CN114047384B - 基于串扰原理的低阻抗器件测试模块、***及方法 - Google Patents

基于串扰原理的低阻抗器件测试模块、***及方法 Download PDF

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CN114047384B CN202111298835.6A CN202111298835A CN114047384B CN 114047384 B CN114047384 B CN 114047384B CN 202111298835 A CN202111298835 A CN 202111298835A CN 114047384 B CN114047384 B CN 114047384B
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Abstract

本申请实施例提供的一种基于串扰原理的低阻抗器件测试模块、***及方法，所述测试模块包括音频信号输入接口，包括左声道输入接口，用于接收左声道音频信号，右声道输入接口，用于接收右声道音频信号；第一电阻R_L，第一电阻R_L的第一端通过导线与左声道输入接口电连接；第二电阻R_R，第二电阻R_R的第一端通过导线与右声道输入接口电连接，第二电阻R_R的第二端与第一电阻R_L的第二端相连；第一阻抗测试节点和第二阻抗测试节点，第一阻抗测试节点和第二阻抗测试节点分别连接至待测器件的两端，对待测器件的阻抗进行测量。在本申请实施例中，控制音频播放设备输出单声道信号，利用左右声道的串扰特性，测试低阻抗器件的阻抗值，可以获得较高的测量精度。

Description

基于串扰原理的低阻抗器件测试模块、***及方法
技术领域
本申请涉及测试技术领域，具体地涉及一种基于串扰原理的低阻抗器件测试模块、***及方法。
背景技术
阻抗是指器件对流经它给定频率的电流的抵抗能力，阻抗测试作为一种基本且广泛的测试场景，具有重要作用。现有技术中，阻抗测量方法大致有伏安法、谐振法、直流电桥法等。对于大部分测量方法只适合测量常规电阻，且测量精度较低。而对于低阻抗高导电性的被测物，这些方法更难做到精确的测量。
万用表是一种测量电阻的常用工具，通常具有Mohm，Kohm，100ohm，ohm档等不同电阻测量档位，精度±（0.7%+1）和±（0.1%+1）之间。如果以较低的100ohm档为例，对于较高精度±（0.1%+1），测试结果为100.2-99.8 ohm之间。对于较低阻抗的电阻，以0.1ohm为例，测试结果为0.1999-0.2001ohm之间，测量误差明显较大。因此，万用表测量低阻抗元器件的测量误差很高。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种基于串扰原理的低阻抗器件测试模块、***及方法，以利于解决现有技术中对于低阻抗的器件，阻抗测量精度较低的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种基于串扰原理的低阻抗器件测试模块，包括：
音频信号输入接口，包括左声道输入接口和右声道输入接口，所述左声道输入接口用于接收左声道音频信号，所述右声道输入接口用于接收右声道音频信号；
第一电阻R_L，所述第一电阻R_L的第一端通过导线与所述左声道输入接口电连接；
第二电阻R_R，所述第二电阻R_R的第一端通过导线与所述右声道输入接口电连接，所述第二电阻R_R的第二端与所述第一电阻R_L的第二端相连；
第一阻抗测试节点和第二阻抗测试节点，所述第一阻抗测试节点和第二阻抗测试节点分别用于连接至待测器件的两端，对所述待测器件的阻抗进行测量，其中，所述第一阻抗测试节点电连接在所述第一电阻R_L和第二电阻R_R之间，所述第二阻抗测试节点电连接在所述音频信号输入接口的接地点。
优选地，还包括：
第一串扰测试节点，所述第一串扰测试节点电连接在所述第一电阻R_L靠近所述左声道输入接口的一侧；
第二串扰测试节点，所述第二串扰测试节点电连接在所述第二电阻R_R靠近所述右声道输入接口的一侧。
优选地，还包括：
第一分压电阻，串联在所述左声道输入接口与所述第一电阻R_L之间；
第二分压电阻，串联在所述右声道输入接口与所述第二电阻R_R之间。
