【国家计量标准(JJ)】 声频功率放大器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF1200—2008
声频功率放大器校准规范
Calibration Specification for Audio-frequency Power Amplifiers2008-04-16发布
2008-07-16实施
国家质量监督检验检疫总局发布JJF1200-2008
声频功率放大器校准规范
CalibrationSpecificationfor
Audio-frequencyPowerAmplifiersJJF1200
本规范经国家质量监督检验检疫总局于2008年4月16日批准，并自2008年7月16日起施行。
归口单位：全国声学计量技术委员会起草单位：深圳市计量质量检测研究院上海市计量测试技术研究院
中国计量科学研究院
本规范委托全国声学计量技术委员会负责解释本规范起草人：
JJF1200—2008
李翔（深圳市计量质量检测研究院）张国庆（深圳市计量质量检测研究院）于敬哲（深圳市计量质量检测研究院）焦践（深圳市计量质量检测研究院）顾建秀（上海市计量测试技术研究院）张美娥（中国计量科学研究院）李嘉（深圳市计量质量检测研究院）李阳武（深圳市计量质量检测研究院）段生许（深圳市计量质量检测研究院）1
引用文献·
术语和计量单位·
声系统
额定值
额定条件
特性的额定值
源电动势
正常工作条件
噪声［输出］电压
剩余噪声输出电压.
串音衰减
分离度
计量特性·
频率响应及有效频率范围
失真限制的输出电压和功率
总谐波失真
最大增益·
增益控制
噪声输出电压
剩余噪声输出电压
增益差·
串音衰减··
分离度
校准条件.
环境条件.
5.2测量标准及其他设备
6校准项目和校准方法·
校准项目
校准方法
7校准结果表达
7.1校准数据处理·
校准证书：
校准结果的测量不确定度·
8复校时间间隔
附录A校准证书的内容
附录B
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声频功率放大器校准结果不确定度的评定实例（1）
（1）
（1）
（1）
（2）
（2）
（2）
（3）
（3）
（3）
（3）
（3）
（3）
（3）
（3）
（3）
（3）
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（4）
（4）
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（4）
（4）
（5）
（9）
（9）
（9）
（9）
1范围
JJF1200—2008
声频功率放大器校准规范
本规范适用于声学测量用声频功率放大器（以下简称功放）的校准引用文献
本规范引用下列文献
JJF1034-2005《声学计量名词术语及定义》JJF10591999《测量不确定度评定和表示》JJF11572006《测量放大器》
JJG4492001《倍频程和1/3倍频程滤波器》JJG607一2003《声频信号发生器》GB3102.71993《声学的量和单位》GB/T9001一1988《声频放大器测量方法》IEC60268-2:1987Soundsystemequipmentpart2:Explanationofgeneraltermsandcalculationmethods（声系统设备第2部分：一般术语解释和计算方法）IEC60268-3：2000Soundsystemequipmentpart3：Amplifiers（声系统设备第3部分：放大器）
使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3术语和计量单位
本规范采用JJF1034一2005中有关的名词术语和定义以及GB3102.7—1993中规定的量和单位。
根据本规范需要，参照GB/T9001和IEC60268-2给出以下术语及定义。3.1声系统soundsystem
能够处理、传输声信号或电信号的设备组合，例如换能器、放大器、记录仪等组合。3.2额定值ratedvalues
由制造商规定的值。无论“额定条件”、“特性的额定值”等不同的技术术语都是这样的含意。
3.3额定条件ratedconditions
使用或测试某个设备时，该设备必须在制造商规定的条件下工作，这些条件包括电气的、机械的和气候条件。从其性质来说，这些条件不是通过测量来确定的。注：在本规范中，满足下列条件时就应认为该功放在额定条件下工作。a）功放接在额定电源上。
b）源电动势与额定源阻抗串联，再接到输入端上。c）输出端额定负载阻抗。
d）不用的端子按规定连接。
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e）调整源电动势，在适当的频率上，使其正弦电压等于额定源电动势。没有明确的反对理由时，该频率应该采用GB/T9001附录B（参考件）中的规定标准参考频率为1kHz。反对的理由可能是标准参考频率在功放有效频率范围之外或接近其极限。f）如果有增益、音量控制器，置于使输出端出现额定失真限制的输出电压的位置。g）如果有音调控制器，置于规定位置以给出规定频响，规定频响一般为平直频响。3.4特性的额定值ratedvalueofacharacteristic在IEC60268-3标准中，对很多特性给出了测量方法。对其中的每个特性都要求或允许制造商在其设备的技术说明书中规定一个值。注：
1根据定义，这个规定值就是该特性的额定值。从这个意义上，术语“额定”的应用，并不局限于有限的一组主要特性上，而可以用于已给出测量方法的任何特性。因额定值是由制造商规定的，通常在定义“待给定值特性”条目时并不包括“额定”这个词；额定值不是被（直接）测出的，而是制造商对设备的许多样品的测量及理论允差计算进行综合而得出的。2例如，在IEC60268-3标准中对放大器失真限制的输出功率测量方法的描述。额定失真限制的输出功率是制造商规定的值，这个值通常是（根据标准测量方法）对放大器若干样品的测量加上允差计算面得出的。
