专利名称：电子音量调节器及其测试方法
技术领域：
本发明涉及有效进行了出厂测试的电子音量调节器及其测试方法。
制造该电子音量调节器时，要进行出厂测试，但该出厂测试还包含上述可变电阻器的所有抽头没有短路等且连接是否正常的测试。如
图12(A)所示，把逻辑测试器连接在电子音量调节器LSI上来进行该测试，向电子音量调节器输入一定的DC电压(Vin)，切换音量设定值并顺序连接所有的抽头，用DC电压测试电路测定对各音量设定值是否输出与该设定值对应的正常的模拟电压Vout来进行测试。
但是，对应一个级段音量设定值的输出电压Vout的变化量仅为数mV左右，为了正确测量它，需要等到输出电压稳定时用高精度的DC电压测定电路测定，除要求测定器的精度外，如图12(B)所示，一个级段的测定中需要数ms～数十ms的时间。因此，所存在的问题是，在可进行256级的音量设定值控制的电子音量调节器的情况下，为测定该所有的级段，需要1秒到数秒的时间，而在立体声用、多声道用的电子音量调节器的情况下，还需要数倍于该声道数的时间。
本发明方案1的特征在于设置有根据多级音量设定值控制从外部输入的模拟信号的信号电平并作为输出信号输出的模拟电路、把从外部指示的音量设定值输入上述模拟电路的控制器以及输入上述输出信号并在把音量设定值输入模拟电路时比较输入该音量设定值前后的上述输出信号的信号电平的大小再把其比较结果作为2值电压值输出的测试电路。
本发明方案2的特征在于设置有声道数的多个根据多级音量设定值控制从外部输入的模拟信号的信号电平并作为输出信号输出的模拟电路、把从外部指示的各声道的音量设定值输入对应声道的上述模拟电路的控制器；并对应各声道设置有输入上述输出信号并在把音量设定值输入模拟电路时比较输入该音量设定值前后的上述输出信号的信号电平的大小再输出其比较结果的测试电路；同时还设置有把对各声道的比较结果取逻辑“与”或逻辑“或”的结果作为2值电压值输出的编码电路。
本发明方案3的特征在于上述测试电路用斩波型比较器比较上述输出信号的信号电平的大小。
本发明方案4的特征在于对方案1或2或3所述的电子音量调节器一面作为上述模拟信号输入规定电压的DC信号一面顺序输入逐级降低或升高的音量设定值，通过监视对应于此输出的上述2值的电压值来判断上述电子音量调节器的好坏。
如上所述，电子音量调节器的测试是将规定电压的DC信号作为模拟信号输入的同时顺序输入多级音量设定值，监视模拟电路是否输出与此对应的DC电压。按照本发明，内置从外部输入音量设定值时根据该音量设定值检测模拟电路的输出电压是否正常变化的测试电路，通过输出该检测结果有效地进行该测试。
一般，出厂测试中，把音量设定值逐级地从最大值下降到最小值，或逐级地从最小值升高到最大值，从模拟电路输出与此对应的电压。因此，本发明中设置比较音量设定值输入前后的模拟电路的输出电压并将其比较结果输出的测试电路，可对音量设定值的每级输出输出电压比前面电压降低还是上升的比较结果。例如，模拟电路输出的电压比之前的电压降低时输出L电平(＝0V)，比之前的电压升高时输出H电平(＝5V)。
这样，测试该电子音量调节器的测试装置可通过监视上述测试电路输出的2值的电压值进行测试，从而可使用简单的比较器，同时可大幅度缩短测定时间。
由于上述测试电路内置在电子音量调节器(LSI)中，因连线引起的浮动电容或电阻极小，所以输出电压稳定得快，电压的精度也高。并且不按绝对值测定电压，而仅仅是把本次的电压与之前的电压进行比较，所以电路构成也简单。
此外，由于测试电路的输出是模拟电路的动作正常与否的判定结果，因此即便是多声道的电子音量调节器，也能够同时测试所有声道。即，多声道的电子音量调节器的情况下，一个声道不正常动作都为不正常，因此将所有声道的判定结果取逻辑“与”(比较结果的输出正常＝L的情况下，为电逻辑“或”)，多个声道中的某一个声道不正常时，输出翻转，可一次测试多个声道。
