[AKD4454-SA]
[KM118202] 2017/05
概要
AKD4454-SAは、AVレシーバー、DVDオーディオ、カーオーディオシステムなどに対応したAK4454(32-bit
4ch DAC)の音質評価ボードです。AK4454からの差動アナログ出力を加算するLPF回路を内蔵し、デジタルオ
ーディオインターフェースを使って、簡単に評価をすることができます。
オーダリングガイド
AKD4454-SA --- AK4454音質評価ボード
（専用コントロールソフトを同梱）
機能
3種類のデジタルオーディオインターフェース搭載
- 光入力
- COAX入力
- 外部入力
プリアンプ出力用LPF回路搭載
アナログ出力4ch搭載
ボード制御用USBポート
COAX In
AK4454
DIR
Opt In
AK4118A
6x2pin
Header
(DSP)
R1/R2
PIC
18F4550
USB
B-TYPE
I
2
C
/
S
P
I
MCLK
BICK
LRCK
SDTI
Audio
Signals
+12V
GND
Reg
12V ⇒3.3V
Reg
12V ⇒5.0V
D
3
.
3
V
D
3
.
3
V
TVDD
AVDD
VREFH1
VREFH2
U601
-12V
2nd Order LPF
L1/L2
+12V
-12V
+12V
-12V
+12V
Figure 1.AKD4454-SA ブロック図
AK4454 音質評価ボード Rev.2
AKD4454-SA
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[AKD4454-SA]
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ボード概略図
概略図
Figure 2.AKD4454-SA 配置図
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[AKD4454-SA]
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説明
(1) 電源コネクタ
+12V、-12V、GND
各電源の詳細はTable1.電源の設定を参照して下さい。
(2) LOUT1、LOUT2、ROUT1、ROUT2
AK4454のアナログ出力用RCAコネクタです。
(3) COAX、OPT
AK4118AにSPDIF信号を入力するコネクタです。
COAXを使用する場合：R305=0Ω、R306=Open (Default）
OPTを使用する場合：R305=Open、R306=0Ω
(4) AK4118A
AK4118Aはデジタルオーディオトランシーバーです。
SPDIF信号を使用してAK4454の評価をする場合に使用します。
(5) PORT303
外部インターフェース入力ピンヘッダーです。
MCLK、BICK、LRCK、SDTI1/DSDR1、TSMO1
AK4118Aを使用する場合 (Default) ： R313=R314=R315=R316=R336=51Ω
R318=R319=R320=R321=R322=Open
PORT3を使用する場合： R313=R314=R315=R316=R336=Open
R318=R319=R320=R321=R322=51Ω
(6) USB
ボード制御用USBポートです。PCと接続し専用コントロールソフトでAK4454を制御します。
(7) PIC18F4550
USBのドライバICです。
(8) SW301
AK4118Aの設定スイッチで、上側がHi、下側がLoです。
詳細はTable2.SW301設定を参照して下さい。
(9) SW401
AK4454の設定スイッチで、上側がHi、下側がLoです。
詳細はTable5.SW401設定を参照して下さい。
(10) SW402
AK4454のパワーダウンスイッチで、上側がHi、下側がLoです。
AK4454の動作時は必ずHiにして下さい。
(11) SW403
AK4454のミュートスイッチです。押すと出力がミュートされます。
(12) SW404
AK4118Aのパワーダウンスイッチで、上側がHi、下側がLoです。
AK4118Aの動作時は必ずHiにして下さい。
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[AKD4454-SA]
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操作手順
[1] 電源の設定
配線は電源の根本から分けて下さい。
名称
色
電圧
内訳
備考
+12V
赤
+12V
Op-Amp用
レギュレーター用
必ず接続します。
-12V
青
－12V
Op-Amp用
必ず接続します。
AGND
黒
0v
グランド
必ず接続します。
Table 1. 電源の設定
[2] スイッチ設定
使用したいモードに設定して下さい。
(1). SW301の設定
No.
