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功放參數測試儀設計案例

日期:2021-12-18 00:37
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摘要:功放電路板PCBA的性能測試,測試項目**,測試速度快,可進行,輸出功率,失真度,信噪比,陰尼系數,頻響范圍等參數測試

功放參數測試儀設計案例


1 引言

伴隨著科學技術的迅速發展,人們生活水平的不斷提高,對音頻功率放大器的要求越來越高。音頻是多媒體中的一種重要媒體。人能夠聽見的音頻信號的頻率范圍大約是 60Hz-20kHz, 其中語音大約分布在300Hz-4kHz之內,而音樂和其他自然聲響是全范圍分布的。如何通過分析儀器檢測音頻功放。鑒于音頻分析儀價格高、適用范圍窄等特點,本文應用了目前流行的基于LabVIEW的虛擬儀器技術軟件平臺,結合高性能的NI9221,NI9263數據采集卡來完成音頻功放各種數據的測試。

2 音頻功放測試參數

2.1輸出功率

衡量放大器輸出功率的指標有大不失真連續功率、音樂功率和峰值功率等幾種不同的指標。目前公認的指標是大不失真連續功率,又叫RMS功率,正弦波功率或平均值功率等。其含義是相同的,它是指放大器配接額定負載時(通常RL=8Ω),在總的諧波失真系數小于1%,負載兩端測出1kHz的正弦波電壓的平方,除以負載電阻而得出
2.2頻響范圍

頻率響應即有效頻率范圍,它是用來反映放大器對不同頻率信號的放大能力。頻率響應通常用增益下降3dB以內的頻率范圍來表示。一般的高保真放大器為了能真實地反映各種信號,其頻率響應通常應達到幾Hz到幾十kHz寬度,如圖1所示。



 



1  頻率響應曲線

2.3諧波失真

在功放電路調試中常會有波形失真現象,如圖2-2所示:


                            圖
2失真圖

諧波失真(THD)指原有頻率的各種倍頻的有害干擾。由于放大器不夠理想,放大1kHZ的頻率信號時會產生2kHZ2次諧波和3kHZ及許多更高次的諧波,致使輸出波形走樣。這種因諧波引起的失真叫做諧波失真。

2.4失真度

理想的功放應該是把輸入的訊號放大后,毫無改變的忠實還原出來。但是由于各種原因經功放放大后的信號與輸入信號相比較,往往產生了不同程度的畸變,這個畸變就是失真。用百分比表示,其數值越小越好。HI-FI功放的總失真在0。03%--0。05%之間。功放的失真有諧波失真,互調失真,交叉失真,削波失真,瞬態失真,瞬態互調失真等。
2.5
信噪比

是指信號電平與功放輸出的各種噪聲電平之比,用db表示,這個數值越大越好。一般家用HI-FI功放的信噪比在60db以上。

3 軟件設計

3.1虛擬儀器介紹

虛擬儀器技術,就是利用高性能的模塊化硬件,結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。自1986年問世以來,世界各國的工程師和科學家們都已將NI LabVIEW圖形化開發工具用于產品設計周期的各個環節,從而改善了產品質量、縮短了產品投放市場的時間,并提高了產品開發和生產效率。使用集成化的虛擬儀器環境與現實世界的信號相連,分析數據以獲取實用信息,共享信息成果,有助于在較大范圍內提高生產效率。

虛擬儀器由硬件部分和軟件部分構成,本文采用了NI LabVIEW 8.6軟件及NI cDAQ系列的采集板卡,包括4通道同步模擬輸出的NI 92638通道模擬輸入的NI 9221采集板卡。

3.2軟件流程

本測試系統由模擬輸出通道(AO)提供音頻正弦信號給功放電路板,再經模擬輸入通道(AI)由板卡采集到信號,由LabVIEW軟件程序實現分析顯示。整個程序設計流程如圖3所示。

NI 9221NI 9263的地端相接,并與功放板的地端相接,從NI 9221Ai1端引出一根線與功放板的輸入端相接,從NI 9263Ao0端引出一根線與功放板的輸出端相接。
  

3 軟件流程

3.3音頻信號發生程序

如圖4所示,由函數Sine Waveform. vi函數產生正弦波,然后通過DAQmx的模擬輸出通道,將信號從采集板卡輸出。并進行在線測試

 


4 音頻信號發生器.vi

3.4采集分析顯示程序

如圖5所示,由波形圖顯示功放輸出電壓波形,由基本平均直流-均方根.vi測試uo的幅度,由諧波失真函數.vi計算THD值,由功率譜、功率及頻率估計函數測試信號頻率和峰值功率。

 


5 采集分析.vi

4 系統測試

4.1測試系統搭建

本文測試的功放板是音響系統自帶的功放板,性能良好。測試系統如圖6所示,包括電源、功放板、采集板卡、計算機等四部分之間的連接。

 

電源電壓加在功放電路板上,由采集板卡提供音頻輸入信號并采集信號,然后在LabVIEW中運行程序,即顯示測試結果。

4.2測試步驟

1)參照圖4所示的測試系統框圖,連接電路,檢查無誤后通電。;

2)運行“音頻信號發生器.vi”的程序,產生f=1kHz,Vip=1V的正弦波信號,程序中采集率設置為Fs=100,000S/s。

3)運行“采集分析.vi”程序,用波形圖顯示輸出電壓Uo的波形,并顯示直流值和峰值。存儲記錄輸出電壓Uo、輸出功率Po,總諧波失真度THD的值。

4)使用采集卡或示波器量測波形,查看失真度

5)量測功放板的信噪比

 

5,硬件結構

 

1,  使用氣動結構

2,  采用工業控制電腦

3,  支持條碼掃描

4,  機柜式設計,美觀,大方,實用

5,  帶紅外線保護,確保操作者安全

6,  顯示器放在正前方,方便操作者操作

7,  多重安全保護,漏電保護,短路保護,急停開關

8,  雙手同時操作下壓

 

粵公網安備 44030602001522號

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