2003年,第5期,類別:音響技術
功放的主要技術指標有三個:頻率特性、額定輸出功率、失真度。本文從量化的角度出發,提供上述三個技術指標的測量方法。
一、測量前的準備工作
1．配備必要的儀器儀表。主要有:XD2音頻信號發生器一臺;DA-16型音頻毫伏表兩塊;SB-10普通示波器一臺;BS-1型失真度測量儀一臺。
2．功放的輸出端子不接音箱,改接假負載電阻Rf。電阻的阻值與功放的輸出阻抗Z相同,電阻的功率應大于或等于功放額定輸出功率(從說明書上查)的3倍以上。對于輸出端子標注電壓的功放,其相應端子的輸出阻抗可由Z=U2o/Po求出。Uo是輸出電壓(V),Po是額定輸出功率(W),Z是阻抗(Ω)。
3．測量時所有儀器、設備應按額定供電電壓供給(一般為220V/50Hz),以保證測量精度。若電網電壓不穩,應加接交流穩壓器。
4．音頻信號發生器的輸出阻抗應小于或等于被測功放的輸入阻抗,以防止功放輸入阻抗過小時影響輸入信號的頻率穩定度。
二、頻率特性的測量
功放的頻率特性是指功放電路對不同音頻頻率的放大特性,范圍在20~20000Hz之間,理想的功放應對這個范圍內的所有頻率具有完全相同的放大作用。如果功放在輸入不同頻率的音頻信號時,其輸出電壓比較一致,則頻率特性平穩。頻率特性的不均勻性用dB表示,它是以頻率為1000Hz時輸出電壓對其他頻率下輸出電壓比值的對數形式來表示,即頻率為f赫茲的信號相對電平為:f赫茲電平(dB)=20 log?f赫輸出電壓/1kHz輸出電壓。毫無疑問,頻率為1000Hz信號的基準電平為0dB。對于功放,在20~20000Hz的頻率范圍內,所有頻率的相對電平應在±1dB~±3dB之間,相對電平數的絕對值越小,功放的頻率特性越好,頻率失真越小。
1．測量線路如圖1,mV表示音頻毫伏表,RL是假負載電阻,Ui、Uo分別表示輸入、輸出信號電壓。
2．測量過程。先將音頻信號發生器調至1000Hz,若信號從功放的“話筒”口輸入時,Ui=0．35mV;當信號從“線路輸入”口送入時,Ui=775mV。
調整功放音量鈕,使輸出電壓為額定輸出電壓的70％(額定功率的50％),在測量中要保持音量鈕固定不動。
在20~20000Hz的范圍內,從低到高改變信號發生器的輸入頻率(保持Ui不變),隔幾十Hz至幾百Hz逐點記下功放的輸出電壓Uo,并填入表1對應格內。
將輸入電壓Ui依次代入公式:f赫茲電平(dB)=20 log?f赫茲輸出電壓/1kHz輸出電壓,求出所有測試頻率點的相對電平,填入表1對應格內。
繪制頻率特性曲線。在對數坐標紙上,按照表1算出的“相對電平”數據與輸入頻率的對應關系,逐點連線作出頻率特性曲線。該曲線即反映了被測功放的頻率響應特性,它越平越直,說明頻率特性越好。
三、額定輸出功率的測量
額定功率又叫標稱功率。它是指在額定電源電壓、額定輸入信號電平時以一定的失真度要求來確定的。這些在功放使用說明書中均已標明,使用和測量時應以此為準。如某功放額定輸出功率為100W,是以失真度≤3％測得的。如果允許失真度增大,那么輸出功率還可相應增大。所以,在廠商所宣傳的功放功率值中,額定功率才是最準確、也是最符合實際的表述方法。
1．測量線路如圖2,示波器用于監視波形失真之用,其他同圖1。
2．測量過程。由音頻信號發生器輸出一個0．775V(0dB)的1000Hz正弦信號,送入功放的“線路輸入”口;或由音頻信號發生器輸出一個0．35mV(-67dB)的1000Hz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,停止調節音量鈕。由輸出電壓表上可得知Uo數據。再用公式P=U2o/RL求出額定輸出功率P。若P值大于或等于說明書上的P值,則說明符合要求。當然,在此基礎上,將功放的音量鈕開至最大,還可以增大輸出功率,那就是最大輸出功率了。
四、失真度的測量
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,其數值由失真度測試儀直接讀出。
1．測量線路如圖3。測量時,所有測試儀器的外殼最好接地,以防其他干擾竄入后影響測量精度。
2．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送20Hz、100Hz、1000Hz、5000Hz、10000Hz、15000Hz等不同頻率的正弦信號,將功放逐次調到額定輸出功率值,并調節失真度儀分別測出各個頻點的失真度系數。一般以1000Hz的失真度系數為基準,與其他頻點的數據相比較。差別大,說明功放在整個音頻段內的失真度不均衡。差別小,說明功放在整個音頻段內的失真度比較平衡。
河北 梁志星