优选地，所述第一电阻R_L和所述第二电阻R_R的阻值相等。
优选地，还包括：
第一测试笔，用于电连接在所述第一阻抗测试节点；
第二测试笔，用于电连接在所述第二阻抗测试节点。
第二方面，本申请实施例提供了一种基于串扰原理的低阻抗器件测试***，包括：音频播放设备、第一方面所述的测试模块和串扰测试模块；
所述音频播放设备的音频信号输出接口与所述测试模块的音频信号输入接口相连；
所述串扰测试模块的第一信号输入端和第二信号输入端分别连接至所述第一串扰测试节点和所述第二串扰测试节点，所述串扰测试模块用于测量串扰值。
第三方面，本申请实施例提供了一种基于串扰原理的低阻抗器件测试方法，基于第二方面所述的测试***，所述方法包括：
将待测器件的两端分别连接至所述第一阻抗测试节点和所述第二阻抗测试节点；
控制所述音频播放设备输出左声道音频信号，或输出右声道音频信号；
通过所述串扰测试模块测量当前串扰值；
根据所述串扰值和所述第一电阻R_L计算所述待测器件的阻抗，或者根据所述串扰值和所述第二电阻R_R计算所述待测器件的阻抗。
优选地，所述方法还包括：
将所述第一阻抗测试节点和所述第二阻抗测试节点短接；
控制所述音频播放设备输出左声道音频信号，或输出右声道音频信号；
通过所述串扰测试模块测量当前串扰值；
根据所述串扰值和所述第一电阻R_L或所述第二电阻R_R计算初始阻抗；
所述根据所述串扰值和所述第一电阻R_L计算所述待测器件的阻抗，包括：根据所述串扰值和所述第一电阻R_L计算当前阻抗；将所述当前阻抗减去所述初始阻抗，获得所述待测器件的阻抗。
优选地，所述根据所述串扰值和所述第一电阻R_L计算所述待测器件的阻抗的计算公式为：Crosstalk = 20lg(R*/(R*+R_L))，其中，Crosstalk为串扰值，R*为待测器件的阻抗，R_L为第一电阻R_L的阻值。
优选地，所述根据所述串扰值和所述第二电阻R_R计算所述待测器件的阻抗的计算公式为：Crosstalk = 20lg(R*/(R*+R_R))，其中，Crosstalk为串扰值，R*为待测器件的阻抗，R_R为第二电阻R_R的阻值。
在本申请实施例中，控制音频播放设备输出单声道信号，利用左右声道的串扰特性，测试低阻抗器件的阻抗值，可以获得较高的测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例提供的一种基于串扰原理的低阻抗器件测试***的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种低阻抗器件测试模块的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种低阻抗器件测试模块的等效电路图；
图4为本申请实施例提供的另一种低阻抗器件测试模块的等效电路图；
图5为本申请实施例提供的一种基于串扰原理的低阻抗器件测试方法流程示意图；
图中的符号表示为：1-底板，2-音频信号输入接口，3-左声道导线，4-第一串扰测试节点，5-第一阻抗测试节点，6-第二串扰测试节点，7-右声道导线，8-接地导线，9-第二阻抗测试节点，10-第一测试笔，11-第二测试笔，R_L-第一电阻，R_R-第二电阻，R*-待测器件，R1-第一分压电阻，R2-第二分压电阻，R-GND-走线阻抗，HP-L-左声道输入接口，HP-R-右声道输入接口，Reference_GND-参考地。
具体实施方式
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，甲和/或乙，可以表示：单独存在甲，同时存在甲和乙，单独存在乙这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
耳机接口作为消费电子产品中的常见音频输出端，通过音频设备播放音频文件，可以在耳机接口获得单通路或双通路的音频信号。通过连接外部耳机构成传输回路，耳机传输通路上能输出较高信噪比，较好THD+N性能的音频信号。当设备播放单声道音源时，耳机通路中将只有耳机左或耳机右才能输出音频信号，但是因为耳机两个通路与接地端的阻抗特性，会导致未播放音源的通路上有一个微弱的信号传输，这一特点即是双通路传输非辐射导致的crosstalk（串扰）现象。
