功放電路性能指標(biāo)及測試方法

1、1.功放電路性能指標(biāo)及測試方法 功率放大器的性能指標(biāo)很多，有輸出功率、頻率響應(yīng)、失真度、信噪比、輸出阻抗、阻 尼系數(shù)等，其中以輸出功率、效率、頻率響應(yīng)、輸入靈敏度、信噪比等項(xiàng)目指標(biāo)為主。配備 必要的儀器儀表主要有：音頻信號發(fā)生器、音頻毫伏表、示波器、失真度測量儀等。 (1) 輸出功率是指功放輸送給負(fù)載的功率，以瓦( W)為基本單位。功放在放大倍數(shù) 和負(fù)載一定的情況下，輸出功率的大小由輸入信號的大小決定， 包括最大輸出功率和額定輸 出功率兩種。 額定輸出功率：指在一定的諧波失真指標(biāo)內(nèi)，功放輸出的最大功率。應(yīng)該注意，功放 的負(fù)載和諧波失真指標(biāo)不同，額定輸出功率也隨之不同。通常規(guī)定的諧波失真指標(biāo)有

2、1%和 10%。由于輸出功率的大小與輸入信號有關(guān)，通常測量時(shí)給功放輸入頻率為 1KHz的正弦信 號，測出等阻負(fù)載電阻上的電壓有效值 Uo,Uo,此時(shí)功放的輸出功率 PoPo 可表示為： Uo2 、 Po = - (4-1-4) RL 式中RL為等效負(fù)載的阻抗。這樣得到的輸出功率，實(shí)際上為平均功率 POAV。當(dāng)輸入信 號幅度逐漸增大時(shí)，功放開始過載，波形削頂，諧波失真加大。諧波失真度為 10%時(shí)的平 均功率，稱為額定輸出功率，亦稱最大有用功率或不失真功率。 最大輸出功率：在上述情況下不考慮失真的大小， 給功放輸入足夠大的信號， 功放所能 輸出的最大功率稱為最大輸出功率。額定輸出功率和最大輸出功率

3、是我國早期功放產(chǎn)品說明 書上常用的兩種功率。通常最大輸出功率是額定功率的 2倍。 其中，UomUom 為放大器的最大輸出電壓有效值。 功放電路功率測量線路如圖 4-1-4所示，示波器用于監(jiān)視波形失真之用， MVMV 表示音頻 毫伏表，RL是負(fù)載電阻，UO、UI分別表示輸出和輸入信號電壓。 Pom = 2 Uom RL (4-1-5) 圖 4-1-4輸出功率測試電路 測量過程：由信號發(fā)生器輸出一個 0.755V(0DB)的1KHZ正弦信號，送入功放的線路輸 入口；或由音頻信號發(fā)生器輸出一個 0.35V(-67DB)的1KHZ正弦信號，送入功放的話筒口， 緩慢開大功放的相應(yīng)音量旋鈕， 觀察示波器的

4、輸出波形剛好不失真時(shí)， 停止調(diào)節(jié)音量鈕。由 輸出電壓表上可得知 UO數(shù)據(jù)，再用公式4-1-5求出額定輸出功率 P0,P0,若 P0P0 值大于或等于 說明書上的POPO 值，則說明符合要求。在此基礎(chǔ)上，將音量鈕開到最大，還可以增大輸出功 率，那就是最大輸出功率 PomPom。 (2) 效率：指電源輸入功率與功放輸出功率的比值。其中，電源輸入功率： R=Ui*Ii (4-1-6) 輸出功率可以選擇最大輸出功率或者額定輸出功率，效率計(jì)算公式如下： *! = %定 *100% (4-1-7) PE 或者 n = POm*100%*100% (4-1-8) PE (3) 頻率響應(yīng)：指功率放大器對音頻信

5、號各頻率分量的均勻放大能力。頻率響應(yīng)一般 可分為幅度頻率響應(yīng)和相位頻率響應(yīng)。 幅度頻率響應(yīng)表征了功放的工作頻率范圍，以及在 工作頻率范圍內(nèi)的幅度是否均勻和不均勻的程度。 所謂工作頻率范圍是指幅度頻率響應(yīng)的輸 出信號電平相對于 1KHz信號電平下降3dB處的上限頻率與下限頻率之間的頻率范圍。在 工作頻率范圍內(nèi)，衡量頻率響應(yīng)曲線是否平坦，或者稱不均勻度一般用 dB表示。相位頻率 響應(yīng)是指功放輸出信號與輸入信號頻率之間相互的相位關(guān)系，也就是說有沒有產(chǎn)生相位畸 變。通常，相位畸變對功放來說并不很重要， 這是因?yàn)槿硕鷮ο辔皇д娣磻?yīng)不很靈敏的緣故。 所以，一般功放所說的頻率響應(yīng)就是指幅度頻率響應(yīng)。 目前，

6、一般功功率放大器的工作頻率 范圍為20Hz 20kHz。頻率響應(yīng)測量線路如圖 4-1-5所示，MV表示音頻毫伏表， R是負(fù) 載電阻，UO、UI分別表示輸出和輸入信號電壓。 圖 4-1-5頻率響應(yīng)測試電路 測量過程：先將音頻信號發(fā)生器調(diào)至 1KHZ，若信號從功放的話筒口輸入時(shí)， U=0.35mV, 當(dāng)信號從線路輸入口送入時(shí)， U =0.775mV。調(diào)整功放音量鈕，使輸出電壓為額定輸出電壓 的70%,(額定功率的50%)在測量過程中要保持音量鈕固定不動。 在20-20KHZ的范圍內(nèi), 從低到高改變輸入頻率，保持 U|不變，隔幾十赫至幾百赫逐點(diǎn)記下功放的輸出電壓 UO , 并填入表達(dá)式的對應(yīng)格，將輸

7、入電壓 U依次代入公式： 表 4-1-2頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)測試表格 FIN (Hz) 20 50 100 200 500 800 1K 2K 4K 10K 15K 20K UO(V) K(dB)K(dB) 求出所有測試頻點(diǎn)的相對電平，并填入表 4-1-2,最后繪制頻率特性曲線。在對數(shù)坐標(biāo) 紙上，按照表4-1-2算出的相對電平數(shù)據(jù)與輸入頻率的對應(yīng)關(guān)系，逐點(diǎn)連線作出頻率特性曲 線，它越平越直，說明頻率特性越好。 (4) 信噪比：指功放輸出的各種噪聲電平與輸出信號電平的比值的分貝數(shù)。信噪比的 分貝值越高，說明功放的噪聲越小，性能越好。一般要求在 50dB以上，優(yōu)質(zhì)功放的信噪比 大于72dB。也有些場合直接

8、使用噪聲電壓來衡量功放對噪聲的抑制能力。 (5) 失真度系數(shù)：當(dāng)音頻信號通過功放時(shí)， 輸出信號與輸入信號的波形并不完全相同， 這就叫失真。失真度的大小，常用失真度系數(shù)來描述。 即用輸出信號中各次諧波合成電壓的 有效值與基波電發(fā)生器 音頻信號 K=20g (也 OciKHk) (4-1-9) 壓的有效值之比來表示，其數(shù)值由失真度測量儀直接讀出。測量線路如圖 4-1-6所示，測量時(shí)所有測試儀器的外殼應(yīng)接地，以防其它干擾竄入后影響測量精度。 圖 4-1-6失真度系數(shù)測試電路 測量過程：按照額定輸出功率的測量方法，從功放的輸入端分別輸入 20Hz、100Hz、 1KHz、5KHz、10KHz、15KHz、20KHz等不同頻率的正弦信號，將功放