一文读懂TWS耳机异音，底噪，回声测试难点
自2016年苹果的AirPods发布以来，TWS耳机市场一直在迅猛发展和壮大，逐步提升在整个耳机市场中的份额，无论是坐公交，乘地铁，漫步，还是居家娱乐，都能看到TWS耳机的魅影。
换个角度讲，TWS耳机正在全方位融入人们的生活。与此同时，习惯了TWS的用户对于TWS耳机也有着更高的要求，比如音质，降噪，更好的无线连接，防水，续航，轻便，舒适等。
近期市场调查反馈得知，消费者普遍把音质作为选购TWS耳机的首要指标。其中消费者直观感受到的几项指标，在生产环节又容易忽略及不易测试出来的。测试员在听音时因工厂环境原因也难以分辨出来，但在实际使用过程中又很容易发现的不良，造成客户投诉及批量退货。这就是异（常）音，底噪和回声问题。下面我们基于这三者的表象，原因以及测量方法做些介绍。
一、耳机异（常）音
异（常）音泛指耳机喇叭漏气、杂音、振音等非正常音。其产生原因大概有以下几项：
1、喇叭音圈问题，如变形、散线、未对齐、尾部卷起大振幅时音圈碰擦到T铁或华司等。2、喇叭磁隙问题，有摩擦或松散微粒。3、喇叭振膜问题，脱胶，喇叭振膜边缘与钢架胶粘处分离，或振膜表面破损。4、耳机电气及悬挂系统的缺陷，导致干扰附加音。
异常音之所以难测试，一是恼人的异常音往往是比较轻微的，由于人工听音存在主观辨识性的问题，对于这类轻微的异常音疏于判断，但是终端客户可能不接受；二是在于产线测试环境嘈杂，普通的测试设备易受干扰，人耳对低阶次谐波的失真不敏感，所以在低阶的谐波失真导致的异音可能无法听出，但仪器有可能测出，从而导致误测，生产效率降低。
要想准确检测出异常音，高性能的硬件采集和优秀的软件算法缺一不可。指南测控的标准声学测试系统，通过规范的配备自研的高精度的测试传感器、高隔离度的环境环境、高灵敏度的GT-BT216C音频分析仪，辅以良好的减振结构设计，基于异常音包含大量的高次谐波失真成分这一基本原理，结合大量的生产测试经验和实验研究，形成了优于普通Rub&Buzz的独特的多达4种异常音检测指标，来全面检测异常音。
下图TWS耳机中的右耳在播放低频成分较为明显的音乐或者声源时，人耳可以听出略微的异音感；左耳表现正常。
通过指南测控的标准声学测试系统实际测试的结果，右耳喇叭播放时有略微异音，左耳喇叭听感正常。左右耳TWS组队声学测试，可以在喇叭播放特性的喇叭异常音测试步骤中看到，有异音的右耳的低频分量强度会变高，通过在指南Girant Audistic声学测试软件上测试异（常）音，并与正常品的对比和设定合理的limits，可以快速准确的检查出耳机的异常音不良。
下图是喇叭异常音1和喇叭异常音2的局部放大图，绿色曲线是在测试系统上测得的左耳的异常音曲线，橙色曲线是在测试系统上测得的右耳的异常音曲线，红色曲线是经过验证对比后设定的异（常）音管控的上限。
二、耳机底噪
底噪也就是本底噪声，一般指在电声系统中，除去有用的信号外的总噪声。底噪有来自于固有的电子、电磁噪音，也有确是功放电路或电源性能问题导致的。理论上底噪是无法去除的，当然只有当底噪大到影响听感的时候才是问题。很多时候可以提高信噪比把底噪给压低，这确实可以降低听音乐时噪声的影响。但是总之人们还是有带耳机不听音乐的时候，典型的如ANC耳机降噪工作的时候，此时显得尤为重要，近期几大知名品牌都因为ANC底噪问题造成过批量退货。
为了准确的检测产品底噪，我们需要知道目前行业内耳机功放工作类型大概有以下两种：