图2是采用该电子音量调节器(LSI)1的音频放大器的简要框图。从CD播放器或调谐器等的前级电路输入的模拟音频信号经缓冲器2被输入到电子音量调节器1的Vin端子，缓冲器2是用来进行阻抗变换的模拟缓冲放大器，并不是必须的部件。像图1那样的构成，电子音量调节器1通过控制可变电阻器11、12来调整该模拟音频信号的信号电平，并从Vout端子输出。功率放大器3把从电子音量调节器1输出的模拟音频信号放大后从扬声器4放出声音。
控制用的微计算机5被连接到电子音量调节器1，微计算机5对电子音量调节器1输出用来控制模拟音频信号的信号电平的数据即音量控制数据。该音量控制数据在电子音量调节器1内被解码为抽头选择信号，并输入到可变电阻器11、12。
音频放大器的用户操作旋转编码器6时，对应于该操作的脉冲信号就被输入到微计算机5中。微计算机5对应于该操作量变更音量设定值。变更音量设定值时，将该设定值显示在显示器7上，同时产生对应该音量设定值的音量控制数据。微计算机5将音量控制数据作为串行数据SDATAI，与串行时钟信号SCLK同步地输入到电子音量调节器1。向电子音量调节器1输入串行数据时，电子音量调节器1的芯片选择信号CSN(激活·低)设为“L”，启动串行数据的输入。输入串行数据后，芯片选择信号CSN设为“H”时，电子音量调节器1在其上升沿闩锁该串行数据，根据该数据(音量控制数据)控制模拟音频信号的信号电平。对应用户这样设定的音量设定值所产生的音量控制数据和上述抽头选择信号对应该申请的各权利要求中的音量设定值。
图1是上述电子音量调节器1的内部框图。该电子音量调节器设置有由可变电阻器11、12、放大器13构成的模拟电路9、控制器10、解码器14、零交叉检测电路15、振荡器16、解码器17、S/P变换器18，另外，还设置有用于测试上述模拟电路9的选择器19和模拟测试电路20。作为外部输入输出端子有模拟信号输入端子Vin、模拟信号输出端子Vout、串行数据输出端子SDATAO、芯片选择信号输入端子CSN、串行时钟输入端子SCLK、串行数据输入端子SDATAI、零交叉控制端子ZCEN1、ZCEN2、测试模式设定端子TEST-MODE等端子。下面说明中，各端子的记号也用作表示从端子输入输出的信号的记号。
从模拟信号输入端子Vin输入模拟音频信号。该模拟音频信号提供给可变电阻器11和零交叉检测电路15。可变电阻器11、12通过组合实现256级抽头，由抽头选择信号TS1、TS2选择的某一组抽头连接到放大器13。从该选择出的抽头取出上述输入的模拟音频信号，并输入到放大器13。即，选择的抽头的位置能够调整模拟音频信号的衰减量或放大量。该抽头选择信号TS1、TS2是用解码器14对从上述微计算机5输入的8比特的音量控制数据进行解码后的信号。该8比特的音量控制数据能够按256级在-∞～+32dB的范围内控制所输入的模拟音频信号的信号电平范围。
从上述微计算机5输入的音量控制数据(串行数据)由S/P(串行/并行)变换器18在芯片选择端子CSN为“L”时与串行时钟SCLK同步地取入作为从串行数据输入端子SDATAI输入的数据。并且，芯片选择端子CSN为“H”时，闩锁取入的数据并传送到控制器10。
控制器10将从S/P变换器18传送来的音量控制数据作为抽头选择信号经解码器14设定于可变电阻器11、12，但在由零交叉控制信号ZCEN1和ZCEN2的组合设定为不进行零交叉控制的情况下，从S/P变换器18传送来的音量控制数据即刻输出到解码器14，解码器14把抽头选择信号TS1、TS2设定于可变电阻器11，12。另一方面，由零交叉控制信号ZCEN1和ZCEN2的组合设定为零交叉控制有效的情况下，从S/P变换器18传送来的音量控制数据按其之后的零交叉定时输出到解码器14，将抽头选择信号TS1、TS2设定于可变电阻器11，12。这里，所谓零交叉定时是在+侧、-侧两侧具有振幅的输入模拟信号通过0V的定时，该定时时刻即便音量变化了，由于振幅波形不会不连续，所以也不产生噪声。因此，在重视音质的情况下，等待该定时来输出抽头选择信号TS1、TS2。
