电子测量-音频功率放大器技术指标的意义与检测方法研究

音频功率放大器技术指标的意义与检测方法研究实验目的：1论述音频功率放大器各项技术指标的意义2 设计各种实验方案对以上指标进行测试3 分别对实验箱里两种功率放大器进行测试4 分析实验结果5总结各测试方法的优缺点6 根据测试结果比较以上两种放大器的优缺点7总结检测技术在音频放大器应用中的作用实验内容：1论述音频功率放大器各项技术指标的意义功放的主要性能指标输出功率衡量一件器材对高、中、低各频段信号均匀再现的能力。

用图表的形式来展示音响器材的相对幅度和频率的函数关系。

灵敏度对放大器来说，一般指达到额定输出功率或电压时输入端所加信号的电压大小；音箱的灵敏度是指在经音箱输入端输入1W\1KHZ信号时，在距音箱喇叭平面垂直中轴前方一米的地方所测试得的声压级。

总谐波失真加噪声(THD+N)THD+N是指由设备本身产生的失真谐波频率的总和，它是代表了输入信号与输出信号之间的吻合程度。

互调失真(IMD)指由放大器所引入的一种输入信号的和及差的失真。

信噪比(SNR)表示信号与噪声电平的分贝差。

阻抗指设备输入信号的电压与电流的比值。

阻尼系数指放大器的额定负载(扬声器)阻抗与功率放大器实际阻抗的比值。

阻尼系数是放大器在信号消失后控制扬声器锥体运动的能力。

颤动(dither)指有意添加在音频信号上用于改善低电平下数字信号的解析力的少量噪声。

白噪声所有频率具有相同能量的随机噪声称为白噪声。

用来测试音箱的谐振和灵敏度的。

2 设计各种实验方案对以上指标进行测试信噪比测量(S/N或SNR)"信号"测量一般采用的是指定输出电平的中频段正弦信号(通常为1kHz)，"指定电平"通常是指设备的最大标称或标准的工作电平。

"噪声"测量必须指定测量带宽和加权滤波器。

两个测量的比值就是设备的信噪比。

如果测量仪器特性包括一个"相对dB"单位，其0dB基准可以设定成等于输入信号电平值，那么信噪比的测量就比较容易了。

一、实验目的1）了解音频功率放大器的电路组成，多级放大器级联的特点与性能；2）学会通过综合运用所学知识，设计符合要求的电路，分析并解决设计过程中遇到的问题，掌握设计的基本过程与分析方法；3）学会使用Multisim、Pspice等软件对电路进行仿真测试，学会Altium Designer使用进行PCB制版，最后焊接做成实物，学会对实际功放的测试调试方法，达到理想的效果。

4）培养设计开发过程中分析处理问题的能力、团队合作的能力。

二、实验要求1）设计要求设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗8Ω。

要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大，所设计的电路满足以下基本指标：（1）频带宽度50Hz～20kHz，输出波形基本不失真；（2）电路输出功率大于8W；（3）输入阻抗：≥10kΩ；（4）放大倍数：≥40dB；（5）具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高音10kHz 处有±12dB的调节范围；（6）所设计的电路具有一定的抗干扰能力；（7）具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。

发挥部分：（1）增加电路输出短路保护功能；（2）尽量提高放大器效率；（3）尽量降低放大器电源电压；（4）采用交流220V，50Hz电源供电。

2）实物要求正确理解有关要求，完成系统设计，具体要求如下：（1）画出电路原理图；（2）确定元器件及元件参数；（3）进行电路模拟仿真；（4）SCH文件生成与打印输出；（5）PCB文件生成与打印输出；（6）PCB版图制作与焊接；（7）电路调试及参数测量。

三、实验内容与原理音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于对弱音频信号的放大以及音频信号的传输增强和处理。

按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分，如图1所示。

v图1 音频功率放大器的组成框图1）前置放大级音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输出驱动扬声器。