1、产品处于蓝牙播放状态时，功放IC有打开，输入端无任何音源，喇叭输出端有底噪信号输出。2、产品处于蓝牙播放状态时，IC会被系统静音，信号输入端需要给一个很小信号触发功放IC打开，喇叭输出端有底噪信号输出。
总的来说，底噪时需要多种指标和技术手段来验证和管控。指南测控整个标准声学测试系统通过极高灵敏度的仪器和声学传感器，采用多种评估底噪能量值的方法，以及专门为底噪测试而设计的箱体及治具结构，测试软件逻辑等一体化的设计，可以准确快速的进行底噪测试。
下图TWS耳机中的左耳，在喇叭播放空声源时，喇叭端有略微的电流声底噪，右耳无此不良现场，通过指南测控的标准声学测试系统进行左右耳TWS声学测试，可以在底噪测试步骤中检测到，有底噪异常的左耳的一些频段能量值偏高，无底噪问题的右耳的表现就“平顺”很多。再结合与更多正常品的对比和设定合理的limits，可以快速准确的检查出耳机在各种状态下的底噪不良。
下图是喇叭底噪测试的局部放大图，浅绿色曲线是在测试系统上测得的左耳的喇叭噪谱曲线，白色曲线是在测试系统上测得的右耳的喇叭噪谱曲线，红色曲线是经过验证对比后设定的喇叭底噪管控的上限。
三、耳机回声
回声来自于非预期的泄露，一般分为电学回声和声学回声。前者一般由于麦克风和扬声器线路布局不合理的电路耦合造成，后者则是由于麦克风和扬声器的声学泄露耦合而成。对于回声不良的耳机来说，在通话时，耳机喇叭播放的声音信号通过麦克风又传回电话另一头的手机，从而让讲话者听到自己的声音。
对于耳机来讲，主要是声学回声，表现为收发环路的隔离度不好，其根本原因就是耳机在装配时麦克风与喇叭的密封隔离没做好，导致通话时回声出现的不良体验。图中的耳机，在通话时，人耳会略微的感受到回声，也就是佩戴人讲话的声音又传递到了耳机本身的喇叭后播放出来，也有会在通话对方的手机端出现回声现像影响双方的通话质量。
指南测控的标准声学测试系统，根据回声传输路径，通过测试通话时耳机喇叭信号泄露到麦克风的能量，计算耦合损耗TCLw/EL来反映当前回声能量密度，结合样品和经验数据来设置合适的limits，能够快速可靠测试出耳机的回声性能。 如下图指南标准声学测试系统的回声特性测试项，能快速，准确直接的检测出回声不良的耳机类产品。
以上就是关于耳机异音，底噪和回音的大概介绍和指南测控提供的高效可靠的测试方法，供大家在需要用到的时候参考，希望能帮助您解决所面临的问题。
如有其他真无线耳机测试方面的问题想要探讨，也欢迎与指南测控进行联系：）
专业功放的维修方法及步骤
1．打开机壳别通电左右主板看一遍
为了避免故障机通电造成二次损坏，维修时，不要先通电试机。打开机壳详细查看一下左、右声道主功放板，看是否有管子炸裂、电阻烧焦、保险管烧黑等明显损坏。
2．在路测量功率管大管是否有击穿
如果从表面上查看左、右主板无明显损坏，可用指针式万用表Rx1挡在路测量大功率管的集电极与发射极之间是否有短路击穿现象。NPN -侧用黑表笔接集电极，红表笔接发射极，PNP -侧交换表笔测量。正常时应是阻值无限大，表针不摆动。如果机内电容还有存电，表针闪动后会回到原位。如果表针指示阻值为0Ω或阻值很小，说明功率管有击穿现象。一般只要一侧功率管有击穿，另一侧功率管很可能也有击穿。在路测量三极管的三只引脚之间的电阻是检查电路的基本方法，从而不必拆下管子大体判断是否击穿和开路。用MF47型万用表Rx1挡在路测量大中小功率管的脚间电阻，正常管子测量结果如下：正向测量，大功率管Rbe≈12Ω、Rbc ≈12Ω、Rce=∞(不导通）；中功率管Rbe≈15Ω、Rbc≈15Ω,、Rce=∞:小功率管Rbe≈20Ω，Rbc≈20Ω、Rce=∞；反向测量，均不导通。场效应功率管在路测量除漏极与源极反向测量内部二极管导通外，其余各脚之间应均不导通。
