Đo kiểm chất lượng âm thanh là khâu mà mọi nhà máy sản xuất tai nghe, loa hay cụm giải trí trên ô tô đều phải đi qua trước khi xuất hàng. Khác với cảm nhận chủ quan của người nghe, khách hàng đầu cuối và các hãng đặt gia công đều yêu cầu con số: méo hài cộng nhiễu là bao nhiêu dB, tỉ số tín hiệu trên nhiễu ra sao, đáp tuyến tần số có phẳng trong dung sai không. Bài viết này đi qua các phép đo cốt lõi trong đo kiểm chất lượng âm thanh, rồi xem máy phân tích âm thanh Keysight U8903B đáp ứng chúng tới đâu — kèm đúng điều kiện đo mà datasheet quy định.
Vì sao đo kiểm chất lượng âm thanh lại quan trọng với nhà máy điện tử Việt Nam?
Điện tử đã trở thành trụ cột xuất khẩu số một của Việt Nam. Theo Tổng cục Thống kê, năm 2025 nhóm hàng điện tử, máy tính và linh kiện đạt 107,7 tỷ USD kim ngạch xuất khẩu, là nhóm hàng đầu tiên vượt mốc 100 tỷ USD, chiếm 22,7% tổng kim ngạch và tăng 48,4% so với năm trước. Trong dòng chảy đó, thiết bị âm thanh cá nhân — tai nghe không dây, loa Bluetooth, soundbar — cùng các cụm loa và infotainment cho ngành ô tô là những nhóm sản phẩm được lắp ráp với sản lượng lớn tại các khu công nghiệp phía Bắc và phía Nam.
Vấn đề là chuỗi cung ứng này hầu như không bán theo cảm nhận. Hãng đặt gia công gửi xuống một bảng chỉ tiêu, và mỗi lô hàng phải chứng minh mình nằm trong dung sai đó bằng dữ liệu đo. Một lô tai nghe bị trả về vì méo vượt ngưỡng không chỉ mất tiền hàng, mà còn kéo theo truy vết nguyên nhân trên toàn bộ dây chuyền. Vì thế, năng lực đo kiểm chất lượng âm thanh tại chỗ — thay vì gửi mẫu đi nơi khác — là một lợi thế cạnh tranh thực sự khi đàm phán hợp đồng gia công.
Đo kiểm chất lượng âm thanh gồm những phép đo nào?
Một phép đo âm thanh luôn là một chuỗi khép kín gồm bốn bước: phát ra một kích thích đã biết, cho tín hiệu đi qua sản phẩm, lọc bỏ tông gốc rồi cân phần sai khác, cuối cùng so với ngưỡng để kết luận đạt hay không đạt. Các chỉ số thường gặp trong bảng chỉ tiêu của khách hàng gồm:
- THD+N — méo hài cộng nhiễu so với tín hiệu gốc. Đây là con số hay được in trên datasheet loa và tai nghe nhất.
- THD — chỉ riêng méo hài, đã loại phần nhiễu, giúp tách bạch nguyên nhân gây méo là do phi tuyến hay do nền nhiễu.
- SNR và SINAD — tín hiệu lớn hơn nền nhiễu (và nhiễu cộng méo) bao nhiêu dB.
- IMD kiểu SMPTE và DFD theo IEC 60118/60268 — méo xuyên điều chế khi hai tông cùng đi qua sản phẩm; DFD được định nghĩa trong bộ tiêu chuẩn IEC 60118/60268 vốn dùng cho thiết bị trợ thính và thiết bị audio.
- Xuyên âm giữa các kênh — mức tín hiệu kênh trái rò sang kênh phải, ảnh hưởng trực tiếp tới độ rộng sân khấu âm thanh.
- Đáp tuyến tần số — sản phẩm có phát đều các dải tần hay bị nhô, hụt ở đâu đó.
Điểm đáng chú ý là cả sáu nhóm chỉ số của phép đo kiểm chất lượng âm thanh trên đều đo được trên cùng một thiết bị, trong cùng một lần đấu nối. Đó là lý do một máy phân tích âm thanh chuyên dụng vẫn có chỗ đứng riêng bên cạnh máy hiện sóng InfiniiVision hay hệ thu thập dữ liệu DAQ970A vốn phục vụ mục đích khác trong xưởng.
