同濟大學(xué) 蔣文君

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汽車音頻功率放大器的自動化測試技術(shù)

同濟大學(xué) 蔣文君

車載音頻功率放大器的產(chǎn)品研發(fā)一直以來受到測試效率低下的影響，嚴(yán)重的阻礙了產(chǎn)品的開發(fā)進度，延長了新產(chǎn)品的開發(fā)周期。為了能縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高產(chǎn)品的測試效率，在總結(jié)國外相關(guān)經(jīng)驗的條件下，我們特別采用軟件控制的方式來快速設(shè)置音頻分析儀的各項參數(shù)，以達(dá)到自動快速檢測功率放大器的各項指標(biāo)的目的。本文系統(tǒng)的介紹了，這項技術(shù)的誕生，完善以及應(yīng)用的詳細(xì)過程，并運用比對的方式，突出了此項技術(shù)在測量領(lǐng)域的優(yōu)勢以及它的所帶來的效益。希望對從事車載音視頻產(chǎn)品研發(fā)以及測試的工程師，在技術(shù)革新方面能有所啟迪。

1　車載音頻功率放大器的測試方法

目前檢測音頻功率放大器的檢測方法有2種：

第一種：手動設(shè)置音頻信號發(fā)生器，產(chǎn)生1個輸入信號，然后把音頻發(fā)生器產(chǎn)生的信號輸入給功率放大器，最后用示波器和失真儀檢測功率放的輸出參數(shù)。這種測試方法設(shè)備成本很低，但手工設(shè)置的步驟多，耗時長。

第二種方法：在第一種的基礎(chǔ)上做了改進，把信號發(fā)生器和失真儀集合在1個信號分析儀上，這個方法減少了設(shè)備的數(shù)量，但在調(diào)整功率放大器的輸入信號時，還是采用手工設(shè)置，設(shè)置1個參數(shù)需要5-8分鐘，另外測試數(shù)據(jù)的記錄還是采用手工記錄。這種方法仍然比較耗時。

2　車載音頻功率放大器自動化測量技術(shù)開發(fā)的背景

汽車音頻功率放大器在生產(chǎn)過程中，需要檢測各項指標(biāo)。檢測的原理是利用音頻信號發(fā)生器產(chǎn)生信號，把信號輸入給汽車音頻功率放大器，用示波器和失真儀檢測汽車音頻功率放大器的輸出參數(shù)，從而獲得汽車音頻功率放大器的指標(biāo)。現(xiàn)有技術(shù)中將音頻信號發(fā)生器、示波器和失真儀的功能集合在一個音頻信號分析儀中，減少了設(shè)備的數(shù)量。但是，調(diào)整音頻信號分析儀提供給汽車音頻功率放大器的輸入信號的工作仍然需要手工完成，設(shè)置一個參數(shù)需要耗時5～8分鐘，另外測試數(shù)據(jù)的記錄只能采用手工記錄，所以這種檢測方法效率仍然較低。

為了克服上述檢測方法的效率低的不足之處，我們需要設(shè)計一種汽車音頻功率放大器的自動檢測系統(tǒng)，所需的這種汽車音頻功率放大器的自動檢測系統(tǒng)要解決現(xiàn)有技術(shù)中檢測汽車音頻功率放大器的方法效率較低的技術(shù)問題。

3　車載音頻功率放大器自動化測量技術(shù)的開發(fā)

我們開發(fā)的這種汽車音頻功率放大器的自動檢測系統(tǒng)的工作原理是，將待檢測的汽車音頻功率放大器與功放負(fù)載盒連接，汽車音頻功率放大器的輸出端與功放負(fù)載盒中的負(fù)載連接，汽車音頻功率放大器的音頻信號輸入端與功放負(fù)載盒中的汽車音頻功率放大器音頻信號接口連接。利用控制器向音頻信號分析儀的輸入控制端輸出調(diào)整參數(shù)，利用控制器接收音頻信號分析儀結(jié)果輸出端返回的結(jié)果，通過對控制器的編程，由控制器自動向音頻信號分析儀的輸入控制端輸出調(diào)整參數(shù)，自動接收音頻信號分析儀結(jié)果輸出端返回的結(jié)果，由控制器對輸出的調(diào)整參數(shù)和返回的結(jié)果進行比較、分析和存儲。

