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音频放大器额定功率的测验设备衔接和测验进程

音频放大器额定功率的测试设备连接和测试过程-如果音频放大器的动态余量规定为3 dB,则放大器的峰值功率为平均功率的2倍。例如,如果放大器的额定平均功率为200 W,峰值功率为400 W。某些高端音频放大器由于采用性能良好的电源,因此其动态余量较低,能对任意动态输入音乐信号提供较高且几乎相等的输出功率。

1 、导言

1.1 额外功率基准和根本界说

关于音频扩大器额外功率的界说,现在已有多种规范。美国联邦交易委员会(FTC)针对家庭音频扩大器额外功率建立了公平合理的广告国际惯例,详情请拜见FTC文档63FR37233,16 CFR,Chapter 1,Part 432的描绘。另一个规范为美国电子工业协会(EIA)拟定的SE-101-A。在轿车音频范畴,一些制造商则选用消费电子协会的CEA-2006-A规范,该规范界说了怎么对扩大器功率以及信号失真进行测验

怎么区别额外功率参数界说的好坏呢?关于一个好的额外功率参数来说,其一切规则参阅点都应该是可丈量的。

欧姆定律表明晰电压、电流以及负载之间的联系,V=I×R,其间V为电压;I为电流,单位为安培;R为负载电阻,单位为欧姆。

功率是单位时间内所做的功,表达式为:

P=V×I=V2/R=I2×R。

关于音频信号,其电压选用Vrms(均方根)表明,核算功率时,一般选用1 000 Hz的基准频率,负载选用阻性负载,因而核算得到的功率为扩大器所能承受的平均功率。

FFC的规范愈加严厉,要求扩大器须选用频率为1 000 Hz的正弦波作为输入信号,先以1/8总额外输出功率,预热1小时(多输出体系,一切通道都处于敞开状况),然后在周围环境空气温度不低于25℃、持续时间大于5分钟的条件下,让其作业在最大额外功率下,观测输入为20 Hz至20 000 Hz的音频信号时两通道的功率频谱。

还有一些制造商则选用额外平均功率,但是在将原始输入信号扩大到必定值时,会发生削波,然后导致较高的失真率。THD+N为10%时,其额外平均功率要比THD+N为1%时大的多。TI公司PurePath Digital功率级器材数据材料中给出了未呈现削波和呈现削波两种状况下测得的额外功率值。

1.2 额外功率参数的扩展

PMPO表明峰值音乐输出功率或峰值瞬时功用输出,这两种称号能够彼此替换,意义也根本相同。PMPO没有清晰界说丈量规范,PMPO额外功率丈量无参阅点,一般不能用于高保真音频的功用测验。实践上,制造商供给的PMPO一般是理论上的数值。AB类音频扩大器的电源与数字音频扩大器的电源存在较大不同。关于AB类音频功率扩大器而言,因为模仿元件的物理特性,其PMPO要比数字音频扩大器的高的多。AB类音频扩大器发动时,电源往往会发生瞬时高压,然后导致较大的电源毛刺。一般所说的PMPO便是依据这一瞬时发动电压界说的。因为客户总是希望音频扩大器兼具较高的额外功率和较低的价格,因而PMPO也成为一个非常好的卖点。

使用峰值电压可核算出额外峰值功率。额外峰值功率有时指音乐功率。音乐功率是当输入动态规模大的音乐信号时,音频功率扩大器对音乐信号的瞬间最大输出功率。

假如音频扩大器的动态余量规则为3 dB,则扩大器的峰值功率为平均功率的2倍。例如,假如扩大器的额外平均功率为200 W,峰值功率为400 W。某些高端音频扩大器因为选用功用杰出的电源,因而其动态余量较低,能对恣意动态输入音乐信号供给较高且简直持平的输出功率。

下面介绍两种额外功率的界说,分别为峰值功率和瞬时峰值功率。为了促进某些扩大器产品在特定商场或范畴的推行,要求额外功率大于规范均方根功率,这时可用峰值功率和瞬时峰值功率来表明PMPO。相关于更偏重理论界说的PMPO,这两种额外功率在实践硬件上都是可丈量的。下面以TexasInstruments公司的3款功率级器材TAS5142、TAS5152和TAS5186为例来论述用于攻略丈量的测验设备衔接、测验进程。

2、 测验设备

选用的仪器如下:

Audio PrecisionTM的TwoTM-2322音频测验体系(AP);