音响放大器主要技术指标及测试方法1.额定功率音响放大器输出失真度小于某一数值(如<5%)时的最大功率称为额定功率。

其表达式为式中，R L 为额定负载阻抗；V o(有效值)为R L 两端的最大不失真电压。

V o 常用来选定电源电压V CC测量P o 的条件如下：信号发生器的输出信号(音响放大器的输入信号)的频率fi=1kHz ，电压Vi=5mV ，音调控制器的两个电位器RP1、RP2置于中间位置，音量控制电位器置于最大值，用双踪示波器观测v i 及v o 的波形，失真度测量仪监测v o 的波形失真。

注意 在最大输出电压测量完成后应迅速减小V i ，否则会因测量时间太久而损坏功率放大器。

测量P o 的步骤是：功率放大器的输出端接额定负载电阻R L(代替扬声器)，逐渐增大输入电压V i ，直到v o 的波形刚好不出现削波失真(或<3%)，此时对应的输出电压为最大输出电压，由式(3-7-22)即可算出额定功率P o 。

2.音调控制特性输入信号v i (=100mV)从音调控制级输入端的耦合电容加入，输出信号v 0从输出端的耦合电容引出。

先测1kHz 处的电压L2oo R V P =occ 22V V ≥增益A v0(A v0=0dB)，再分别测低频特性和高频特性。

同样，测高频特性是将RP2的滑臂分别置于最左端和最右端，频率从1kHz至50kHz变化，记下对应的电压增益。

最后绘制音调控制特性曲线，并标注与f L1、fx、f L2、f0(1kHz)、f H1、f H x、f H2等频率对应的电压增益。

3.频率响应放大器的电压增益相对于中音频f o(1kHz)的电压增益下降3dB时对应低音频截止频率f L和高音频截止频率f H，称f L ~ f H 为放大器的频率响应。

测量条件同上，调节RP3使输出电压约为最大输出电压的50%。

测量步骤是：音响放大器的输入端接v i (等于5mV)，RP1和RP2置于最左端，使信号发生器的输出频率f i从20Hz至50kHz变化(保持v i=5mV不变)，测出负载电阻RL上对应的输出电压V o，用半对数坐标纸绘出频率响应曲线，并在曲线上标注f L与f H值。

功率放大器计量标准功率放大器计量标准是用于对功率放大器进行测试和评估的一组规范和方法。

在电子通信、无线电传输和音频放大器等应用中，功率放大器被广泛使用。

首先，功率放大器计量标准需要规定测试所需的仪器设备。

常用的测试设备包括功率计、频谱分析仪、网络分析仪等。

这些设备需要能够准确地测量功率放大器的输入功率、输出功率、增益、谐波失真等参数。

其次，功率放大器计量标准需要明确测试的步骤和方法。

一般来说，首先需要将功率放大器与测试设备连接好，并进行校准，确保测试结果的准确性。

接下来，可以按照一定的输入功率范围，分别进行输入功率和输出功率的测试。

测试过程中，需要记录每个功率级下的输出功率、增益、功率增益的线性度等参数。

此外，还需要对功率放大器的谐波失真进行测试，以评估其信号质量。

第三，功率放大器计量标准需要规定评估指标和标准。

根据不同的应用需求，评估指标可以包括功率放大器的功率增益、线性度、谐波失真等。

对于特定应用来说，还需要根据相关的行业标准或规范进行评估。

在实际测试中，还需要注意一些常见的问题和误差。

例如，功率放大器的温度对测试结果会有影响，因此需要在测试过程中进行温度补偿。

同时，还需要注意测试所处的环境条件，避免电磁干扰等外界因素对测试结果的影响。

最后，功率放大器计量标准还需要规定测试结果的记录和报告。

测试结果应该包括所测参数的数值、误差范围、测试条件等信息，以便后续的数据分析和对比。

此外，还需要对测试结果进行分析和评估，以确定功率放大器是否符合规定的标准和要求。

总而言之，功率放大器计量标准是对功率放大器进行测试和评估的一组规范和方法。

它规定了测试所需的仪器设备、测试步骤和方法、评估指标和标准，以及测试结果的记录和报告等内容。

遵循这些标准可以确保功率放大器的性能和质量，从而满足各种应用的需求。

1. 功放电路性能指标及测试方法功率放大器的性能指标很多，有输出功率、频率响应、失真度、信噪比、输出阻抗、阻尼系数等，其中以输出功率、效率、频率响应、输入灵敏度、信噪比等项目指标为主。