Keysight U8903B đo kiểm chất lượng âm thanh tới mức nào?
U8903B gồm hai nửa nằm chung một khung máy. Bộ phát analog làm việc từ 5 Hz đến 80 kHz với sai số tần số ±(2 ppm + 100 µHz) và độ phẳng ±0,008 dB trong dải 5 Hz – 20 kHz, tạo được sine, đa tông tới 64 tông, nhiễu Gaussian/hồng, quét, SMPTE IMD, DFD và phát file WAV ở tốc độ lấy mẫu 192 kHz. Ngõ ra đạt 0 – 16 Vrms ở chế độ cân bằng.
Bộ thu phân tích làm việc từ 10 Hz đến 96 kHz — cần lưu ý đây là hai dải khác nhau, không phải một con số chung cho cả máy. Dải đo trải từ dưới 1 µVrms tới 300 Vrms ở ngõ vào cân bằng (mức 300 Vrms chỉ áp dụng cho ngõ vào cân bằng, tương đương ±150 Vrms mỗi pha so với đất), ngõ vào chịu tối đa 200 Vp, đúng như nhãn cảnh báo màu vàng in ngay cạnh hai cổng XLR của bộ thu trên mặt máy. Trở kháng vào chọn được 300 Ω hoặc 600 Ω ở cả hai kiểu đấu, thêm 200 kΩ khi vào cân bằng và 100 kΩ khi vào không cân bằng — chính hai mức trở kháng cao này mới dùng để đo thẳng ngõ ra công suất của một ampli mà không cần bộ chia áp ngoài, vì hai mức thấp chỉ chịu tối đa 3 W (300 Ω) và 1,5 W (600 Ω).
Máy có sẵn bộ tạo chuỗi test: người vận hành dựng tuần tự các phép đo, gán ngưỡng Pass/Fail và xuất báo cáo ngay trên máy, không cần máy tính điều khiển bên ngoài. Với những xưởng đang chạy dòng máy phân tích âm thanh đời cũ, U8903B còn có chế độ mô phỏng giao diện máy cũ và bộ chuyển mã tự động sang lệnh SCPI — chương trình đo cũ không phải viết lại từ đầu. Kết nối gồm LAN, GPIB và USB.
Vì sao mức méo dư của chính máy đo quyết định độ tin cậy của kết quả?
Đây là điểm hay bị bỏ qua nhất khi đo kiểm chất lượng âm thanh. Phép đo méo là một phép so sánh, nên máy chỉ đọc được phần méo mà bản thân nó không tự sinh ra. Nếu sàn méo của thiết bị đo chỉ thấp ngang sản phẩm, con số đọc được là méo của máy chứ không phải của chiếc tai nghe.
Vì vậy cần đọc datasheet đúng cách. Với U8903B, mức méo hài cộng nhiễu dư là ≤ −108 dB — đây là giá trị bảo đảm, còn con số < −110 dB thường được quảng cáo là giá trị điển hình, chỉ ở 23 ± 5 °C. Cả hai đều đo tại 1 kHz, 1 Vrms, trong băng thông 20 Hz – 20 kHz, và Keysight ghi chú rõ rằng con số này đã bao gồm phần đóng góp của cả bộ phát lẫn bộ thu. Trên toàn dải nhiệt độ làm việc 0 – 55 °C, mức bảo đảm chỉ còn ≤ −100 dB. Một trạm đo đặt giữa xưởng, cạnh lò hàn reflow, nên tính theo con số sau chứ không phải con số trên tờ rơi. Sàn nhiễu dư của máy là ≤ 1,3 µVrms trong băng 20 Hz – 20 kHz.
Cùng logic đó, chỉ số nào cũng phải đi kèm điều kiện: sai số THD+N và SINAD là ±0,5 dB trong dải 20 Hz – 20 kHz nhưng nới lên ±0,7 dB khi đo tới gần 96 kHz; méo dư IMD ≤ −95 dB và xuyên âm ≤ −140 dB + 0,1 µV đều là giá trị điển hình. Thói quen trích dẫn kèm điều kiện này cũng chính là thứ phân biệt một báo cáo đo đạt chuẩn với một bảng số liệu không bảo vệ được khi khách hàng chất vấn — tương tự cách chúng tôi đã trình bày khi nói về đo linh kiện thụ động bằng máy đo LCR E4980A, nơi tụ và cuộn cảm trong mạch phân tần loa được đặc trưng hóa.
