汽車音頻功率放大器的自動化測試技術

同濟大學 蔣文君

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汽車音頻功率放大器的自動化測試技術

同濟大學 蔣文君

車載音頻功率放大器的產品研發一直以來受到測試效率低下的影響，嚴重的阻礙了產品的開發進度，延長了新產品的開發周期。為了能縮短產品的研發周期，提高產品的測試效率，在總結國外相關經驗的條件下，我們特別采用軟件控制的方式來快速設置音頻分析儀的各項參數，以達到自動快速檢測功率放大器的各項指標的目的。本文系統的介紹了，這項技術的誕生，完善以及應用的詳細過程，并運用比對的方式，突出了此項技術在測量領域的優勢以及它的所帶來的效益。希望對從事車載音視頻產品研發以及測試的工程師，在技術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：手動設置音頻信號發生器，產生1個輸入信號，然后把音頻發生器產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。這種測試方法設備成本很低，但手工設置的步驟多，耗時長。

第二種方法：在第一種的基礎上做了改進，把信號發生器和失真儀集合在1個信號分析儀上，這個方法減少了設備的數量，但在調整功率放大器的輸入信號時，還是采用手工設置，設置1個參數需要5-8分鐘，另外測試數據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開發的背景

汽車音頻功率放大器在生產過程中，需要檢測各項指標。檢測的原理是利用音頻信號發生器產生信號，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，從而獲得汽車音頻功率放大器的指標。現有技術中將音頻信號發生器、示波器和失真儀的功能集合在一個音頻信號分析儀中，減少了設備的數量。但是，調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，設置一個參數需要耗時5～8分鐘，另外測試數據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，我們需要設計一種汽車音頻功率放大器的自動檢測系統，所需的這種汽車音頻功率放大器的自動檢測系統要解決現有技術中檢測汽車音頻功率放大器的方法效率較低的技術問題。

3　車載音頻功率放大器自動化測量技術的開發

我們開發的這種汽車音頻功率放大器的自動檢測系統的工作原理是，將待檢測的汽車音頻功率放大器與功放負載盒連接，汽車音頻功率放大器的輸出端與功放負載盒中的負載連接，汽車音頻功率放大器的音頻信號輸入端與功放負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整參數，利用控制器接收音頻信號分析儀結果輸出端返回的結果，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整參數，自動接收音頻信號分析儀結果輸出端返回的結果，由控制器對輸出的調整參數和返回的結果進行比較、分析和存儲。

本技術和已有技術相比較，其效果是積極和明顯的。本項技術的優勢在于在信號分析儀的輸入控制端和結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整參數，利用控制器接收音頻信號分析儀結果輸出端返回的結果，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整參數，自動接收音頻信號分析儀結果輸出端返回的結果，由控制器對輸出的調整參數和返回的結果進行比較、分析和存儲。檢測過程無需調整手工參預，檢測過程耗時少，提高了測試效率，節省了人工成本，并可自動記錄檢測結果。

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，調用檢測步驟1相對應的函數，發送相應命令，并讀回數據，判斷是否符合期望值，如果判斷結果為“失敗”，將重新發送命令并判斷回讀數據；如果判斷結果為“成功”，將進一步判斷“連續成功的次數”是否達到期望值，如果“連續成功的次數”未達到期望值，將重新發送命令并判斷回讀數據；如果“連續成功的次數”達到了期望值，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”，將結束測試并等待“啟動 ”按鈕和“停止”按鈕被按下。當按下“停止”按鈕以后，程序關閉。在每一步測試結束后，程序自動將測試條件和結果保存到指定的“.xls”文檔中。

根據汽車音頻功率放大器產品的檢測特點，需要在輸入參數達到特定條件時，才能檢測產品的待測值。

首先程序將經驗值發送給音頻信號分析儀1，然后回讀數據，判斷該數據與期望值之間是否在允許的誤差之內，如果不在允許的誤差范圍之內，將進一步判斷該數據如果大于期望值，將減小輸入參數值，然后再發送給音頻分析儀并回讀數據重新判斷；如果該數據小于期望值，將增大輸入參數值，然后再發送給音頻分析儀并回讀數據重新判斷；如果該數據與期望值之間的誤差在允許范圍之內，即說明輸入參數已達到特定條件，接下來程序將發送相應命令檢測待測指標，并判斷檢測到的指標是否符合期望值，然后進入到相應的“成功”和“失敗”處理函數。

下面以輸出功率測量為例，先將THD參數調至2.0%后再進行測試。假定初始輸入參數Vin=2.0V，調節因子delV=0.1V，期望參數THD=2.0%，誤差范圍為不大于0.05%，期望輸出功率Pout=35W。首先程序將初始Vin發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，則調節Vin=Vin+delV=2.1，再發送給音頻信號分析儀1，回讀THD=1.2%，再繼續調節Vin的值，直到當Vin=2.6V時，回讀THD=2.01%，此時誤差為|2.01%-2.0%|=0.01%＜0.05%，即此時的狀態符合測量輸出功率的條件，隨后即發送測量輸出功率的命令，此時若輸出功率為30W＜Pout，程序將進入“失敗”處理函數；若輸出功率為40W＞Pout，則程序進入“成功”處理函數。

4　結束語

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