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仪表放大器简化音频失真测试

行业聚焦点中国仪表网2008年04月02日 08:12人气:4381


    所有音频分量的关键测量是失真,通常标定为总谐波失真(THD)或总谐波失真 噪声(THD N)。THD定义为: 

   

  
  其中:f1=基频幅度;f2=2次谐波幅度;f3=3次谐波幅度;f4=4次谐波幅度;fn=n次谐波幅度(<20KHz)。 

  THD N是所有频率分量(高达20KHz)除以基频振幅的rms(均方根值)和。 

  然而,测量失真是件困难的任务,特别是数值大于90dB更困难。频率源纯度必须超过所希望的测量。加上,分析仪噪声和动态范围可能限制所实现的分辨率。 

  THD测量的通常方法示于图1。1KHz正弦波通过1个低通滤波器以衰减大于1KHz的信号源谐波。为了计算测量正弦波基频的幅度并做为参考电平存储。被滤波的信号加到被测器件,被测器件输出经带抑制(陷波)滤波器,去除基频分量。因此,剩余的失真分量具有非常小的总动态范围。最后,放大信号并用频谱分析仪或数字转换器进行测量。在增益校正后,可以测量和计算THD。 



  这是一个有效的方法,但存在一些固有缺点。最后THD仅在滤波源时才良好。另外,滤波器必须不引入它们本身的谐波失真和噪声分量。而且,陷波滤波器必须避免衰减2次谐波或把此误差定标正确。 

  图2示出一种更简单方法。此方法利用低失真仪表放大器的特性。这种器件是差分输入,单端输出元件,去掉和简化了输入之间的差别。单片INA系列仪表放大器具有良好的电阻器匹配,因此具有良好的增益误差和共模抑制。加上,用外部电阻器容易实现增益的宽范围。低噪声和低失真的特性是专门为音频应用设计的,如INA217。 



  未滤波的1KHz参考信号加到INA非倒相输入,同一信号也加到DUT,而DUT输出连接到INA倒相输入。因为仪表放大器在1KHz具有良好的共模抑制(一般大于80dB),通常信号源分量和DUT输出做相应衰减。 

  因为在1KHz的大部分信号幅度被去除,所以,仅来自DUT的剩余差分信号可以放大到所需要的增益(一般40dB左右)并输出到频谱分析仪,这在系统噪声底值以上提高信号40dBINA增益。 

  同样的40dB增益也使分辨率提高。而且,参考正弦波纯度不影响结果,信号源失真分量对两个输入是共同的并被INA抑制。在此不需要滤波器。■(冰) 
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