使用FFT 频谱分析仪完成音频放大器的设计 - PicoScope丨示波器.PDF

1 广州虹科电子科技有限公司 使用FFT 频谱分析仪完成音频放大器的设计 使用高分辨率示波器帮助设计音频放大器 请注意：这个应用笔记是几年前写下的，用的是现在已经停产的 ADC-216 示波器，运 行的也是旧版本PicoScope 软件。现在如果重复做这个实验，我们建议使用PicoScope4262 的16位示波器，内置低失真信号发生器可以避免使用下面提到的BlackStar 单元。 使用ADC-216 的频谱分析仪继续我们的音频实验，我们决定展示如何将ADC- 216 运用在放大器设计的过程中。 对于下面所有的测试，我们使用高性能的信号发生器 BlackStar。下面的 PicoScope 曲线显示是信号发生器发出的1KHz 音调（如图1）。 图1 下图显示了一个基本的功率放大电路(如图2)。输出级显示的是简单的、使 用广泛的射极跟随器的拓扑结构。以下测试描述如何监测从输出级输出的高质量 信号。然后对电路做一些改进，性能提高的电流改进将被记录下来。这个输出级 拓扑的增益小于1，因此它可以很容易地在反馈环路的外部移动。 图2 电话:02038743032 传真:020 support@ 广州市五山华南理工大学国家科技园2 号楼504-505 室 邮编:510640 2 广州虹科电子科技有限公司 起初电路按照上面的结构搭建。ADC-216 连接到电路中的A 点，信号发生器 连接到电路的输入端。下面PicoScope 的截图中显示了点A 的信号。显然，op- amp 运算放大器应用大量的负反馈达到了期望的效果 （如图3）。 图3 如果我们现在测量一下B 点的输出，我们可以看到在示波器的波形中多余的 交叉畸变。从谐波信息中也可看出三次谐波是最大的谐波分量。连接在B 点的负 载电阻是2K，很显然，输出级有严重的交叉畸变。（如图4） 图4 电话:02038743032 传真:020 support@ 广州市五山华南理工大学国家科技园2 号楼504-505 室 邮编:510640 3 广州虹科电子科技有限公司 如果我们继续检测B 点的电压，但是需要将运算放大器的输入反向接到B 点， 从而将输出级寄到反馈回路的内部。此时，我们将注意到输出级的失真情况将大 幅度减少。事实上，如果只是在传统的示波器上看波形，你可能不会看到任何问 题。但是同时用Pico 频谱分析仪和ADC-216，这个问题在频谱图很容易观测到。 （如图5） 图5 如果重新将ADC-216 连接到A 点，并保持反馈回路中的输出级不变，我 们可以看到运算放大器为了消除由输出级产生的误差而应用的校正方式。运算放 大器跟随正弦波波形的波峰和波谷，但是在转折点附近却很难修正输出级错误。 它必须快速的找到输出级不导通的点，显然，为了弥补输出级设计的缺陷，运算 放大器需要比教科书最初提到的更高的转换速率。这使早期的增益级设计比他们 所需要的（如图6）更加困难，更加昂贵。 图6 下一步利用简单的二极管压降技术在输出设备的基极之间施加偏置电压来 电话:02038743032 传真:020 support@ 广州市五山华南理工大学国家科技园2 号楼504-505 室 邮编:510640 4 广州虹科电子科技有限公司 完成改进。下面的图表再次显示了B 点的输出。从它可以看出，