【应用】Keysight示波器和应用软件等用于数字音频，可取代传统繁琐易错的I2S和I2C手动测调

时间： 2022-06-02 来源：Keysight

技术问答

当数字音频在20世纪70年代首次被引入时，人们对它持怀疑态度，认为它毫无生机。即使在今天，尽管数字音频质量具有技术优势，但发烧友们仍对纯模拟系统深信不疑。工程师之间的音频讨论必然充满了密集的技术理论和热情的主观意见。无论主观偏好如何，没有人可以否认，在过去的几十年里，数字化使音频在许多新的应用中找到了一席之地。

今天，数字音频无处不在，无所不包。消费者使用他们的手机和智能音箱来传输音乐和视频，给朋友打电话，并与他们连接云连接数字助理交谈。一直包含音频的产品，如手机、笔记本电脑和电视，通过利用数字处理提高了它们的音质。其他过去没有音频的产品，如安全摄像机、可视门铃，甚至冰箱，现在都有双向音频通信功能。以同样的方式在模拟世界中实现这些应用就很难想象。

许多技术的进步使数字音频的普及成为可能。高级压缩算法、Wi-fi和蓝牙使我们有可能将数小时的音频从云端服务器传输到我们的设备上。但是，经常被忽视的技术是芯片间的通信协议，它使音频芯片能够相互配合，那就是集成电路内置音频总线（I²S）和集成电路总线（I²C）。

音频芯片如何进行通信

建立一个数字音频电路之间的通信标准，对于我们今天看到的消费市场上数字音频系统的发展和传播至关重要。在1986年引入I²S之前，设备没有标准的方式来传输数字音频，而是混合使用通用协议，如时分复用技术（TDM）。

I²S是一个串行总线接口，专门设计用于集成电路（IC）之间的数字音频数据通信。I2S协议将脉冲编码调制（PCM）音频数据从一个控制器发送到一个目标。它至少有三条线：位时钟、字选择和一条数据线。字选择用于指定数据应该发送到哪个立体声通道，左边还是右边。

另一个重要的标准，I²C，被用来控制音频信号链中的所有设备。I²C也是在20世纪80年代开发的，但它不是专门针对音频电子产品的。I²C将数据转换器和放大器IC等音频设备连接到主处理器上。这允许主处理器在启动时配置设备，并控制哪些设备被唤醒，还有其他功能，如控制采样速度、音量等。

音频IC通常支持其他协议，以给开发者更多的灵活性。一些音频设备有TDM和PCM接口的选项，可用于音频数据通信。一般采用串行外设接口（SPI）来控制功能，而不是采用I²C。

数字音频系统的要素和优势

根据产品的预期用途，音频系统有许多配置。有些系统通过使用模拟麦克风和扬声器放大器，使得中间的数字处理量最小，从而尽可能长时间地将音频保持为模拟状态。另一些系统则接收数字音频数据，对其进行处理，然后输出到另一个系统，整个过程而没有任何模拟音频信号存在。

图1：该音频系统框图显示了IC之间的I²C和I²C连接

成本和质量是做出这种决定的关键考虑因素。发烧友系统倾向于使用高质量的分立元件，特别是数据转换器，因此有更多的模拟元件。另一方面，消费电子产品重视成本效益的集成：数字微机电系统（MEMS）麦克风、带有集成音频编解码器的数字信号处理器（DSP）和数字输入扬声器放大器。图1中可以看到这种系统的一个简化例子。

对于需要对音频信号进行大量处理的系统来说，数字音频有许多优势。它可以很容易地被处理并传送给一个无线模块。在智能音箱中，音频通过Wi-Fi传输和接收，以进行基于云的处理和流式传输。数字麦克风阵列更适合采集远场音频，数字输入放大器（如智能放大器）可以处理I²S流，进行内部均衡和音量控制，使小扬声器听起来更响亮。由于这些原因，除了成本优势外，数字音频IC的市场已经在许多新的和意想不到的领域增长。

测量、分析和调试数字音频

这种增长的一个副作用是，在音频或声学方面没有什么经验的工程师现在要负责设计、测试和调试音频系统。音频开发人员传统上通过视觉计数位来手动测试和调试I²S 和 I²C。这种方法很繁琐，容易出错。拥有一个I²S和I²C信号分析工具包对任何从事消费电子的开发者来说都是至关重要的。

