麥皓然

摘 要： 為了緊緊抓住市場(chǎng)發(fā)展的潮流和機(jī)遇，國(guó)內(nèi)企業(yè)紛紛制定精品、高端化的產(chǎn)品發(fā)展路線，并且意識(shí)到自主品牌必須走出國(guó)門(mén)，占領(lǐng)行業(yè)、占領(lǐng)外國(guó)市場(chǎng)的高地。能夠贏得市場(chǎng)青睞的關(guān)鍵是產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品質(zhì)量由是否符合當(dāng)?shù)禺a(chǎn)品認(rèn)證規(guī)范的要求初步判斷。對(duì)于音頻類產(chǎn)品，若要順利在外國(guó)市場(chǎng)銷售，它們必須滿足音頻類產(chǎn)品認(rèn)證的測(cè)試要求，如美國(guó)的FCC、歐盟的CE、日本的PSE等。本文就音頻產(chǎn)品在不同地區(qū)所需做的認(rèn)證測(cè)試的共同關(guān)鍵點(diǎn)提取出來(lái)進(jìn)行探討和分析。

關(guān)鍵詞： 音頻產(chǎn)品；認(rèn)證測(cè)試；測(cè)試要求

這里探討的對(duì)象，主要是指有源揚(yáng)聲器（下文簡(jiǎn)稱揚(yáng)聲器）或者音頻信號(hào)功率放大器（下文簡(jiǎn)稱功放）。揚(yáng)聲器、功放、CD機(jī)等及其設(shè)備之間組合，在強(qiáng)制認(rèn)證的產(chǎn)品目錄類別里面，被劃分為AV類產(chǎn)品。產(chǎn)品的認(rèn)證，包括電氣安全和電磁兼容測(cè)試，也就是CB與EMC指令，即測(cè)試內(nèi)容。直接影響到產(chǎn)品電氣安全和電磁兼容測(cè)試結(jié)果的因素，是產(chǎn)品正常工作時(shí)的信號(hào)頻率和最大不失真功率。

隨著產(chǎn)品往多元化方向發(fā)展，過(guò)去功能單一的揚(yáng)聲器、功放，正逐漸被多種功能與接口的新產(chǎn)品所替代。但是，目前絕大部分地區(qū)現(xiàn)行產(chǎn)品認(rèn)證規(guī)范主要還是基于以前的產(chǎn)品規(guī)格、技術(shù)狀態(tài)修訂，部分測(cè)試要求的內(nèi)容跟不上產(chǎn)品更新迭代的步伐。這就導(dǎo)致了測(cè)試人員對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的解讀產(chǎn)生了不一樣的理解，典型的問(wèn)題有：1、不同的揚(yáng)聲器，頻率響應(yīng)不同，該如何選擇測(cè)試信號(hào)；2、所謂的1/8最大不失真功率，該如何測(cè)試功率。

一、測(cè)試的兩要素

1、輸入信號(hào)頻率

我們知道，揚(yáng)聲器的信號(hào)鏈路是“輸入音頻信號(hào)—DSP芯片處理—功放放大信號(hào)—驅(qū)動(dòng)單元”。根據(jù)不同用途和功能的定義，揚(yáng)聲器可劃分為全頻揚(yáng)聲器、低頻揚(yáng)聲器、超低頻揚(yáng)聲器等。市場(chǎng)上的揚(yáng)聲器都帶有DSP處理單元。在設(shè)計(jì)階段，不同類型的揚(yáng)聲器，會(huì)通過(guò)內(nèi)置數(shù)據(jù)、程序，規(guī)定揚(yáng)聲器的自身頻響特性。如果使用1KHz的正弦信號(hào)作為測(cè)試時(shí)的輸入信號(hào)，就有可能會(huì)導(dǎo)致該揚(yáng)聲器根本無(wú)法正常工作。

以某型號(hào)超低頻揚(yáng)聲器為例，使用Audio Precision公司開(kāi)發(fā)的音頻分析儀AP設(shè)備及配套軟件，選擇“Frequency Response”測(cè)試項(xiàng)，從測(cè)試的頻響特性曲線顯示，該揚(yáng)聲器在100Hz頻率以上的信號(hào)幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.5Vrms，即被DSP處理單元過(guò)濾掉。

顯然，非全頻或者特定頻段的揚(yáng)聲器，不能按照標(biāo)準(zhǔn)里面輸入1KHz正弦信號(hào)的測(cè)試要求。測(cè)試的時(shí)候，這類揚(yáng)聲器應(yīng)輸入100Hz或50Hz正弦信號(hào)。甚至，對(duì)于某些型號(hào)的揚(yáng)聲器，需要由頻響特性曲線來(lái)確定測(cè)試時(shí)輸入信號(hào)的頻率。通過(guò)進(jìn)一步放大頻響特性曲線可知，其最大響應(yīng)頻率即信號(hào)幅值最高的那個(gè)點(diǎn)在37.5Hz。

2、最大不失真功率

最大不失真功率，區(qū)別于峰值功率和AES功率。峰值功率是由于突然接收一個(gè)能量較大的輸入信號(hào)，使得功放輸出功率從平時(shí)的幾百瓦瞬間提高到上千瓦，持續(xù)時(shí)間僅為幾毫秒甚至幾十微妙；AES功率為喇叭單元加入粉紅噪聲信號(hào)并逐漸加大至其所能承受的最大電壓，測(cè)試100小時(shí)后，再測(cè)試?yán)葐卧男阅?，前后?duì)比性能降低不超過(guò)10%，則試驗(yàn)的功率稱為AES功率。

