新型多路谐振频率测试系统的制作方法

本实用新型涉及一种测试仪器，尤其涉及一种新型多路谐振频率测试系统。

背景技术：

由于手机用微型扬声器和微型振动电机工作时的谐振频率F0即使同一批次产品其F0也会有差异，因此在某些需要通过F0对微型扬声器和微型振动电机进行精确调控的中高端手机应用中，其谐振频率F0就需要进行逐个测定。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，在原有的多路F0测试电路基础上，设计了一种新型多路谐振频率测试系统，能在手机用微型扬声器和微型振动电机老化的同时对其每一路同时进行F0测量，每个通道的F0不用再分时测量，测试时间极短，极大的提高了测试效率和老化的准确性。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种新型多路谐振频率测试系统，包括主控制单元、显示单元、键控单元、信号源、多路模拟开关、多组调幅控制电路、若干功放及测量通道，所述显示单元、键控单元分别与主控制单元相连，所述主控制单元分别与多路模拟开关、多组调幅控制电路、功放及测量通道相连，所述信号源通过多路模拟开关与多组调幅控制电路相连，所述多组调幅控制电路与若干功放及测量通道相连。

其中，本实用新型对功放及测量通道进行了设计，所述功放及测量通道包括从控制器、扫频电路、调幅控制电路、多路模拟开关电路、功放电路、电压差分电路、电流差分电路、转换电路、电压增益变换电路、电流增益变换电路及双通道同步模数转化电路，所述从控制器分别与主控制单元、双通道同步模数转化电路、电压增益变换电路、电流增益变换电路、扫频电路、调幅控制电路及多路模拟开关电路相连，所述调幅控制电路分别与多组调幅控制电路、多路模拟开关电路相连，所述扫频电路与多路模拟开关电路相连，所述多路模拟开关电路与功放电路相连，所述功放电路依次通过电流差分电路、转换电路、电流增益变换电路与双通道同步模数转化电路相连，功放电路依次通过电压差分电路、转换电路、电压增益变换电路与双通道同步模数转化电路相连。

在本实用新型一较佳实施例中，所述多路模拟开关包括两个多路模拟开关，所述多组调幅控制电路包括A组通道调幅控制电路及B组通道调幅控制电路，其中一个多路模拟开关通过A组通道调幅控制电路与10组功放及测量通道相连，另外一个多路模拟开关通过B组通道调幅控制电路与另外10组功放及测量通道相连。

其中，所述A组通道调幅控制电路及B组通道调幅控制电路采用ADI的AD5443数模转换芯片。

其中，所述主控制单元的控制器采用NXP的LPC1768处理器。

其中，所述从控制器采用NXP的LPC1114处理器。

其中，所述扫频电路采用ADI的AD9833。

其中，所述功放模块采用NS的LM3886TF。

其中，所述电压差分电路采用INA146芯片，电流差分电路采用INA128芯片；所述电压增益变换电路采用PGA112芯片，电流增益变换电路采用PGA113芯片；所述转换电路采用ADI的AD8436真有效值转换芯片。

其中，所述双通道同步模数转化电路采用TI的ADS8361双通道同步采样芯片。

微型扬声器和微型振动电机是通过20路功放施加信号来长时间老化的。在老化期间能每隔一段时间把一组扫频信号切入老化功放，进行F0扫频测试得出F0并保存，由于是并行测试，因此一次测试即能完成20路负载的F0测试；由此在每一个通道里设计了一个F0专用的DDS扫频电路，切换老化与F0扫频是利用多路模拟开关电路来实现，模拟采样电路则使用了双通道同步采样转换电路，经ARM处理器读取、计算后得到F0并显示20路测试结果。

本系统使用的F0测试与其他另机测试的方式相比，具有更高的效率和准确度，因为本方法不仅采用多路同步测试，且老化与测试之间的转换无需人工干预，可以做到无缝转换，大大减少了人为出错概率，为进一步减少误判，本设备在F0判别时，进行了多次判别，以防止误判。

每个通道F0的具体测量是通过阻抗-频率之间的关系所确定的。在低频段某一频率其阻抗值最大，对应的频率称之为扬声器的谐振频率F0，即在阻抗曲线上扬声器阻抗模值随频率上升的第一个主峰对应的频率。因此，准确地测出与频率相对应的阻抗，就可以确定谐振频率。为了消除测试时因外界干扰或负载本身波动对测试结果的影响，本设备对每一路采样好的数据都进行了滤波，保证了F0结果的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的新型多路谐振频率测试系统的原理框图；

