專業(yè)音頻系統(tǒng)測(cè)試

　　你也許沒有聽說過QSC Audio公司，但你肯定已經(jīng)聽過它提供的音效。該公司的放大器、數(shù)字音頻處理器和揚(yáng)聲器在私人聚會(huì)、影院、會(huì)議、音樂會(huì)、體育賽事等場合提供音效。QSC公司的產(chǎn)品為悉尼歌劇院、阿拉巴馬大學(xué)美式足球場等場所提供音效。

　　在QSC公司位于Costa Mesa的總部，工程師們開發(fā)和評(píng)測(cè)本公司的產(chǎn)品。他們還為公司的生產(chǎn)線提供測(cè)試工程支持，放大器和數(shù)字音頻處理器在這里要經(jīng)歷許多只是在開發(fā)期間才可能做的測(cè)試。在公司的聲音實(shí)驗(yàn)室里，這些產(chǎn)品內(nèi)部的揚(yáng)聲器和換能器也要經(jīng)歷一系列測(cè)試。

　　測(cè)試工程師Shaw Somarel支持的是放大器和數(shù)字音頻處理器的生產(chǎn)測(cè)試。他開發(fā)并維護(hù)一些自動(dòng)測(cè)試站，它們對(duì)每件放大器或數(shù)字音頻處理器執(zhí)行100多項(xiàng)測(cè)量。這些測(cè)試站就像生產(chǎn)線的一樣，必須支持公司的許多電子產(chǎn)品。

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

　　當(dāng)放大器電路板進(jìn)入生產(chǎn)線時(shí)，焊膏被絲網(wǎng)印刷到PCB的焊盤。取放機(jī)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，通孔機(jī)添加軸向和徑向引線零件。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：“我們?cè)谠O(shè)計(jì)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(jī)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，來使彎曲和引線應(yīng)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(jī)箱中，然后就可以接受測(cè)試了。

　　放大器經(jīng)歷的第一項(xiàng)測(cè)試是熱測(cè)試，檢驗(yàn)放大器的過熱關(guān)閉電路是否好用。夾具把放大器的輸出端短路，而機(jī)箱周圍的容器則限制氣流。放大器一直產(chǎn)生熱量，直到它達(dá)到某個(gè)設(shè)定的溫度點(diǎn)，后者激活過熱關(guān)閉電路，該電路使放大器的輸出端停止輸出。當(dāng)放大器冷卻到設(shè)定溫度點(diǎn)之下時(shí)，放大器將恢復(fù)正常，重新開始工作。

　　自動(dòng)測(cè)試

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

　　放大器測(cè)試站由PC、PLC、自耦變壓器、Fluke DMM、Fluke示波器、Audio Precision音頻分析儀、開關(guān)模塊組成。測(cè)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控制著接觸器，以便配置負(fù)載電阻和AC干線電源。它還控制一些繼電器，它們?cè)O(shè)定通往受測(cè)放大器的音頻信號(hào)路由。負(fù)載電阻通過定制的揚(yáng)聲器電纜連接到放大器的輸出端。

　　高達(dá)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(fù)載，用于測(cè)試線性放大器和開關(guān)（D類）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(fù)載。

　　每一項(xiàng)最終測(cè)試都包含100多項(xiàng)測(cè)量，比如頻率響應(yīng)、額定輸出功率、THD、SNR、CMRR、輸出信號(hào)相位、輸出短路電流。音頻分析儀執(zhí)行所有輸出信號(hào)測(cè)量。它使用一條專有通信總線，后者與電腦中的PCI卡通信。DMM（通過GPIB連接它）測(cè)量AC干線電壓、放大器的電源電流、放大器在有負(fù)載時(shí)的輸出電流。每次測(cè)試期間，PC（它通過RS-232連接來控制自耦變壓器）使自耦變壓器的輸出穩(wěn)定在受測(cè)放大器的額定線路電壓。

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

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