本申请实施例利用耳机左右声道通路间的crosstalk性能测量低阻抗，下面结合附图对其工作原理进行详细说明。
参见图1，为本申请实施例提供的一种基于串扰原理的低阻抗器件测试***的结构示意图。如图1所述，该***包括音频播放设备、低阻抗器件测试模块和串扰测试模块。其中，音频播放设备通过连接线与低阻抗器件测试模块相连，音频播放设备可以输出音频信号，通过连接线将音频信号输出至低阻抗器件测试模块。低阻抗器件测试模块通过连接线与串扰测试模块，串扰测试模块可以基于连接线在低阻抗器件测试模块中采集音频信号，进而获得串扰值。
具体地，音频播放设备可以为手机、平板电脑、笔记本、MP3、MP4或其它类型的音频播放设备，本申请实施例对其具体产品形态不作具体限制。
参见图2，为本申请实施例提供的一种低阻抗器件测试模块的结构示意图。如图2所示，该低阻抗器件测试模块包括底板1（该底板1可以为PCB板等，本申请实施例对其具体形式不作限制），在底板1上设有音频信号输入接口2，该音频信号输入接口2包括左声道输入接口HP-L和右声道输入接口HP-R，所述左声道输入接口HP-L用于接收左声道音频信号，所述右声道输入接口HP-R用于接收右声道音频信号。也就是说，当音频信号输入接口2通过连接线与音频播放设备连接后，低阻抗器件测试模块可以通过左声道输入接口HP-L接收音频播放设备输出的左声道音频信号，或者通过右声道输入接口HP-R接收音频播放设备输出的右声道音频信号（为了测试串扰，左声道音频信号和右声道音频信号只能择一输出）。具体应用中，该音频信号输入接口2可以为一个耳机接口，该耳机接口可以通过耳机转接线与音频播放设备相连。
继续参阅图2，底板1上还分别设有第一电阻R_L和第二电阻R_R，该第一电阻R_L和第二电阻R_R分别模拟耳机的左声道阻抗和右声道阻抗。其连接关系为：第一电阻R_L的第一端通过导线与左声道输入接口HP-L电连接；第二电阻R_R的第一端通过导线与右声道输入接口HP-R电连接，第二电阻R_R的第二端与第一电阻R_L的第二端相连。其中，第一电阻R_L和第二电阻R_R之间设有第一阻抗测试节点5，第二阻抗测试节点9通过接地导线8连接至音频信号输入接口2的接地点。在本申请实施例中，第一阻抗测试节点5和第二阻抗测试节点9分别用于连接至待测器件R*的两端，对待测器件R*的阻抗进行测量。为了便于操作，第一阻抗测试节点5处设有第一测试笔10，第二阻抗测试节点9处设有第二测试笔11，实际应用中可以通过第一测试笔10和第二测试笔11分别电接触待测器件R*的两端，对待测器件R*的阻抗进行测量。
另外，为了测试串扰，低阻抗器件测试模块上还设有第一串扰测试节点4和第二串扰测试节点6。第一串扰测试节点4电连接在第一电阻R_L靠近左声道输入接口HP-L的一侧，第二串扰测试节点6电连接在第二电阻R_R靠近右声道输入接口HP-R的一侧。第一串扰测试节点4和第二串扰测试节点6分别通过连接线与串扰测试模块相连，进而将第一串扰测试节点4和第二串扰测试节点6输入至串扰测试模块，实现串扰测量。该串扰测试模块可以为现有的串扰测试仪表，在此不再对其工作原理展开说明。
参见图3，为本申请实施例提供的一种低阻抗器件测试模块的等效电路图。如图3所示，音频信号输入接口2包括左声道输入接口HP-L和右声道输入接口HP-R，其中，左声道输入接口HP-L通过左声道导线3连接至第一电阻R_L的第一端，右声道输入接口HP-R通过右声道导线7连接至第二电阻R_R的第一端，第一电阻R_L的第二端和第二电阻R_R的第二端相连后串联待测器件R*，待测器件R*的另一端通过接地导线8连接至参考地Reference_GND。其中，参考地Reference_GND可理解为音频信号输入接口2处的地电平，参考地Reference_GND与音频播放设备的主地GND之间还存在一定的走线阻抗R-GND。
在一种可能的实现方式中，第一电阻R_L和第二电阻R_R的阻值相等。例如，第一电阻R_L和第二电阻R_R可以为32ohm或16ohm等，本申请实施例对此不作具体限制。