图2为本实用新型的功放及测量通道的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示的一种新型多路谐振频率测试系统，包括主控制单元21、显示单元22、键控单元23、信号源、多路模拟开关24、多路模拟开关25、A组通道调幅控制电路26、B组通道调幅控制电路27、功放及测量通道1-20，所述显示单元22、键控单元23分别与主控制单元21相连，所述主控制单元21分别与多路模拟开关24、多路模拟开关25、A组通道调幅控制电路26、B组通道调幅控制电路27、功放及测量通道1-20相连，所述信号源包括正弦信号1、正弦信号2、MP3信号通过多路模拟开关24、多路模拟开关25与A组通道调幅控制电路26、B组通道调幅控制电路27相连，所述A组通道调幅控制电路26、B组通道调幅控制电路27与功放及测量通道1-20相连。

如图2所示，所述功放及测量通道包括从控制器29、F0扫频电路40、调幅控制电路39、多路模拟开关电路38、功放电路37、电压差分电路36、电流差分电路35、RMS-TO-DC转换电路33、RMS-TO-DC转换电路34、电压增益变换电路32、电流增益变换电路31及双通道同步模数转化电路30，所述从控制器29分别与主控制单元21、双通道同步模数转化电路30、电压增益变换电路32、电流增益变换电路31、扫频电路40、调幅控制电路39及多路模拟开关电路38相连，所述调幅控制电路39分别与A组通道调幅控制电路26或B组通道调幅控制电路27、多路模拟开关电路38相连，所述扫频电路40与多路模拟开关电路38相连，所述多路模拟开关电路38与功放电路37相连，所述功放电路37依次通过电流差分电路35、RMS-TO-DC转换电路33、电流增益变换电路31与双通道同步模数转化电路30相连，功放电路37依次通过电压差分电路36、RMS-TO-DC转换电路34、电压增益变换电路32与双通道同步模数转化电路30相连。

本设备主控制单元21的控制器采用NXP的LPC1768处理器；信号源主要分为：正弦信号1、正弦信号2、MP3信号，其中正弦信号1、正弦信号2都采用了ADI的DDS芯片AD9833来产生；多路模拟开关24和多路模拟开关25采用了模拟开关ADG408；A组通道调幅控制单元26、B组通道调幅控制单元27采用了ADI的AD5443数模转换芯片；在功放及测量通道1-20中，每个通道都包括如下：从控制器29采用NXP的LPC1114处理器；F0扫频电路40采用了ADI的AD9833；调幅控制电路39采用ADI的AD5443数模转换芯片；多路模拟开关电路38采用了ADG419；功放模块37采用了NS的LM3886TF；电压差分电路36采用了INA146芯片；电流差分电路35采用了INA128芯片；RMS-TO-DC转换电路33和34都采用ADI的AD8436真有效值转换芯片；电压增益变换电路32采用了PGA112芯片；电流增益变换电路31采用了PGA113芯片；双通道同步模数转换器30采用的是TI的ADS8361双通道同步采样芯片。

当对电机或者扬声器进行F0测试时，首先通过多路模拟开关把老化信号切换成F0测试用的DDS扫频信号，扫频的同时测量扬声器负载或者电机负载上的电压和电流，得到其在各个频点的阻抗值，再计算出第一个阻抗最大值所对应的频率点，即为F0。F0扫频测试完成后，模拟开关先断开F0测试用的DDS扫频信号，再切换到老化信号，完成F0测量。阻抗由Zi＝Ui/Ii获得：

式中Zi——其中一路负载的实时阻抗

Ui——加载在其中一路负载上的实时电压

Ii——通过其中一路负载的实时电流。

在负载回路中串入0.1欧姆的采样电阻，扫频信号加在负载上时，获取取样电阻的两端的电压，经过放大整流，便可得到负载的实时电流值Ii＝Ur/0.1。同时将负载两端的电压经过整流，通过AD采样便可得到负载的实时电压Ui。由Zi＝(Ui/Ur)*0.1获取负载的实时阻抗。

工作时，用户设好参数并运行，老化信号中的一个通过多路模拟开关24或多路模拟开关25被选择输出，由A组通道调幅控制电路26或B组通道调幅控制电路27调整其信号大小，送入功放及测量通道单元后，再经多路模拟开关电路38选中输入功率放大器驱动负载，进行老化；当用户设定的F0监控周期到来时，F0扫频电路40产生的信号由多路模拟开关电路38输入功放电路37驱动负载，在取样电阻上电流差分电路35获取负载的电流，在负载上电压差分电路36获取负载的电压；RMS-TO-DC转换电路33及34将正弦信号转化为直流信号并分别经过电流增益变换电路31和电压增益变换电路32进行放大，然后同时送入ADS8361双通道同步模数转化电路30，同时采样负载上的电压和电流以便准确测出负载的阻抗；MCU会在计算出阻抗的同时记录下对应的频率，再经滤波比较后得到F0，扫频测试的关键是首先进行正向扫频，得到一组数据，然后再进行反向扫频，通过得到一正一反两组数据可以减少负载震动引起的误差，更准确的测出F0。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。