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加电之前要检查器件的引脚、极性,不能接错。调试时候也要注意人身安全。 6.1 调试步骤
(1)检查连线、电路板是否有虚焊、短路现象、元器件有无明显损坏。 (2)测量电源的电压是否满足各芯片的工作范围,防止烧毁芯片。 (3)按音频信号流向顺序分别对各个模块进行调试,左右声道分开测试。 (4)模块调试完毕后进行整体调试。 (5)接上音源和扬声器检查音响效果。 6.2 模块调试 6.2.1电源调试
电源电路比较简单,所以接上220V市电后,用示波器观察+VC波形,没有明显的杂波,供给后级功率放大电路就完全可以了。再观察+VCC调大电压量程,仍然未发现右高频杂波,波形相当稳定。这步调试进行的相当顺利。该模块对后面的调试起着相当重要的启后作用。 6.2.2音调模块调试
先接上变压器电源,将一频率为1KHz的小信号Vi(=100mV),通过LM1036的耦合电容输入其中一个声道,从相应的声道输出测出通过耦合电容的Vo。用公式AV=
20lg(Vo/Vi)得到AV0?0。测试低频特性:将低频提升到最大,高频降低到最小(都是
通过相应的变阻器来实现),测量频率为20Hz到20KHz,电压为100mV(峰峰值),测量
图6.1音调控制特性曲线
出对应的输出电压,而后计算电压增益。尽量多测几个频率。让绘制的音频控制特性曲线更加趋近真实。测试高频特性:将高频特提升到最大,低频降低到最小。同样地,象前面测低频的增益方法一样,测试出电压的增益。最后,按照测得的对应频率下的电压增益,绘制出音调控制特性曲线。得出的图形类似上图,但是在测试右声道的时候进行与左声道同样的调试,改变频率从20Hz到20KHz却发现没有对应的增益变化,仍然是没有增益。更换信号源后情况照常,推断是板子问题,在未加电的情况下,检查线路及一些跨接线焊点,再次检查极性安装及对应的元件位置,没有错误。加上电推断是集成音调芯片问题,检查调音芯片,首先检查8脚,也就是右声道,发现几乎没有输出信号,
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所以要确认是不是芯片内部问题,检查17脚的齐纳电压,是为5.4V,判断芯片没问题;因为是右声道有问题,所以再检查9脚,发现几乎没有电压输出。断电后,检查平衡控制的电位器阻值变化,发现其值是固定不变,检查对应焊点,没有焊接问题,所以知道是电位器问题,换一个电位器,就解决了此问题。 6.2.3前置放大模块调试
接上变压器电源。将1KHz频率,输入100mV电压输入NE5532的3脚(也就是左声道),用双踪示波器对比的接好,然后逐步改变频率(从20Hz~20KHz)来检验其增益是否在接近20dB,以验证前置放大电路在有效频域内能否达到规定增益。调试后发现的确达到了规定的20dB的增益。在初始条件下(100mV输入电压,1KHz频率),观察1脚(左声道)输出波形,发现存在一些不太明显的高频毛刺,分析电源的原理图以及NE5532及其外围电路的原理图,理论上应该不可能存在人眼能看到的高频杂波,于是检查是不是地线没有不好,检查过PCB中布线,布线是严格按照星型接法,排除此故障。将3脚滤波前输入波形与滤波后波形比较,发现其中的高频杂波没有滤除,怀疑是C12的取值问题,发现是105的瓷片电容,对比NE5532标准电路,发现标准外围电路取值是250pF,将C12取250pF,,经过芯片10倍放大经过R6负反馈输入到2脚,继续检测1脚,果然高频杂波消失了。同样,把右声道的C32也改成了250pF,右声道也改正了此种不良的高频杂波。如此便保证了前置放大电路如实地放大了音频信号,进一步保证了输出对音频信号不失真的放大,为后级放大奠定了基础。 6.2.4后级功放模块调试
由于LM1875分两种封装形式,我这种封装形式LM1875的负电源与金属帽相通,所以再安装好散热片后要检查各个芯片的负电源与散热片是否绝缘,要不然加电容易造成烧毁芯片。
在左声道,也就是两个LM1875的4脚接上一个8欧的假负载,由于电压经过前级放大10倍,所以输入1V电压,频率为1KHz进入LM1875的1脚,逐步改变频率,范围为20Hz到20KHz,测量两个4脚的输出波形,测得在50Hz~20KHz之间的放大比较均匀。
模块调试完毕。 6.3 整体调试
