簡介

 

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

 

在測試芯片的頻率相應的時候,需要使用到正弦波產生芯片模塊 AD9833。所使用到的 COM2 串口命令如下所示:

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

 

詳細的參考資料為:AD9833 數字信號發生器模塊[1]

 

頻率特性測試

由于 OEP30W 的輸出為 D 類功放輸出,需要對輸出信號進行低通濾波之后,才能夠獲得其中的音頻信號。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 OEP30W 輸出 SP+,SP- 都使用 LC 低通濾波。如下所示。濾波后的信號在使用 DM3068 數字萬用表交流信號擋進行測量。

 

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:

 

測量電路方案

 

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

 

測量輸出

 

波形

 

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

 

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

 

測試電路的幅頻響應

 

為了減少該諧振峰對于 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,諧振頻率變成了 15.9kHz。

 

下面是重新測量后的輸入輸出信號的幅值。

 

輸入輸出信號

 

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

 

2. RC 低通濾波

使用 RC 濾波來對 OEP30W 模塊中的音頻信號進行提取。

 

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所對應的截止頻率等于:

 

使用 RC 濾波的電路

 

如下是測量輸入輸出信號隨著頻率變化的情況。

 

輸入輸出波形

 

繪制出輸出信號的幅值隨著頻率的變化,代表著上述測量系統的頻率特性。該系統呈現明顯的低通濾波特性。但是非常奇怪的是,這個曲線對應的處頻率寬度遠遠小于前面 RC 時間常數所對應的 2127Hz。

使用 RC 濾波器的響應

 

修改前面 RC 低通濾波器的參數:R= 1k 歐姆 C=0.01 微法

 

重復實驗,可以獲得對應的輸入輸出波形。可以看到此時低通濾波器輸出的信號中原來 PWM 的高頻分量就有了比較明顯的成分了。

 

輸入輸出波形

 

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

電路的頻率特性

 

3. 測量結論

為了使得 PWM 輸出的低通濾波對音頻信號影響減少,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

使用熱電偶測量 OEP30W 芯片表面的溫度。下圖顯示了在輸出頻率為 250Hz,負載為 4Ω揚聲器,工作 10 分鐘內,芯片表面溫度的變化。

 

此時模塊的工作電壓為 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

 

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。所以如果沒有測量的影響,OEP30W 工作溫度不會超過 50 攝氏度。

參考資料

[1]

AD9833 數字信號發生器模塊: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104112884