專(zhuān)業(yè)音頻系統測試

　　你也許沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)QSC Audio公司，但你肯定已經(jīng)聽(tīng)過(guò)它提供的音效。該公司的放大器、數字音頻處理器和揚聲器在私人聚會(huì )、影院、會(huì )議、音樂(lè )會(huì )、體育賽事等場(chǎng)合提供音效。QSC公司的產(chǎn)品為悉尼歌劇院、阿拉巴馬大學(xué)美式足球場(chǎng)等場(chǎng)所提供音效。

　　在QSC公司位于Costa Mesa的總部，工程師們開(kāi)發(fā)和評測本公司的產(chǎn)品。他們還為公司的生產(chǎn)線(xiàn)提供測試工程支持，放大器和數字音頻處理器在這里要經(jīng)歷許多只是在開(kāi)發(fā)期間才可能做的測試。在公司的聲音實(shí)驗室里，這些產(chǎn)品內部的揚聲器和換能器也要經(jīng)歷一系列測試。

　　測試工程師Shaw Somarel支持的是放大器和數字音頻處理器的生產(chǎn)測試。他開(kāi)發(fā)并維護一些自動(dòng)測試站，它們對每件放大器或數字音頻處理器執行100多項測量。這些測試站就像生產(chǎn)線(xiàn)的一樣，必須支持公司的許多電子產(chǎn)品。

　　該公司的生產(chǎn)線(xiàn)是一條高度混合的中等批量按單定制生產(chǎn)線(xiàn)。例如，放大器最初是一塊沒(méi)有安裝零件的PCB。條形碼識別這塊板，以便執行零件安放、測試、最終組裝和裝箱。QSC公司

　　當放大器電路板進(jìn)入生產(chǎn)線(xiàn)時(shí)，焊膏被絲網(wǎng)印刷到PCB的焊盤(pán)。取放機然后在板上組裝各個(gè)表面貼裝部件，速度約為每秒10個(gè)零件。接下來(lái)，通孔機添加軸向和徑向引線(xiàn)零件。組裝者然后手工添加大型電容和電感，高功率放大器經(jīng)常需要這些零件（QSC公司功率最大的放大器在雙通道的每條通道上都可產(chǎn)生4000W）。

　　一旦電路板配備了表面貼裝部件，它就要進(jìn)入回流爐。Andersen說(shuō)：“我們在設計電路板時(shí)，會(huì )使它們都能使用同一種回流熱量安排?！辈ǚ搴笝C把通孔零件焊接到板子上。波峰焊期間，夾具使部件固定在位，來(lái)使彎曲和引線(xiàn)應力最小化。波峰焊之后，組裝者們向功率晶體管添加散熱片。他們隨后把零件齊備的板子安裝到機箱中，然后就可以接受測試了。

　　放大器經(jīng)歷的第一項測試是熱測試，檢驗放大器的過(guò)熱關(guān)閉電路是否好用。夾具把放大器的輸出端短路，而機箱周?chē)娜萜鲃t限制氣流。放大器一直產(chǎn)生熱量，直到它達到某個(gè)設定的溫度點(diǎn)，后者激活過(guò)熱關(guān)閉電路，該電路使放大器的輸出端停止輸出。當放大器冷卻到設定溫度點(diǎn)之下時(shí)，放大器將恢復正常，重新開(kāi)始工作。

　　自動(dòng)測試

　　熱測試之后，放大器就可以接受最終測試了。此時(shí)，自動(dòng)測試站從公司網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器下載放大器的測試程序。Somarel用Visual Basic .NET編寫(xiě)了測試站的控制軟件。

　　放大器測試站由PC、PLC、自耦變壓器、Fluke DMM、Fluke示波器、Audio Precision音頻分析儀、開(kāi)關(guān)模塊組成。測試站還包含一些功率電阻，它們能處理放大器的功率輸出。PLC控制著(zhù)接觸器，以便配置負載電阻和AC干線(xiàn)電源。它還控制一些繼電器，它們設定通往受測放大器的音頻信號路由。負載電阻通過(guò)定制的揚聲器電纜連接到放大器的輸出端。

　　高達4000W的功耗需要幾個(gè)并聯(lián)的功率電阻。圖1表明功率電阻如何組成8Ω、4Ω和2Ω負載，用于測試線(xiàn)性放大器和開(kāi)關(guān)（D類(lèi)）放大器。

　　圖1，成組的功率電阻在雙通道的每條通道上都產(chǎn)生8Ω、4Ω、2Ω負載。

　　每一項最終測試都包含100多項測量，比如頻率響應、額定輸出功率、THD、SNR、CMRR、輸出信號相位、輸出短路電流。音頻分析儀執行所有輸出信號測量。它使用一條專(zhuān)有通信總線(xiàn)，后者與電腦中的PCI卡通信。DMM（通過(guò)GPIB連接它）測量AC干線(xiàn)電壓、放大器的電源電流、放大器在有負載時(shí)的輸出電流。每次測試期間，PC（它通過(guò)RS-232連接來(lái)控制自耦變壓器）使自耦變壓器的輸出穩定在受測放大器的額定線(xiàn)路電壓。

　　測試站配備100MHz模擬示波器，后者不受電腦控制。技術(shù)人員用它來(lái)調節放大器頻率交叉點(diǎn)位置的偏置尖峰。Somarel說(shuō)：“我們多半可以使用數字示波器，但模擬示波器一般會(huì )提供更詳細的跡線(xiàn)顯示?！?

　　Somarel正在開(kāi)發(fā)一種新型放大器測試站，用于那些不需要示波器的放大器。他計劃用一個(gè)APx585型號取代目前的Audio Precision System One音頻分析儀，前者在其應用軟件中集成了示波器。與雙通道型號相比，新型分析儀有8條通道，將會(huì )縮短測試時(shí)間，這是由于該分析儀將能一次測試放大器的所有通道（QSC Audio公司的放大器有8條通道）。Somarel預計，新型測試站能使測試時(shí)間縮短至少50%。