功率放大器测试方法

原创： wdele 电声在线 1月15日

这是我数年前拟定的，不过仍有参考价值。

一、功率放大器有关测量的条件的规定
1.1 额定条件
满足下列放大条件时，就认为放大器在额定条件下工作
放大器接在额定的电源上
源电动势与额定的源阻抗串联，再接到输入端
输出端接额定阻抗
不用的端子按规定连接
源电动势在规定的标准参考频率1Khz上，使其正弦电压等于额定源电动势；
音量控制在使输出端出现额定失真闲置的输出电压的位置
音调控制应处于平直频响的位置
关闭所有音效处理功能
在通常室温、湿度下，仲裁测试则必须在规定的仲裁温湿度下进行。
1.2 正常工作条件
将放大器置于额定条件下，把源电动势降到比额定源电动势低10dB，即为正常工作条件。
二、功率放大器性能指标测量1.0输入阻抗测量
1.1指标描述
在放大器输出端接入额定负载电阻的情况下，从放大器输入端测得的阻抗。
带前置的功放与以下输入设备连接时，对输入阻抗的要求是：
传声器 根据传声器的种类不同 放大器的输入阻抗优选值为 ≥1k、≥3k、≥10k三种
与唱机、录音机、调谐器连接，放大器的输入阻抗应优选值为 ≥47k
1.2平衡输入放大器输入阻抗的测量，参见图1
1）采用不接地的源电动势，R1=R2,R1+R2=等于额定源阻抗。R是一个经校准的可变电阻，RL为额定负载阻抗.
2）将放大器置于正常工作条件下，用平衡输入电压表测量输入电压u1,(注意电压表的输入阻抗应远大于放大器的输入阻抗)，记下这个数值。
3）将开关S拨至可调电阻R，用R代替放大器，调整阻值，使电压表的读数仍为u1，此刻的电阻值就是该放大器的输入阻抗。

1.3非平衡输入放大器输入阻抗的测量
按照下图所示，采用非平衡连接，R1等于额定源阻抗，测试方法同平衡测试法。

1.4 测试仪器配置
1、高阻抗平衡电压表（mv/dB计）
2、R1R2源阻抗电阻>10k
3、R=50KΩ 可调电阻
4、RL=10Ω、50w大功率可调电阻2.0功率放大器的增益测量
2.1指标描述
根据输入电压条件的不同，分为电压增益和电动势增益，对于多通道放大器还有增益差。
电压增益是指在正常工作条件下，放大 器的输出电压与输入电压之比的倍数或分贝。
电动势增益是指在正常工作条件下，放大器输出端电压和源电动势Es之比的倍数或分贝数。
增益差是指多通道放大器在同样条件下、输入同样的电压，而2个通道所产生的增益差的分贝数。
2.2测试方法
2.21用通用仪器测试
将放大器调到额定工作条件将源电动势输出减小10Db,使放大器回复到额定工作条件，此时的输入电压与输出电压之比u2/u1或分贝值20lg (u2/u1)表示，即为电动势增益。

2.3测试仪器配置
1、高阻抗交流电压表或mv/dB计
2、示波器
3、R=50kΩ可调电阻
4、 RL=10欧姆大功率可调电阻3.0功率放大器频率响应测量
3.1指标描述
频率响应是指放大器对一指定频带内的个频率成分的增益特性（增益与输入信号频率的关系）。
通常在正常工作条件下以1kHz的输出电平为基准，与其它各频点的输出电压之比，以分贝标示的变化曲线。相互之间的差值即为频率响应的不均匀度。
必要时要分别考核测试大信号和小信号输入条件下的频率响应。
3.2测试方法
3.21用通用仪器测试
将放大器置于正常工作条件下
频率为1000Hz,测得源电动势Es以及输出电压u2,保持源电动势不变，连续改变频率，在坐标纸上记录每个频率点的电平，将这些点连在一起，即为该放大器的频响特性曲线。