值得庆幸的是，对于拥有正确分析软件的示波器来说，触发和解码这些协议是简单的任务。无论你是哪种KEYSIGHT示波器，都可以使用软件包来简化这一过程。对于Infiniium示波器，D9010LSSP 应用软件使你的示波器能够触发和解码I²S、I²C、SPI和更多低速串行协议。同样，每个InfiniiVision X系列示波器都有嵌入式分析软件，包括对这些常见音频串行协议和更多协议的支持。InfiniiVision 3000G X系列标配D3000GENB嵌入式分析软件，它支持I²S、I²C、SPI和更多串行协议的触发和解码。

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Keysight（是德科技）测试仪器分销产品选型指南（英文）

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型号- U8480,B2911A,U1272A,N8926A,34460A,N7040A,U8000,N9340B,53140,N5742A,N5766A,34905A,N9918A,N6735B,N8480,N5743A,N5767A,N1914A,3024T,3012T,U1273A,34904A,N6746B,N6734B,U3800,U1282A,N8948A,34470A,N7042A,N1913A,N5744A,N5768A,34903A,N8924A,N9916A,N9928A,34939A,N6701C,N8949A,U1271A,N8925A,N8937A,N7041A,N1912A,N9000B,N5745A,N5769A,N2819A,3022T,3034T,N6700C,34902A,N9917A,34938A,N6736B,U1600,8491A,DSOX1102G,DSOX1102A,N9320B,P-SERIES,33509B,N7020A,N1911A,N9344C,N5746A,N3302A,N2818A,34901A,34937A,U1701B,82357B,U1273AX,U2802A,N5181B,N2142A,U1281A,B2902A,4024A,N5747A,N3303A,8490G,N2805A,3032T,N6702C,U1700,N6705C,N8928A,N9342C,33519B,B2901A,N3304A,N5748A,34947A,N2804A,N8929A,N5171B,N9343C,N2140A,X-SERIES,B2912A,N3305A,U8903B,N5749A,4022A,34934A,4034A,34946A,8480D,3054T,U2702A,N3306A,U1733C,U1210,U2300,N5700,34945A,3458A,TU1453A,U2701A,B2962A,1146B,N3307A,1147B,N7026A,33600A,33612A,B2961A,N9322C,N9310A,U1731C,2002A,53200,2014A,3104T,U1610A,U2723A,33611A,2004A,U1732C,J7205A,34942A,U3606B,53210A,J7205B,U2722A,N1810UL,33622A,3102T,34941A,N8760A,2012A,2024A,U2500,U1620A,33512B,33500B,33621A,N1810TL,3004A,N6700,N6705,N8761A,N2821A,33511B,N3300,4104A,2022A,N2820A,U2600,33510B,33522B,3014T,N2843A,E36100B,33521B,N9962A,87106D,AC6804B,E4982A,DAQM905A,34950A-34959A,N6750,N9950A,N8740A,E36103B,U2020,EDUX1002A,N9951A,33520B,N7007A,83050A,N2962A,53131A,P9243A,E4981A,U2741A,34972A,E36102B,J7211B,J7211A,J7211C,E36320A,N8741A,AC6802B,DAQM903A,U1270,N9960A,E36311A,N8762A,E36105B,N6781A,U2000,E3641A,EDUX1002G,N2863B,AC6803B,DAQM904A,N8900,U1280,84904L,U2751A,34970A,N9961A,B2900,E36104B,E3640A,AC6800B,N2862B,6002A,E3600,E-SERIES,E36313A,DAQM900A,U1250,U5850,N8756A,N8732A,N8950A,AC6801B,10070D,DAQM902A,U2761A,34980A,E36300A,E36312A,N6782A,DAQM901A,E36106B,53220A,N8757A,87222D,N8733A,N8951A,87222E,N9952A,87104D,P9242A,E4980A,6004A,53132A,N6785A,N6773A,U1452A,B2980A,N6761A,N8754A,N8742A,P9241A,N2871A,53230A,N8700,N4985A-S50,U1240,N6784A,E4981A-001,E4981A-002,N8755A,U1453A,N8731A,N2870A,8495D,N2797A,87405B,N2894A,N5770A,8495B,87405C,34420A,E3647A,10833F,34921A-25A,10833G,10833A,10833B,4154A,10833C,10833D,N6775A,U1450A,N8736A,N6763A,U1232A,N8954A,N6751A,N8930A,N7550,N9923A,N2796A,N9935A,N2893A,N5771A,E36100,E3646A,6811C,N4985A-S30,4032A,N8737A,N6786A,N6774A,N8943A,N6762A,E5063A,10834A,N8955A,U1451A,8494G,N8931A,E3634A,U1233A,3052T,N2783B,P9371A,N2795A,N5772A,6813C,E3649A,6800C,6812C,N6753A,N8758A,U1460A,N6741B,U1242C,N8734A,U1242B,N8952A,N6777A,N8940A,N6765A,P9370A,N2891A,N2782B,EPM SERIES,53181A,N5761A,34931A-33A,34465A,E3648A,4054A,N8759A,N6764A,U1231A,U1461A,N6752A,E9320,83020A,N8735A,N8941A,N6776A,N2793A,DAQ970A,N2890A,L2060,N2781B,U1240C,N9914A,82350C,N5750A,N5762A,U2063,E5810B,N8934A,N6743B,N9926A,P1912A,N8946A,N6731B,N9938A,U1252B,E3643A,E3631A,N6755A,14585A,N2792A,N2780B,U1241C,N5763A,E4980AL,N5751A,E36300,E9300,N8923A,N9915A,N8935A,N6742B,N9927A,E3630A,U1241B,4052A,U1253B,E3642A,N6766A,34908A,N6754A,N2791A,N9912A,N8738A,N9936A,U1190,U2040,N5752A,N5764A,34450A,DAQM907A,N8932A,N8944A,34907A,N8920A,E3645A,N6745B,E3633A,N6733B,L2050,N2790A,U1251B,N8739A,N9913A,N9925A,N5741A,DAQM908A,N5765A,34461A,U2053,N8945A,N6732B,N9937A,N8957A,N8921A,E3632A,E3620A,N6756A,E3644A,N6744B