3．所有大管无击穿通电用耳听其间
如果经检查没有发现功率管有击穿现象，可通电试机。开机后用心听机内声音，专业功放一般都设置有保护续电器， 而且是每个声道一个，继电器吸合时会发出清脆的“叭嗒”声。有两次响声说明两个继电器都已经吸合，两路主功放电路基本正常，故障可能在外围输入与输出保护 电路。如果听不出是两个还是一个继电器有动作，可用手指按住继电器后开机。继电器吸合手指会有振动感。如果继电器在延迟几十秒后都不吸合，说明主功放电路 有故障。
4．大管不会全击穿射极电阻拆一端
如果功率管有击穿现象，而且所有管子测量结果都一样。此时不要一个个都拆，因为一侧的功率管全是并联关系，只要有一个击穿就会形成这样的测量结果。在实际维修中发现，一般都是个别管子击穿。把所有功率管发射极的陶瓷电阻脱开一端，再测量集电极与发射极电阻，击穿的管子就会暴露出来。这样便可只拆除坏管，省去功率管全部拆卸的麻烦和避免对印刷电路板的损坏。
5．查出坏管查周边三脚外围遭牵连
功率管一旦击穿，其三个极间就会完全导通，电源电压直通输出中点时必然要烧断发射极0.25Ω/5W的陶瓷电阻，如果该电阻没被烧断，就一定有别的地方出现开路现象，如保险管烧断或印刷板的铜箔熔断等。与功率管发射极相连的过流保护取样放大管功率管击穿，与基极连接的推动管击穿，上下推动管发射极电阻必然随之烧断。当上下推动管击穿后，恒压偏置管的损坏就很 难避免。在G类放大电路中，输出功率管的击穿多发生在强信号输出状态，这时，高压供电已经启动，作为高压供电开关的功率管或场效应管将会与输出功率管同时损坏。
6．脱开电阻暂不焊安全供电细查验
更换所有坏件后，不要急于恢复功率管发射极的陶瓷电阻脱开那一端。如果有功放维修电源，便可放心通电检查。如果没有类似的安全电源，使用原机正负电源时，可用两只100w灯泡分别串接在功放主板的正、负供电电路上。 100W灯泡的热态电阻是484Ω，正常功放主板的静态电流仅几十毫安，灯泡不会亮。如果电路中仍有严重短路故障，灯泡会发光，灯丝电阻将起到保护作用，防止电路再次损坏。对于具有两组供电电压的G类功放电路，供电要接在低压供电端，供电后对电路的关键点电压进行测量。
7．电压检查两关键大管偏置和中点
专业功放都属于甲乙类功率放大器，功率管偏置电压在0.3V—0.5V之间。通电测试不安装功率管脱开的发射极电阻，是为了防止偏置过高，集电极电流过大而影响测量。如果原电路两只推动管发射极只使用一个电阻，不与输出中点连接，当所有功率管发射极电阻脱开后，输出中点等于悬空，输入端失去直流负反馈，不能 对输出中点电压进行伺服控制。因此，需要在两只推动管的发射极与输出中点之间各接一只30Ω,的电阻或正向各接一只二极管。如果原电路中两只推动管的发射极各有一只电阻与中点连接，则可不再加电阻或二极管。这时，测量功率管基极对输出中点的电压应该是±0.3V~±0.5V。采用场效应功率管的功放，栅极对输出中点的电压应小于1.2V。输出中点对输入地的电压应该是0v，对于像QSc系列功放之类采用集电极接地的电路，其输出中点是电源主电解电容交汇处的悬浮地，功率管偏置电压是测量基极与电源之间的电压。这两个关键点电压正常后，方可把功率管发射极电阻脱开的一端按原位焊好，并拆除外加的电阻或二极管。
