一种功放AGC输出功率的量产测试电路的制作方法

本实用新型涉及半导体集成电路技术领域，更具体的说，是涉及一种功放AGC输出功率的量产测试电路。

背景技术：

芯片量产测试是一个非常重大的问题，直接贯穿在整个芯片的设计与量产的过程中，在芯片封装完成之后，需要使用专用的自动测试设备(ATE)测试制造出来的芯片功能和性能是否满足设计规格要求。因此，芯片量产测试会包含直流参数测试，功能测试，混合信号参数测试等多方面的内容，不同类型的芯片对测试会有不同的要求。随着芯片技术的进步，一块芯片上集成的功能越来越复杂，芯片的测试项目也越来越多，测试时间越来越长，也就意味着芯片的测试费用增加，芯片成本增加。

为了减少芯片的测试时间，提高UPH，增加产能，节约测试成本，需要在芯片内部设计不影响芯片正常工作的测试模式。但随着便携式设备的轻薄化发展，扬声器对功率的变化范围的要求也越来越高，要求功放输出功率中心值的波动范围限制在±10％。若在功放输出功率超出限制范围，会导致扬声器损坏，属于可靠性的质量事故，因此，在设计时都会考虑加工工艺的corner波动以及相关参数的波动范围，将AGC功率中心值的波动范围限制在±10％以内。

因此，如何在量产测试时准确测试出功放AGC功率值，将符合功放AGC功率量产规范的芯片测试挑选出来，且大大节省量产测试时间，提高UPH，增加产能，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种功放AGC输出功率的量产测试电路，

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种功放AGC输出功率的量产测试电路，包括：前置放大模块、PWM调制模块和增益调整模块，其中：

所述前置放大模块包括：第一放大器(Amp1)、第一反馈电阻(RF1)、第一电容(C1)、第一电阻(R1)、第一测试电阻(RDFT1)、第二测试电阻(RDFT2)以及第一开关(S1)，所述第一放大器(Amp1)的反相输入端(-)和正向输入端(+)分别通过所述第一测试电阻(RDFT1)、所述第一电阻(R1)和所述第一电容(C1)接收电压输入信号；所述第一放大器(Amp1)的第一反馈端和第二反馈端分别通过所述第一反馈电阻(RF1)和所述第二测试电阻(RDFT2)与所述第一放大器(Amp1)的反相输入端(-)和正向输入端(+)相连；所述第一开关(S1)分别与所述第一测试电阻(RDFT1)和所述第二测试电阻(RDFT2)相连；所述第一开关(S1)由EN_MASSTEST控制信号控制，所述第一放大器(Amp1)的第一反馈端和第二反馈端分别作为所述前置放大模块的第一输出端和第二输出端；在量产测试测试所述功放AGC的输出功率时，所述EN_MASSTEST控制信号变低，断开所述第一开关(S1)，接入所述第一测试电阻(RDFT1)和所述第二测试电阻(RDFT2)；

所述PWM调制模块用于将模拟信号转换为PWM信号并进行功率管的驱动，将所述功放AGC的输出功率送到负载；

所述增益调整模块用于检测所述前置放大模块的输出电压，将所述前置放大模块的输出电压与基准电压进行比较，根据比较结果产生相应的控制码控制所述第一反馈电阻(RF1)，所述比较结果确定所述第一放大器(Amp1)的输出电压，通过所述PWM调制模块进行调制，限制所述功放AGC的输出功率。

进一步地，所述PWM调制模块包括：第二放大器(Amp2)、反馈电阻RF2、第二电容(CF2)、第二电阻(R2)、比较器(Comp)、PWM调制电路(21)以及三角波发生器(22)，其中：

所述第二放大器(Amp2)的反相输入端(-)和正向输入端(+)分别通过所述第二电阻(R2)与所述所述前置放大模块的第一输出端和第二输出端相连；所述第二放大器(Amp2)的第一输出端和第二输出端分别与所述第二放大器(Amp2)的反相输入端(-)和正向输入端(+)相连；

所述第二放大器(Amp2)的第一输出端和第二输出端分别与所述比较器(Comp)的第一输入端相连；所述比较器(Comp)的第二输入端与所述三角波发生器(22)相连，所述比较器(Comp)的输出端与所述PWM调制电路(21)的输入端相连，所述PWM调制电路(21)的输出端作为所述PWM调制模块的输出端与负载相连；