零交叉检测电路15是比较输入模拟信号和GND电压电平(0V)并检测作为模拟信号通过0V的定时的零交叉定时再通知控制器10的电路。控制器10使用振荡器16作为计时器。即，进行音量的零交叉控制的情况下，待机到输入音量控制数据后从零交叉检测电路15输入零交叉检测信号为止，但即使待机超过规定时间还未输入零交叉检测信号的情况下(例如DC偏置了的小信号等)，在完成了计时器进行的上述规定时间的计时时，即便不是零交叉，也进行音量控制。
SDATAO是用来输出存储在S/P变换器18中的设定数据(上次输入的数据)的端子。S/P变换器18具有缓冲从SDATAI输入的串行数据的移位寄存器，从先输入的比特开始按顺序经SDATAO输出其输出。可以把其他同类电子音量调节器的SDATAI端子雏菊链式地连接到该SDATAO的端子上，图2的微计算机5可通过串行输出多个电子音量调节器LSI的音量控制数据对所有电子音量调节器LSI设置音量控制数据，这就能够进行多声道控制。
如以上所述，可变电阻器11、12和放大器13构成的模拟电路用经串行数据输入端子SDATAI从外部输入的音量控制数据控制所输入的模拟信号的音量，但用来测试该模拟电路(尤其是可变电阻器11、12)是否正常动作的模拟测试电路20和选择器19内置在该电子音量调节器中。控制器10把测试模式设定信号TE输出到模拟测试电路20和选择器19时(测试模式设定端子TEST-MODE为“H”时)，成为测试模式动作。
图3、图4是上述模拟测试电路20的电路构成图，图5是电子音量调节器的出厂测试时的连接形态图，图6是测试时的各部分的信号图。
图5中，出厂测试时，电子音量调节器1上连接逻辑测试器8。逻辑测试器8设置有生成各种信号的插脚驱动器8a和判定输入的电压是在规定的阈值以上还是以下的比较器8b。插脚驱动器8a连接Vin、CSN、SCLK、SDATAI、TEST-MODE。插脚驱动器8a开始测试时，控制器10设定TEST-MODE，使作为指示测试模式的内部信号的TE上升到“H”，结束测试时，控制器10设定TEST-MODE，使TE回落到“L”。产生规定的DC电压(Vin)并输入到Vin端子的同时，与芯片选择信号CSN、串行时钟信号SCLK同步地输出音量控制数据SDATAI。SDATAI对每一芯片选择信号CSN把音量设定值降低一级。可以对可变电阻器11、可变电阻器12分别进行测试。测试可变电阻器11时，固定可变电阻器12的抽头选择信号TS2(使增益最大)，将把控制可变电阻器11的衰减量的抽头选择信号TS1逐级下降的这种音量控制数据输入到SDATAI。测试可变电阻器12时，固定可变电阻器11的抽头选择信号TS1(使衰减量最小)，将把控制可变电阻器12的增益的抽头选择信号TS2逐级下降的这种音量控制数据输入到SDATAI。
这样，如图6(A)所示，对应音量控制数据，电子音量调节器对输入电压Vin逐级地输出分级降低的输出电压Vout。其中，逻辑测试器8并不观察该Vout，而由比较器8b观察经SDATAO输出的模拟测试电路20的比较结果信号ATEST的“H/L”。如后所述，模拟测试电路20在芯片选择信号CSN从“L”上升到“H”时，即输入新的音量控制数据时，比较其前后的模拟电路的输出电压Vout，当前的电压比此前的电压低时，作为ATEST输出“L”，输出电压Vout不降低时，将ATEST设为“H”。
逻辑测试器8的比较器8b判定该SDATAO是为“H”还是为“L”，就能够判断电子音量调节器是否正常动作，不需要正确测定数mV的电压，因此在极短时间里(数百ns～数μs)就能够判定一级音量变化的正常/异常。
