第8章失真度仪.ppt

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1、1 1 1 1 1目录退出下一页上一页最后一页1章节目录8.1失真度仪简介8.2失真度仪的应用8.3实训2 2 2 2 2目录退出下一页上一页最后一页2第8章 失真度仪 n本章要点n 基波抑制法n 失真度仪的基本组成及原理框图 n 失真度仪的应用 3 3 3 3 3目录退出下一页上一页最后一页38.1 失真度仪简介 纯正弦波信号通过电路后，如果该电路中存在非线性，则输出的信号中除包含原基波分量外，还会含有其他谐波分量，这就是电路产生的谐波失真，亦称非线性失真。谐波失真度最常用的测量方法有多种：是基波抑制法，大多数的失真度测量仪都是根据这个原理制成的。4 4 4 4 4目录退出下一页上一页最后一

2、页48.1.1 失真度仪的组成及框图原理 1 失真度仪的基本结构 基波抑制法就是将被测信号中基波成分滤除，测量出所有谐波成分量总的有效值，再确定与被测信号总有效值相比的百分数即失真度值。失真度仪的基本结构是输入信号调节电路、基波抑制电路、转换开关和电子电压表。5 5 5 5 5目录退出下一页上一页最后一页5图8-1失真度仪基本原理框图 8页6 6 6 6 6目录退出下一页上一页最后一页6（1）谐波失真度的定义 信号失真的程度用谐波失真度表示。它的定义是全部谐波能量与基波能量之比的平方根。对于纯电阻负载，则定义为全部谐波电压（或电流）有效值与基波电压（或电流）有效值之比，即：%UUUUD1001

3、2n23220 =（8-1）%100122UUnii上式中，U1为基波电压有效值；U2，U3，Un为各次谐波电压有效值；D0也可称为失真系数或失真度。7 7 7 7 7目录退出下一页上一页最后一页7由上式中的基波电压很难单独得到。实际的基波抑制法测量，是用下式测量失真度的。即：%UUUUUUD1002n22212n2322%UU100n1i2in2i2i =（8-2）上式表示，失真度D是谐波电压的总有效值与被测信号总有效值之比。D0与D之间的关系为：201DDD （8-3）当D0=10%时，D0与D相差约0.5%；D0=20%时相差约2%。当失真小于10%时可以认为有D0=D。14页 13页8

4、 8 8 8 8目录退出下一页上一页最后一页8（2）失真度测量的基本原理 如图8-1所示，失真度测量仪是由输入电路、滤波电路和电压表三个基本部分所组成的。其中的滤波电路是用来滤除基波分量的。当S 1时，被测信号总电压的有效值u；当S 2时，滤除基波分量后的电压有效值u。因此，测量出u和u 就是测量信号的失真度。图中的“校准电位器”起什么作用呢?为了让电压表的指示为一个确定的值，就是当S 1时让电压表的指示为1V(即100)，当S 2时，不动电位器，即可读出失真度。9 9 9 9 9目录退出下一页上一页最后一页9（3）几种常用的失真度测量仪 从表8-1中可以看出，失真度测量仪的主要技术性能，频率

5、范围和能够测的失真度范围。表中的失真度测量仪叫“点频失真仪”。“点频”是指在某一个频率时，输出信号的失真情况。“立体声失真度测量仪”所选的“点频”只有400Hz和lkHz，这是因为人耳对该频率及其附近的频率较敏感。1010101010目录退出下一页上一页最后一页10型号及名称频率范围失 真 度 范 围及准确度备注SZ-3型失真度仪20Hz 20kHz0.1%100%0.01%有 显示管BS-1A型失真度仪20Hz 200kHz0.1%100%0.01%有 显示管HG4110型自动点频失真度仪50Hz、1kHz0.1%10%10%HG4111型自动点频失真度仪315Hz、400kHz、1kHz0