Nên chọn cấu hình U8903B nào cho dây chuyền của bạn?
Đây là chỗ dễ đặt hàng sai nhất. Máy bán ra ở cấu hình gốc U8903B-STD chỉ có hai kênh; bốn kênh là tùy chọn AN4 và tám kênh là tùy chọn AN8. Chiếc máy trong các ảnh minh họa của bài này chính là bản hai kênh — mặt trước chỉ có Generator Channel 1–2 và Analyzer Channel 1–2. Nguyên tắc chọn rất đơn giản: đếm số đường tiếng của sản phẩm trước, rồi mới chọn cấu hình. Một cặp stereo hay tai nghe TWS thì hai kênh là đủ; một hệ 5.1 có sáu đường tiếng nên phải lên tùy chọn tám kênh AN8, hệ 7.1 hay cụm loa ô tô nhiều đường tiếng cũng vậy; bốn kênh AN4 hợp với sản phẩm chỉ cần đo đồng thời tối đa bốn đường tiếng.
Ba thứ khác hay bị tưởng nhầm là có sẵn:
- Giao diện âm thanh số AES3/SPDIF và DSI nằm ở tùy chọn DGT. DSI hỗ trợ các định dạng I2S, Left Justified, Right Justified và DSP, mức logic 1,2 – 3,3 V, tốc độ lấy mẫu 6,75 kHz – 400 kHz.
- Mở rộng băng thông tới 1,5 MHz là tùy chọn N3431A, và quan trọng hơn cả: nó chỉ áp dụng cho hai kênh mặt trước. Nghĩa là không thể vừa đo tám kênh vừa quét tới 1,5 MHz trên tất cả các kênh đó. Ở chế độ này, méo dư tại 80 kHz chỉ còn ≤ −80 dB, không phải mức ≤ −108 dB của băng âm tần — tùy chọn này sinh ra để nhìn phổ của ampli Class D và nguồn xung, nơi thành phần ngoài dải nghe được mới là thứ cần soi.
- Đo chất lượng thoại POLQA là phần mềm N3432B cấp phép riêng.
Cuối cùng, khi đặt hàng nên cân nhắc luôn mã hiệu chuẩn kèm số liệu: U8903B-1A7 theo ISO/IEC 17025 hoặc U8903B-A6J theo ANSI Z540.
Trạm đo kiểm chất lượng âm thanh đứng ở đâu trong nhà máy?
Trong thực tế, một trạm đo kiểm chất lượng âm thanh thường xuất hiện ở hai vị trí. Ở phòng R&D, nó dùng để đặc trưng hóa mẫu thử và dựng bảng chỉ tiêu cho sản phẩm mới. Ở cuối chuyền lắp ráp, nó chạy một chuỗi test rút gọn trên từng sản phẩm hoặc theo mẫu, xuất kết quả đạt/không đạt vào hệ thống chất lượng. Nhờ có LAN, GPIB và USB, trạm đo dễ ghép vào hệ điều khiển sẵn có của xưởng.
Cần phân biệt rõ phạm vi: U8903B kiểm tra chức năng âm thanh của sản phẩm đã lắp. Việc phát hiện lỗi hàn, linh kiện sai giá trị hay hở mạch trên chính tấm bo lại thuộc về các hệ kiểm tra trong mạch như Keysight i3070 hoặc boundary scan x1149. Với phần vô tuyến của một chiếc tai nghe không dây — ăng-ten và khối Bluetooth — công cụ phù hợp lại là máy phân tích mạng vector và máy phát tín hiệu RF. Một dây chuyền hoàn chỉnh thường dùng cả ba lớp công cụ này ở ba công đoạn khác nhau.
POLQA đo chất lượng thoại khác gì đo méo thông thường?