参见图4，为本申请实施例提供的另一种低阻抗器件测试模块的等效电路图。其与图3所示实施例的不同之处在于，还包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2。其中，第一分压电阻R1，串联在所述左声道输入接口HP-L与所述第一电阻R_L之间；第二分压电阻R2，串联在所述右声道输入接口HP-R与所述第二电阻R_R之间。可理解，第一分压电阻R1用于对音频播放设备输出的左声道音频信号进行分压；第二分压电阻R2用于对音频播放设备输出的右声道音频信号进行分压。本申请实施例的其它部分可以参见图3所示实施例的描述，为了表述简洁，在此不再赘述。
对于待测器件R*的阻抗，其计算的具体方法为：串扰测试模块显示的crosstalk值表示的是左右声道的串扰值，计算公式为Crosstalk = 20lg(VL/VR)或者Crosstalk = 20lg(VR/VL)，其中VR和VL分别为图2中第二串扰测试节点6和第一串扰测试节点4处的电压，或者说VR和VL分别为图3和图4中第二电阻R_R和第一电阻R_L的第一端处的电压。通过音频播放设备播放单声道（左/右）1khz 0dB音源，同时测量双声道电压。
在一种可能的实现方式中，左声道播放1khz 0dB音源，右声道输出为高阻状态，即VR=V5。其中，V5为第一阻抗测试节点5处的电压。此时，Crosstalk = 20lg(VR/VL) = 20lg(V5/VL) = 20lg(R*/(R*+R_L))。通过串扰测试模块读取Crosstalk值，已知R_L值，可以计算得待测器件R*的阻值。
在另一种可能的实现方式中，右声道播放1khz 0dB音源，左声道输出为高阻状态，即VL=V5。其中，V5为第一阻抗测试节点5处的电压。此时，Crosstalk = 20lg(VR/VL) = 20lg(VR/V5) = 20lg(R*/(R*+R_R))。通过串扰测试模块读取Crosstalk值，已知R_R值，可以计算得待测器件R*的阻值。
需要指出的是，本申请实施例对音频播放设备播放的音源信号的类型不作具体限制。
在一种可能的实现方式中，使用的串扰测试模块的信噪比为120db，第一电阻R_L和第二电阻R_R分别为32ohm,根据上式20lg(R*/(R*+R_L))，可反推出最小能测到阻抗的精度是±32*10-6ohm。
基于上述低阻抗器件测试***，本申请实施例还提供了一种基于串扰原理的低阻抗器件测试方法。
参见图5，为本申请实施例提供的一种基于串扰原理的低阻抗器件测试方法流程示意图。该方法可应用于上述实施例中的低阻抗器件测试***，其主要包括以下步骤。
步骤S501：将待测器件R*的两端分别连接至所述第一阻抗测试节点5和所述第二阻抗测试节点9；
步骤S502：控制所述音频播放设备输出左声道音频信号，或输出右声道音频信号；
步骤S503：通过所述串扰测试模块测量当前串扰值；
步骤S504：根据所述串扰值和所述第一电阻R_L计算所述待测器件R*的阻抗，或者根据所述串扰值和所述第二电阻R_R计算所述待测器件R*的阻抗。
其中，待测器件R*的阻抗的计算方式可以参见上述实施例的描述，为了表述简洁在此不再赘述。
在本申请实施例中，控制音频播放设备输出单声道信号，利用左右声道的串扰特性，测试低阻抗器件的阻抗值，可以获得较高的测量精度。
在一种可能的实现方式中，为了避免测试电路自身对测量精度的影响，可以先将第一阻抗测试节点5和第二阻抗测试节点9短接，获得初始阻抗，然后采用图5所示的方法计算获得当前阻抗，通过当前阻抗减去初始阻抗，获得待测器件R*的阻抗。
具体地，在上述步骤S501之前包括：将所述第一阻抗测试节点5和所述第二阻抗测试节点9短接；控制所述音频播放设备输出左声道音频信号，或输出右声道音频信号；通过所述串扰测试模块测量当前串扰值；根据所述串扰值和所述第一电阻R_L或所述第二电阻R_R计算初始阻抗。上述步骤S504具体包括：根据所述串扰值和所述第一电阻R_L计算当前阻抗；将所述当前阻抗减去所述初始阻抗，获得所述待测器件R*的阻抗。
采用该方法可以降低测试电路自身对测量精度的影响，进一步提高阻抗的测量精度。
本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a, b, c, a-b,a-c, b-c,或a-b-c，其中a, b, c可以是单个，也可以是多个。