配备必要的仪器仪表主要有：音频信号发生器、音频毫伏表、示波器、失真度测量仪等。

（1）输出功率是指功放输送给负载的功率，以瓦（W ）为基本单位。

功放在放大倍数和负载一定的情况下，输出功率的大小由输入信号的大小决定，包括最大输出功率和额定输出功率两种。

额定输出功率：指在一定的谐波失真指标内，功放输出的最大功率。

应该注意，功放的负载和谐波失真指标不同，额定输出功率也随之不同。

通常规定的谐波失真指标有1%和10%。

由于输出功率的大小与输入信号有关，通常测量时给功放输入频率为1KHz 的正弦信号，测出等阻负载电阻上的电压有效值o U ，此时功放的输出功率o P 可表示为 ：2oo =LU P R （4-1-4） 式中L R 为等效负载的阻抗。

这样得到的输出功率，实际上为平均功率OAV P 。

当输入信号幅度逐渐增大时，功放开始过载，波形削顶，谐波失真加大。

谐波失真度为10%时的平均功率，称为额定输出功率，亦称最大有用功率或不失真功率。

最大输出功率：在上述情况下不考虑失真的大小，给功放输入足够大的信号，功放所能输出的最大功率称为最大输出功率。

额定输出功率和最大输出功率是我国早期功放产品说明书上常用的两种功率。

通常最大输出功率是额定功率的2倍。

2LUom Pom R （4-1-5） 其中，Uom 为放大器的最大输出电压有效值。

功放电路功率测量线路如图4-1-4所示，示波器用于监视波形失真之用，MV 表示音频毫伏表，L R 是负载电阻，O U 、I U 分别表示输出和输入信号电压。

图4-1-4 输出功率测试电路测量过程：由信号发生器输出一个(0DB)的1KHZ 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(-67DB)的1KHZ 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。

功率放大器技术指标嘿，朋友们！今天咱来聊聊功率放大器技术指标那些事儿。

功率放大器啊，就好比是音响系统里的大力士！你想想，要是没有它，那声音得多小多没劲儿啊。

先来说说输出功率吧。

这可太重要啦！就像人的力气大小一样，输出功率大，就能让声音更响亮、更震撼。

要是你想听那种能让整个屋子都“嗨起来”的音乐，那可得找个输出功率够强的功率放大器呀！要是功率不够，那不就像小马拉大车，费劲得很嘛！然后是频率响应。

这就像是声音的“跑道”，得够宽够平才行。

如果频率响应不好，那声音可能就会有的地方高，有的地方低，听起来怪别扭的。

就好比跑步的时候跑道坑坑洼洼的，能跑得快才怪呢！失真度也不能忽视呀！要是失真度高了，那声音出来就变味儿啦！本来好好的音乐，被它一弄，可能就变得奇奇怪怪的，这可不行！就好像你本来想吃苹果，结果给你个变了形的苹果，那感觉能好吗？增益呢，也挺关键的。

它就像是个音量调节的“魔法棒”，能让声音变大变小。

但是可别调得太过啦，不然声音要么太响震得耳朵疼，要么太轻听都听不见。

还有信噪比呀，这可决定了声音的“纯净度”。

信噪比高，那声音就干净，没那么多杂七杂八的噪音。

要是信噪比低，那听音乐的时候就好像旁边有人在嗡嗡乱吵，多烦人呐！咱在选择功率放大器的时候，可得把这些技术指标都好好看看，别马虎！就像挑选手表一样，得看看走时准不准、外观好不好看。

毕竟这可是影响咱听音乐享受的大事儿呀！你说要是买个功率放大器，结果声音不好听，那不就白花钱啦？咱得把钱花在刀刃上，选个真正适合自己的功率放大器。

总之呢，功率放大器技术指标可真是个大学问，咱得好好研究研究，别随随便便就做决定。

不然到时候后悔都来不及啦！大家说是不是这个理儿呀！。

音频功率放大器的测试方法作者：董泽芳来源：《科学与信息化》2016年第28期摘要伴随着社会的不断发展和电子技术的不断创新，音频功率放大器这一电子器件的应用也越显广泛和重要。