Với các sản phẩm có micro và đường thoại — tai nghe có mic, điện thoại VoIP, thiết bị hội nghị — chỉ đo méo là chưa đủ, vì tai người không cảm nhận suy giảm chất lượng thoại theo cách tuyến tính. POLQA, tức khuyến nghị ITU-T P.863, giải quyết việc này bằng cách so sánh tín hiệu đã bị suy giảm với tín hiệu gốc rồi chấm điểm theo thang MOS từ 1 (kém) đến 5 (rất tốt). Đây là thế hệ kế tiếp của PESQ (ITU-T P.862) và đã mở rộng để xử lý cả tín hiệu băng rộng.
Trên U8903B, POLQA là tùy chọn phần mềm N3432B, cấp phép bởi OPTICOM GmbH, cho kết quả MOS-LQO ở dạng trung bình cho băng hẹp và băng rộng. Dải thoại điện thoại truyền thống là 300 Hz – 3,4 kHz, còn thoại băng rộng và siêu rộng phục vụ HD voice mở tới 14 kHz. Keysight định vị tính năng này cho thiết bị mạng 4G/LTE và 5G, điện thoại VoIP và các ứng dụng HD voice.
Câu hỏi thường gặp
Mức méo hài cộng nhiễu dư thực tế của Keysight U8903B là bao nhiêu?
Giá trị bảo đảm là ≤ −108 dB, đo tại 1 kHz, 1 Vrms, trong băng thông 20 Hz – 20 kHz. Con số < −110 dB hay được nhắc tới là giá trị điển hình và chỉ đúng ở 23 ± 5 °C. Trên toàn dải nhiệt độ làm việc 0 – 55 °C, mức bảo đảm là ≤ −100 dB. Cả hai con số đã bao gồm phần đóng góp của cả bộ phát lẫn bộ thu.
U8903B có sẵn mấy kênh để đo kiểm chất lượng âm thanh đa kênh?
Cấu hình gốc U8903B-STD có hai kênh. Muốn bốn kênh thì đặt tùy chọn AN4, muốn tám kênh thì đặt tùy chọn AN8; máy đo đồng thời tất cả các kênh nên phù hợp với hệ 5.1 hoặc 7.1. Ngoài ra Keysight có sẵn hai gói combo: U8903B-201 gồm bốn kênh kèm âm thanh số, và U8903B-212 gồm hai kênh với trở kháng 50 Ω.
Tùy chọn băng thông 1,5 MHz có áp dụng cho mọi kênh không?
Không. Tùy chọn N3431A chỉ áp dụng cho hai kênh analog ở mặt trước máy, nên không thể vừa đo tám kênh vừa quét tới 1,5 MHz trên toàn bộ số kênh đó. Ở dải mở rộng này, méo dư tại 80 kHz là ≤ −80 dB (điển hình ≤ −85 dB), khác hẳn mức méo trong băng âm tần. Tùy chọn phù hợp khi cần soi phổ ampli Class D hoặc nguồn xung.
Đo kiểm chất lượng âm thanh cần hiệu chuẩn định kỳ không?
Có. Kết quả đo chỉ có giá trị pháp lý và giá trị thương mại khi thiết bị còn trong chu kỳ hiệu chuẩn. Keysight cung cấp mã U8903B-1A7 (hiệu chuẩn theo ISO/IEC 17025 kèm số liệu) và U8903B-A6J (theo ANSI Z540). Techmaster là phòng hiệu chuẩn được công nhận ISO/IEC 17025 tại Việt Nam, có thể hiệu chuẩn tại phòng lab hoặc tại hiện trường — xem thêm dịch vụ hiệu chuẩn.
Bắt đầu từ đâu?
Nếu dây chuyền của bạn đang cần dựng một trạm đo kiểm chất lượng âm thanh, bước đầu tiên là chốt số đường tiếng cần đo đồng thời và danh mục chỉ tiêu mà khách hàng yêu cầu — hai thông tin đó quyết định cấu hình kênh và các tùy chọn đi kèm. Techmaster là nhà phân phối ủy quyền của Keysight tại Việt Nam; xem thêm trang sản phẩm U8903B, toàn bộ danh mục thiết bị Keysight, hoặc tham khảo trang sản phẩm chính thức của Keysight và datasheet 5991-4551 để đối chiếu đầy đủ đặc tính kỹ thuật.
Liên hệ Techmaster để được tư vấn cấu hình, báo giá và lịch hiệu chuẩn phù hợp với dây chuyền của bạn.