3.22用电声测试仪测试
用6160电声测试仪，将被测放大器的输入及输出端分别对接与仪器的输出与输入点上；
将功能选择定于频响特性测试的功能；
在屏幕上直读曲线以及个点的灵敏度（倍频程可选择）。
3.23测试仪器配置
1、高阻抗交流电压表或mv/dB计
2、示波器（数字模拟均可）
3、R=50kΩ可调电阻
4、 RL=10欧姆大功率可调电阻4.0功率放大器THD+N失真测量
4.1 指标描述
信号通过非线性电路时会产生多余的谐波，检测放大器的谐波失真就是检验其线性放大的能力。
放大器置于正常工作条件下，测得其输出信号中总的谐波电压有效值与总的输出电压有效值之比，以百分数或分贝数表示，即为该放大器的总谐波失真；测得其输出信号中分量的电压有效值与总输出信号的电压有效值之比，以百分数或分贝数表示，即为该放大器的n阶谐波失真。
4.2 测试方法
4.21用通用仪器测试
按下图连接，将失真度测试仪频率、信号强度、阻抗置于放大器要求额定条件下，可以直读设置频点上的失真度。

4.22用音频分析仪测试：
将电源调节至14.4V，将功放各输出端接上50W4欧姆绕线电阻，接通电源，将功放音量调至最大值，各音效功能参数置中间和平直位置。将音频分析仪信号输出端连接至放大器AUX输入端并正确对应各声道。将音频分析仪信号输入端连接于负载电阻两端并正确对应各声道。将音频分析仪切换至信号源功能，并将信号源调于1000HZ，-85.9DB。开启信号源输出，并按键选择DISTN之所需参数测试项目（THD+N）。缓慢加大信号源幅度旋钮并观测各参数值变化，达到预定参数值则停止调节并记录读数。读数完毕将信号源幅度回归至最低位，以便下一次测试。
将信号源调至所需规定值并读出THD+N值即为当前的THD+N值。5.0功率放大器输出功率测量
5.1指标描述：
放大器的输出功率通常用额定功率来表示。是指在额定电源条件下，馈给放大器的正弦信号电压，在输出端的额定阻抗上产生的规定总谐波失真的电压，这时的功率为放大器的输出功率。
P2=103页6-10公式
式中：P2=输出功率（W）
U2=失真限制的输出电压（v）
R2=额定负载阻抗（Ω）
对多通道放大器，应依次在每个通道上进行上述测量，而其他通道应保持在额定条件的工作状态下。
用音频分析仪测试：
将电源调节至14.4V，将功放各输出端接上50W4欧姆绕线电阻，接通电源，将功放音量调至最大值，各音效功能参数置中间和平直位置。将音频分析仪信号输出端连接至放大器AUX输入端并正确对应各声道。将音频分析仪信号输入端连接于负载电阻两端并正确对应各声道。将音频分析仪切换至信号源功能，并将信号源调于1000HZ，-85.9DB。开启信号源输出，并按键选择AC-V之所需参数测试项目AC-V。缓慢加大信号源幅度旋钮并观测各参数值变化，达到预定参数值则停止调节并记录读数。读数完毕将信号源幅度回归至最低位，以便下一次测试。
将记录到的THD+N=10%处的AC-V值平方后除以负载阻抗4欧姆即为放大器的额定不失真输出功率。6.0 功率放大器信噪比测量
6.1 指标描述
是指放大器在额定条件下输出信号电压与输出端噪声电压的比值，以分贝表示。
6.2 测试方法
该指标用通用仪器、B&K、AP、等音频分析仪均可测试
6.21用通用仪器测试：
将放大器置于额定条件下，得到额定失真限制的输出电压与输出端噪声电压u，再将信号源输出减小到零，测得由放大器内部和其他的额定源内阻产生的噪声所引起的放大器噪声输出电压un（宽带测量）进行计算，即为放大器的信噪比（S/N）。
6.22用音频分析仪测试：
将功率放大器按额定条件设置；
将功放音量调至最大值，各音效功能关闭；
将频响参数置中间和平直位置；
将音频分析仪信号输出端连接至放大器AUX输入端并正确对应各声道。将音频分析仪信号输入端连接于负载电阻两端并正确对应各声道。将音频分析仪切换至信号源功能，并将信号源调于1000HZ，-85.9dB。开启信号源输出，并按键选择S/N之所需参数测试项目信噪比S/N。缓慢加大信号源幅度旋钮并观测各参数值变化，达到预定参数值则停止调节并记录读数。7.0功率放大器阻尼系数测量
7.1指标描述
放大器阻尼系数是指放大器输出级内阻对扬声器所起的阻尼作用。在音频信号推动扬声器发声的过程中，当输入信号停止瞬间，扬声器的振动状态并不能立即刹住，而是延迟后逐渐刹住，此过渡时间的特性参数称为功率放大器系统的阻尼系数，定义为扬声器的等效电阻与放大器的输出电阻的比值，即阻尼系数。表示为：
式中：fD=放大器阻尼系数
RL=扬声器等效电阻（Ω）
RO=放大器输出电阻（Ω）
7.2测试方法
7.21用通用仪器测：
有电阻法、电压法二种。
电阻法：用前述的输出阻抗测试方法获得的放大器的输出阻抗Ro，和已知扬声器阻抗代入下式，可计算出该放大器的阻尼系数：fD =RL/RO
电压法：把放大器置于额定条件下，测得输出电压uo,然后断开负载，测其开路输出电压u1,按下式可求的阻尼系数：