本领域普通技术人员可以意识到，本文中公开的实施例中描述的各单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，任一功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory，简称ROM）、随机存取存储器（random access memory，简称RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于串扰原理的低阻抗器件测试模块，其特征在于，包括：
音频信号输入接口，包括左声道输入接口和右声道输入接口，所述左声道输入接口用于接收左声道音频信号，所述右声道输入接口用于接收右声道音频信号；
第一电阻R_L，所述第一电阻R_L的第一端通过导线与所述左声道输入接口电连接；
第二电阻R_R，所述第二电阻R_R的第一端通过导线与所述右声道输入接口电连接，所述第二电阻R_R的第二端与所述第一电阻R_L的第二端相连；
第一阻抗测试节点和第二阻抗测试节点，所述第一阻抗测试节点和第二阻抗测试节点分别用于连接至待测器件的两端，对所述待测器件的阻抗进行测量，其中，所述第一阻抗测试节点连接在所述第一电阻R_L和第二电阻R_R之间，所述第二阻抗测试节点电连接在所述音频信号输入接口的接地点；
第一串扰测试节点，所述第一串扰测试节点电连接在所述第一电阻R_L靠近所述左声道输入接口的一侧；
第二串扰测试节点，所述第二串扰测试节点电连接在所述第二电阻R_R靠近所述右声道输入接口的一侧。
2.根据权利要求1所述的测试模块，其特征在于，还包括：
第一分压电阻，串联在所述左声道输入接口与所述第一电阻R_L之间；
第二分压电阻，串联在所述右声道输入接口与所述第二电阻R_R之间。
3.根据权利要求1所述的测试模块，其特征在于，所述第一电阻R_L和所述第二电阻R_R的阻值相等。
4.根据权利要求1所述的测试模块，其特征在于，还包括：
第一测试笔，用于电连接在所述第一阻抗测试节点；
第二测试笔，用于电连接在所述第二阻抗测试节点。
5.一种基于串扰原理的低阻抗器件测试***，其特征在于，包括：音频播放设备、权利要求1-4任一项所述的测试模块和串扰测试模块；
所述音频播放设备的音频信号输出接口与所述测试模块的音频信号输入接口相连；
所述串扰测试模块的第一信号输入端和第二信号输入端分别连接至所述第一串扰测试节点和所述第二串扰测试节点，所述串扰测试模块用于测量串扰值。
6.一种基于串扰原理的低阻抗器件测试方法，其特征在于，基于权利要求5所述的测试***，所述方法包括：
将待测器件的两端分别连接至所述第一阻抗测试节点和所述第二阻抗测试节点；
控制所述音频播放设备输出左声道音频信号，或输出右声道音频信号；
通过所述串扰测试模块测量当前串扰值；
根据所述串扰值和所述第一电阻R_L计算所述待测器件的阻抗，或者根据所述串扰值和所述第二电阻R_R计算所述待测器件的阻抗。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述第一阻抗测试节点和所述第二阻抗测试节点短接；
控制所述音频播放设备输出左声道音频信号，或输出右声道音频信号；
通过所述串扰测试模块测量当前串扰值；
根据所述串扰值和所述第一电阻R_L或所述第二电阻R_R计算初始阻抗；
所述根据所述串扰值和所述第一电阻R_L计算所述待测器件的阻抗，包括：根据所述串扰值和所述第一电阻R_L计算当前阻抗；将所述当前阻抗减去所述初始阻抗，获得所述待测器件的阻抗。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述串扰值和所述第一电阻R_L计算所述待测器件的阻抗的计算公式为：Crosstalk = 20lg(R*/(R*+R_L))，其中，Crosstalk为串扰值，R*为待测器件的阻抗，R_L为第一电阻R_L的阻值。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述串扰值和所述第二电阻R_R计算所述待测器件的阻抗的计算公式为：Crosstalk = 20lg(R*/(R*+R_R))，其中，Crosstalk为串扰值，R*为待测器件的阻抗，R_R为第二电阻R_R的阻值。
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