揚(yáng)聲器或功放的最大不失真功率，是指輸入1KHz或指定頻率的正弦信號(hào)，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)幅值或功放增益，使得輸出波形的總諧波失真度控制在1%以內(nèi)，此時(shí)揚(yáng)聲器或者功放能夠穩(wěn)定持續(xù)或者在一段時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定輸出的功率。

還是以某型號(hào)超低頻揚(yáng)聲器為例，輸入測(cè)定的37.5Hz信號(hào)，選擇“RMS Level”測(cè)試項(xiàng)， 調(diào)節(jié)輸入信號(hào)幅值或功放增益，從測(cè)量的電平有效值數(shù)據(jù)顯示，其輸出端的有效電平值約為20V。通過(guò)功率的計(jì)算公式P=U2/R，簡(jiǎn)單、快速計(jì)算出輸出功率。

需要注意的是，某些揚(yáng)聲器，在設(shè)計(jì)階段會(huì)加入一些保護(hù)措施，如“壓縮限幅”的功能，目的是在某個(gè)大信號(hào)輸入或揚(yáng)聲器一定負(fù)荷持續(xù)工作一段時(shí)間后，出于保護(hù)喇叭單元或者防止功放過(guò)熱，會(huì)把輸出功率逐漸降下去，即輸出端的有效電平也隨之下降。上文提到過(guò)，揚(yáng)聲器的最大不失真功率，應(yīng)能夠穩(wěn)定持續(xù)或者在一段時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定輸出。因此，測(cè)量輸出端的有效電平值，最好能穩(wěn)定工作0.5或1個(gè)小時(shí)后，再行記錄、計(jì)算。

二、基于兩要素的測(cè)試設(shè)計(jì)

明確輸入信號(hào)頻率以及最大不失真功率的定義，結(jié)合考慮揚(yáng)聲器的實(shí)際產(chǎn)品功能以及熱機(jī)時(shí)間的因素，就可以定義出大概的測(cè)試要求。

將揚(yáng)聲器的喇叭單元替換為純電阻負(fù)載（因?yàn)槔葹楦行载?fù)載，在不同頻段它的阻抗不同，替換成純電阻負(fù)載后，測(cè)試更準(zhǔn)確，但條件也更嚴(yán)酷），測(cè)試頻響特性曲線。上文的超低頻揚(yáng)聲器，由于是兩個(gè)相同的低音喇叭單元，故只有一個(gè)最大響應(yīng)的頻率。對(duì)于全頻段的揚(yáng)聲器，既有低音喇叭單元，也有高音喇叭單元，測(cè)試則會(huì)得到兩條頻響特性曲線，即存在分別對(duì)應(yīng)低、高音喇叭單元的兩個(gè)最大響應(yīng)頻率。

同時(shí)輸入兩個(gè)最大響應(yīng)頻率的正弦信號(hào)，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)幅值或功放增益，使得揚(yáng)聲器的單元（低、高音單元，或同為低音單元）能夠達(dá)到最大不失真功率。這里有兩點(diǎn)需要注意的地方，一是市場(chǎng)上的揚(yáng)聲器都具備模擬、數(shù)字信號(hào)的端口，測(cè)試時(shí)只需要選擇其中一類端口作為唯一的輸入即可，二是具備低、高音喇叭單元的揚(yáng)聲器，在推高功放輸出功率的過(guò)程中，兩個(gè)喇叭單元可能會(huì)有其中一個(gè)先達(dá)到最大不失真的臨界值。記錄此刻兩個(gè)喇叭單元輸出端的有效電平值，并計(jì)算出最大不失真的功率。

這些重要參數(shù)測(cè)量后，產(chǎn)品認(rèn)證的相關(guān)測(cè)試即可以開(kāi)展。無(wú)論是美國(guó)的FCC認(rèn)證，還是歐盟的CE認(rèn)證，都包含了電氣安全和電磁兼容兩部分測(cè)試。電氣安全的測(cè)試，都需要基于上文所提條件下測(cè)出的最大不失真功率開(kāi)展。電磁兼容的測(cè)試，則需要換算成1/8最大不失真功率，計(jì)算出喇叭單元的有效電平值，通過(guò)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)幅值或功放增益，使得喇叭單元兩端的輸出有效電平值等于1/8最大不失真功率時(shí)的輸出有效電平值。并且，根據(jù)測(cè)試項(xiàng)的要求，某些測(cè)試項(xiàng)的輸入信號(hào)需要替換為粉紅噪聲信號(hào)。

結(jié)束語(yǔ)：

技術(shù)總是在不斷發(fā)展，產(chǎn)品也將融合越來(lái)越豐富的功能?，F(xiàn)行部分國(guó)家和地區(qū)的AV類產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)未能及時(shí)、準(zhǔn)確的貼近新產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用情況，而上文所探討的測(cè)試條件雖貼近實(shí)際，但也更加嚴(yán)酷，且會(huì)帶來(lái)新產(chǎn)品整改周期和費(fèi)用的大幅上升，勢(shì)必增加企業(yè)運(yùn)營(yíng)的成本。然而，做大做強(qiáng)自主品牌產(chǎn)品，就是要基于標(biāo)準(zhǔn)而又高于標(biāo)準(zhǔn)的去追求產(chǎn)品品質(zhì)。只要產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段做好全面的把控，是可以有效降低新產(chǎn)品研發(fā)、測(cè)試的費(fèi)用。同時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量的也能夠同步提升，做出精品產(chǎn)品。■

參考文獻(xiàn)

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