本技術(shù)和已有技術(shù)相比較，其效果是積極和明顯的。本項技術(shù)的優(yōu)勢在于在信號分析儀的輸入控制端和結(jié)果輸出端上連接控制器，利用控制器向音頻信號分析儀的輸入控制端輸出調(diào)整參數(shù)，利用控制器接收音頻信號分析儀結(jié)果輸出端返回的結(jié)果，通過對控制器的編程，由控制器自動向音頻信號分析儀的輸入控制端輸出調(diào)整參數(shù)，自動接收音頻信號分析儀結(jié)果輸出端返回的結(jié)果，由控制器對輸出的調(diào)整參數(shù)和返回的結(jié)果進行比較、分析和存儲。檢測過程無需調(diào)整手工參預(yù)，檢測過程耗時少，提高了測試效率，節(jié)省了人工成本，并可自動記錄檢測結(jié)果。

程序啟動，在檢測儀器連接正常后等待“啟動”按鈕或“停止 ”按鈕被按下。按下“啟動”按鈕，自動測試程序開始運行，先進行檢測步驟1（Tstep=1）的測試，調(diào)用檢測步驟1相對應(yīng)的函數(shù)，發(fā)送相應(yīng)命令，并讀回數(shù)據(jù)，判斷是否符合期望值，如果判斷結(jié)果為“失敗”，將重新發(fā)送命令并判斷回讀數(shù)據(jù)；如果判斷結(jié)果為“成功”，將進一步判斷“連續(xù)成功的次數(shù)”是否達(dá)到期望值，如果“連續(xù)成功的次數(shù)”未達(dá)到期望值，將重新發(fā)送命令并判斷回讀數(shù)據(jù)；如果“連續(xù)成功的次數(shù)”達(dá)到了期望值，將進一步判斷該檢測步驟是否為最后一步測試，如果“不是”，將進入到下一步測試；如果“是”，將結(jié)束測試并等待“啟動 ”按鈕和“停止”按鈕被按下。當(dāng)按下“停止”按鈕以后，程序關(guān)閉。在每一步測試結(jié)束后，程序自動將測試條件和結(jié)果保存到指定的“.xls”文檔中。

根據(jù)汽車音頻功率放大器產(chǎn)品的檢測特點，需要在輸入?yún)?shù)達(dá)到特定條件時，才能檢測產(chǎn)品的待測值。

首先程序?qū)⒔?jīng)驗值發(fā)送給音頻信號分析儀1，然后回讀數(shù)據(jù)，判斷該數(shù)據(jù)與期望值之間是否在允許的誤差之內(nèi)，如果不在允許的誤差范圍之內(nèi)，將進一步判斷該數(shù)據(jù)如果大于期望值，將減小輸入?yún)?shù)值，然后再發(fā)送給音頻分析儀并回讀數(shù)據(jù)重新判斷；如果該數(shù)據(jù)小于期望值，將增大輸入?yún)?shù)值，然后再發(fā)送給音頻分析儀并回讀數(shù)據(jù)重新判斷；如果該數(shù)據(jù)與期望值之間的誤差在允許范圍之內(nèi)，即說明輸入?yún)?shù)已達(dá)到特定條件，接下來程序?qū)l(fā)送相應(yīng)命令檢測待測指標(biāo)，并判斷檢測到的指標(biāo)是否符合期望值，然后進入到相應(yīng)的“成功”和“失敗”處理函數(shù)。

下面以輸出功率測量為例，先將THD參數(shù)調(diào)至2.0%后再進行測試。假定初始輸入?yún)?shù)Vin=2.0V，調(diào)節(jié)因子delV=0.1V，期望參數(shù)THD=2.0%，誤差范圍為不大于0.05%，期望輸出功率Pout=35W。首先程序?qū)⒊跏糣in發(fā)送給音頻信號分析儀1，然后讀取THD的值，如果THD=1.0%，小于期望值，則調(diào)節(jié)Vin=Vin+delV=2.1，再發(fā)送給音頻信號分析儀1，回讀THD=1.2%，再繼續(xù)調(diào)節(jié)Vin的值，直到當(dāng)Vin=2.6V時，回讀THD=2.01%，此時誤差為|2.01%-2.0%|=0.01%＜0.05%，即此時的狀態(tài)符合測量輸出功率的條件，隨后即發(fā)送測量輸出功率的命令，此時若輸出功率為30W＜Pout，程序?qū)⑦M入“失敗”處理函數(shù)；若輸出功率為40W＞Pout，則程序進入“成功”處理函數(shù)。

4　結(jié)束語

采用自動化測試音頻功率放大器，可以大大提高測試效率，節(jié)省測試的人工成本，測試1個產(chǎn)品和原來老的方法相比可以節(jié)省超過80%的時間。隨著我國車載電子產(chǎn)品的研發(fā)周期越來越短，需要測試人員不斷的提高測試效率和測試的準(zhǔn)確度，通過本項自動化測試技術(shù)的介紹，希望可以啟發(fā)廣大測試及研發(fā)人員開發(fā)研究新的測量技術(shù)和測試方法，為推動民族汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。