图3中，电子音量调节器1中内置的模拟测试电路20具有由反相器31、P沟道MOS晶体管32和电容器33构成的所谓斩波型比较器电路30。即，并联连接反相器31和P沟道MOS晶体管32，在P沟道MOS晶体管32中输入栅极信号(负的栅电压)而导通时，使反相器31的输入侧和输出侧短路。并且，经电容器33(C1)把作为放大器13的输出的Vout提供给反相器31的输入侧。此外，反相器31的输入侧布线图形和P沟道MOS晶体管32的栅极侧的布线图形之间产生微小的寄生电容(连接电容)Cs。上述电容器33的电容量C1设定为寄生电容Cs的数倍以上。
一旦从控制器10输入测试模式设定信号，栅极信号形成电路29就激活，与芯片选择信号CSN的输入同步并输出P声道栅极信号CNTP。
上述斩波型比较器电路30中，P声道栅极信号CNTP为“L”时，P沟道MOS晶体管32导通，反相器31的输入侧和输出侧短路。此时，反相器31的输入端子的电位被吸入低阻抗的输出端子的电位，输入侧、输出侧都稳定在反相器31的阈值Vt1。此时，作为电压Vout输入Vo1的值的电压时，电容器33的电极之间的电位差为Vo1-Vt1，存储该电位差大小的电荷。P声道栅极信号CNTP与芯片选择信号CSN同步输出，因此在反相器31短路期间，输入音量控制数据(在芯片选择信号CSN为“L”的区间输入SDATAI)。
之后，芯片选择信号CSN上升时，所输入的音量控制数据把模拟电路的输出Vout变化为Vo2，同时P声道栅极信号CNTP变为“H”，P沟道MOS晶体管32截止，该变化过的Vout＝Vo2呈现在电容器33的输入侧的电极上。此时，如上所述，由于电容器33具有的电位差是Vo1-Vt1，所以Vo2-(Vo1-Vt1)的电位呈现在电容器33的反相器31侧。即，呈现出比反相器31的阈值Vt改变了Vo2-Vo1的电位。如果(从上述的逻辑测试器8输入的)音量控制数据的控制把Vout的值降低一级，则Vo2-Vo1呈现为负值，对应于此，反相器31输出“H”。另一方面，Vo2-Vo1为正值时，反相器31输出“L”。因此，将该斩波型比较器电路30的输出电压作为ATEST信号从SDATAO输出，由此就能够使音量控制数据改变一级时，按“H/L”的2值输出与此相对应的模拟电路的输出电压Vout的变化。
如果Vo2和Vo1同电位即Vo2-Vo1＝0时，反相器31的输出电压不定，由于能够输出“H/L”二者，抽头短路等时，CSN前后为同电压时的判定结果的可靠性降低。因此，该斩波型比较器电路30中，积极利用上述寄生电容Cs，P沟道MOS晶体管32截止时，寄生电容Cs的电荷量的电压被施加在反相器31上，产生如图6(A)所示的偏置。这样，反相器31的输出被错误地摆动到“L”侧，仅在Vo2-Vo1为正规的电压变化时反相器31才输出“H”。
反相器34是变换比较器的阈值与输出一致同时把斩波型比较器的输出保持在高阻抗来防止连接于输出侧的电路的影响的电路。
图3中，仅连接一级斩波型比较器30，但反相器31对输入的电位差(Vo2-Vo1)的增益不足时，反相器31的输出不是“H/L”的最大摆动，而是在线性放大区域输出中间值。此时，如图4所示，通过串联连接两级斩波型比较器30，就能够使输出最大摆动到“H/L”，而进行2值输出。该图4的结构的情况下，因为增加一个反相器，输出的电压的“H/L”反转，但将末级缓冲器作成非反转的缓冲器35而不是反相器，就能够使输出的信号的极性与图3一样。
图6(A)、(B)所示的ATEST、SDATAO的各信号表示如图4所示的串联连接两个斩波型比较器时的波形。图6(B)中，芯片选择信号CSN(的L区间)具有相当于与串行时钟SCLK同步的SDATAI的数据长的比特量的长度，为大约数μs。芯片选择信号的间隔(CSN＝“H”的区间)为大约数μs～10μs。与各芯片选择信号同步输入音量控制数据。如上所述，该音量控制数据是顺序地逐级地降低音量的数据。逻辑测试器8的比较器在芯片选择信号CSN上升到“H”后，通过取入数百ns～数μs的定时的SDATAO(ATEST信号)来检测出其电压的“H/L”。此时，如果该信号为“L”，则电子音量调节器在该级的动作判断为正常，如果该信号仍为“H”，则该电子音量调节器判断为不正常。所有的级段都正常动作时，判断该电子音量调节器为合格品。
