2003年,第5期,类别:音响技术
功放的主要技术指标有三个:频率特性、额定输出功率、失真度。本文从量化的角度出发,提供上述三个技术指标的测量方法。
一、测量前的准备工作
1．配备必要的仪器仪表。主要有:XD2音频信号发生器一台;DA-16型音频毫伏表两块;SB-10普通示波器一台;BS-1型失真度测量仪一台。
2．功放的输出端子不接音箱,改接假负载电阻Rf。电阻的阻值与功放的输出阻抗Z相同,电阻的功率应大于或等于功放额定输出功率(从说明书上查)的3倍以上。对于输出端子标注电压的功放,其相应端子的输出阻抗可由Z=U2o/Po求出。Uo是输出电压(V),Po是额定输出功率(W),Z是阻抗(Ω)。
3．测量时所有仪器、设备应按额定供电电压供给(一般为220V/50Hz),以保证测量精度。若电网电压不稳,应加接交流稳压器。
4．音频信号发生器的输出阻抗应小于或等于被测功放的输入阻抗,以防止功放输入阻抗过小时影响输入信号的频率稳定度。
二、频率特性的测量
功放的频率特性是指功放电路对不同音频频率的放大特性,范围在20~20000Hz之间,理想的功放应对这个范围内的所有频率具有完全相同的放大作用。如果功放在输入不同频率的音频信号时,其输出电压比较一致,则频率特性平稳。频率特性的不均匀性用dB表示,它是以频率为1000Hz时输出电压对其他频率下输出电压比值的对数形式来表示,即频率为f赫兹的信号相对电平为:f赫兹电平(dB)=20 log?f赫输出电压/1kHz输出电压。毫无疑问,频率为1000Hz信号的基准电平为0dB。对于功放,在20~20000Hz的频率范围内,所有频率的相对电平应在±1dB~±3dB之间,相对电平数的绝对值越小,功放的频率特性越好,频率失真越小。
1．测量线路如图1,mV表示音频毫伏表,RL是假负载电阻,Ui、Uo分别表示输入、输出信号电压。
2．测量过程。先将音频信号发生器调至1000Hz,若信号从功放的“话筒”口输入时,Ui=0．35mV;当信号从“线路输入”口送入时,Ui=775mV。
调整功放音量钮,使输出电压为额定输出电压的70％(额定功率的50％),在测量中要保持音量钮固定不动。
在20~20000Hz的范围内,从低到高改变信号发生器的输入频率(保持Ui不变),隔几十Hz至几百Hz逐点记下功放的输出电压Uo,并填入表1对应格内。
将输入电压Ui依次代入公式:f赫兹电平(dB)=20 log?f赫兹输出电压/1kHz输出电压,求出所有测试频率点的相对电平,填入表1对应格内。
绘制频率特性曲线。在对数坐标纸上,按照表1算出的“相对电平”数据与输入频率的对应关系,逐点连线作出频率特性曲线。该曲线即反映了被测功放的频率响应特性,它越平越直,说明频率特性越好。
三、额定输出功率的测量
额定功率又叫标称功率。它是指在额定电源电压、额定输入信号电平时以一定的失真度要求来确定的。这些在功放使用说明书中均已标明,使用和测量时应以此为准。如某功放额定输出功率为100W,是以失真度≤3％测得的。如果允许失真度增大,那么输出功率还可相应增大。所以,在厂商所宣传的功放功率值中,额定功率才是最准确、也是最符合实际的表述方法。
1．测量线路如图2,示波器用于监视波形失真之用,其他同图1。
2．测量过程。由音频信号发生器输出一个0．775V(0dB)的1000Hz正弦信号,送入功放的“线路输入”口;或由音频信号发生器输出一个0．35mV(-67dB)的1000Hz正弦信号,送入功放的“话筒”口。缓慢开大功放的相应音量旋钮,观察示波器的输出波形刚好不失真时,停止调节音量钮。由输出电压表上可得知Uo数据。再用公式P=U2o/RL求出额定输出功率P。若P值大于或等于说明书上的P值,则说明符合要求。当然,在此基础上,将功放的音量钮开至最大,还可以增大输出功率,那就是最大输出功率了。
四、失真度的测量
当音频信号通过功放时,输出信号与输入信号的波形并不完全相同,这就叫失真。
失真度的大小,常用失真度系数来描述。即用输出信号中各次谐波合成电压的有效值与基波电压的有效值之比来表示,其数值由失真度测试仪直接读出。
1．测量线路如图3。测量时,所有测试仪器的外壳最好接地,以防其他干扰窜入后影响测量精度。
2．测量过程。按照额定输出功率的测量方法,从功放的输入端分别送20Hz、100Hz、1000Hz、5000Hz、10000Hz、15000Hz等不同频率的正弦信号,将功放逐次调到额定输出功率值,并调节失真度仪分别测出各个频点的失真度系数。一般以1000Hz的失真度系数为基准,与其他频点的数据相比较。差别大,说明功放在整个音频段内的失真度不均衡。差别小,说明功放在整个音频段内的失真度比较平衡。
河北 梁志星