Switch Name
Function
default
1
DIF2
AK4118AのDIF2-pin
Hi
2
DIF1
AK4118AのDIF1-pin
Lo
3
DIF0
AK4118AのDIF0-pin
Lo
4
OCKS1
AK4118AのOCKS1-pin
Hi
5
OCKS0
AK4118AのOCKS0-pin
Lo
Table 2. SW301 設定
Mode
DIF2 pin
DIF1 pin
DIF0 pin
DAUX
SDTO
LRCK
BICK
I/O
I/O
0
0
0
0
24bit, Left
justified
16bit, Right
justified
H/L
O
64fs
O
1
0
0
1
24bit, Left
justified
18bit, Right
justified
H/L
O
64fs
O
2
0
1
0
24bit, Left
justified
20bit, Right
justified
H/L
O
64fs
O
3
0
1
1
24bit, Left
justified
24bit, Right
justified
H/L
O
64fs
O
4
1
0
0
24bit, Left
justified
24bit, Left
justified
H/L
O
64fs
O
default
5
1
0
1
24bit, I
2
S
24bit, I
2
S
L/H
O
64fs
O
6
1
1
0
24bit, Left
justified
24bit, Left
justified
H/L
I
64-128fs
I
7
1
1
1
24bit, I
2
S
24bit, I
2
S
L/H
I
64-128fs
I
Table 3. AK4118A オーディオフォーマット
OCKS1 pin
OCKS0 pin
(X’tal)
MCKO1
MCKO2
fs (max)
0
0
256fs
256fs
256fs
96 kHz
0
1
256fs
256fs
128fs
96 kHz
1
0
512fs
512fs
256fs
48 kHz
default
1
1
128fs
128fs
64fs
192 kHz
Table 4. AK4118A MCLK設定
- 4-
[AKD4454-SA]
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(2). SW401の設定
No.
Switch Name
Function
default
1
I2C
AK4454のI2Cピンの設定
H：I2Cモード
L：SPIモード
Hi
2
PS
AK4454のPSピンの設定
H：パラレルモード
L：シリアルモード
Hi
3
DCHAIN
AK4454のDCHAINピンの設定（パラレルモード時のみ有効）
H：DCHAINモード
L：通常モード
Lo
4
TDM0
AK4454のTDM0ピンの設定（パラレルモード時のみ有効）
Lo
5
TDM1
AK4454のTDM1ピンの設定（パラレルモード時のみ有効）
Lo
6
DIF
AK4454のDIFピンの設定（パラレルモード時のみ有効）
H：32bit I2S互換
L：32bit 前詰め
Lo
7
CAD0-I2C
AK4454のCAD0ピンの設定 (I2Cモード時のみ有効)
Lo
8
CAD0-SPI
AK4454のCAD0ピンの設定 (SPIモード時のみ有効)
Lo
9
CAD1
AK4454のCAD1ピンの設定 (シリアルモード時のみ有効)
Lo
Table 5.SW401の設定
(3). SW402/SW403/SW404の設定
SW402
AK4454-PDN
AK4454のパワーダウンピン。
電源投入後、必ず一度リセットして下さい。
動作中は必ず“H”にして下さい。
SW403
MUTE
AK4454のMUTEピン（パラレルモード時のみ有効）
Push：ミュート
SW404
AK4118-PDN
AK4118Aのパワーダウンピン。
電源投入後、必ず一度リセットして下さい。
動作中は必ず“H”にして下さい。
Table 6. SW402/SW403/SW404の設定
[3] USBケーブルの接続 （シリアルモードのみ)
評価ボードとPCをUSBケーブルで接続して下さい。
[4] 電源を入れる
評価ボードの電源を入れて下さい。シリアルモードの場合はコントロールソフトも立ち上げて下さい
[5] レジスタの設定（シリアルモードのみ）
レジスタの操作方法はコントロールソフトのマニュアルを参照して下さい。
- 5-
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1. コントロールソフトマニュアル
■評価ボードとコントロールソフトの設定
1. 評価ボードを適宜、設定して下さい。
2. 評価ボードと PCを USBケーブルで接続して下さい。
3. USBコントロールは PC上では、HID(Human Interface Device)として認識されます。もし、正常に認識さ
れない場合は、再度接続し直して下さい。
4. コントロールプログラムを立ち上げて下さい。
5. 適宜、操作を行い評価して下さい。
[対応OS]
Windpws XP / Vista / 7
Figure 3.Control Software Window
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[AKD4454-SA]