8．偏置中点全过关先静后动保安全
在安装好整个电路后，仍然使用维修电源或正负供电串联灯泡的方法给主功放板供电，进行全恢复后的测试检查，检查重点仍然是功率管偏置和中点电压。这时，可直接测量功率管b、e结电压，0.5v以下均为正常。场效应管偏置应不大干正负1.2V。中点电压只要不超过正负0.25V，而且无忽大忽小的波动，便说明静态是正常的。这时，可拆除维修电源或串联的灯泡，接入原机正负电源，接上音箱并输入音乐信号，进行动态试机。由小到大缓慢调整音量，大音量试机后，触摸功率管表面略有温升，说明维修圆满成功。
9．大管偏置不在 限 偏置电路是重点
在进行第7步关键电压测量时，如果功率管基极与输出中点的电压超过0.5v的界限， 说明偏置电压过高。其原因，一是更换的恒压偏置管与原来的管子参数偏差太大，二是偏置管基极的上偏置电阻开路或变大。如果检查偏置管和电阻没问题，可调整与偏置管基极连接的可调电阻，将功率管基极与中点的电压降到0.5v以下。如果电路中没有可调电阻，可先在上偏置电阻两端并联一只相同阻值的电阻，然后根据并联后的测量结果适当调整并联电阻的大小。若测得功率管基极与输出中点的电压是0V，则可通过测量偏置管c、e极间电压判断故障所在。正常时，偏置管的c、e极间电压是2V左右。有此电压说明推动管没导通，故障在推动级；无此电压，一是偏置管击穿，二是偏置管基极下偏置电阻开路，偏置管饱和导通。若偏置管与其偏置电阻无问题，说明故障在前边电路，应查电压放大级和差分输入级。采用运算放大器为输入级的功放，故障在电压放大电路。如果出现反偏现象，NPN 功率管的基极是负压或PNP管基极是正压，说明输出中点严重偏移，待中点电压正常后，再重新测量和调整。
10．中点出现正负电从后向前查一遍
如果中点出现较高的正负电压，则功放维修最困难。因为功放各级电路全是直接耦合，前后又有直流反馈，浑然一体，互相影响。坏件又已全换，维修进入困局。要在功率管发射极电阻仍然脱开时进行中点偏移的检修．是为了排除功率管对中点的影响，缩小故障范围。尽管功率管与中点完全脱开，可推动级发射极电阻的存在（后加电阻或二极管），使中点与反向输入端的直流负反馈仍然起作用。中点出现正负直流电压，说明中点偏移较大，超过负反馈的控制范围。用数字表测量，会发现两只推动管的b-e结电压不对称：当中点有正电压时，正电源一侧的推动管偏置大于另一侧；如果中点有负电压，则负电源一例的推动管偏置高。两只推动管基极之间的电压被偏置管固定在2.2V．如果某一只推动管偏置过高，另一只管子就会处于截止状态，这时，输出中点就变成或正或负的电源电压。如果两只推动管b-e结电压一样，但中点偏移明显，多是两只推动管直流放大倍数相差太大，应拆下配对更换。如果两只管b-e结电压不对称，则是前两级电路故障。而差分电路与电压放大级部分的小管子性能不好是很难用万用表检查 的，可全部拆除，用新管配对更换。换管前，要先拆下电压放大管基极与集电极之间的补偿电容，用指针表Rx10k挡测量一下，因为这两只电容漏电的情况时有发生。采用运算放大器输入的电路，可测量输出脚是否有直流电压。有直流电压时要测量其正反相输入端电压，正常情况下，这三只引脚电压都是0V。如果输入端 有电压，则可能是前边电路故障；如果拔掉音频输入插头，还有直流电压，则是IC本身故障。反馈脚有电压，可将输出中点接地端，如果三只引脚中仍然有直流电压，则是运算放大器故障，应更换此IC。此处NE5532和JRC4.558双运放使用最多，IRC4558没有NE5532名气大，但二者可互换。