这时的阻尼系数为1khz的阻尼系数，可在增益限制的有效频率范围内的其它频率点上重复上述测试。
7.22用音频分析仪测
暂无。
7.3测试仪器配置
1、高阻抗交流电压表或mv/dB计
2、 RL=10欧姆大功率可调电阻
3、切换开关8.0功率放大器传音衰减和分离度测量
8.1指标描述
在多通道放大器中，一个通道的信号会被衰减，并可能以失真的形式串进另一通道，这种一个通道对另一通道的影响可以用串音衰减或分离度来表示。
8.2测试方法
该指标用通用仪器、音频分析仪均可测试
8.21用通用仪器测试
将多通道放大器的A、B通道置于额定条件下，把 B通道的输入电压减到零，测得A通道的额定输出电压ua和和由于u在B通道中的输出电压ub；再把A通道的输入电压减到零，测得B通道的额定输出电压Ub和由于Ub在A通道中的输出电压ua；可以得到：
A通道对B通道的串音衰减为 20lg(uA)A / (uB)A
B通道对A通道的串音衰减为 20lg (uB)B / ( uA)B
8.22用音频分析仪测试
将功率放大器按额定条件设置，将功放音量调至最大值，
各音效功能关闭；
频响参数置中间平直位置。
将音频分析仪信号输出端连接至放大器AUX输入端并正确对应各声道。将音频分析仪信号输入端连接于负载电阻两端并正确对应各声道。将音频分析仪切换至信号源功能，并将信号源调于1000HZ，-85.9DB。开启信号源输出，并按键选择RATIO之所需参数测试项目分离度RATIO。缓慢加大信号源幅度旋钮并观测各参数值变化，达到预定参数值则停止调节并记录读数。读数完毕将信号源幅度回归至最低位，以便下一次测试。
8.23测试仪器配置
1、高阻抗交流电压表或mv/dB计
2、RL=10欧姆大功率可调电阻
3、音频分析仪9、功率放大器输出阻抗测量
9.1指标描述
功率放大器输出阻抗是指在放大器输入端接入信号源电阻的情况下，从放大器输出端得到的阻抗。
9.2 测试方法
9.21用通用仪器测试
将放大器置于额定条件下，然后把源电动势减小到零，断开额定负载电阻。
将一个内阻抗至少大于输出阻抗10倍的正弦电流源和一个电压表一起接到放大器的输出端，把来自电流源的电流调到，测输出端的电压u2,则放大器的输出阻抗为：
︱Z︱ = u2 / I2
9.22 用音频分析仪测
暂无。
9.33测试仪器配置
1、高阻抗交流电压表或mv/dB计
2、RL=10欧姆大功率可调电阻
3、正弦交流电源说明：1、 本稿件为讨论稿，参照通用功率放大器的主要指标测试规范及本公司的实际技术状况草拟。2、 本稿件中的音频分析仪特指我们正在使用的日产TEXIO VA-2230A 音频分析仪。3、 稿件中提到的放大器、功率放大器，包括了有前置放大、无前置方大的功率放大器，但并不包音效处理前置放大器部分。