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■操作説明
コントロールソフトでは、レジスタマップ操作を行えます。
頻繁に使用するレジスタ初期設定ボタン等は、切り替え画面の外側に配置されています。
各ボタンから呼び出されるダイアログの詳細は「各ダイアログ機能の説明」を参照してください。
1.[Port Reset]: メインボード上のUSB ポートにリセットを行います。
ソフト起動後 USB I/Fボード(AKDUSBIF-B)を接続した場合、
このボタンをクリックしてください。
2.[Write Default]: レジスタを初期設定にします。
ハード上のリセット等でデバイスの初期化を行った場合、
このボタンをクリックしてください。
3.[All Write]: 現在表示されているレジスタ値を全て書き込みます。
4.[All Read]: 全てのレジスタ値を読み出し、レジスタマップに表示します。(Note 1)
5.[Save]: 現在のレジスタ設定値をファイルに保存します。
6.[Load]: ファイルに保存してあるデータの書き込みを実行します。
7.[All Reg Write]: [All Reg Write] ダイアログを立ち上げます。
8.[Data R/W]: [Data R/W] ダイアログを立ち上げます。
Note 1. [All Read]ボタンはRegister Control Interface Mode設定が”I
2
Cバスコントロールモード”の
時のみ有効です。
- 7-
[AKD4454-SA]
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■各タブ機能の説明
1. [REG] タブ: レジスタマップ
レジスタの書込み、読み込みを実施する画面です。
レジスタマップの各ビットは押しボタンとなっています。
マウスにより操作することでレジスタの更新を実施します。
“H”または “1”はボタンDown状態、赤字 (Read Onlyでは濃い赤) 表示、
“L”または “0”はボタンUp状態、青字(Read Onlyではグレー)表示が行われます。
Read Only のレジスタに関してはグレーアウト状態となりマウスによる操作は不可となります。
データシートで定義されていない部分は“---”で表示されます。
Figure 4.REG Window
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[AKD4454-SA]
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1-1.[Write]: データ書き込みダイアログ
同じアドレス上の複数のbitを同時に変更する場合に使用します。
レジスタマップの各レジスタに対応した[Write]ボタンをクリックし、
ダイアログを立ち上げます。
チェックボックスをチェック(点がチェックした印です)すると、データは“H”または“1”にな
り、チェックしなければデータは“L”または“0”になります。
各レジスタに対応したダイアログがあります。
入力した値をレジスタに書き込む場合は[OK]ボタンを、書き込まない場合は[Cancel]ボタンを
押して下さい。
Figure 5.Register Set Window
1-2.[Read]: データ読み込み実施 (I
2
Cバスコントロールモードのみ)
レジスタマップの各レジスタに対応した[Read]ボタンをクリックすると、
各レジスタの読み込みを実施します。
各レジスタの読み込み完了後、レジスタの状態に合わせて表示の更新が行われます。
“H”または “1”ではボタンDown 状態、赤字 (Read Only では濃い赤) 、
“L”または “0”ではボタンUp 状態、青字(Read Only ではグレー)に表示されます。
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[AKD4454-SA]
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2. [Tool] タブ: テストツール
評価テスト用のテストツール画面
各機能ボタンを押下するとテストツールを呼び出します。
Figure 6.Window of [ Tool ]
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[AKD4454-SA]
[KM118202] 2017/05
2-1.[Repeat Test] : [Repeat Test] ダイアログ
テストツール画面で[Repeat Test]ボタンを押すと下記のようなテスト用ダイアログが開きます。
設定したデータの繰り返し書き込みテストを実施できます。
Figure 7.Window of [ Repeat Test ]
[ Start ] ボタン : [Start] ボタン押下後、
テスト結果の保存ファイルを指定のダイアログが出現します。
任意のファイル名で指定を行ってください。
保存ファイル指定後、テストを開始します。
[ Close ] ボタン : ダイアログを閉じ、処理を終了します。