小知识：在功放电路中，三极管的b、e结静态电压有四种：大功率输出管的b-e结电压在0.3V-0.5V之间，属于所谓的甲乙类状态；差分输入、恒流源。镜流源、电压放大、恒压偏置、电流放大各级管子b-e结电压均在0.6V以上，处于甲类状态；过流保护、G类电压切换的管予b-e结电压电压是0V，处于截止状态；保护继电器驱动电路的管b-e结电压在0.7V左右，处于饱和状态。
11．没有图纸维修难上下左右对照干
遇到电路相对复杂的功放，如果没有维修资料和图纸，维修很难下手。而专业功放的双声道结构给维修提供了方便之门。一般功放很少有两个声道同时坏的，只要有一个声道出故障，用户就会停止使用，因而另一个声道有幸保持良好状态，这为维修提供了参考依据。因为两个声道电路结构完全一样，电路板布局也大同小异，元件顺序编号也有一定规律可循，有的功放两块电路板甚至完全一样。两块板子比照着维修，就是左右对比法 。很多功放采用全对称OCL电路，除差分电路外，其后边的电路是上下对称关系，管子极性相反，阻容大小一样，这给维修提供了参考依据，这叫上下对比法 。在路电阻对比时，要使用指针式万用表，将表设置在 Rx1k挡，红表笔固定在扬声器输出负端接线柱上，从功率管开始一左一右地测量。相同阻值不要管，不同阻值出现时，离故障点就可能不远了。电压测量对比时，要使用数字表，黑表笔接输出负端，红笔一左一右测量。左右对比电压应一样，上下对比电压一正一负。测量重点是：输出中点、功率管基极、推动管基极（找中功率管）、电压放大级发射极（测靠在散热片上的偏置管集电极和发射极）、差分管基极（在音频输入插座附近找）。因OCL电路是全直流耦合，一点出故障会造成整个电路电压异常。电压对比要与电路分析结合，才能找到故障点；电阻测量对比较直观，适合故障元件查找。
12．特型管子不多见常备管子应急换
在维修一些早期产品或进口机型时，常遇到特殊型号的大、中、小功率三极管，若需要更换时没有该型号的配件，就需要应急代换。在专业功放维修中，主要强调的参数是集电极电流、耗散功率和耐压。常搞功放维修的，应储备几种管子，以便随时代换。在小功率稳压管中．5551 和5401可代换差分放大和电压放大电路中的管子，这对管子耐压高达160V，比其他型号配对管子的耐压高。在近年的功放产品中，几乎全都使用这对管子。其基极在中间脚，代换基极在右脚的管子时，将三只引脚弯曲交叉即可。中功率管中，2SC2073、2SA940和2SD669、2SB649两对管子为首选，耐压150V，集电极电流1.5A．耗散功率25W。这两对管子一对基极在左边，一对基极在右边。有这两对管子作备件，便可代换其他型号的中功率管。大功率管分1 00W、150W、200W三个档次。推荐使用C5198/A1941、C5200/A1943、C3858/A1494三对管子。其中，C5200、 A1943是三对管子中耐压最高的，也是目前专业功放新产品中普遍使用的功率管。早期产品中，使用金封功率管的，也可用上述管子应急代换。三只引脚套上绝缘管，利用原散热片上的安装孔，加云母片固定，用引线连接三只脚。G类功放作电源切换管使用的场效应管，应选择耐压300V，电流30A的。如果原电路使用的是不同极性的管子，P沟道管不好配对时，可用IRF640、9640配对并联代换。
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