NE5532性能测试

scoopydoo

vkjmmy 发表于 2023-3-30 06:51
仔细看了19楼文章，用方波测试放大器性能，相当于用一系列不同频率正弦波同时测试被测电路，可以说是一种高 ...

俺觉得吧，你有可能自己都没搞清楚究竟在测什么。

你在首帖补充说 “用15V供电，082就现原形了，差远了”，但是如果你仔细看数据手册就会发现TL082的SR典型值为13V/us，而NE5532为9V/us，与你的结论明显矛盾。

还有你测出4号NE5532在频率200KHz输出10V时波形接近三角波也不能说明4号有问题，因为这已经超过数据手册标称的9V/us了。

sunstar126

bis 发表于 2023-3-30 00:33
用方波测试的话，不仅可以测试幅频特性，还可以测试相位特性等其他性能。

这是你在53楼的原话，现在又 ...

用方波测试幅频特性，是因为方波的谐波很宽，如果输出的方波信号上升沿和下降沿不陡削的话，说明高频性能欠佳，但如果方波的平顶有下降，说明低频特性不好，如果一个音频放大器用一个足够高频率的方波测试，输出的方波仍然很好的话，这个放大器的幅频性能一定不会差的，同时相频特性也不会差。
对于相频特性，有些人可能不理解，比如说一个放大器同时放大两个不同频率的信号，输出的这两个频率信号可能失真很小，但可能有些放大器不能保持原来这两个不同频率信号的相位关系，人耳听到的声音也会不同的，这就是所谓相频特性要考虑的原因之一了。
用方波信号做测试信号的最大好处是如果有这些失真的话，仅凭肉眼就能看出较明显的变化来，但如果你用一个正弦信号，好像人的肉眼要能看出失真的话，至少失真度要达到20-30%才能看出来，当然有些人的肉眼能看到更小一些的，但和方波比还是要差得多。当然方波也不是万能的。

locky_z

sunstar126 发表于 2023-3-30 19:57
用方波测试幅频特性，是因为方波的谐波很宽，如果输出的方波信号上升沿和下降沿不陡削的话，说明高频性能 ...

人耳对信号的相位不敏感，否则你离喇叭远10cm和近10cm也会听到不同的声音。

sunstar126

locky_z 发表于 2023-3-30 21:11
人耳对信号的相位不敏感，否则你离喇叭远10cm和近10cm也会听到不同的声音。

可能 你的理解是比较独特的。
你改变与声源的距离确实可以改变声音的相位，但这个时候改变的相位是对所有频率信号都是一样的，比较多的一个例子说明相频特性的就是用的一个基频信号与一个三次谐波信号合成的波形来看的，当其中一个的相位改变180度的时候，最后合成的信号波形是完全不一样的，一个是基底比较宽的单峰信号，另一个却是一个双峰信号，有点类似双调谐的曲线一样。当然你认为对于一个放大器来说相频特性没有意义或者是意义不大也是没有问题的。

vkjmmy

scoopydoo 发表于 2023-3-30 19:23
俺觉得吧，你有可能自己都没搞清楚究竟在测什么。

你在首帖补充说 “用15V供电，082就现原形了，差远 ...

对不起，我不是研究运放参数的，我测试的是运放极限频率单项指标，在我的测试中，高频表现得越好，我就认为这颗运放更好，不管他是什么型号，不管它是什么参数，并且，我不知道手里的样本真假。我的测试与维修一块相关电路板有关，没有其他目的，说直白点就是闲的没事，没事找事。

scoopydoo

vkjmmy 发表于 2023-3-31 06:23
对不起，我不是研究运放参数的，我测试的是运放极限频率单项指标，在我的测试中，高频表现得越好，我就 ...

放大电路的频率特性不是一个单项指标，这也是为什么在运放的数据手册中会有GBP和SR分别存在的原因。通常情况下小信号看GBP、大信号看SR。

量子隧道

locky_z 发表于 2023-3-30 21:11
人耳对信号的相位不敏感，否则你离喇叭远10cm和近10cm也会听到不同的声音。

所有频率都延迟10厘米，没有任何相对相位改变，波形没有任何改变，群延迟特性没有得到任何破坏，
这个实验完全证明不了人耳对相位不敏感。

locky_z

量子隧道 发表于 2023-3-31 07:34
所有频率都延迟10厘米，没有任何相对相位改变，波形没有任何改变，群延迟特性没有得到任何破坏，
这个 ...

声速340m，距离34cm，声音到达就是1ms。也就是整体的群延时是相同的。
但1ms的时间，对于起始相位都是0的100Hz和1KHz信号。在1ms位置，100HZ的相位是36度，1K信号的相位是0度，在1ms位置两个波形叠加出来的波形肯定和0ms位置的原始波形的形状是不同的。也就是说波形是有变化的。
但实际上人耳对34cm距离的声音变化不敏感，因此反推人耳对相位不敏感。

量子隧道

locky_z 发表于 2023-3-31 09:35
声速340m，距离34cm，声音到达就是1ms。也就是整体的群延时是相同的。
但1ms的时间，对于起始相位都是 ...