所述PWM调制电路(21)的输出端通过所述反馈电阻RF2分别与所述第二放大器(Amp2)的反相输入端(-)和正向输入端(+)相连。

进一步地，所述增益调整模块包括：增益调整比较器、基准电平电路和加减法计数器，其中：

所述增益调整比较器检测所述前置放大模块的输出电压，并接收所述基准电平电路的基准电压，将所述前置放大模块的输出电压与所述基准电压进行比较；

所述加减法计数器根据比较结果产生相应的控制码控制所述第一反馈电阻(RF1)，所述比较结果确定所述第一放大器(Amp1)的输出电压，通过所述第二放大器(Amp2)放大和所述PWM调制模块的调制，限制所述功放AGC的输出功率。

进一步地，所述第一放大器(Amp1)和所述第二放大器(Amp2)为运算放大器。

进一步地，所述第二测试电阻(RDFT2)用于减小压缩步进。

进一步地，所述第一测试电阻(RDFT1)用于使加入所述第二测试电阻(RDFT2)后所述功放AGC的增益保持不变。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开了一种功放AGC输出功率的量产测试电路，在第一放大器AMP1的输入端串入第一测试电阻RDFT1和第一开关S1，在反馈端串入电阻第二测试电阻RDFT2和第一开关S1，其中，第一开关S1由EN_MASSTEST控制信号控制，在功放正常工作时，闭合第一开关S1，短接第一测试电阻RDFT1和第二测试电阻RDFT2；在量产测试测试功放AGC的输出功率时，EN_MASSTEST控制信号变低，断开第一开关S1，接入第一测试电阻RDFT1和第二测试电阻RDFT2，其中，第二测试电阻RDFT2用于减小压缩步进，使得AGC压缩曲线的锯齿纹波幅度很小，便于单点测试时功率的稳定及准确，第一测试电阻RDFT1用于使加入第二测试电阻RDFT2后整个功放的增益保持不变。通过本实用新型可以只采用单点测试而准确的测试得到AGC的输出功率值，大大节省量产测试时间、提高UPH以及增加产能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中提供的传统的功放AGC输出功率的量产测试电路示意图；

图2为现有技术中提供的AGC增益压缩波形图；

图3为本实用新型实施例提供的一种功放AGC输出功率的量产测试电路示意图；

图4为本实用新型实施例提供的功放AGC输出功率的量产测试电路与传统的功放AGC输出功率的量产测试电路的AGC压缩功率对比波形图。

具体实施方式

在音频应用中，输入信号过大或电池电压下降等因素都会导致音频放大器的输出信号破音失真，对扬声器也可能会造成永久性损伤。因此，一般音频功放为了对扬声器进行保护，同时提升音乐播放的效果，增大音乐播放的响度，大多带有动态的增益调整功能(称为AGC或NCN)，类似于音效处理中的压缩功能或限幅功能。如图1所示，在输入音频信号增大时，功放的输出功率随之增大，当输出功率超过内部设定的保护阈值功率时，自动降低功放内部增益，将输出功率限制在阈值功率处；当输入音频信号减小时，功放的输出功率随之减小，当输出功率降低到内部设定的释放阈值功率时，自动恢复功放内部增益，使得功放的输出不超过设定的输出功率范围。对音乐信号，一般来讲1dB以内的变化是不容易察觉的，因此AGC的压缩步进一般都会设计在1dB以内，通常为0.5dB左右。

如图1所示的音频功放中，AMP1为前级放大器，用于调节增益；AMP2、R2与CF2组成积分器；COMP为比较器，用于比较AMP2的输出与三角波生成器产生的三角波，将模拟信号转换为PWM信号，再由PWM调制电路驱动功率管，将功率输送到扬声器端。

其中，增益调整模块通过检测AMP1的输出VON1和VOP1，与基准电平电路产生的基准电压通过增益调整模块内的增益调整比较器进行比较，判断增益调整模块是否启动，增益调整模块的加减法计数器产生相应的控制码控制第一级反馈电阻RF1，比较电平决定了AMP1的输出电压，通过AMP2进行第二级放大和PWM调制电路后，从而限制AGC的输出功率。