对此，本文基于某公司所提出的数模混合集成电路测试系统，设计一种全新的音频功率放大器测试方案，从介绍该功率放大电路所需要的测试指标着手，分析测试电路板的设计方式、特点等。

力求为今后的音频功率放大器的设计与测试提供理论性依据。

关键词音频功率放大器；设备测试；测试方法引言音频功率放大器是集成电路当中非常重要的一个环节和部件，其测试质量直接决定着整个电路的设计、生产以及应用过程。

集成电路的测试方式可以简单分为数字与模拟两种类型。

其中，模拟电路因为输入输出的信号是连续的，所以电路当中的各种参数也是连续的，所建立的故障模型也就相对较为复杂，很难设计标准的测试方式。

而模拟集成电路的测试方式相对而言比数字集成电路的测试要复杂，并且故障没有规律可以寻找，但因为模拟集成电路的研发时间非常长，所以测试仪器也相对较多。

1 测试指标和测试版的设计本文研究主要是基于某公司所生产的BC3196D数模混合集成电路测试系统进行优化设计，根据该企业所设计的音频功率放大器，设计在封装之后的成品所需要的测试标准，并按照测试的要求介绍电路板的设计方案[1]。

模拟集成电路的测试系统基本上都是借助通过计算机连接测试机，将测试机接入到集成电路当中，获取电路所形成的波形等模块，从而明确被测件的工作状况[2]。

系统当中的各种信号都可以通过矩阵或直接连接到被测电路当中，按照被测件所具备的工作状况以及加工情况，可以将其分为封装之后的成品测试以及晶圆测试。

封装测试也可以被分为两种，一种是直接对所设计电路板借助电缆和测试机的连接来进行测试，这一种连接是由人工直接进行。

另一种是测试系统和机械手进行连接，采用机械手来代替测试当中探针台所做的测试工作。

无论是哪一种电路成品测试，其测试流程都是：①测试要求的分析；②测试电路板的设计；③测试程序的研发；④电路测试。

功率放大器技术指标概述功率放大器是电子设备中常见的一种电路，在音频、射频和微波领域有广泛的应用。

它的主要功能是将输入信号的功率放大到更大的值，以便驱动负载或者增加信号传输的范围。

在使用功率放大器设计电路时，一些技术指标需要被充分考虑。

本文将从增益、带宽、效率、线性度和稳定性等方面对功率放大器的技术指标进行概述。

首先要考虑的是功率放大器的增益。

增益是指输入信号经过放大器后输出信号的倍数关系。

功率放大器的增益通常以分贝（dB）为单位进行描述。

增益越大，则输出信号的功率增加的倍数就越多。

增益的选择取决于应用的具体要求。

其次是带宽。

带宽是指功率放大器能够有效放大信号的频率范围。

对于音频功率放大器，带宽一般被定义为20Hz到20kHz，这是人耳能够听到的频率范围。

对于射频或微波功率放大器，带宽一般会更宽。

带宽的选择取决于信号的频率范围需求，同时也需要考虑功率放大器的性能和成本。

效率是功率放大器另一个关键的技术指标。

效率是指功率放大器输出功率与输入功率之比。

功率放大器通常使用电流源或电压源来提供放大所需的电能，效率是衡量这些能源是否被有效利用的重要指标。

较高的效率意味着功率放大器能够将更多的输入功率转化为输出功率，减少能量的浪费。

提高功率放大器的效率可以有多种方法，比如使用高效的输出级和更好的电源管理。

线性度也是功率放大器的一个重要指标。

线性度是指放大器在不同输入电平下，输出信号与输入信号之间的线性关系。

理想情况下，功率放大器应该能够以相同的比例放大任何输入信号，但在实际应用中，放大器的线性度往往有一定的限制。

放大器的线性度越好，输出信号与输入信号的变化关系越接近线性。

线性度对于信号的准确度和精度非常重要，特别是在高精度的测量、通信和音频应用中。

最后是功率放大器的稳定性。

稳定性是指功率放大器在不同工作条件下输出信号的稳定性。

功率放大器往往会因为温度、频率和负载的变化等因素而产生不稳定性，这可能导致放大器的性能受到影响，甚至可能损坏放大器。

放大器的测量方法放大器是一种电子设备，用于放大电信号，使其足以驱动扬声器或其他负载。

在测量放大器时，可以从多个方面进行评估。

下面将讨论一些常见的放大器测量方法。

首先，最基本的测量是电压增益。

电压增益是指输出电压与输入电压之间的比率。

测量电压增益时，首先需要一个电压源来提供输入信号。

通过在输入端施加一个特定的电压，并在输出端测量得到的电压，可以计算出电压增益。

其次，一个重要的测量指标是频率响应。

