OEP30W頻率特性測(cè)量

簡(jiǎn)介

在博文"OEP30W D 類音頻功率放大器簡(jiǎn)單測(cè)試”中給出了 OPE30W 的基本連接方式和功能應(yīng)用。對(duì)于該音頻放大芯片的輸出特性和溫度特性是什么？本文給出了測(cè)試方案。

在測(cè)試芯片的頻率相應(yīng)的時(shí)候，需要使用到正弦波產(chǎn)生芯片模塊 AD9833。所使用到的 COM2 串口命令如下所示：

from tsmodule.tshardware    import *ccloadSerial.write(b'ad9833setfrequency 250r')

詳細(xì)的參考資料為：AD9833 數(shù)字信號(hào)發(fā)生器模塊[1]

頻率特性測(cè)試

由于 OEP30W 的輸出為 D 類功放輸出，需要對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行低通濾波之后，才能夠獲得其中的音頻信號(hào)。下面采用兩種低通濾波的方式：LC 低通濾波；RC 低通濾波

1. LC 低通濾波

對(duì) OEP30W 輸出 SP+,SP- 都使用 LC 低通濾波。如下所示。濾波后的信號(hào)在使用 DM3068 數(shù)字萬(wàn)用表交流信號(hào)擋進(jìn)行測(cè)量。

下圖中電感的容量為：，電容的容量為：。那么該低通濾波器的諧振頻率為：

測(cè)量電路方案

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下圖是設(shè)置輸入信號(hào)源的頻譜從 10Hz~10kHz 過(guò)程中，輸入輸出信號(hào)的變化情況。在 LC 低通濾波器的作用下，D 類功放中的 320kHz 的 PWM 信號(hào)被濾除的很干凈，只剩下唄調(diào)制的音頻信號(hào)。

測(cè)量輸出

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波形

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如下是繪制的輸出信號(hào)的幅度。由于輸入信號(hào)的幅值是固定的，所以這個(gè)曲線就代表了整個(gè)系統(tǒng)的幅頻特性。

從其中可以看到在 5kHz 的地方有一個(gè)明顯的諧振峰值，這是由 LC 低通濾波器所帶來(lái)的。

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測(cè)試電路的幅頻響應(yīng)

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為了減少該諧振峰對(duì)于 OEP30W 模塊的頻率特性的影響，將上面 LC 中的 C 的容值改成 0.01uF。此時(shí)，諧振頻率變成了 15.9kHz。

下面是重新測(cè)量后的輸入輸出信號(hào)的幅值。

輸入輸出信號(hào)

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繪制輸出信號(hào)的幅值隨著頻率的變化，代表了上述測(cè)量系統(tǒng)的幅頻特性。其中在 4kHz 以下，系統(tǒng)的幅頻特性非常平坦。

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2. RC 低通濾波

使用 RC 濾波來(lái)對(duì) OEP30W 模塊中的音頻信號(hào)進(jìn)行提取。

如下圖所示，其中的電感的改成 4.7kΩ的電阻。該低通濾波器的濾波常數(shù)所對(duì)應(yīng)的截止頻率等于：

使用 RC 濾波的電路

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如下是測(cè)量輸入輸出信號(hào)隨著頻率變化的情況。

輸入輸出波形

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繪制出輸出信號(hào)的幅值隨著頻率的變化，代表著上述測(cè)量系統(tǒng)的頻率特性。該系統(tǒng)呈現(xiàn)明顯的低通濾波特性。但是非常奇怪的是，這個(gè)曲線對(duì)應(yīng)的處頻率寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于前面 RC 時(shí)間常數(shù)所對(duì)應(yīng)的 2127Hz。

使用 RC 濾波器的響應(yīng)

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修改前面 RC 低通濾波器的參數(shù)：R= 1k 歐姆 C=0.01 微法

重復(fù)實(shí)驗(yàn)，可以獲得對(duì)應(yīng)的輸入輸出波形。可以看到此時(shí)低通濾波器輸出的信號(hào)中原來(lái) PWM 的高頻分量就有了比較明顯的成分了。

輸入輸出波形

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繪制出輸出信號(hào)的幅值，如下圖所示，代表了測(cè)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。在高頻處，由于受到 RC 濾波器的影響，系統(tǒng)的高頻增益略微下降。

電路的頻率特性

3. 測(cè)量結(jié)論

為了使得 PWM 輸出的低通濾波對(duì)音頻信號(hào)影響減少，使用 RC 濾波器的效果較好。OEP30W 模的頻響特性是非常平坦的。能夠滿足一般的高保證聲音的輸出。

溫度特性

使用熱電偶測(cè)量 OEP30W 芯片表面的溫度。下圖顯示了在輸出頻率為 250Hz，負(fù)載為 4Ω揚(yáng)聲器，工作 10 分鐘內(nèi)，芯片表面溫度的變化。

此時(shí)模塊的工作電壓為 12V，工作電流為 0.4A 左右。十分鐘后的溫度緩慢上升到 55 攝氏度。

溫度曲線

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由于固定熱電偶，使用了白色塑料絕緣膠帶覆蓋了芯片，所以造成芯片的散熱受到一定影響。所以如果沒有測(cè)量的影響，OEP30W 工作溫度不會(huì)超過(guò) 50 攝氏度。

參考資料

[1]

AD9833 數(shù)字信號(hào)發(fā)生器模塊: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104112884