如图2所示为现有技术中的AGC的增益压缩波形图，为增益调整模块功能作用时的输出功率与输入信号幅度的压缩曲线，其中，横坐标为输入信号幅度(V)，纵坐标为输出功率大小(W)。当输出信号大于窗口的上边沿时，即峰值功率时，信号开始压缩0.5dB，此时信号继续增大，AGC再压缩0.5dB，AGC处于压缩状态，直到输入信号幅度大于AGC的压缩范围后，输出功率才继续线性增大。当输入信号小于窗口的下边沿，AGC开始释放0.5dB，增益变大，输出信号变大，若输入信号继续减小，AGC再释放0.5dB，AGC处于释放状态，直到输入信号小于AGC的释放阈值时，输出功率才继续线性变小。AGC压缩过程的最大功率由窗口的上边沿决定，主要受电路失配的影响。

在功放的量产测试中，AGC输出功率是最重要的测试指标，图2曲线中，若基准电平电路产生的基准电压随工艺corner变化，则压缩曲线会上下移动；若增益有偏差，则压缩曲线会左右移动，因此，量产测试须准确测试出AGC输出功率随工艺的变化，确保产出芯片符合AGC输出功率范围要求。

因此，为了准确测试出AGC输出功率，需要对AGC输出功率多次测试，然后求平均值来计算AGC输出功率的中心值，然后再将功率中心值转换为功率峰值。这样做的原因在于：AGC的压缩步进为0.5dB/step，对于输出幅度来说变化范围为6％，中心值变化为±3％，则输出功率变化为±6％，而对于输出功率影响较大的是参考电压的工艺corner变化范围和电阻的失配等因素，一般影响为±5％，若只采用单点测试，即在压缩曲线的某点所对应的输入信号而得到输出功率，则测试得到的输出功率值变化范围为±11％，无法准确测试出AGC的输出功率，因此，传统的测试会采取多次测试的方式，然后求取平均值得到，例如：在AGC的压缩曲线上确定8个测试点，则对应8个输入信号以及8个输出功率，然后取8个输出功率的平均值得到功率中心值，然后转换得到功率峰值。

采用多次测试的方式虽然可以准确测试出功放的AGC输出功率，但是非常占用测试时间，增加非常大的测试成本，使芯片成本增加。如上述8点测试方式，测试时间约为0.8s，测试输出功率等级越多，测试时间增加越多。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图3所示，本实用新型实施例提供了一种功放AGC输出功率的量产测试电路，该电路包括：包括：前置放大模块1、PWM调制模块2和增益调整模块3，其中：

上述前置放大模块1包括：第一放大器Amp1、第一反馈电阻RF1、第一电容C1、第一电阻R1、第一测试电阻RDFT1、第二测试电阻RDFT2以及第一开关S1，上述第一放大器Amp1的反相输入端(-)和正向输入端(+)分别通过上述第一测试电阻RDFT1、上述第一电阻R1和上述第一电容C1接收电压输入信号；上述第一放大器Amp1的第一反馈端和第二反馈端分别通过上述第一反馈电阻RF1和上述第二测试电阻RDFT2与上述第一放大器Amp1的反相输入端(-)和正向输入端(+)相连；上述第一开关S1分别与上述第一测试电阻RDFT1和上述第二测试电阻RDFT2相连；上述第一开关S1由EN_MASSTEST控制信号控制，上述第一放大器Amp1的第一反馈端和第二反馈端分别作为上述前置放大模块的第一输出端和第二输出端；在量产测试测试上述功放AGC的输出功率时，上述EN_MASSTEST控制信号变低，断开上述第一开关S1，接入上述第一测试电阻RDFT1和上述第二测试电阻RDFT2。另外，在上述功放AGC正常工作时，闭合上述第一开关S1，短接上述第一测试电阻RDFT1和上述第二测试电阻RDFT2；

上述PWM调制模块2用于将模拟信号转换为PWM信号并进行功率管的驱动，将上述功放AGC的输出功率送到负载；

上述增益调整模块3用于检测上述前置放大模块的输出电压，将上述前置放大模块的输出电压与基准电压进行比较，根据比较结果产生相应的控制码控制上述第一反馈电阻RF1，上述比较结果确定上述第一放大器Amp1的输出电压，通过上述PWM调制模块进行调制，限制上述功放AGC的输出功率。

如图3所示，上述PWM调制模块2包括：第二放大器Amp2、反馈电阻RF2、第二电容CF2、第二电阻R2、比较器Comp、PWM调制电路21以及三角波发生器22，其中：

