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(hào)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(hào)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1%和10%。由于輸出

2、功率的大小與輸入信號(hào)有關(guān)，通常測量時(shí)給功放輸入頻率為1KHz的正弦信號(hào)，測出等阻負(fù)載電阻上的電壓有效值，此時(shí)功放的輸出功率可表示為 ： （4-1-4）式中為等效負(fù)載的阻抗。這樣得到的輸出功率，實(shí)際上為平均功率。當(dāng)輸入信號(hào)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(hào)，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(fù)載電阻，、分別表示輸出和輸入信號(hào)電壓。圖4-1-4 輸出功率測試電路測量過程：由信號(hào)發(fā)生器輸出一個(gè)0.755V(0DB)的1KHZ正弦信號(hào)，送入功放的線路輸入口；或由音頻信號(hào)發(fā)生器輸出一個(gè)0.35V(-67DB)的1KHZ正弦信號(hào)，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(jì)算公式如下： （4-1-7） 或者 （4-1-8）（3）頻率響應(yīng)：指功率放大器對(duì)音頻信號(hào)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(hào)電平相對(duì)于1KHz信號(hào)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)

5、是指功放輸出信號(hào)與輸入信號(hào)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(duì)功放來說并不很重要，這是因?yàn)槿硕鷮?duì)相位失真反應(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，一般功功率放大器的工作頻率范圍為20Hz20kHz。頻率響應(yīng)測量線路如圖4-1-5所示，表示音頻毫伏表，是負(fù)載電阻，、分別表示輸出和輸入信號(hào)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(hào)發(fā)生器調(diào)至1KHZ，若信號(hào)從功放的話筒口輸入時(shí)，=0.35mV,當(dāng)信號(hào)從線路輸入口送入時(shí)，=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(dòng)。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(diǎn)記下功放的輸出電壓，并填入表達(dá)式的對(duì)應(yīng)格，將輸入電壓依次代入公式： （4-1-9）表4-1-2 頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)測試表格(Hz)20501002005008001K2K4K10K15K20K(V)求出所有測試頻點(diǎn)的相對(duì)電平，并填入表4-1-2，最后繪制頻率特性曲線。在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，按照表4-1-2算出的相對(duì)電平數(shù)據(jù)與輸入頻率的對(duì)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(hào)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(duì)噪聲的抑制能力。（5）失真度系數(shù)：當(dāng)音頻信號(hào)通過功放時(shí)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)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(hào)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(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