功放参数虚拟测试仪设计与应用通信电子TDSCDMA技术通信电子电子设计.pdf

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1、功放参数虚拟测试仪设计 2.1 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=8 ），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 而得出。即公式（2.1)Po Vo2ut RL（2.1）2.2 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

2、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。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。3 软件设计 3.1 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科学家们都已将 NI LabVIEW 图形化开发工具用于产品设计 周期的各个环节，从而改

3、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 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

4、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 2.3 谐波失真 在功放电路调试中常会有波形失真现 象，如图 2-2 所示：2 音频功放测试参数 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。3.2 软件流程 本测试系统由模拟输出通道（AO）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

5、到 信号，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 NI 9263 的 Ao0 端引出一根线与功放板的输出 端相接。4 系统测试 4.1 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 3.3 音频信号发生程序 率和峰值功不同的指标目前公认的指标是最大不失真连续功率又叫功率正弦波功率或平均值功率等其含

6、义是相同的它是指放大器配接额定负载时通常在总的谐波失真系数小于负载两端测出的正弦波电压的平方除以负载电阻而得出即公式频响范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到几十宽度如所示失真谐波失真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大的频率信号时会产生的次谐波和及许多更高次的谐波致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年问世以来世界各国的工程师和科学家们都已将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如图 4 所示，由函数 Sine Waveform.vi 函数产生正弦波，

7、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.vi 3.4 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。4.2 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

8、号，程序 中采集率设置为 Fs=100,000S/s。（3）运行“采集分析.vi”程序，用波形图 显示输出电压 Uo 的波形，并显示直流值和 峰值。存储记录输出电压 Uo、输出功率 Po，总谐波失真度 THD 的值。（4）在“音频信号发生器.vi”程序中，增 不同的指标目前公认的指标是最大不失真连续功率又叫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在总的谐波失真系数小于负载两端测出的正弦波电压的平方除以负载电阻而得出即公式频响范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到几十宽度如所示失真谐波失真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大的频率信号时会产生的次谐波和及许多更高次的谐波致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年问世以来世界各国的工程师和科学家们都已将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