功放参数虚拟测试仪设计与应用(精)

1、-1 -功放参数虚拟测试仪设计1 引言伴随着科学技术的迅速发展，人们生活 水平的不断提高，对音频功率放大器的要求 越来越高。音频是多媒体中的一种重要媒 体。人能够听见的音频信号的频率范围大约 是60Hz-20kHz， 其中语音大约分 布在300Hz-4kHz之内，而音乐和其他自然声响 是全范围分布的。如何通过分析仪器让音频 功放达到更高的要求是许多人为之努力的 永恒的课题。鉴于音频分析仪价格高、适用 范围窄等特点，本文应用了目前流行的基于LabVIEW的虚拟仪器技术软件平台，结合 高性能的NI9221,NI9263数据采集卡来完成 音频功放各种数据的测试。图 1 频率响应曲线2.32.3 谐波

2、失真在功放电路调试中常会有波形失真现象，如图2-2所示：O2 音频功放测试参数O0. ODDD.COZ0.003iLme Cs)O0P=J0P=J l-ilAil-ilAi2.12.1 输出功率衡量放大器输出功率的指标有最大不 失真连续功率、音乐功率和峰值功率等几种 不同的指标。目前公认的指标是“最大不失 真连续功率”，又叫RMS功率，正弦波功 率或平均值功率等。其含义是相同的， 它是指放大器配接额定负载时（通常RL=8Q），在 总的谐波失真系数小于1%，负载两端测出1kHz的正弦波电压的平方，除以负载电阻图 2 失真图谐波失真（THD）指原有频率的各种倍 频的有害干扰。由于放大器不够理想，放

3、大1kHZ的频率信号时会产生2kHZ的2次谐 波和3kHZ及许多更高次的谐波，致使输出 波形走样。这种因谐波引起的失真叫做谐波 失真。而得出。即公式（2.1)Po一RL(2.1)2.22.2 频响范围频率响应即有效频率范围，它是用来反映放大器对不同频率信号的放大能力。频率响应通常用增益下降3dB以内的频率范围 来表示。一般的高保真放大器为了能真实地 反映各种信号，其频率响应通常应达到几Hz到几十kHz宽度，如图1所示。3 软件设计3.13.1 虚拟仪器介绍虚拟仪器技术，就是利用高性能的模块 化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测 试、测量和自动化的应用。自1986年问世以来，世界各国的工程师和

4、科学家们都已将NILabVIEW图形化开发工具用于产品设计 周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩 短了产品投放市场的时间，并提高了产品开 发和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境 与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围 内提高生产效率。虚拟仪器由硬件部分和软件部分构成，-1 -2本文采用了NI LabVIEW 8.6软件及NI cDAQ系列的采集板卡，包括4通道同步模 拟输出的NI 9263和8通道模拟输入的NI 9221采集板卡。3.23.2 软件流程本测试系统由模拟输出通道（A0）提供音频正弦信号给功放电路板，再经模拟输入通道（AI）由板卡采集到信号，

5、由LabVIEW软件程序实现分析显示。整个程 序设计流程如图3所示。将NI 9221和NI 9263的地端相接，并与功放板的地端相接，从NI 9221的Ai1端引出一根线与功放板的输入端相接，从NI9263的AoO端引出一根线与功放板的输出 端相接。4.14.1 测试系统搭建本文测试的功放板是音响系统自带的功放板，性能良好。测试系统如图6所示,包括电源、功放板、采集板卡、计算机等四部分之间的连接。图 3 软件流程3.33.3 音频信号发生程序RL4 系统测试率和峰值功率。2如图4所示，由函数Sine Waveform. vi函数产生正弦波，然后通过DAQmx的模拟 输出通道，将信号从采集板卡输出。图 4 音频信号发生器.vi3.43.4 采集分析显示程序如图5所示，由波形图显示功放输出电 压波形，由基本平均直流-均方根.vi测试uo的幅度，由谐波失真函数.vi计算THD值， 由功率谱、功率及频率估计函数测试信号频图 6 测试系统电源电压加在功放电路板上，由采集板卡提供音频输入信号并采集信号，然后在LabVIEW中运行程序，即显示测试结果。 4.24.2 测试步骤（1）参照图4所示的测试系统框图，连接 电路,检查无误后通电。；（2） 运行“音频信号发生器.vi”的程序， 产生f=1kHz，Vip=1V的正弦波信号，程序 中采集率设置为Fs=1OO,OOOS/s。（3）