上述第二放大器Amp2的反相输入端(-)和正向输入端(+)分别通过上述第二电阻R2与上述上述前置放大模块的第一输出端和第二输出端相连；上述第二放大器Amp2的第一输出端和第二输出端分别与上述第二放大器Amp2的反相输入端(-)和正向输入端(+)相连；上述第二放大器Amp2的第一输出端和第二输出端分别与上述比较器Comp的第一输入端相连；上述比较器Comp的第二输入端与上述三角波发生器22相连，上述比较器Comp的输出端与上述PWM调制电路21的输入端相连，上述PWM调制电路21的输出端作为上述PWM调制模块的输出端与负载相连；上述PWM调制电路21的输出端通过上述反馈电阻RF2分别与上述第二放大器Amp2的反相输入端(-)和正向输入端(+)相连。

如图3所示，上述增益调整模块3包括：增益调整比较器31、基准电平电路32和加减法计数器33，其中：

上述增益调整比较器31检测上述前置放大模块1的输出电压，并接收上述基准电平电路32的基准电压，将上述前置放大模块1的输出电压与上述基准电压进行比较；上述加减法计数器33根据比较结果产生相应的控制码控制上述第一反馈电阻RF1，上述比较结果确定上述第一放大器Amp1的输出电压，通过上述第二放大器Amp2放大和上述PWM调制模块的调制，限制上述功放AGC的输出功率。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，上述第一放大器Amp1和上述第二放大器Amp2为运算放大器。上述第二测试电阻(RDFT2)用于减小压缩步进。上述第一测试电阻(RDFT1)用于使加入上述第二测试电阻(RDFT2)后上述功放AGC的增益保持不变。

在本实用新型实施例中，在开关S1闭合时，AGC输出功率的压缩波形如图2所示，每一步压缩步进约0.5dB，压缩步进的表达式为：

其中，Rtot,i表示第i步压缩前的总的反馈电阻，Rtot,i-1为第i步压缩后的总的反馈电阻。若Rtot,i＝60kohm，Rtot,i-1＝56.5kohm，则压缩倍数为：AdB,1＝0.52dB，即功放AGC的输出功率的波动范围为±6.17％。

在量产测试测试功放AGC的输出功率时，EN_MASSTEST控制信号断开，将第一测试电阻RDFT1和第二测试电阻RDFT2分别接入输入电阻串和反馈电阻串中，其中，第二测试电阻RDFT2的作用为减小压缩步进，使得AGC压缩曲线的锯齿纹波幅度很小，便于单点测试时功率的稳定及准确；而第一测试电阻RDFT1的作用为使加入第二测试电阻RDFT2后整个功放的增益保持不变。若RDRT＝120kohm，则Rtoti,＝180kohm，Rtot,i-1＝176.5kohm，则压缩倍数为:AdB,1＝0.17dB，即功放AGC的输出功率的波动范围为±1.98％，不考虑其他因素影响，功率测试准确度提高了至少3倍，且第二测试电阻RDFT2还可以进一步增大以减小功率的波动范围。本实用新型的量产测试电路与普通测试电路的AGC压缩功率对比波形如图4所示。

本实用新型实施例提供的功放AGC输出功率的量产测试电路，在第一放大器AMP1的输入端串入第一测试电阻RDFT1和第一开关S1，在反馈端串入电阻第二测试电阻RDFT2和第一开关S1，其中，第一开关S1由EN_MASSTEST控制信号控制，在功放正常工作时，闭合第一开关S1，短接第一测试电阻RDFT1和第二测试电阻RDFT2；在量产测试测试功放AGC的输出功率时，EN_MASSTEST控制信号变低，断开第一开关S1，接入第一测试电阻RDFT1和第二测试电阻RDFT2，其中，第二测试电阻RDFT2用于减小压缩步进，使得AGC压缩曲线的锯齿纹波幅度很小，便于单点测试时功率的稳定及准确，第一测试电阻RDFT1用于使加入第二测试电阻RDFT2后整个功放的增益保持不变。通过本实用新型可以只采用单点测试而准确的测试得到AGC的输出功率值，大大节省量产测试时间、提高UPH以及增加产能。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上结合附图对本实用新型所提出的电路进行了示例性描述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。