IEC 62368-1 오디오 증폭기를 포함하는 장비에 대한 테스트 요구 사항

ITU-R 468-4 (사운드 방송에서 오디오 노이즈 레벨 측정) 사양에 따르면, 1000Hz 주파수 응답은 0dB(아래 그림 참조)로, 참조 레벨 신호로 적합하며 주파수 성능을 평가하는 데 편리합니다.

오디오 증폭기의 응답 성능. 피크 응답 주파수 신호. 제조업체가 오디오 증폭기가 1000Hz 미만에서 작동하도록 설계되지 않았다고 선언하는 경우, 오디오 신호 소스 주파수는 피크 응답 주파수로 대체해야 합니다. 피크 응답 주파수는 오디오 증폭기의 의도된 작동 범위 내에서 정격 부하 임피던스(이하 스피커)에서 최대 출력 전력이 측정될 때의 신호 소스 주파수입니다. 실제 작동에서 검사관은 신호 소스 진폭을 고정하고 주파수를 스윕하여 스피커에 나타나는 최대 실효 전압에 해당하는 신호 소스 주파수가 피크 응답 주파수인지 확인할 수 있습니다.

출력 전력 유형 및 규정 - 최대 출력 전력

최대 출력 전력은 스피커가 얻을 수 있는 최대 전력이며, 해당 전압은 최대 실효 전압입니다. 일반적인 오디오 증폭기는 Class AB 증폭기의 작동 원리에 따라 OTL 또는 OCL 회로를 자주 사용합니다. 1000Hz 정현파 오디오 신호가 오디오 증폭기에 입력되어 증폭 영역에서 포화 영역으로 들어가면 신호 진폭이 계속 증가할 수 없고 피크 전압 지점이 제한되며 피크에서 플랫탑 왜곡이 나타납니다.

오실로스코프를 사용하여 스피커의 출력 파형을 테스트하면 신호가 실효 값으로 증폭되어 더 이상 증가할 수 없을 때 피크 왜곡이 발생한다는 것을 알 수 있습니다(그림 2 참조). 이 시점에서 최대 출력 전력 상태에 도달한 것으로 간주됩니다. 피크 왜곡이 발생하면 출력 파형의 크레스트 팩터는 1.414의 정현파 크레스트 팩터보다 낮아집니다(그림 2에 표시된 크레스트 팩터 = 피크 전압 / 실효 전압 = 8.00/5.82≈1.375＜1.414)

그림 2: 1000Hz 정현파 신호 입력 조건, 최대 출력 전력에서 스피커 출력 파형

출력 전력 유형 및 조정 - 클리핑되지 않은 출력 전력,클리핑되지 않은 출력 전력은 스피커가 최대 출력 전력으로 작동하고 피크 왜곡이 없는 경우(작동 지점이 증폭 영역으로 편향됨) 포화 영역과 증폭 영역의 접점에서 출력 전력을 의미합니다. 오디오 출력 파형은 피크 왜곡이나 클리핑이 없는 완전한 1000Hz 정현파를 나타내며, RMS 전압도 최대 출력 전력에서의 RMS 전압보다 낮습니다(그림 3 참조).

그림 3은 증폭 계수를 줄인 후 클리핑되지 않은 출력 전력 상태로 들어가는 스피커의 출력 파형을 보여줍니다(그림 2와 3은 동일한 오디오 증폭기 네트워크를 보여줍니다)

오디오 증폭기는 증폭 및 포화 영역의 인터페이스에서 작동하고 불안정하기 때문에 신호 진폭 지터(상단 및 하단 피크가 동일하지 않을 수 있음)가 생성될 수 있습니다. 크레스트 팩터는 50% 피크-피크 전압을 피크 전압으로 사용하여 계산할 수 있습니다. 그림 3 에서 피크 전압은 0.5 × 13.10V = 6.550V 이고 RMS 전압은 4.632V 입니다. 크레스트 팩터 = 피크 전압 / RMS 전압 = 6.550 / 4.632 ≈ 1.414. 출력 전력 유형 및 규정 - 전력 규정 방법. 오디오 증폭기는 작은 신호 입력을 받아 증폭하여 스피커로 출력합니다. 일반적으로 게인 비율은 자세한 볼륨 스케일(예: 텔레비전의 볼륨 조정은 30에서 100단계까지 가능)을 사용하여 조정됩니다. 그러나 신호 소스 진폭을 조정하여 게인 비율을 조정하는 것은 훨씬 덜 효과적입니다. 신호 소스 진폭을 줄이면 증폭기의 높은 게인에도 불구하고 스피커의 출력 전력이 크게 감소합니다(그림 4 참조).

