功放电路性能指标及测试方法

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 ：

2o o

=L

U 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。

2

L

Uom 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0.755V(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0.35V(-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。由输出电压表上可得知O U 数据，再用公式4-1-5求出额定输出功率o P ，若o P 值大于或等于说明书上的o P 值，则说明符合要求。在此基础上，将音量钮开到最大，还可以增大输出功率，那就是最大输出功率Pom 。

（2）效率：指电源输入功率与功放输出功率的比值。其中，电源输入功率：

*E P Ui Ii = （4-1-6） 输出功率可以选择最大输出功率或者额定输出功率，效率计算公式如下：

*100%E P P η=

额定 （4-1-7） 或者

om *100%E

P P η= （4-1-8） （3）频率响应：指功率放大器对音频信号各频率分量的均匀放大能力。频率响应一般可分为幅度频率响应和相位频率响应。 幅度频率响应表征了功放的工作频率范围，以及在工作频率范围内的幅度是否均匀和不均匀的程度。所谓工作频率范围是指幅度频率响应的输出信号电平相对于1KHz 信号电平下降3dB 处的上限频率与下限频率之间的频率范围。在工作频率范围内，衡量频率响应曲线是否平坦，或者称不均匀度一般用dB 表示。相位频率响应是指功放输出信号与输入信号频率之间相互的相位关系，也就是说有没有产生相位畸变。通常，相位畸变对功放来说并不很重要，这是因为人耳对相位失真反应不很灵敏的缘故。所以，一般功放所说的频率响应就是指幅度频率响应。目前，一般功功率放大器的工作频率范围为20Hz ～20kHz 。频率响应测量线路如图4-1-5所示，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4-1-5 频率响应测试电路

测量过程：先将音频信号发生器调至1KHZ ，若信号从功放的话筒口输入时，

I U =0.35mV,当信号从线路输入口送入时，I U =0.775mV 。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%）在测量过程中要保持音量钮固定不动。在20~20KHZ 的范围内，从低到高改变输入频率，保持I U 不变，隔几十赫至几百赫逐点记下功放的输出电压O U ，并填入表达式的对应格，将输入电压I U 依次代入公式：

z)

)z lg H O(F O(1KH U K=20（）

U （4-1-9） 表4-1-2 频率响应数据测试表格 IN F (Hz) 20 50 100 200 500 800 1K 2K 4K 10K 15K 20K

O U (V)

d K(B)

求出所有测试频点的相对电平，并填入表4-1-2，最后绘制频率特性曲线。在对数坐标纸上，按照表4-1-2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，它越平越直，说明频率特性越好。

（4）信噪比：指功放输出的各种噪声电平与输出信号电平的比值的分贝数。信噪比的分贝值越高，说明功放的噪声越小，性能越好。一般要求在50dB 以上，优质功放的信噪比大于72dB 。 也有些场合直接使用噪声电压来衡量功放对噪声的抑制能力。

（5）失真度系数：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，其数值由失真度测量仪直接读出。测量线路如图4-1-6所示，测量时所有测试仪器的外壳应接地，以防其它干扰窜入后影响测量精度。

图4-1-6 失真度系数测试电路

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输入20Hz、100Hz、1KHz、5KHz、10KHz、15KHz、20KHz等不同频率的正弦信号，将功放逐次调到额定输出值，并调节失真度仪分别测出各个频点的失真度系数。一般以1KHZ的失真度系数为基准，与其它频点的数据相比较。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。