[ Address ] ボックス : データを書き込むアドレスを16進数2桁で入力します。
[ Start Data ] ボックス : 開始データを16進数2桁で入力します。
[ End Data ] ボックス : 終了データを16進数2桁で入力します。
[ Step ] ボックス : Step間隔でデータを書き換えます。
[ Repeat Count ] ボックス: テスト書き込み繰り返しカウント数を指定します。
[ Up and Down ] ボックス : 1カウントでのデータの流れを指定します。
点でチェックした場合、空白でチェックしない場合です。
・チェックした場合 : Start DataからEnd DataまでStepの間隔で書き換え後、
End DataからStart DataまでStepの間隔で書き換えます。
[実行例] Start Data = 00, End Data = 05, Step = 1, [ ]…1カウントの流れ
データの流れ: [00→01→02→03→04→05→05→04→03→02→01→00]×Repeat Count数
・チェックしない場合: Start DataからEnd DataまでStepの間隔で書き換えて終了します。
[実行例] Start Data = 00, End Data = 05, Step = 1, [ ]…1カウントの流れ
データの流れ: [00→01→02→03→04→05]×Repeat Count数
[ Sampling Frequency ] ボックス : Sampling Frequency 44.1kHz/48kHzを選択します。
[ Count ] ボックス : テスト実行中の カウントを表示します。
[ Lch Level ] ボックス : テスト実行中の Lch Level を表示します。
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[AKD4454-SA]
[KM118202] 2017/05
2-2.[Loop Setting] : [Loop] ダイアログ
テストツール画面で[Loop Setting]ボタンを押すと下記のようなテスト用ダイアログが開きます。
設定したデータの書き込みテストを実施できます。
Figure 8.Window of [ Loop ]
[ OK ] ボタン : テストを開始します。
[ Cancel ] ボタン : ダイアログを閉じ、処理を終了します。
[ Address ] ボックス : データを書き込むアドレスを16進数2桁で入力します。
[ Start Data ] ボックス : 開始データを16進数2桁で入力します。
[ End Data ] ボックス : 終了データを16進数2桁で入力します。
[ Interval ] ボックス : Intervalで設定した間隔でデータを書き込みます。
[ Step ] ボックス : Step間隔でデータを書き換えます。
[ Mode Select ] ボックス : 点でチェックした場合、空白でチェックしない場合です。
・チェックした場合 : Start DataからEnd DataまでStepの間隔で書き換え後、
End DataからStart DataまでStepの間隔で書き換えます。
[実行例] Start Data = 00, End Data = 05, Step = 1
データの流れ: 00→01→02→03→04→05→05→04→03→02→01→00
・チェックしない場合: Start DataからEnd DataまでStepの間隔で書き換えて終了します。
[実行例] Start Data = 00, End Data = 05, Step = 1
データの流れ: 00→01→02→03→04→05
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[AKD4454-SA]
[KM118202] 2017/05
■各ダイアログ機能の説明
1. [All Reg Write]: [All Register Write] ダイアログ
メイン画面で[All Reg Write] ボタンを押すと下記のようなダイアログが開きます。
メイン画面の[ SAVE ] ボタンで作成したレジスタ設定ファイルを複数割り当て、実行することができま
す。
Figure 9.All Reg Write Window
[ Open (左) ] ボタン : レジスタ設定ファイル (*.akr) の選択を実施します。
[ Write ] ボタン : 選択したレジスタ設定ファイルの内容でレジスタの書込みを行います。
[ Write All ] ボタン : 選択したレジスタ設定ファイルの レジスタの書込みをまとめて実施します。
選択ファイルの実行順番は画面上から下の順となります。
[ Help ] ボタン : 本機能の説明画面を開きます。
[ Save ] ボタン : レジスタ設定ファイルの割り当てを保存します。ファイル名は “*.mar”です。
[ Open (右) ] ボタン :“*. mar”で保存されたレジスタ設定ファイルの割り当てを読み出します。
[ Close ] ボタン : ダイアログを閉じ、処理を終了します。
～ 操作上の注意 ～
1. 右側にある[ Save ] と[ OPEN ] で指定するファイルは
全て同じフォルダ内に入っている必要があります。