选型指南 - KEYSIGHT - November 2018 PDF 英文下载

为什么尽量使用尽量短的引线来保持示波器探头带宽和精度？

为了进行最准确的测量，最好使用尽量短的示波器探头探针。示波器探头对您的设备施加的电阻、电容和电感负载效应会影响您在示波器屏幕上看到的信号。这些负载效应可能会改变被测电路的工作状态。了解这些负载效应，有助于您避免为特定的电路或系统选择错误探头。

技术探讨发布时间 : 2024-06-14

【选型】Keysight（是德科技）光波产品（测试与测量网络和数据中心）选型指南（中文）

目录- 光波产品应用简介光波产品应用软件可调激光源（TLS）和固定激光源（DFB和FP）光功率计偏振产品多波长计光衰减器和光开关光波器件分析仪（LCA）光调制分析仪（OMA）和ICR测试示波器与光/电转换器任意波形发生器（AWG）比特误码率测试仪（BERT）数字互连测试系统光接收机极限测试（ORST ）数字通信分析仪（DCA） SMUs 光波产品选型表和附件

型号- N4391A-110-Z33,N7783B,B2911A,N4980A,81600B-140,8703A,81600B-142,N1010A,81656A,8165XA,N771XA-340,81620B,N1090A,N7782B,81000NI,N7714A,81578A-062,M8046A-A32,81657A,81960A,81001PA,81003TD,M8020A-BU2,N7761A,81950A-301,DSAV164A,N7740MI - MU,N7785B,M8195A,M8061A,81630B,81009BH,81578A-050,DSOV084A,M8020A-BU1,81009BM,81950A-310,N7784B,N7740FI - FC,8703B,M8196A,M8062A,B2900,N4373D,N7740ZI,N4960A-CJ0,DSAV204A,N4960A-CJ1,81000PA,N4903B,N4952A-E17,81655A,N771XA-304,N4960A,8164A,8164B,M8048A,8163XA/B,N7751A,N109X,8162X,81595B,81571A,81004BM,81004BH,N4374B,81624B,81000KA,81636B,81001MA,MSOV254A,81600B,8163B,8162XB,N4951B-H32,N1092,8163A,N1094,81606A-216,N7786B,N7762A,B2902A,86122C,DSOV334A,N1077A-232,N4375D,N1077A,N4917B,N4952A-E32,81001LA,81940A,81613A,N4917A,MSOV134A,81607A-116,8166A,8166B,B2961A/B2962A 6.5,B2901A,8152X,N7740LI - LC,M8190A,N4376D,N1076A,N490X,N437XB,N437XC,81610A,N4877A,81634B,N4951B,B2900A,N4951A,86100D-PTB,81606A-116,81606A-113,81490A-135,N7752A,B2912A,86100D,N7788B,N7764A,86100C,86100B,86100A,M8070A,81570A,81635A,8198X A,81950A,8198XA,N4951B-H17,81623B,N4952A,DSAV134A,86100D¨CSIM,N437XX,81001ZA,M8020A,N7731A,N4951A-P32,81195A,81624DD,DSOV204A,86100,MSOV084A,81606A,86100DU-400,81618A,8160XA,DSAV254A,B2962A,81000FA,N7766A,N776XA,M8045A,81000FI,81960A-E62,81000VA,81003LA,81576A,8157XA,DSOV164A,N4965A,N4951A-P17,B2961A,N7745A,N4391A-120-Z63,M8046A,81608A-216,N4391A-120-Z64,N4980A-JTS,N7740BI,M8020,81602A,81626B,81001KA,81989A,81628B,83480A,8169A,N7744A,N775XA,N7768A,86120D,86120C,B2901A/02A/11A/12A,86120B,MSOV334A,N4967A,81609A,N7004A,81608A-116,N7711A,N7747A,81608A-113,M8051A,81490A,N1094B,81490A-E10,N1094A,81000BT,81949A,N4951B-D32,N7734A,DSAV084A,81000BI,81000BC,M8041A,M8040A,N4391A,81980A,81490A-E03,N7740KI - SC,8194XA,N7781B,DSAV334A,N7700A-100,81607A,81619A,N7700A-102,N7700A-101,N1092A/B/C/D/E,M8045A-0G3,M8030A,DSOV254A,N4392A,86100D-200,81602A-013,N1092A,MSOV204A,N1092E,N1092D,N1092C,81577A,N1092B,N1294A-031,81001FA,81608A,8160XX,N7700A,54750A,N1077A-SMS,M8045A-G32,DSOV134A,N7748A,86108B,N4951B-D17,81663A,N1094A/B,81578A,MSOV164A