实验室电源- HP6024A、HPE3610A、HPE3616A以及Sorensen DLM 60-10;

示波器-Tektronix TDS784A;

电流探头-Tektronix TCP202;

电压探头-Tektronix P6139A;

负载-额外功率为200 W的DALE各种阻值的电阻;

参阅规划电路板-DAVREF635和DAVREF636。

测验设备衔接框图如图1所示,并按以下进程衔接;

音频扩大器额外功率的测验设备衔接和测验进程

将电源衔接至参阅规划电路板;

将阻性负载衔接至被测功率级器材的输出端;

将电流探头衔接至被测功率级器材的输出端;

将电压探头衔接至被测功率级器材的输出端;

将AP衔接至被测功率级器材的输出端。

3、 功率测验

3.1 RMS功率

测验进程如下:

1) 将PVDD电压(MOSFET电压)设置为各器材数据材料中所规则的作业电压典型值。

2) 用AP发生一个0 dBFS的1 kHz接连正弦波。

3) 负载阻抗取各数据材料中规则的典型值。

4) 调制器增益设置为0 dB。

5) 用电流探头捕获输出电流的波形。

6) 用电压探头捕获输出电压的波形。

评论:

依据导言部分给出的功率公式可核算出平均功率:

选用示波器捕获的电压或电流曲线中的参数(拜见表1),能够得出:

其间,IPP为电流峰值,R为负载阻抗。

留意:上述公式适用于0 dB(正常)输入,不适用于发生削波(THS+N为10%)时的状况。

在相同的测验条件下,核算成果与选用AP捕获的功率丈量值相关。在给定的负载阻抗下,AP使用高精度外表能够捕获Vrms值,然后用AP Win-dowsTM软件将处理而得的功率值绘制成图形。

Texas Instruments还供给具有数字增益操控功用的RMS功率丈量方法,使THD+N≤10%。使用TI公司的TAS5508或TAS5086型调制器,能够完成数字增益。THD+N为10%时的平均功率要高于正常FTC的THD+N《1%时的额外功率。表2列出了THD+N为10%时的平均功率。

3.2 峰值功率

测验进程如下:

1) 将PVDD电压(MOSFET电压)设置为各器材数据材料中所规则的作业电压典型值。

2) 用AP发生一个0 dBFS的接连1 kHz正弦波。

3) 负载阻抗取各器材数据材料中规则的典型值。

4) 调制器增益设置为0 dB。

5) 用电流探头捕获输出电流的波形。

6) 用电压探头捕获输出电压的波形。

丈量负载阻抗上的最大电流或最大电压,算出峰值功率。依据功率核算公式,又可推导出以下的峰值功率核算公式:

选用示波器捕获的电压或电流曲线中的参数(拜见表3):

其间,IPP为峰峰电流,R为负载电阻。需求阐明的是TI在数据材料中未发布PurePath Digital功率级器材的峰值功率。

3.3 瞬时峰值功率

测验进程:

1) 将PVDD电压(MOSFET电压)设置为各器材数据材料中所规则的作业电压典型值,例如:TAS5142=34 V;TAS5152=37 V;TAS5186=39 V。

2) 用AP发生0 dBFS的1 kHz正弦波。

3) 阻性负载取不同的阻值,并依照以下进程确认器材关断之前的最低负载值。

4) 在器材本身不发生关断之前,把器材的数字增益设置到最大,该进程与上一进程一同履行。调理增益直到示波器捕获一个完好的正弦波。

5) 用电流探头捕获电阻上的峰峰值电流波形。

6) 用电压探头捕获峰峰值电压波形。

同样在TI的数据材料中也没有给出PurePathDigital功率级器材的瞬时峰值功率。能够看出,瞬时峰值功率无任何规范。瞬时峰值功率首要取决于体系和测验设备架构。

4 、结束语

Texas Instruments(TI)的PurePath Digital音频器材功用杰出。TI一向为进步产品的规范和集成度而尽力,其间包含为用户供给全面的支撑文档如数据材料、使用笔记等等。在测验TI功率级器材时选用正确的工程技术,能够取得准确的丈量成果。材料中供给的音频功用是经过AP测验设备收集的。所取得的功用参数(包含额外功率)都是可经过TI评价板追溯和再次验证的。一切功率级器材数据材料中的额外功率都指的是能接连供给的平均功率。

FTC规则了美国商场产品的额外功率,其他国家不受此要求约束。因而,TI客户能够为其产品自由选择顾客承受的额外功率。

责任编辑:gt

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