그림 4: 신호 소스 진폭을 줄인 후 스피커가 클리핑되지 않은 출력 전력 상태로 들어갈 때의 출력 파형.

(그림 2와 4는 동일한 오디오 증폭기 네트워크를 보여줍니다)

그림 3 에서 볼륨을 조정하면 스피커가 최대 출력 전력에서 클리핑되지 않은 상태로 돌아가고 RMS 전압은 4.632V 입니다. 그림 4 에서 신호 소스 진폭을 조정하여 스피커가 최대 출력 전력 상태에서 클리핑되지 않은 출력 전력 상태로 조정되고 실효 전압은 4.066V 입니다. 전력 계산 공식에 따르면

출력 전력 = 전압 RMS의 제곱 / 스피커 임피던스

그림 3의 클리핑되지 않은 출력 전력은 그림 4의 클리핑되지 않은 출력 전력보다 약 30% 더 높으므로 그림 4는 진정한 클리핑되지 않은 출력 전력 상태가 아닙니다.

최대 출력 전력 상태에서 클리핑되지 않은 출력 전력 상태로 다시 호출하는 올바른 방법은 신호 소스 진폭을 고정하고 오디오 증폭기의 증폭 계수를 조정하는 것입니다. 즉, 신호 소스 진폭을 변경하지 않고 오디오 증폭기의 볼륨을 조정하는 것입니다.

출력 전력 유형 및 조정 - 1/8 클리핑되지 않은 출력 전력

오디오 증폭기의 정상 작동 조건은 실제 스피커의 최적 작동 조건을 시뮬레이션하도록 설계되었습니다. 실제 사운드 특성은 매우 다양하지만 대부분의 사운드의 크레스트 팩터는 4 이내입니다(그림 5 참조).

그림 5: 크레스트 팩터가 4인 실제 사운드 파형

그림 5의 사운드 파형을 예로 들면, 크레스트 팩터 = 피크 전압 / RMS 전압 = 3.490 / 0.8718 = 4입니다. 왜곡 없는 대상 사운드를 얻으려면 오디오 증폭기가 최대 피크가 클리핑되지 않도록 해야 합니다. 1000Hz 정현파 신호 소스를 참조로 사용하는 경우, 파형이 왜곡되지 않고 3.490V 피크 전압이 전류 제한되지 않도록 하려면 RMS 신호 전압은 3.490V / 1.414 = 2.468V여야 합니다. 그러나 대상 사운드의 RMS 전압은 0.8718V에 불과합니다. 따라서 대상 사운드의 RMS 전압에 대한 1000Hz 정현파 신호 소스의 감소 비율은 0.8718 / 2.468 = 0.3532입니다. 전력 계산 공식에 따르면, 전압 RMS 감소 비율은 0.3532이며, 이는 출력 전력 감소 비율이 0.3532의 제곱, 즉 약 0.125=1/8임을 의미합니다.

따라서 스피커 출력 전력을 1000Hz 정현파 신호 소스에 해당하는 클리핑되지 않은 출력 전력의 1/8로 조정하면 왜곡이 없고 크레스트 팩터가 4인 대상 사운드를 출력할 수 있습니다. 즉, 1000Hz 정현파 신호 소스에 해당하는 클리핑되지 않은 출력 전력의 1/8은 오디오 증폭기가 손실 없이 크레스트 팩터가 4인 대상 사운드를 출력하기 위한 최적의 작동 상태입니다.

오디오 증폭기의 작동 상태는 스피커가 1/8 클리핑되지 않은 출력 전력을 제공하는 것을 기반으로 합니다. 클리핑되지 않은 출력 전력 상태에서 볼륨을 조정하여 실효 전압이 약 35.32%로 떨어지도록 합니다. 즉, 1/8 클리핑되지 않은 출력 전력입니다. 핑크 노이즈가 실제 사운드와 더 유사하기 때문에 1000Hz 정현파 신호를 사용하여 클리핑되지 않은 출력 전력을 얻은 후 핑크 노이즈를 신호 소스로 사용할 수 있습니다. 핑크 노이즈를 신호 소스로 사용하는 경우 아래 그림과 같이 대역 통과 필터를 설치하여 노이즈 대역폭을 제한해야 합니다.