图7、图8是上述模拟测试电路的其他实施例的示图。该模拟测试电路20′中，使用N沟道MOS晶体管32′替代图3、4所示的斩波型比较器的P沟道MOS晶体管32。图1的模拟测试电路20中，P沟道MOS晶体管32的栅极布线图形为低激活，因此寄生电容Cs向反相器31的输入端子提供正电荷，把反相器31的输入电压Va偏置到正侧，但图7的斩波型比较器中，N沟道MOS晶体管32′的栅极布线图形为高激活，因此寄生电容Cs′向反相器31的输入端子提供负电荷，把反相器31的输入电压Va偏置到负侧。并且，该模拟测试电路的栅极信号形成电路29′与芯片选择信号同步地输出N沟道栅极信号CNTN。该图(A)是仅设置一级N沟道形式的斩波型比较器30′的例子，该图(B)是设置两级N沟道形式的斩波型比较器30′的例子。
图8是内置图7(B)的模拟测试电路的电子音量调节器测试时的该模拟测试电路和逻辑测试器的各部分的信号图。该图(B)中，芯片选择信号CSN的区间和芯片选择信号的间隔与图6(B)的情况相同。与各芯片选择信号同步输入音量控制数据。该音量控制数据是顺序逐级提高音量的数据。逻辑测试器8的比较器在芯片选择信号CSN上升到“H”后通过取入数百ns～数μs定时的SDATAO(ATEST信号)来检测出其电压的“H/L”。此时，如果该信号为“H”，则电子音量调节器在该级段的动作判断为正常，如果该信号降落为“L”，则该电子音量调节器判断为不正常。所有的级段都正常动作时，判断该电子音量调节器为合格品。
图9是备有反相器31上连接N沟道MOS晶体管32′和P沟道MOS晶体管32的斩波型比较器30″的模拟测试电路的例子。该模拟测试电路的栅极信号形成电路29″可输出P沟道栅极信号CNTP、N沟道栅极信号CNTN二者，对应测试模式选择信号TEST-MODE的“H/L”有选择地输出其中之一。图1所示的TEST-MODE表示该信号。TEST-MODE可通过图1的解码器17的输入TEST-MODE、ZCEN1、ZCEN2的组合从外部设定，输入该组合的信号时，控制器10向测试电路输出TEST-MODEP。TEST-MODE端子也可以为两个。
如果测试模式设定信号TE为“H”同时测试模式选择信号TEST-MODEP为“H”，则栅极信号形成电路29″把N沟道栅极信号CNTN固定为“L”，与芯片选择信号同步输出P沟道栅极信号。由此，可进行图6所示的逐级降低Vout的测试。相反，如果测试模式设定信号TE为“H”同时测试模式选择信号TEST-MODEP为“L”，则栅极信号形成电路29″把P沟道栅极信号CNTP固定为“H”，与芯片选择信号同步输出N沟道栅极信号。由此，可进行图8所示的逐级升高Vout的测试。
该实施例中，在外部设置测试模式设定端子TEST-MODE，测试模式设定端子TEST-MODE上升到“H”时，为测试模式，但把特别的串行数据输入到SDATAI时，对应于此，控制器10可在内部将TE设为“H”。这样可节约LSI的端子。安装电子音量调节器时，测试模式设定端子TEST-MODE接地(固定在“L”)使用。
为简化说明，上述说明是针对模拟电路为一个声道的电子音量调节器的说明，但内置多声道的模拟电路的电子音量调节器也同样可采用本发明。此时，如图10所示，多个声道的模拟电路9-1～9-n上分别设置模拟测试电路20-1～20-n，各模拟测试电路的输出ATEST1～ATESTn用编码器40会集成一个信号ATEST后输出到选择器19。测试模式下，Vout正常进行降低或上升的变化时，模拟测试电路20输出“H”的情况下，将编码器40设为AND电路，以使得仅在所有的模拟测试电路20输出“H”时输出“H”，在测试模式下，Vout正常变化时，模拟测试电路20输出“L”的情况下，将编码器40设为OR电路(低激活的AND电路)，以使得仅在所有的模拟测试电路20输出“L”时输出“L”。对应上述TEST-MODEP信号可将编码器40切换为AND电路或OR电路。
