基于AMP328音频放大器的频率特性测量

测量电路系统，比如放大器的频率特性（包括幅频特性和相频特性）是电路测量中重要的内容。电路的频率特性的测量方法可以有以下几种形式：

• 扫频方法
• 注入白噪声方法
• 测量系统的单位冲激响应

本文下面利用实验室中已有的设备对一款音频放大器 AMP328音频放大器 的频率特性进行测量，比较这些方法之间的结果关系。

实验结果

1.使用白噪声测量幅频特性

(1) 噪声源

设备：DS345； 输出白噪声：1dBm
使用DSA815测量输出信号的频谱。使用衰减器进行30dB衰减。

DSA测量设置：
start=1k; endf=1MHz; RBW=1kHz; VBW=10Hz

▲ 白噪声源：DS345

(2) 测量AMP328的输出

▲ AMP328输出

(3)输入信号频谱

▲ 输入信号的频谱

(4)求输入输出增益之差

▲ 放大器增益曲线

▲ 放大器增益曲线(线性增益)

2.使用TG功能测量放大器的幅频特性

▲ 使用TG功能测量放大器的增益曲线

▲ 使用TG功能测量放大器的增益曲线(线性比例尺)

3.使用扫频方法测量

使用两台FLUKE45的交流表来测量放大器的输入输出信号幅值。在 如何使用万用表测量随机噪声 中测量了FLUKE45表的频率响应宽度小于400kHz，所以增益曲线测量在超过400kHz之后就会由于FLUKE45的频率响应限制而变得不可靠了。

▲ 扫频万用表测量得到的幅频曲线

▲ 测量过程中的输出输入波形变化

4.使用示波器测量输入输出信号的幅值和相位

▲ 没有负载的情况下，扫频幅频特性和相频特性

▲ 带有50Ω负载下的测量结果

5.测量单位冲激响应

使用RC组成微分信号对输入的方波进行微分，生成近似的delta的信号。

▲ 测试电路原理图

▲ 测试方波以及输出波形

（1）输入信号及其频谱

▲ 输入信号波形

▲ 输入信号的频谱

（2）输出信号及其频谱

▲ 测试方波以及输出波形(放大版本)

▲ 单位冲激响应的傅里叶变换

▲ 单位冲激信号的FFT相位

(3) 输入白噪声信号

▲ 输入白噪声信号的波形

▲ 输出信号的频谱

▲ 输出信号的频谱

实验讨论

在前面实验中，可以看到以下结论：

使用噪声注入方法，所得到的增益与其他四个相差很大。其中的原因还需进行进一步的讨论；

在使用扫频方法的时候，使用示波器完成增益和相位的变化；

使用单位冲激响应所得到的带宽与实际扫频结可以相互验证。
编辑：hfy