移。但是、我同意您的评估、即使 Tmax 为1000C、热控制器也会有一定程度的压缩。

正确、成功的扬声器保护调优要求扬声器应采用 LB2来表征、或者制造商可以提供这些扬声器参数。

1)通常由工程师决定使用哪种方法来推导扬声器型号、因为最终您需要使用大量扬声器样本、例如10-20、以验证每个扬声器是否受到保护(X<Xmax、和 TV<Tmax)与扬声器型号和扬声器保护调谐进行优化。

我们执行此操作的方法是、取20个扬声器并确定其特征、然后取所有扬声器参数的平均值、力因数(BL)和等效热阻(Rteq)除外。对于 BL 和 Rteq、我们选择样本中最大的值。原因是具有高 BL 的扬声器往往具有更大的偏移、而具有高 Rteq 的扬声器在相同的输入激励下会升温更多。这为我们提供了一个平均模型、即使在极端情况下也是保守和保护的。

在对所有扬声器进行表征并找到平均模型(最大 BL、Rteq)后、我们可以继续验证样本中每个扬声器的保护情况。对于每个扬声器、我们将仅校准 RE。然后播放具有大低音内容的音乐以强调偏移、播放具有高平均能量的音乐和3kHz 0dB 音调、以验证过热保护。用激光测量每个扬声器以验证 X 始终不会超过 Xmax、并使用 PPC3验证任何扬声器上的电视始终不会超过 Tmax。

2)如果制造商提供 BL ,那么花这笔钱在激光器上进行这种测量可能不值得,但激光器对于验证扬声器保护非常有用, 如果您计划在未来做更多的扬声器调节工作、我强烈建议您投资于激光器。我们使用 Keyence LK-H050激光头和 LK-HD500显示面板。

3)工厂线校准工具(FCT)正在做2件事情、它在器件的室温下校准 RE、并检查 RE、F0、Q 是否在可接受的范围内。用户可以设定一个可接受的范围、例如+/- 10%、该范围内的任何扬声器都将通过、其 RE 将更新、并且产品可以发货。任何超出此范围的器件都将被标记为"失败"、并且应退出生产。

实际上、扬声器 RE 的校准非常重要、因为 TAS2563使用扬声器电阻的变化来确定音圈温度的增加。其中电阻的微小差异表示温度变化很大。

例如、铜的温度系数为~0.4%/去磁 C。如果使用标称 RE 值4欧姆、但一个扬声器的实际 RE 值为3.8欧姆(比标称值低5%)、则5%会导致扬声器过载12.5°C。 5/0.4 = 12.5C、

如果我在哪里总结;

-理想的情况是对20个扬声器样品进行相关的鉴定,选择最大的 BL 和 Rteq ,然后对20个扬声器严格测试这些参数,以验证它是否正常工作,并始终校准 RE。

但是、方法很快；

-表征20个扬声器,取这20个平均值,在 Xmax 和 Tmax 上保留10%的裕度,然后只校准 RE。

我希望这对您有所帮助、而不是太多的阅读内容。

此致、
Arthur

0 admin 2 年多前

TI__Guru**** 2473270 points

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谢谢 Arthur。这是非常有用的信息。我都在长时间的阅读!

我必须问几个跟进问题、因为我所寻求的方法听起来并不是一个很好的计划。

A)只是为了仔细检查。在任何情况下、您都建议不要跳过 RE/F0/Q 单独校准、以防止任何给定的音圈过热、对吗？听起来放大器使用的关键基准参数是 RE 和当时的温度。听起来、脚本中生成的 F0和 Q 只是针对汇编行的通过/失败标准、对吗？

B)如果在 Xmax 和 Tmax 上留下10%的裕度、这意味着将这两个值设置为比已知值低10%、对吧？这是否意味着扬声器的最大电势驱动损失约-0.9dB？如果是、这在我们的情况下是一个很好的折衷。但总的来说、与常规的非智能放大器(额定功率为1.5W 的扬声器、8 Ω)相比、TAS2563大约能获得多少额外的 dB？我想确认的是、即使回过头来说1-1.5 dB、与非智能放大器相比、最终仍然会产生几 dB 的额外响度(和/或低音)。

c)在验证/验证最终扬声器模型和调优样本时、是否可以从 DUT 中的 TAS2563读取 TV 的值(通过 i2c、内部脚本或一些其他连接)？或者我是否需要将 LB2从外部连接到器件的扬声器？我假设针对 RE 的校准已经保存到器件本身(在运行工厂校准脚本之后)或在 PPC3 GUI 中手动输入、对吧？在验证测试期间是否有其他方法进入 RE？例如、是否要将新的 bin 文件保存或推送到器件的内存中？