上述的实施例中，模拟测试电路20内置在电子音量调节器1中，但是也可以把模拟测试电路20与电子音量调节器1分体设置。
这样，根据本实施例，由于使用输出串行数据的SDATAO端子输出模拟测试电路20的比较结果信号ATEST，所以可节约端子数。
本实施例中，由于把模拟测试电路内置在电子音量调节器中，比较音量设定前后的电压，所以可进行稳定迅速且误差小的测试。如果音量设定的某些方面通过其他途径进行Vout的绝对值测定，还可进一步提高测试精度。
如上所述，根据本发明，可有效进行按多级控制音量的电子音量调节器的测试。
权利要求
1.一种电子音量调节器，包括根据多级段音量设定值控制从外部输入的模拟信号的信号电平并作为输出信号输出的模拟电路和把从外部指示的音量设定值输入上述模拟电路的控制器，其特征在于设置有测试电路，在输入上述输出信号并把音量设定值输入模拟电路时，比较输入该音量设定值前后的上述输出信号的信号电平的大小，把其比较结果作为2值电压值输出。
2.一种电子音量调节器，包括声道数的多个根据多级段音量设定值控制从外部输入的模拟信号的信号电平并作为输出信号输出的模拟电路，同时还包括把从外部指示的各声道的音量设定值输入对应声道的上述模拟电路的控制器，其特征在于对应各声道设置有测试电路，在输入上述输出信号并把音量设定值输入模拟电路时，比较输入该音量设定值前后的上述输出信号的信号电平的大小，输出其比较结果；同时还设置有把对各声道的比较结果取逻辑“与”或逻辑“或”的结果作为2值电压值输出的编码电路。
3.根据权利要求1或2所述的电子音量调节器，其特征在于上述测试电路用斩波型比较器比较上述输出信号的信号电平的大小。
4.一种判断电子音量调节器好坏的测试方法，对于权利要求1或2或3所述的电子音量调节器，一面作为上述模拟信号输入规定电压的DC信号一面顺序输入逐级降低或升高的音量设定值；通过监视对应于此输出的上述2值的电压值来判断上述电子音量调节器的好坏。
5.一种判断电子音量调节器好坏的测试方法，所述电子音量调节器根据从外部指示的音量设定值控制输入信号，并输出输出信号；该测试方法包括如下步骤把规定电平的输入信号输入到电子音量调节器；保持根据第一音量设定值输出的第一输出信号；把音量设定值从第一音量设定值变化为与第一音量设定值不同的第二音量设定值；比较所保持的第一输出信号和根据该第二音量设定值输出的第二输出信号。
6.根据权利要求5的测试方法，其特征在于在所述变化步骤中仅把第一音量设定值变化一级，来得到第二音量设定值。
7.根据权利要求5的测试方法，其特征在于在该比较步骤之后，把第二音量设定值作为第一音量设定值重复进行保持步骤、变化步骤和比较步骤。
8.一种判断根据从外部指示的音量设定值控制输入信号并输出输出信号的电子音量调节器好坏的测试电路，包含把规定电平的输入信号输入到电子音量调节器的输入装置；保持根据第一音量设定值从该电子音量调节器输出的第一输出信号的保持装置；把音量设定值从第一音量设定值变化为与第一音量设定值不同的第二音量设定值的变化装置；比较所保持的第一输出信号和根据该第二音量设定值输出的第二输出信号的比较装置。
9.根据权利要求8的测试电路，其特征在于该变化装置使第一音量设定值仅变化一级来得到第二音量设定值。
全文摘要
本发明旨在提高电子音量调节器出厂时的测试效率。测试模拟电路(9)的可变电阻器(11，12)的所有抽头是否正常时，从Vin输入规定电压的DC信号，一面按音量设定数据顺序切换抽头一面观察Vout。由内置的模拟测试电路(20)进行该运作，在音量设定数据输入前后将Vout是否降低(上升)作为H/L的2值电压输出。由此，外部装置无须直接计量Vout，就能够有效地进行测试。
文档编号H03G5/10GK1471228SQ03142768
公开日2004年1月28日 申请日期2003年6月13日 优先权日2002年6月13日
发明者岸井达也 申请人:雅马哈株式会社