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今天,读懂车载音频功放测试(上集)

菜鸟
2022-11-27 16:31:16     打赏

没错,汽车音响测试在今天闪亮登场。

车载音响,早就成为汽车厂商作为卖点,推给广大消费者。我们耳中,也不乏那些豪华车配置的知名音响品牌。而在汽车改装领域,音响的升级改造,也占据着很大的比例。

有人说车载音响就好比做菜,好不好吃?各人口味不同,是没有标准的。其实不是,音响是有一些世界公认的评级标准的。

要知道,车载音响,这个今天看似理所当然的标准配置,同样经历将近百年的发展历程。


二十世纪初,如何能在交通工具上使用当时还属于新科技的无线电广播,“无线电之父”Lee de Forest(李·德弗雷斯特)就已经开始在思考了,但当时汽车的电池电压只有6伏,并不足以支撑真空管接收器的使用,因为要它工作需要50至250伏电压,所以进展非常缓慢。


1936年,通用汽车的子公司Delco生产了第一台集成于仪表板上的是汽车收音机,并使用在「雪佛兰Master Deluxe」等通用多个子品牌的车型上,收音机开始逐渐成为汽车的舒适设备选项。

如今,我们以“音频视角”看来,汽车内部涉及的音频测试仍然是一个复杂的系统。因此,测测这次将会把汽车音频测试分解为几个关键子系统。在这里,我们将重点介绍汽车音频放大器,以及通常在这些设备上进行的测试类型。

由于希望在保持高功率输出和可接受的(低)失真水平的同时还要将功耗保持在最小,目前大多数汽车音频功放都是AB或D类。

A类:效率较低、发热量巨大,失真小、声音好,贵。 
B类:效率较高、失真大、声音差,汽车音响市场不存在。 
AB类:效率一般、失真偏小、声音较好,性价比高。 
D类:失真小、效率最高,造价较高、数码声重、一般用于推低音。 
一般使用的全频功放AB类居多,少数采用A类,低音功放有部分使用D类多数也是AB类。


而随着汽车智能网联化的发展,对音频的开发要求也越来越高,需要加入更先进、功能丰富的信息娱乐功能以满足消费者的用户体验。传统的模拟并行音频信号传输方式,难以在功能增加与整车轻量化(线缆的重量及成本减少)之间取得均衡。


ADI(Analog Devices Inc.)通过对音频总线的优化,推出A2B(Automotive Audio Bus)车载音频总线,能比传统模拟音频总线能够提供出色的音频质量,同时还能大大节省汽车音频线束重量和成本(约减少75%)。


A2B可用于车载音频ECU、麦克风阵列、功放、喇叭、Tuner、主动降噪等连接。福特公司在2016年首次应用,随后BBA、沃尔沃、比亚迪、长城、长安、上汽、吉利开始逐步应用。


A2B功放在车型的应用比例也越来越多,而AP音频分析仪搭配Mentor的A2B协议分析仪,已是成熟的测试A2B功放的解决方案——


往下看,我们继续为大家带来音频放大器的典型测试,以及与汽车系统相关的具体的关注领域。


典型的音频放大器测试包括增益和电平、共模抑制比、电源抑制、频率响应、输出功率和谐波失真、互调失真、本底噪声、分离度、直流偏置以及喀嗒声。

    

完成这些测试所需的仪器包括音频分析仪、能够输出9至16V的直流电源、功率计和万用表。其他需要的测试项目包括额定阻抗的非电感负载电阻器,以及被测放大器的输出功率,加上连接DUT和测试设备到公共接地。


从“black box”的角度来看,这种测试在不同类型的音频放大器之间是一致的。然而,需要对D类放大器输出进行特殊调节,以解决这些放大器特有的带外噪音。


良好的接地对于优化音频放大器性能至关重要,同时对于实现最佳测试结果也同样重要。测试系统中设备之间的小接地电位差(如开关、被测设备和测试仪器)可耦合到信号路径中,并导致由于信号导线和机箱之间的固有杂散电容而产生的不良干扰或噪声。


母线接地有时似乎是一种便捷的方法,但往往会产生最坏的结果。链路的每个支路中的电阻将设备置于不同的接地电位,而且不如星形接地有效。


所以我们建议通过低阻抗导线将每个设备的接地直接连接到测试仪器的接地。


测试直击


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增益和电平


在两个通道上测量输出电平和增益的同时,通过应用阶跃输入电平扫描,可以方便地执行增益和电平测试。如下图所示,该放大器的增益约35,并具有线性响应,输入振幅(图上的水平刻度)从低于2mVrms到约600mVrms,然后开始在输出处削波。左轴显示以Vrms为单位的测量输出电平。注意,该DUT的左通道和右通道非常匹配。


如果在更宽的输入范围内测试DUT,我们可以使用相同的测量来可视化线性动态范围。下图显示,该DUT在低端和高端均扫过线性范围。该器件的增益约为35,线性动态范围约为57dBV。请注意,显示57dB范围的光标位置有些模糊,因此,SNR测量通常与应用于系统的最大幅度一起使用,以产生单值动态范围测量。


本底噪声


好的音响系统的敌人之一便是噪音。信道中的任何非预期信号通常称为噪声。这可能是电流在电路中流动时随机产生的噪声,也可能是由于串扰、缺乏足够的电源隔离和滤波、接地不良或电机(如挡风玻璃雨刮器、座椅、天窗)或点火系统的电磁干扰而在通道中出现的确定性(非随机)信号。如果该噪音发生在增益级之前,则噪音将被放大。


能准确知道放大器通道上有多少噪音以及噪音可能来自何处,是评估放大器质量或对特定模块/装置进行故障排除的关键信息。


本底噪声经测试表明,在没有施加信号的情况下,信道是多么“安静”。因此,测量通常通过以匹配阻抗终止DUT的输入,并在没有信号施加到输入的情况下测量剩余RMS幅度来完成。对分析仪上的测量带宽进行限制至关重要,因为更多带宽意味着测量中产生的噪音会更多。对于大多数汽车音频放大器,20Hz至20kHz是合适的。






关键词: 功放     音频     测试     汽车     放大器     测量    

专家
2022-11-27 20:01:26     打赏
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专家
2022-11-27 20:15:46     打赏
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院士
2022-11-27 21:05:38     打赏
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2022-11-28 08:09:24     打赏
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高工
2022-11-28 08:30:19     打赏
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不错!谢谢分享!


院士
2022-11-28 08:49:39     打赏
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专家
2022-11-28 16:25:59     打赏
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