功放電路性能指標及測試方法

1、1. 功放電路性能指標及測試方法功率放大器的性能指標很多，有輸出功率、頻率響應、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、輸入靈敏度、信噪比等項目指標為主。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載的功率，以瓦（w）為基本單位。功放在放大倍數(shù)和負載一定的情況下，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內(nèi)，功放輸出的最大功率。應該注意，功放的負載和諧波失真指標不同，額定輸出功率也隨之不同。通常規(guī)定的諧波失真指標有1%和10%。由于輸出

2、功率的大小與輸入信號有關(guān)，通常測量時給功放輸入頻率為1khz的正弦信號，測出等阻負載電阻上的電壓有效值，此時功放的輸出功率可表示為 ： （4-1-4）式中為等效負載的阻抗。這樣得到的輸出功率，實際上為平均功率。當輸入信號幅度逐漸增大時，功放開始過載，波形削頂，諧波失真加大。諧波失真度為10%時的平均功率，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。 （4-1-5）其中，為放大器的最

3、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，表示音頻毫伏表，是負載電阻，、分別表示輸出和輸入信號電壓。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音量旋鈕，觀察示波器的輸出波形剛好不失真時，停止調(diào)節(jié)音量鈕。由輸出電壓表上可得知數(shù)據(jù)，再用公式4-1-5求出額定輸出功率，若值大于或等于說明書上的值，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

4、輸出功率。（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： （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，效率計算公式如下： （4-1-7） 或者 （4-1-8）（3）頻率響應：指功率放大器對音頻信號各頻率分量的均勻放大能力。頻率響應一般可分為幅度頻率響應和相位頻率響應。 幅度頻率響應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

5、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，這是因為人耳對相位失真反應不很靈敏的緣故。所以，一般功放所說的頻率響應就是指幅度頻率響應。目前，一般功功率放大器的工作頻率范圍為20hz20khz。頻率響應測量線路如圖4-1-5所示，表示音頻毫伏表，是負載電阻，、分別表示輸出和輸入信號電壓。圖4-1-5 頻率響應測試電路測量過程：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，=0.35mv,當信號從線路輸入口送入時，=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

6、保持音量鈕固定不動。在2020khz的范圍內(nèi)，從低到高改變輸入頻率，保持不變，隔幾十赫至幾百赫逐點記下功放的輸出電壓，并填入表達式的對應格，將輸入電壓依次代入公式： （4-1-9）表4-1-2 頻率響應數(shù)據(jù)測試表格(hz)20501002005008001k2k4k10k15k20k(v)求出所有測試頻點的相對電平，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)與輸入頻率的對應關(guān)系，逐點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

7、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)：當音頻信號通過功放時，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，測量時所有測試儀器的外殼應接地，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