3.1 調試步驟
1)通頻帶的測量:在放大器電壓放大倍數(shù)為10,實測3dB 通帶的上、下邊界頻率值。通頻帶測試時應去掉測試用的RC 濾波器。
2)大不失真輸出功率:放大倍數(shù)為10,輸入1kHz 正弦信號,用毫伏表測量放大器輸出電壓有效值,計算大輸出功率Po-max。3)輸入阻抗:在輸入回路中串入10kΩ 電阻,放大器輸入端電壓下降應小于50%。
4)效率測量:輸入1kHz 正弦波,放大倍數(shù)為10 時,使輸出功率達到500mW,測量功率放大器的電源電流I(不包括測試用變換電路和顯示部分的電流)。要求電源電壓V 的范圍為5×(1+1%)V。效率為:500mW%V×I。
3.2 數(shù)據(jù)分析
根據(jù)以上的調試步驟測量,測得數(shù)據(jù)如表1、表2、表3、圖5、圖6 所示。
圖5 展示了當輸入信號的幅值不變,僅改變其頻率,動態(tài)放大誤差效果圖。由圖可知,對于頻帶以外的信號,系統(tǒng)的放大倍數(shù)與輸出幅值有明顯降低。對于當信號頻率的升高導致EMI(電磁干擾)增強,可以利用低通濾波器降低干擾。
圖5 誤差放大(動態(tài))
圖6 大不失真功率測試數(shù)據(jù)
功率放大器采用5V 電源, 前置放大器的放大倍數(shù)調到大,適當?shù)恼{節(jié)輸入信號的幅值,改變其頻率,測量其大不失真輸出功率及效率見圖6。對于頻帶以外的信號,功率放大器的大不失真功率有明顯的降低。若要提高效率,可以降低載波頻率,但輸出電壓的諧波成分及失真增加;若要使輸出電壓非線性失真減少,則需提高PWM 調制信號的頻率。盡管高頻干擾是D類功率放大器現(xiàn)今存在的主要問題,但其高效節(jié)能的優(yōu)點,以越來越多的受到了人們的重視。
從上面的數(shù)據(jù)可知, 功放的效率和大不失真輸出功率與理論值還有一些差距,其原因有以下幾方面:
1)在功放電路存在靜態(tài)損耗。電路在靜態(tài)下是具有一定的功耗,測試其5V 電源的靜態(tài)總電流約為28mA,靜態(tài)功耗為:P 損耗=5×28=140mW,則這部分的損耗對總的效率影響很大,且對小功率輸出時影響更大。
2)功放輸出電路的損耗,這部分的損耗對效率和大不失真輸出功率均有影響。H 橋的互補激勵脈沖達不到理想同步,也會產生功率損耗。
3)濾波器的功率損耗,這部分損耗主要是由功率電感的直流電阻引起的,功率測量電路的誤差。此外,還有測量儀器本身帶來的測量誤差。