频率响应是指放大器在不同频率下的增益特性。

为了测量频率响应，可以使用频谱分析仪或信号发生器和示波器组合。

在输入端施加一系列不同频率的信号，并在输出端测量到相应的电压。

通过绘制输入频率与输出电压之间的关系曲线，可以得到放大器的频率响应特性。

第三，输出功率是另一个重要的测量指标。

放大器的输出功率是指放大器可提供给负载的最大功率。

为了测量输出功率，可以使用功率计或示波器来测量输出信号的功率。

通过改变输入信号的幅度，然后测量输出信号的功率，可以找到放大器的最大输出功率。

第四，失真是一个需要注意的因素。

失真会导致输出信号变得畸变，从而影响音质。

常见的失真类型包括谐波失真、交调失真等。

为了测量失真，可以使用频谱分析仪，通过测量输出信号中的谐波分量来评估失真程度。

此外，静态特性也是需要考虑的因素之一。

静态特性是指当没有输入信号时，放大器的输出电压和电流的稳定性。

常见的静态特性包括偏置电流和输出偏置电压等。

通过测量输出电压和电流，可以评估放大器的静态特性。

还有一些其他的测量方法，如输入/输出阻抗、噪声指标、互调失真等。

输入/输出阻抗是指放大器对输入和输出信号的阻抗匹配情况。

噪声指标评估了放大器引入到信号中的噪声水平。

互调失真是放大器在幅度调制和相位调制下产生的非线性失真。

综上所述，放大器的测量通常包括电压增益、频率响应、输出功率、失真、静态特性等多个方面。

通过综合考虑这些参数，可以评估放大器的性能和质量，从而选择适合的放大器应用。

放大器的性能指标及测量方法1、放大器的性能指标 〔1〕静态工作点放大器的静态工作点是U BE 、I B 、I C 、U CE 。

一般只测量U BE 、I C 、U CE 三个参数。

〔2〕电压放大倍数 放大器的电压放大倍数ioV V V A 〔3〕输入电阻 〔4〕输出电阻 〔5〕最大动态范围 〔6〕通频带2、放大器性能指标的测试方法 以单管共射放大器电路说明。

〔1〕放大器静态工作点的调试与测量 ①静态工作点的调试放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流I C 〔或U CE 〕的调整与测试。

静态工作点是否适宜，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。

如工作点偏高，放大器在参加交流信号以后易产生饱和失真，此时u O 的负半周将被削底，如图2－2〔a 〕所示；如工作点偏低那么易产生截止失真，即u O 的正半周被缩顶〔一般截止失真不如饱和失真明显〕，如图2－2〔b 〕所示。

这些情况都不符合图2-1单管共射放大器电路不失真放大的要求。

所以在选定工作点以后还必须进展动态调试，即在放大器的输入端参加一定的输入电压u i，检查输出电压u O的大小和波形是否满足要求。

如不满足，那么应调节静态工作点的位置。

〔a〕〔b〕图2-2 静态工作点对u O波形失真的影响改变电路参数U CC、R C、R B〔R B1、R B2〕都会引起静态工作点的变化，如图2－3所示。

但通常多采用调节偏置电阻R B2的方法来改变静态工作点，如减小R B2，那么可使静态工作点进步等。

图2－3 电路参数对静态工作点的影响最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高〞或“偏低〞不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如输入信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。

所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。

如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。

②静态工作点的测量测量放大器的静态工作点，应在输入信号u i＝0的情况下进展，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程适宜的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流I C以及各电极对地的电位U B、U C和U E。