接上电脑音源,及标准的无源扬声器,发现噪声及其剧烈,音乐的声音完全淹没在刺耳的尖剌声音,关上电源。接到耳塞上仍然是如此,排除了音箱的问题。
所以再度仔细检查电路后,还是没有发现任何的器件极性问题,或者是短路问题,想到可能是集成芯片有,所以检测各个芯片电源端(正电源端和负电源端)、音频输入端、音频输出端及反馈端对地的电压值和电阻值。测得各引脚的数据值与正常值相差不大,集成芯片没问题。花了一下午,还是没有找到原因。于是问一些科协的同学,得知
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有可能是电压截止造成的。被告知看看是不是有哪块集成芯片的输入电压过大。于是查阅该芯片的pdf文档,发现LM1036只是在小电压输入0.3Vrms时,失真才是很小,但是当从NE5532放大11倍后的电压加上去以后,失真大 到了无法忍受的状况,我们可以从右边的图6.2 中绘出的输入电压与THD的关系得知这点,这个时候我明白了为什么我在一个论坛上发贴求助的时候,有个网友提示我应该把LM1036放在NE5532前,当时没注意,才造成如此后果。
重新画原理图,再次布线,不过这次制板 比上次速度快了很多,两天就做出了新的板子。
重复以上的步骤,这时候音频输出便根本没有 6.2 LM1036输入电压与THD关系 那么明显的噪声了。
调试过程完成
7 高保真功放性能指标测试
7.1 性能指标测试的必要性
放大器的音质如何,虽然可以由主观听音评价来评估,但是由于听音评价需要人的主观意识和环境条件的参与,难免带有主观片面性,且无法得到可以比较的定量的结果,操作性上存在问题,因此很多场合还是需要依赖精密的仪器的定量测试结果来进行综合评定。尽管目前的测试手段尚不足以全面反映放大器的音质,但是它毕竟是一种比较客观的,可信度高而且操作性强的评价方法。 7.2 主要性能指标测试 7.2.1额定输出功率
额定输出功率是在放大器的谐波失真度为额定值(如0.1%)时,于规定负载上所能得到的功率有效值。测量电路如图7.1所示,待测的是功率放大器,所以RL设定为8?的一个假负载(应能承受规定的功率)。测量时,调整信号源(正弦波信号发生器或CD测试片的正弦波信号)的频率和输出幅度,给放大器输入l000Hz的正弦波。当失真仪指示达到0.1%时,读取音频电压表的电压指示值(有效值)UO,如此便可通过下式计算该放大器的额定输出功率 PORMS=UO2/RL
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图7.1 额定输出功率、频率响应及谐波失真测试电路(A为待测放大器) 7.2.2频率响应
频率响应指放大器在额定输出电压或功率状态下的通频带宽度,它常用频响曲线来表示,测试电路与图7.1相同。测量时保持上面测得的额定输出电压不变,然后改变信号发生器的频率,使之从1Hz开始按倍频关系逐点升高到100kHz以上(无信号发生器时可用CD测试片的20Hz~20kHz信号)。把各个频率点的输出电压UO记录下来,再以l000Hz时的UO值为基准,在对数计算纸上作出频响曲线。在曲线低端和高端输出电压(电平)下降3dB的两个频率点之间的频带即为放大器的通频带。 7.2.3信噪比
信噪比(S/N)是放大器额定输出电压(或额定输出功率时的输出电压)与输出噪声电压的比值(用对数表示)。测试时先测得额定输出电压UO,然后撤去信号源,在放大器输入端并接一只600?电阻(电阻装在接地的屏蔽盒里,代替信号源内阻)。此时,音频电压表指示的值即为输出噪声电压UN。
用下式计算,便可求出信噪比。
S/N?20lg(UO/UN)(dB) 7.2.4总谐波失真
总谐波失真(THD)是输出信号波形中出现的二次,三次·····等各次谐波信号电压即U2、U3·····的均方根与输出信号总电压值的百分比,即 THD=(U22?U32·/UO)?100% ·····调试电路仍同图7.1。测量时,在放大器输入端输入20Hz—20KHz正弦波信号,使输出 电压达到额定输出电压值UO。用失真仪测出20Hz一20kHz频率范围内输出波形的最大失真度?1 (通常只测量100Hz、1kHz、l0kHz、20kHz几个频点的失真度,取其中之最大值),然后撤下信号源,测出信号源的失真度?2,再用下式算出THD值。
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