上次我們提到了掃描函數訊號產生器和對數放大器的製作及調整,這次我們就介紹這兩種儀器的應用──雙頻互調失真的測試（Two-Tone IM measurements)。在這測試中,另外還需要一組濾波器,濾波器的線路屬於通用型,可以與任何的訊號產生器及儀表配合。
沒有任何一種失真測試能告訴我們一部擴大機所有的缺陷,每一種方法都有其適用的範圍及限制,也都只能針對某一類的失真。
目前來說,總諧波失真(THD)測試算是比較理想的,但是一定要在測試儀器及放大器兩者的頻寬都大到足以通過大多數測試頻率的諧波才行。如果想知道迴轉率,測試的輸入頻率需高達10KHz以上才行,而頻寬則須1MHz,這對功率放大器來說是幾乎不可能的。
暫態互調失真(TIM)是目前較流行的測試,但是需要有非常昂貴的儀器才能有較低的雜音,以獲得有意義的結果。互調失真(IM)只要普通的儀器就可以有不錯的結果,可是卻限制於只能用於固定頻率並且只能測量振幅調變的組件。
雙頻互調失真的測試所使用的訊號範圍仍屬於音頻,所以恰好適合功率放大器的測試。幾個測試需要兩台一般型的訊號產生器,及一個高靈敏的儀表。
測試儀器的裝設
圖一是整個測試系統的結構圖,掃描函數產生器的掃描頻率由800Hz至50KHz,其掃描頻率的振幅受另一部正弦波訊號產生器50Hz頻率的調度。調整掃描函數訊號產生器的調變控制鈕,將載波去掉,輸出則為兩個相差100Hz的傍波,這個訊號再通過高通濾波器消掉所有的50Hz訊號及它的諧波。處理乾淨後的雙頻訊號送入待測放大器,放大器以8Ω、250W無感電阻為負載。低通濾波器在放大器的輸出端濾掉雙頻訊號,最後通過濾波器所剩下的就是被測放大器的互調失真。
失真的測試要利用上一期談過的對數放大器,於是示波器以分貝為單位顯示輸出對頻率的失真。第二部示波器是用來顯示放大器輸出與50Hz調變頻率的關係,用來設定放大器以避免切割產生。
整組裝置的殘餘失真如圖二,這個失真幾乎等於Walt Jung對運算放大器所測得的失真,除了因掃描函數訊號產生器本身的限制,使25KHz處提升了很多。
濾 波 器
圖三是濾波器的線路,兩個高通濾波器是串接的12分貝/oct電壓控制電壓源VCVS(voltage control voltage source)濾波器,所以每一個的總響應是24分貝/oct。高通的截止頻率是2KHz,低通的截止頻率是390Hz。
輸出電位器控制測試訊號電平,SW,在CAL位置時低通濾波器傍路,恰可設定參考電平。參考電平為-40分貝,由R3 R4來調整。低的參考電平可以防止低通濾波器過載,也可以用在低功率的測試。
每一個12分貝/oct的濾波器使用了¼的TL084,所有的電容都是0.015uF的聚苯乙烯(PS)電容。C5 C7的0.03uF是利用兩個0.015uF並聯,同理R1 R3的5K是兩個10K並聯,所有的電容誤差最好是5%以下。
在輸入的部分沒有加電位器似乎有點冒險,實際上因為自然衰減,這個濾波器可以測試輸出200W的放大器。TL084的電壓供應是±15V,圖六、圖七是線路板。
線 路 測 試
表一是利用本組設備測量的結果,因為雙傍波的測試訊號電平僅有相同峰值的正弦波電平的一半,所以你把測試功率一欄都乘以2以後會更容易了解,本文是利用RMS表來記錄電壓。
所有的放大器的測試都是在測試訊號恰好產生切割的電平,由於測試的方法誤差最大為2分貝,表中所列的是比較好的一聲道。
大多數的放大器都不是新的,所以不能作為機器的代表,我們也非要對各個廠牌做比較。
本文所測試的放大器失真都偏高,仔細觀察的話還可以把他們分成兩類:高SID和低SID。大家可以發現高SID的放大器在6.4KHz時的雙頻互調失真都相當低,可是在50KHz時非常不穩定。低SID放大器在50KHz時失真不大,但是在6.4KHz時的失真就比具有高SID的放大器來得大;圖四、圖五是說明。
希望這個測試的方法對所有的音響迷都有幫助,並希望藉著掃描函數訊號產生器及對數放大器的幫助使大家的功率擴大機更趨理想。 (取材自:The Audio Amateur 1/1982)
轉載音響技術第94期NOV. 1983 功率放大器的互調失真測試/王超羣
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