2. レジスタの内容をメイン画面 の [ Save ] ボタンで変更した場合、
その内容を反映させるためにそのファイルを再度読み出して下さい。
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[AKD4454-SA]
[KM118202] 2017/05
2. [Data R/W]: [Data R/W] ダイアログ
メイン画面で[Data R/W] ボタンを押すと下記のようなダイアログが開きます。
キーボード操作により指定アドレスに対してデータ書き込みを実施します。
Figure 10.Data R/W Window
[ Address ] ボックス : エディットボックス内にデータを書き込むアドレスを16進数2桁で入力します。
[ Data ] ボックス : エディットボックス内にデータを16進数2桁で入力します。
[ Mask ] ボックス : エディットボックス内にマスクデータを16進数2桁で入力します。
[ Data ] 入力に対してAND処理を実施したものが書込みデータとなります。
[ Write ] ボタン : [ Address] ボックスで指定されたアドレスのレジスタに対して
[ Data ] 入力と[ Mask ] 入力より生成したデータを書込みます(Note 2)。
[ Read ] ボタン : [ Address] ボックスで指定されたアドレスのレジスタを読み込みます(Note 3)。
[ Close ] ボタン : 処理を終了します。
特にデータ書込みを実施しない場合はこちらで画面を閉じることで
キャンセルを行うことが出来ます。
Note 2. [ Write ] ボタン操作後はレジスタマップの表示が更新されます。
Note 3. [ Read ]ボタンはRegister Control Interface Mode設定が”I
2
Cバスコントロールモード”の時のみ
有効です。
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[AKD4454-SA]
[KM118202] 2017/05
Measurement Results
[Measurement condition]
・ Measurement unit : Audio Precision, SYS-2722 (No.00103)
・ MCKI : 512fs 、256fs、128fs
・ BICK : 64fs
・ fs : 44.1kHz、96kHz、192kHz
・ Bit : 24bit
・ Power Supply : ±12V, GND
AVDD=VREFH=5.0V (Regulator)、TVDD=3.3V (Regulator)
・ Input Frequency : 1kHz
・ Pass : COAX → AK4118A(DIR) → AK4454 → LOUT/ROUT
・ Temperature : Room
・ External OP-AMP : NJM2043D
[Measurement Results]
1. fs=44.1kHz, MCLK=512fs, BICK=64fs
Result
Unit
Lch
Rch
DAC1 : SDTI1 => DAC1 => L/ROUT1
S/(N+D)
fs = 44.1kHz (0dBFS)
105.8
105.9
dB
DR
fs = 44.1kHz (-60dBFS, A-Weighted)
114.7
114.7
dB
S/N
fs = 44.1kHz (No Inputs, A-weighted)
114.8
114.7
dB
DAC2 : SDTI2 => DAC2 => L/ROUT2
S/(N+D)
fs = 44.1kHz (0dBFS)
106.7
106.6
dB
DR
fs = 44.1kHz (-60dBFS, A-Weighted)
114.9
114.6
dB
S/N
fs = 44.1kHz (No Inputs, A-weighted)
114.8
114.8
dB
2. fs=96kHz, MCLK=256fs, BICK=64fs
Result
Unit
Lch
Rch
DAC1 : SDTI1 => DAC1 => L/ROUT1
S/(N+D)
fs = 96kHz (0dBFS)
102.6
102.8
dB
DR
fs = 96kHz (-60dBFS, A-Weighted)
114.6
114.5
dB
S/N
fs = 96kHz (No Inputs, A-weighted)
114.7
114.4
dB
DAC2 : SDTI2 => DAC2 => L/ROUT2
S/(N+D)
fs = 96kHz (0dBFS)
103.3
103.2
dB
DR
fs = 96kHz (-60dBFS, A-Weighted)
114.7
114.5
dB
S/N
fs = 96kHz (No Inputs, A-weighted)
114.8
114.5
dB
3. fs=192kHz, MCLK=128fs, BICK=64fs
Result
Unit
Lch
Rch
DAC1 : SDTI1 => DAC1 => L/ROUT1
S/(N+D)
fs = 192kHz (0dBFS)
102.0
102.0
dB
DR
fs = 192kHz (-60dBFS, A-Weighted)