정상 및 비정상 작동 조건 - 정상 작동 조건

다양한 유형의 오디오 증폭기 장비는 정상 작동 조건을 설정할 때 다음 모든 조건을 고려해야 합니다.

- 오디오 증폭기 출력은 가장 불리한 정격 부하 임피던스 또는 실제 스피커(제공된 경우)에 연결됩니다.

——모든 오디오 증폭기 채널이 동시에 작동합니다.

- 톤 발생 장치가 있는 오르간 또는 유사한 악기의 경우, 1000Hz 정현파 신호 대신 두 개의 베이스 페달 키(있는 경우)와 모든 조합의 10개의 수동 키를 누릅니다. 출력 전력을 증가시키는 모든 스톱 및 버튼을 활성화하고 악기를 최대 출력 전력의 1/8로 조정합니다.

- 오디오 증폭기의 의도된 기능이 두 채널 간의 위상차에 의해 결정되는 경우, 두 채널에 적용되는 신호 간의 위상차는 90°입니다.

다중 채널 오디오 증폭기의 경우 일부 채널이 독립적으로 작동할 수 없는 경우 정격 부하 임피던스를 연결하고 출력 전력을 증폭기의 설계된 클리핑되지 않은 출력 전력의 1/8로 조정합니다.

연속 작동이 불가능한 경우 오디오 증폭기는 연속 작동을 허용하는 최대 출력 전력 레벨에서 작동합니다.

정상 및 비정상 작동 조건 - 비정상 작동 조건

오디오 증폭기의 비정상 작동 조건은 정상 작동 조건을 기반으로 발생할 수 있는 가장 불리한 상황을 시뮬레이션하는 것입니다. 볼륨을 조정하거나 스피커를 단락시키는 등의 방법으로 스피커가 0에서 최대 출력 전력 사이의 가장 불리한 지점에서 작동하도록 할 수 있습니다.

정상 및 비정상 작동 조건 - 온도 상승 테스트 배치

오디오 증폭기에 대한 온도 상승 테스트를 수행할 때는 제조업체에서 지정한 위치에 배치합니다. 특별한 언급이 없는 경우, 장치를 전면이 열린 나무 테스트 상자에 넣고 상자 전면 가장자리에서 5cm, 측면 또는 상단에 1cm의 여유 공간을 두고 장치 후면에서 테스트 상자까지 5cm를 둡니다. 전체 배치는 가정용 TV 캐비닛을 시뮬레이션하는 것과 유사합니다.

정상 및 비정상 작동 조건 - 노이즈 필터링 및 기본파 복원 일부 디지털 증폭기 회로의 노이즈는 오디오 신호와 함께 스피커로 전송되어 오실로스코프가 스피커 출력 파형을 감지할 때 무질서한 노이즈가 나타납니다. 아래 그림에 표시된 간단한 신호 필터링 회로를 사용하는 것이 좋습니다(사용 방법은 다음과 같습니다. 점 A와 C는 스피커 출력 단자에 연결되고, 점 B는 오디오 증폭기 기준 접지/루프 접지에 연결되며, 점 D와 E는 오실로스코프 감지 단자에 연결됩니다). 이렇게 하면 대부분의 노이즈를 필터링하고 1000Hz 정현파 기본파를 크게 복원할 수 있습니다(그림의 1000F는 오타이며, 1000pF여야 합니다).

일부 오디오 증폭기는 성능이 뛰어나 최대 출력 전력 상태로 조정될 때 신호가 왜곡되거나 클리핑되지 않도록 피크 왜곡 문제를 해결할 수 있습니다. 이 경우 클리핑되지 않은 출력 전력은 최대 출력 전력과 동일합니다. 가시적인 클리핑을 설정할 수 없는 경우 최대 출력 전력을 클리핑되지 않은 출력 전력으로 간주할 수 있습니다.

전기 에너지원 분류 및 안전 보호

오디오 증폭기는 고전압 오디오 신호를 증폭하고 출력할 수 있으므로 오디오 신호 에너지원을 분류하고 보호해야 합니다. 분류할 때는 톤 컨트롤러를 균형 위치로 설정하여 오디오 증폭기가 스피커에 최대 클리핑되지 않은 출력 전력으로 작동하도록 해야 합니다. 그런 다음 스피커를 제거하고 개방 회로 전압을 테스트합니다. 오디오 신호 에너지원 분류 및 안전 보호는 아래 표에 나와 있습니다.

핑크 노이즈 생성기