汽车音频功率放大器的自动化测试技术

同济大学 蒋文君



汽车音频功率放大器的自动化测试技术

同济大学 蒋文君

车载音频功率放大器的产品研发一直以来受到测试效率低下的影响，严重的阻碍了产品的开发进度，延长了新产品的开发周期。为了能缩短产品的研发周期，提高产品的测试效率，在总结国外相关经验的条件下，我们特别采用软件控制的方式来快速设置音频分析仪的各项参数，以达到自动快速检测功率放大器的各项指标的目的。本文系统的介绍了，这项技术的诞生，完善以及应用的详细过程，并运用比对的方式，突出了此项技术在测量领域的优势以及它的所带来的效益。希望对从事车载音视频产品研发以及测试的工程师，在技术革新方面能有所启迪。

1　车载音频功率放大器的测试方法

目前检测音频功率放大器的检测方法有2种：

第一种：手动设置音频信号发生器，产生1个输入信号，然后把音频发生器产生的信号输入给功率放大器，最后用示波器和失真仪检测功率放的输出参数。这种测试方法设备成本很低，但手工设置的步骤多，耗时长。

第二种方法：在第一种的基础上做了改进，把信号发生器和失真仪集合在1个信号分析仪上，这个方法减少了设备的数量，但在调整功率放大器的输入信号时，还是采用手工设置，设置1个参数需要5-8分钟，另外测试数据的记录还是采用手工记录。这种方法仍然比较耗时。

2　车载音频功率放大器自动化测量技术开发的背景

汽车音频功率放大器在生产过程中，需要检测各项指标。检测的原理是利用音频信号发生器产生信号，把信号输入给汽车音频功率放大器，用示波器和失真仪检测汽车音频功率放大器的输出参数，从而获得汽车音频功率放大器的指标。现有技术中将音频信号发生器、示波器和失真仪的功能集合在一个音频信号分析仪中，减少了设备的数量。但是，调整音频信号分析仪提供给汽车音频功率放大器的输入信号的工作仍然需要手工完成，设置一个参数需要耗时5～8分钟，另外测试数据的记录只能采用手工记录，所以这种检测方法效率仍然较低。

为了克服上述检测方法的效率低的不足之处，我们需要设计一种汽车音频功率放大器的自动检测系统，所需的这种汽车音频功率放大器的自动检测系统要解决现有技术中检测汽车音频功率放大器的方法效率较低的技术问题。

3　车载音频功率放大器自动化测量技术的开发

我们开发的这种汽车音频功率放大器的自动检测系统的工作原理是，将待检测的汽车音频功率放大器与功放负载盒连接，汽车音频功率放大器的输出端与功放负载盒中的负载连接，汽车音频功率放大器的音频信号输入端与功放负载盒中的汽车音频功率放大器音频信号接口连接。利用控制器向音频信号分析仪的输入控制端输出调整参数，利用控制器接收音频信号分析仪结果输出端返回的结果，通过对控制器的编程，由控制器自动向音频信号分析仪的输入控制端输出调整参数，自动接收音频信号分析仪结果输出端返回的结果，由控制器对输出的调整参数和返回的结果进行比较、分析和存储。

本技术和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本项技术的优势在于在信号分析仪的输入控制端和结果输出端上连接控制器，利用控制器向音频信号分析仪的输入控制端输出调整参数，利用控制器接收音频信号分析仪结果输出端返回的结果，通过对控制器的编程，由控制器自动向音频信号分析仪的输入控制端输出调整参数，自动接收音频信号分析仪结果输出端返回的结果，由控制器对输出的调整参数和返回的结果进行比较、分析和存储。检测过程无需调整手工参预，检测过程耗时少，提高了测试效率，节省了人工成本，并可自动记录检测结果。

程序启动，在检测仪器连接正常后等待“启动”按钮或“停止 ”按钮被按下。按下“启动”按钮，自动测试程序开始运行，先进行检测步骤1（Tstep=1）的测试，调用检测步骤1相对应的函数，发送相应命令，并读回数据，判断是否符合期望值，如果判断结果为“失败”，将重新发送命令并判断回读数据；如果判断结果为“成功”，将进一步判断“连续成功的次数”是否达到期望值，如果“连续成功的次数”未达到期望值，将重新发送命令并判断回读数据；如果“连续成功的次数”达到了期望值，将进一步判断该检测步骤是否为最后一步测试，如果“不是”，将进入到下一步测试；如果“是”，将结束测试并等待“启动 ”按钮和“停止”按钮被按下。当按下“停止”按钮以后，程序关闭。在每一步测试结束后，程序自动将测试条件和结果保存到指定的“.xls”文档中。

根据汽车音频功率放大器产品的检测特点，需要在输入参数达到特定条件时，才能检测产品的待测值。

首先程序将经验值发送给音频信号分析仪1，然后回读数据，判断该数据与期望值之间是否在允许的误差之内，如果不在允许的误差范围之内，将进一步判断该数据如果大于期望值，将减小输入参数值，然后再发送给音频分析仪并回读数据重新判断；如果该数据小于期望值，将增大输入参数值，然后再发送给音频分析仪并回读数据重新判断；如果该数据与期望值之间的误差在允许范围之内，即说明输入参数已达到特定条件，接下来程序将发送相应命令检测待测指标，并判断检测到的指标是否符合期望值，然后进入到相应的“成功”和“失败”处理函数。

下面以输出功率测量为例，先将THD参数调至2.0%后再进行测试。假定初始输入参数Vin=2.0V，调节因子delV=0.1V，期望参数THD=2.0%，误差范围为不大于0.05%，期望输出功率Pout=35W。首先程序将初始Vin发送给音频信号分析仪1，然后读取THD的值，如果THD=1.0%，小于期望值，则调节Vin=Vin+delV=2.1，再发送给音频信号分析仪1，回读THD=1.2%，再继续调节Vin的值，直到当Vin=2.6V时，回读THD=2.01%，此时误差为|2.01%-2.0%|=0.01%＜0.05%，即此时的状态符合测量输出功率的条件，随后即发送测量输出功率的命令，此时若输出功率为30W＜Pout，程序将进入“失败”处理函数；若输出功率为40W＞Pout，则程序进入“成功”处理函数。

4　结束语

采用自动化测试音频功率放大器，可以大大提高测试效率，节省测试的人工成本，测试1个产品和原来老的方法相比可以节省超过80%的时间。随着我国车载电子产品的研发周期越来越短，需要测试人员不断的提高测试效率和测试的准确度，通过本项自动化测试技术的介绍，希望可以启发广大测试及研发人员开发研究新的测量技术和测试方法，为推动民族汽车产业的发展做出应有的贡献。