“在1ms位置两个波形叠加出来的波形肯定和0ms位置的原始波形的形状是不同的。也就是说波形是有变化的。”
你需要仔细想想这两个波形到底是否相同。1kHz的x度和100Hz的x度不是一回事。
或者你把你的计算反过来这么想吧，1kHz延迟360度，和100hz延迟36度，不都是延迟1ms吗，再叠加起来会有不同吗？
----当然，我这里说的是远场，或纯延迟。近场，由于高低频的辐射特性不同，变量参数会复杂化，不便于讨论。

locky_z

测试信号是两个正弦叠加，经过放大器后
如果放大器对这两个正弦频率相移很小忽略不计，增益也一样，那么出来的波形还是相同。
如果放大器对这两个正弦频率相移有区别，但增益也一样，那么出来的波形是和原始波形是不一样。
这种波形不同，但频谱没变化的，只叫相位失真，不是非线性失真。

那么引出一个问题：
那么能否直接对比输入输出的波形就判断放大器的失真？？
如果认为不能的话，那么看方波波形也就是未必能直接判断放大器失真。

小鬼头

看你们讨论得挺热烈的，我也插几句我的看法：

1、“方波测量是时域测量，也能反映出频域情况”。对。但时域进行的方波测量，虽然他的波形能反映出频域情况，但关键是测量者能不能有效地提取出频域方面的信息数据。

比如，放大器的高频带宽GBW情况如何，这个信息会被淹没而难于提取出来。


2、关于方波测量能否直接测出高频带宽GBW情况这一点，我比较赞同bis的观点，即：用方波测量，是不能直接测知运放的高频带宽（GBW）的；方波波形陡峭的，只反映出他的SR高，而不是GBW宽。

对于常见电路结构的电压型运放（普通运放）来说，SR（转换速率）是由输入级差分对的尾巴恒流源电流It、以及电压放大级（VAS）的miller（密勒）电容C，这2个参数共同决定的，其关系是SR=It/(2C)。一般来说，电容C小的运放，其频响会较宽，但不等于他的SR大。只不过，SR大的运放，通常有较大GBW。

方波测量时，方波的陡峭程度可以用tr（上升时间）来计量，而tr与方波电压V、SR之间的关系是tr=V/SR。

所以，那种关于测方波波形能测知GBW情况的说法，只是部分正确。方波波形陡峭，只说明SR大，不说明GBW大。

3、关于正弦波测试中与SR相关的问题

运放中，SR大的运放，其全功率带宽（FPBW）也大。其关系是FPBW＝SR/(2*Pi*A)，其中pi是圆周率，A是输出信号峰值摆幅。

因此，通过测大信号的正弦波时，能看出该运放的SR情况。那些GBW大的运放，如果SR小，那么，用频率高、幅值大的正弦波测试，可看到明显的失真。SR越小，能看出失真的频率就越低。

4、关于SR是一个大信号参数的问题。

由第3点可知，输出信号幅度大时，SR就开始发挥影响作用，如果信号幅度小，那就不能看出他的影响作用，所以，SR他属于大信号参数。

另外，从运放内部电路运作看，给他输入方波信号时，差分输入级对方波的响应无法在瞬间完成，因为他给电容C充电的电流，受到以巴恒流源电流It的限制。在此电容C充满电之前，输入级一直处于饱和状态，这与平时正常的工作状态（小信号状态）截然不同。所以，SR不属于小信号参数，而且需要把It和C都纳入计算。

5、bis说方波测量，不能知道幅频响应、相频响应的情况。我认为此观点也不正确。

实践中，通过方波响应测量，是可以了解幅频响应、相频响应一些有用的信息。包括

（1）低频截止频率。从方波平台的倾斜度，结合测量频率，可测知放大器的低频截止频率（f-3dB频率）。具体方法在我翻译的《电子管放大器》一书有介绍。

（2）放大器闭环后高频稳定性方面的相位裕量情况。相位裕量低于45度时，越接近于0度，方波的振铃现象越严重。反过来，方波振铃越严重，说明相位裕量越小，此放大器越容易出现高频自激。如果方波响应对应振铃区域呈现溜肩膀的曲线特性，说明相位裕量大于45度，此放大器高频稳定性方面异常的好，但对输入信号的瞬态响应会相对较差。

Fireflying

小鬼头 发表于 2023-3-31 12:54
看你们讨论得挺热烈的，我也插几句我的看法：

1、“方波测量是时域测量，也能反映出频域情况”。对。但 ...

老师讲解得非常清晰，感谢给我们普及这些知识。

不过，对于其中一个问题，我谈谈我的看法。之前有争论，就是定性测试运算放大器，究竟是用正弦波好还是方波好。

多数坛友认为是方波好，这是因为方波这种横平竖直的波形，只要出现一点点畸变，人的肉眼就能很容易地分辨出来；而各种不同的畸变，分别代表着运放的某些性能不佳。所以说用方波粗略测试运放是比较合适的。
而正弦波这种波形，它发生一点畸变的时候，一般人眼睛不一定能看出来，往往是要失真增大到相当程度，肉眼才能分辨出来。
以上是从人眼的角度考虑的。具体实务上，粗略测试运算放大器的性能，也是采用方波的比较多。

从波形看性能，这种测试只能算是定性测试，定量测量不是用这种方式。

天天爱玛丽

输出幅度较小时,例如1Vpp,方波的边沿陡峭程度基本反应了GBW的情况,一般的运放SR远远超出了1Vpp,这已是大部分人的共识,在小幅度信号下,方波很容易测出运放的高频相应情况(不能叫幅频),跟数据手册一对照就可以判断运放的真假好坏.小信号测方波看出失真了,与SR没有关系,只与高频响应有关,测SR需要大幅度输入信号才行,即让输出变化范围超出手册的SR指标,这么测才有意义.
小信号下,方波波形陡峭,说明最大输出值对应的频率高,也间接的反映了GBW的上限宽,与SR基本关系不大,这个感觉鬼头老师说的不对.
例如一个供电为+-5V的运放系统,它的SR可以是15V/us,假设最大输出值时可以到+-4.8V,对应一个方波来说,它全程变化都没有超出SR的指标范围,那么测试测量方波,就可以直观的通过边沿陡峭程度判断GBW上限了.
运放内部影响高频响应的一是密勒电容,这是晶体管固有的,无法改变,它会衰减高频输入阻抗,其次影响更大的是人为引入的小电容.