D)有关将 Xmax 设置为高值。我已经使用 TAS2563评估套件对该器件进行了一些初步调整、但当我将 Xmax 设置为10mm 时、放大器似乎想几乎不断地放大信号。我将其解释为放大器"认为"它仍然有足够的空间驱动扬声器。如果使用假的较大 Xmax 值、它将放大到什么电压限制？它会将其放大到"放大器电平"寄存器设置设置的最大电压电平吗？或者、它是否会忽略 "放大器电平"并一直走到"适合" VBST 电源轨内部的最大电压幅度？ (请参阅下面的屏幕截图)我必须做更多调整和测试、因此了解在测试期间将 Xmax 设置为人为高值时应该看到的正确行为将非常有用。

再次感谢您的详细回答。决定我们的后续步骤非常有帮助。

0 admin 2 年多前

TI__Guru**** 2473270 points

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你好、Miguel、

a)是的、您的理解是正确的

B)您的数学计算似乎大致正确、需要注意的一点是、扬声器温度与功率呈线性关系、而扬声器偏移与电压呈线性关系。因此、如果使用电压比进行 Xmax 降额、使用功率比进行 Tmax 降额计算、则数字可能不同。

智能放大器保护的一个主要优点是、您能够更加积极地提升低于扬声器 F0的频率、而无需担心偏移保护会损坏扬声器。热保护导致的响度增加取决于您已经完成的调整。也许您已经调整了它的这样一种方式,扬声器已经被非常用力的驱动,但还没有测试了足够长的时间,以损坏? 如果是这种情况、好处可能不明显。借助 TAS2563在早期的发展阶段、我们已针对商用产品进行了演示、这些产品能够在基础上打破当前性能~6dB、在中频和高频下突破~3dB

C)即使没有连接 LB2，也可以使用 PPC3中的验证窗口来录制电视节目。是的、运行工厂校准脚本后、RE 将保存到器件中。可以使用 FCT 工具或手动将其输入 PPC3。

D)最大输出同时受最大升压和放大器电平限制、放大器输出显然不能超过升压电压。放大器电平描述最大的满量程输出电压。即12dBV 表示比1Vrms 大12dB。 12dBV = 4Vrms ~= 5.64V 峰值。这意味着当没有由于偏移或过热保护而产生衰减时、输出在所有频率上都应为5.64Vpeak (11.28Vp-p)

此致、

Arthur

0 admin 2 年多前

TI__Guru**** 2473270 points

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这一切都很有帮助。我认为这些可能是我关于本主题的最后一个问题。它们与项目 D 有关

文档 SLAA857 (扬声器保护算法)指出、当计算出的偏移超过 Xmax 时、保护算法会使输入信号衰减、否则不会更改。偏移保护仅限制了信号、而不会产生升压、对吧？温度保护功能是否也起到信号限制器的作用、还是在任何一点尝试放大输入信号？如果偏移和热保护算法只是"被动"、那么它将使我更加有信心能够预测或控制扬声器所见的最大电压。

在这份注释中、有必要知道 "放大器电平"值基本上就是放大器的 DAC 增益。因此、无论上游发生什么情况(EQ、DRC、X 保护、T 保护等)、输出电压不能超过"放大器电平"设置的电平、对吗？如果我需要在开发的某个点修改"放大器电平"、我是需要使用新的"放大器电平"设置重新运行扬声器特性描述、还是算法会自行调整到新的电平？

谢谢你

Miguel

0 admin 2 年多前

TI__Guru**** 2473270 points

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你好、Miguel、

扬声器保护装置仅相减。(它们产生的增益为0dB 或负值)。这仅仅意味着您可以积极地进行调优、它将充当硬性限制。

是的、输出永远不会超过放大器电平。如果您更改了放大器级别、则无需再次进行扬声器特性评估。算法使用放大器电平寄存器将数字 dB 值与有意义的电压相关联。

您应该明白、我们使用的扬声器模型(Thiele 小型/集总物理/热模型)是行业标准、并且与所使用的放大器完全无关。

此致、
Arthur

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