6、.1%10%10%S-907自动失真度仪20Hz 100kHz0.03%30%0.01%ZN4J12型超低失真度仪10Hz 100kHz0.003%30%ZN4111型立体声失真度仪400Hz、1kHz0.1%30%10%0.01%ZH4110型立体声失真度仪315Hz、1kHz0.1%30%10%0.01%DF4120同步失真度仪10Hz109kHz见技术参数 1111111111目录退出下一页上一页最后一页11 3 DF4120A同步失真度仪（1）DF4120同步失真度仪原理框图DF4210型同步失真度仪是采用集成电路的仪器。它具有测试精度高、信号源失真小、操作方便、性能可靠等特点。它主要

7、是用来测量音频信号及各种音频设备的非线性失真，又可作为超低失真音频信号发生器和音频电压表使用，并能对放大器及各种音频设备进行信噪比和频率特性的测试。DF4210同步失真度仪的原理框图如图8-2所示。1212121212目录退出下一页上一页最后一页12图8-2 DF4210同步失真度仪的原理框图。1313131313目录退出下一页上一页最后一页13（2）DF4120同步失真度仪的基本原理DF4120同步失真度仪的电路如图8-2。失真度测量原理：在测量失真度时，输入被测信号经过输入电路至自动电平调整电路，在此稳定输出1V，并送至桥T型基波抑制器，在这里把测量信号的基波分量抑制掉，保留所有谐波成分，

8、然后通过表头电路测其大小，该大小则为被测信号的失真度。当失真度小于10%时，D0=D，当失真度大于10%时，应按（8-3）式作修正。下面介绍各部分电路。1414141414目录退出下一页上一页最后一页14 输入电路：一个高输入阻抗的跟随器，以减少对输入衰减器的影响；输入端接有过压保护电路。自动电平调整电路 输入被测信号经衰减以后，使其送至自动电平调整电路的电压约为100 316mV，在该电压范围内，自动电平调整电路能自动调整可变衰减器中的光敏电阻值，使电路稳定输出1V，则使(8-2)式分母为1。1515151515目录退出下一页上一页最后一页15 桥T型基波抑制器桥T型基波抑制器由无源桥T型网

9、络、基波抑制运放、谐波正反馈跟随器、中和电路四个部分组成。图8-3 无源桥T型网络 1616161616目录退出下一页上一页最后一页16 图8-3 网络的基波抑制频率f=当Cl=10C2时，其基波抑制量约为16dB，二次谐波衰减约为60%，显然不可能满足失真仪要求。为了满足失真仪对基波抑制量和谐波衰减的要求，因此加入一个有源的基波抑制运放和一个谐波正反馈跟随器。电容中和电路是用来减少无源桥T型网络输出端分布电容的影响。2121CCR1717171717目录退出下一页上一页最后一页17 频率自动调谐控制电路失真度测量频率粗调，是由失真仪面板的频段开关和频率数值开关设定完成的。失真度测量频率微调则

10、是由频率自动调谐控制电路进行的。频率自动调谐控制分为相位误差控制和幅度误差控制。相位误差控制幅度误差控制1818181818目录退出下一页上一页最后一页18 滤波器电路 本仪器有这三个滤波器：400Hz高通滤波器、30kHz和80kHz低通滤波器。滤波器主要用来滤除交流电源哼声和高频白噪声，以保证小失真度测试精度。1919191919目录退出下一页上一页最后一页19 表头电路 失真度测量时，来自基波抑制器的失真度电压和电平测量时来自电压放大器的电压，在表头电路中进行放大约300倍，然后用均值检波器变成直流推动表头指示。均值检波前交流信号同时送至面板上的示波器插座，可以接示波器观察谐波失真成份。

11、电路中有一个约4V的限幅电路，同时表头采用毫伏表，具有较大过载能力，测量中不必为表头短暂打针而惊慌。2020202020目录退出下一页上一页最后一页20 电平判别电路 自动电平调整系统有一个作用范围，超过该范围，自动电平调整电路就不能稳定输出1V。为了保证失真度测量正确，用一个电平判别电路来判断输入电压是否在自动电平调整作用范围内。输入电压过大，过压的指示灯亮，输入电压过小，欠压的指示灯亮，在此范围内，二灯均熄灭。2121212121目录退出下一页上一页最后一页21 振荡器 如图8-4，振荡频率决定于桥型的滤波网络，式中取C2=100C1，C1C2由面板频段开关设定，R阻值由面板频率数值开关设