选型指南 - KEYSIGHT - 2017年3月31日 PDF 中文下载

【经验】示波器的使用：如何记录和保存示波器测试结果

是德科技为您演示如何记录示波器的数据。在本文中，您将了解如何保存并调用各种示波器文件类型，包括图像、参考波形和设置。对于本实验，您必须有权访问个人 USB 存储设备。

设计经验发布时间 : 2023-06-21

解析触发工作原理和示波器触发功能，探讨如何使用示波器电流探头测试上电时刻冲击电流

本文KEYSIGHT详细介绍了示波器的触发工作原理和示波器触发功能，并探讨了如何使用示波器电流探头测试上电时刻冲击电流。

设计经验发布时间 : 2024-05-29

【经验】如何升级Keysight（原安捷伦）示波器固件？

世强硬创开放实验室有不少是德科技（Keysight）示波器，固件版本都比较老了，以至于一些配件无法正确的识别和匹配，比如1147B探头，被示波器识别为1147A。本文把DSO5000示波器和6000示波器固件升级一下，这里和大家分享升级方法和过程。

设计经验发布时间 : 2021-09-09

9步走告诉你如何使用示波器

示波器的使用方法, 一方面取决于您现有的示波器的型号和配件，另一方面取决于您想要进行的测量活动。本文介绍了9个简要步骤可满足大多数标准使用情况。

技术探讨发布时间 : 2023-12-13

【经验】Keysight对实时示波器与采样示波器进行详细剖析—两者概念、区别及应用优势

实时示波器和采样示波器，相似的名字，不同的方法，让Keysight为您理清实时示波器、采样示波器。首先了解这两种仪器的区别，其次分析它们在特定的应用中各有优势，确定哪种仪器更适合使用。

设计经验发布时间 : 2022-06-03

【经验】示波器使用同轴线测试高速差分信号技巧

我们使用示波器测试高速差分信号时，可以使用差分探头，也可以使用射频同轴线缆。是德科技的S系列和EXR系列示波器以上都有自动差分功能，首先打开示波器的Setup-Channel菜单，我们会看到示波器通道设置菜单。

设计经验发布时间 : 2023-03-03

解析触发电路在示波器中起什么作用

示波器触发功能能帮助我们找到感兴趣的信号或是电路中的问题，共有11类出发功能。本文，KEYSIGHT详细解释了示波器的边沿触发功能和相关的示波器触发原理。

技术探讨发布时间 : 2024-05-26

示波器使用技巧——如何补偿示波器探头？

示波器探头的重要性示波器探头是示波器外部的电路器件，其作用是从被测电路中探测信号，当探头接入被测电路后，探头会成为测试电路的一部分，而探头和示波器相连接，探头又会成为示波器测量系统的一部分。所以探头的电路设计非常重要。由于探头中存在分布电容和分布电感，尤其在进行高频信号测量的时候会使信号的频率特性变差。

设计经验发布时间 : 2023-10-28