114.8
114.8
dB
S/N
fs = 192kHz (No Inputs, A-Weighted)
114.8
114.8
dB
DAC2 : SDTI2 => DAC2 => L/ROUT2
S/(N+D)
fs = 192kHz (0dBFS)
103.3
103.3
dB
DR
fs = 192kHz (-60dBFS, A-Weighted)
114.8
114.8
dB
S/N
fs = 192kHz (No Inputs, A-Weighted)
114.8
114.8
dB
- 15-
[AKD4454-SA]
[KM118202] 2017/05
[Plot Data]
1. fs=44.1kHz, MCLK=512fs, BICK=64fs
DAC1 : SDTI1 => DAC1 => L/ROUT1
.
Figure 11.FFT (0dBFS) [fs = 44.1kHz]
Figure 12.FFT (-60dBFS) [fs = 44.1kHz]
-180
+0
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
d
B
r
A
20 20k 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k
Hz
-180
+0
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
d
B
r
A
20 20k 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k
Hz
- 16-
[AKD4454-SA]
[KM118202] 2017/05
Figure 13.FFT (No Inputs fs=44.1kHz]
Figure 14.THD+N vs. Amplitude (Input Level) [fs = 44.1kHz]
-180
+0
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
d
B
r
A
20 20k 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k
Hz
-140
-70
-130
-120
-110
-100
-90
-80
d
B
r
A
-140 +0 -120 -100 -80 -60 -40 -20
dBFS
- 17-
[AKD4454-SA]
[KM118202] 2017/05
Figure 15.THD+N vs. Input Frequency [fs = 44.1kHz, 0dBFS Inputs]
Figure 16.Linearity [fs = 44.1kHz]
-140
-70
-130
-120
-110
-100
-90
-80
d
B
r
A
20 20k 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k
Hz
-140
+0
-120
-100
-80
-60
-40
-20
d
B
r
A
-140 +0 -120 -100 -80 -60 -40 -20
dBFS
- 18-
[AKD4454-SA]
[KM118202] 2017/05
Figure 17.Frequency Response [fs = 44.1kHz]
Figure 18.Crosstalk [fs = 44.1kHz]
-1
+1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
+0
+0.2
+0.4
+0.6
+0.8
d
B
r
A
20 20k 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k
Hz
-140
-80
-135
-130
-125
-120
-115
-110
-105
-100
-95
-90
-85
d
B
20 20k 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k
Hz
- 19-
[AKD4454-SA]
[KM118202] 2017/05
[Plot Data]
2. fs=96kHz, MCLK=256fs, BICK=64fs
DAC1 : SDTI1 => DAC1 => L/ROUT1
Figure 19.FFT (0dBFS) [fs = 96kHz]
Figure 20.FFT (-60dBFS) [fs = 96kHz]
-180
+0
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
d
B
r
A
20 40k 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k 20k
Hz
-180
+0
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
d
B
r
A
20 40k 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k 20k
Hz
- 20-
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