12、定。振荡器的输出幅度、起振情况由R1和R2的比值决定，并由幅度控制电路调整。幅度控制电路监视振荡器的输出，并与一个参考电平比较，产生一个误差信号，经积分器后改变场效应管的等效电阻R0，控制振荡器正反馈强弱。2222222222目录退出下一页上一页最后一页22 图8-4振荡器电路简化框图2323232323目录退出下一页上一页最后一页23n8.1.2 失真度仪的误差1理论误差理论误差是系统误差，可予以纠正。2基波抑制度不高引起的误差谐波电压增加量高于含有基波在内的测量值而引进的误差。3电平调节和电压表的指示误差电压表的指示值校准电平调节有误差或电压表指示值有误差，都将影响最后的测量结果。2424

13、242424目录退出下一页上一页最后一页248.2 失真度仪的应用n8.2.1 主要技术参数1失真度测量（1）测量频率范围：10Hz109kHz分四个频段。（2）失真度测量范围：20Hz 20kHz，0.01%30%10Hz109kHz，0.03%30%（3）失真度测量误差：300Hz5kHz，不大于满度值的7%0.01%20Hz 20kHz，不大于满度值的10%0.015%10Hz 109kHz，不大于满度值的30%0.025%2525252525目录退出下一页上一页最后一页25（4）机内引入失真：300Hz 5kHz，不大于0.015%20Hz 20kHz，不大于0.025%10Hz 10

14、9kHz，不大于0.035%（5）输入电压自动调整范围：大于10dB（6）失真度最小可测电压：100 mV2电压测量v 400Hz 高通，30kHz低通，在失真度0.03%档时均接入。v 在失真度0.03%档，档基波频率大于10kHz，接入400Hz高通和80kHz低通，当基波频率小于300Hz时，只接30kHz低通。2626262626目录退出下一页上一页最后一页26（1）电压测量范围：300V 100V分十一个量程（欲测100V300V电压，另配一个衰减器附件）。（2）电压测量基本误差：不大于满度值的5%（1kHz）（3）电压频率附加误差：20Hz 50kHz，不大于0.5dB5Hz 30

15、0kHz，不大于1dB（4）电压噪声底度：不大于50V（5）最大可测信噪比110dB2727272727目录退出下一页上一页最后一页273失真仪输入阻抗：100k2%，输入电容不大于100pF4振荡器（1）振荡频率：10Hz 109kHz（2）频率示值误差：不大于0.05fo，1Hz（3）非线性失真 300Hz 5kHz，不大于0.005%20Hz20kHz，不大于0.015%10Hz109kHz，不大于0.07%（4）最大输出电压：大于3Vrms（开路）（5）最大输出电压频率不均匀性100Hz 10kHz，少于0.5 dB 10Hz 109kHz，少于1 dB（6）输出阻抗：60028282

16、82828目录退出下一页上一页最后一页28n8.2.2 使用方法1 DF4120A同步失真度仪面板结构（1）电源指示灯：指示电源接通与否，灯亮接通，灯灭电源断。（2）电源开关：控制电源通断，直键按下接通，抬键电源断。（3）测量表头：与测量量程配合，可读出失真度和电压等大小。（4）输入量程以l0dB跳步衰减输入信号。（5）过欠压指示：输入电压过大时，左边指示灯亮，输入电压过小时，右边指示灯亮。（6）频段开关：改变失真度测量和振荡器工作频率的频段。31页2929292929目录退出下一页上一页最后一页29（7）频率数值开关(一)：改变失真度测量和振荡器工作频率的前面一位数。（8）频率调谐指示：当测量信号频率相对失真仪工作频率过低时，左边指示灯亮，当测量信号频率相对失真仪工作频率过高时，右边指示灯亮，正确调谐两指示灯均灭。（9）频率数值开关(二)：改变失真度测量和振荡器工作频率的后面一位数。（10）频率微调：对振荡器频率起微调作用，当其处在“关”位置时，振荡器频率就由频段开关和频率数值开关决定，当频率微调旋钮打开后，随着旋钮向右，振荡器频率逐渐增加。（11）振荡器输出：振荡器输出电压由此送出