频响特性曲线_OEP30W频率特性测量

旧城等待， 2023-01-06 11:46 148阅读 0赞

# 简介 #

在博文"OEP30W D 类音频功率放大器简单测试”中给出了 OPE30W 的基本连接方式和功能应用。对于该音频放大芯片的输出特性和温度特性是什么？本文给出了测试方案。

在测试芯片的频率相应的时候，需要使用到正弦波产生芯片模块 AD9833。所使用到的 COM2 串口命令如下所示：

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

详细的参考资料为：AD9833 数字信号发生器模块\[1\]

# 频率特性测试 #

由于 OEP30W 的输出为 D 类功放输出，需要对输出信号进行低通滤波之后，才能够获得其中的音频信号。下面采用两种低通滤波的方式：LC 低通滤波；RC 低通滤波

## 1. LC 低通滤波 ##

对 OEP30W 输出 SP+,SP- 都使用 LC 低通滤波。如下所示。滤波后的信号在使用 DM3068 数字万用表交流信号挡进行测量。

下图中电感的容量为：，电容的容量为：。那么该低通滤波器的谐振频率为：

![79b8be5817809e8611844f745a807023.png][]

测量电路方案

下图是设置输入信号源的频谱从 10Hz~10kHz 过程中，输入输出信号的变化情况。在 LC 低通滤波器的作用下，D 类功放中的 320kHz 的 PWM 信号被滤除的很干净，只剩下呗调制的音频信号。

![16467d0e8883702ae4764494d86f6888.gif][]

测量输出

![6fd138f6e9e468e50262a692ebde3f0d.gif][]

波形

如下是绘制的输出信号的幅度。由于输入信号的幅值是固定的，所以这个曲线就代表了整个系统的幅频特性。

从其中可以看到在 5kHz 的地方有一个明显的谐振峰值，这是由 LC 低通滤波器所带来的。

![183fbce0b05781d557e6a14eabd9b093.png][]

测试电路的幅频响应

为了减少该谐振峰对于 OEP30W 模块的频率特性的影响，将上面 LC 中的 C 的容值改成 0.01uF。此时，谐振频率变成了 15.9kHz。

下面是重新测量后的输入输出信号的幅值。

输入输出信号

绘制输出信号的幅值随着频率的变化，代表了上述测量系统的幅频特性。其中在 4kHz 以下，系统的幅频特性非常平坦。

![ca300609c4ee311b6fac76f8747228f9.png][]

## 2. RC 低通滤波 ##

使用 RC 滤波来对 OEP30W 模块中的音频信号进行提取。

如下图所示，其中的电感的改成 4.7kΩ的电阻。该低通滤波器的滤波常数所对应的截止频率等于：

![4b059d193c300548e2407d95ab21f6bc.png][]

使用 RC 滤波的电路

如下是测量输入输出信号随着频率变化的情况。

![a25f405b805087ebc3d0e6937d2537b3.gif][]

输入输出波形

绘制出输出信号的幅值随着频率的变化，代表着上述测量系统的频率特性。该系统呈现明显的低通滤波特性。但是非常奇怪的是，这个曲线对应的处频率宽度远远小于前面 RC 时间常数所对应的 2127Hz。

![644d70a2d366b47268a4809f8d844bf0.png][]

使用 RC 滤波器的响应

修改前面 RC 低通滤波器的参数：R= 1k 欧姆 C=0.01 微法

重复实验，可以获得对应的输入输出波形。可以看到此时低通滤波器输出的信号中原来 PWM 的高频分量就有了比较明显的成分了。

![1c2f7e478dc1c7c99cdc3296aaaa3e0e.gif][]

输入输出波形

绘制出输出信号的幅值，如下图所示，代表了测量系统的频率响应。在高频处，由于受到 RC 滤波器的影响，系统的高频增益略微下降。

![1321a4e1b1cc19af82faf56cb90b1736.png][]

电路的频率特性

## 3. 测量结论 ##

为了使得 PWM 输出的低通滤波对音频信号影响减少，使用 RC 滤波器的效果较好。OEP30W 模的频响特性是非常平坦的。能够满足一般的高保证声音的输出。

# 温度特性 #

使用热电偶测量 OEP30W 芯片表面的温度。下图显示了在输出频率为 250Hz，负载为 4Ω扬声器，工作 10 分钟内，芯片表面温度的变化。

此时模块的工作电压为 12V，工作电流为 0.4A 左右。十分钟后的温度缓慢上升到 55 摄氏度。

![5df70f0c9fe71a727e5e9e281ed4634d.png][]

温度曲线

由于固定热电偶，使用了白色塑料绝缘胶带覆盖了芯片，所以造成芯片的散热受到一定影响。所以如果没有测量的影响，OEP30W 工作温度不会超过 50 摄氏度。

## 参考资料 ##

\[1\]

AD9833 数字信号发生器模块: *https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104112884*

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