3.5源电动势sourceelectromitiveforce（e.m.f.）等效源电动势equivalentsourceelectromitiveforce（e.m.f.）用规定频率的正弦源电动势，产生输出信号，其电压的有效值等于待研究的特定输出信号电压的有效值。
注：除另有说明，该源电动势的频率应为参考频率1kHz。在本规范校准项目和校准方法及以后章节中，用信号源“输出电压“U”来表示“源电动势E”。3.6正常工作条件normalworkingconditions将声频功率放大器置于额定条件下，然后将源电动势降到此额定源电动势低10dB，即为正常工作条件。
注：除非有特殊反对理由（见3.3注e))，否则信号频率为1kHz。3.7噪声［输出］电压noise［output]voltage声系统设备工作在规定条件下，在输人端末加需要信号时的输出电压，规定条件包括设备的增益（或衰减）、源阻抗和负载阻抗（如果有的话）。注：测量输出电压时应说明采用规定的滤波器、计权特性、表头，如有关标准中规定的宽带滤波器和表头，JJG449规定的1/1倍频程或1/3倍频程滤波器、噪声A计权等。3.8剩余噪声输出电压residual noiseoutputvoltage将音量控制等增益置于最小位置时的噪声输出电压。3.9串音衰减cross-talkattenuation对于多通道声频功率放大器串音衰减Atte-，以分贝表示为Att(A/B)-t=20lgL(UA)A/(UB)A)式中：Att(A/B)-t—一A通道对B通道的串音衰减，dB；(UA）AA通道的额定输出电压，V；2
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由于加到A通道的额定输人电压，在B通道中所产生的输出电压，V。
反之则有，B通道对A通道的串音衰减为Att(B/A)=20lgL(U)B/(U)）
3.10分离度
separation
对多通道声频功率放大器分离度Sep以分贝表示为Sep(A/B)=20lg[(UA)A/(UA)
式中：Sep(A/B)
A通道对B通道的分离度，dB；
(UA)A—
A通道的额定输出电压，V；
（U）B一一由于加到B通道的额定输人电压，在A通道中所产生的输出电压，V。
反之则有，B通道对A通道的分离度为Sep(B/A)=20Ig[(UB)B/(UB)A）
计量特性
频率响应及有效频率范围
有效频率范围由制造商规定，一般应不低于20Hz20kHz。在20Hz～20kHz范围其频率响应优于士0.2dB，在10Hz～100kHz范围应优于士2.0dB。4.2失真限制的输出电压和功率
额定失真限制的输出电压和功率值由制造商规定。4.3总谐波失真
额定总谐波失真值由制造商规定。一般不大于0.5%。注：总谐波失真可以是额定的或者是正常工作条件下的，测试时应注明。4.4最大增益
额定最大增益值由制造商规定。4.5增益控制
可以是步进的、刻度的或其他的标示。若功放有增益调节指示值：均由制造商给出在不同频率范围的最大允许误差。4.6噪声输出电压
额定噪声输出电压值由制造商规定。4.7剩余噪声输出电压
额定剩余噪声输出电压值由制造商规定。4.8增益差
额定增益差值由制造商规定，一般应优于士1dB。4.9串音衰减
额定串音衰减值由制造商规定，一般应≥60dB。①注：在本规范中是指增益限制的有效频率范围而非失真限制的有效频率范围：可简称为频率范围3
分离度
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额定分离度值由制造商规定，一般应≥60dB。注：以上技术指标仅供参考，不作合格性判定。5校准条件
5.1环境条件
空气温度：（23士5）℃：
相对湿度：（45~80）%；
气压（86～106)kPa。
5.2测量标准及其他设备
1）数字式交流电压表
在所用的量程和频率范围，交流电压测量误差优于土0.5%，输入阻抗≥1M2。2）测量放大器
应满足JJF1157的相关技术要求。3）声频信号发生器
在使用的频率范围，电压输出幅频特性优于士0.2dB（参考频率为1kHz），频率示值误差优于土0.25%，电压输出谐波失真不大于0.1%。4）失真度测量仪
在使用的频率范围，最大允许误差不超过士10%（满刻度）。5）倍频程和1/3倍频程滤波器
符合JJG499对2级倍频程和1/3倍频程滤波器的计量性能要求。6）负载阻抗
依据被校功放的额定负载阻抗选用阻抗及功率参数相对应的扬声器或其他阻抗网络。采用负载电阻时，功率应满足使用要求，阻值的最大允许误差不超过土5%。6
校准项目和校准方法
校准项目
声频功率放大器的校准项目见表1。表1声频功率放大器校准项目一览表编号
校准项目名称
外观检查
频率响应及有效频率范围
失真限制的输出电压和功率
总谐波失真
最大增益
增益控制
技术要求条款号
标准方法条款号
校准方法
校准项目名称
噪声输出电压
剩余噪声输出电压
增益差
串音衰减
分离度
6.2.1外观检查
JJF1200—2008
表1（续）
技术要求条款号
标准方法条款号
外观检查包括以下内容：被校功放的名称、型号、编号、制造厂、额定工作电源电压等标识清晰完整，不应有机械损伤，各功能开关、旋钮接触良好、调节正常，通电后表头或数显指示及其他功能均工作正常。6.2.2频率响应及有效频率范围
校准按图1所示及以下步骤进行。U,
声频信号
发生器
U.(或U%）
数字式
交流电压表
图1频率响应及有效频率范围校准示意图a）将被校功放置于正常工作条件。b）测量输入电压U，及输出电压UG（参考频率时的参考增益为UG与U，之比）。c）改变信号发生器的频率并保持输入电压不变，测量各频率点的输出电压Uci。d）按公式（5）计算在各个频率处的增益-频率响应（可简称为频率响应）Resp,=20lg(U'Gi/Ug)
式中：Respi
被校功放在不同频率时的输出电压与参考频率时的输出电压之比（用分贝表示），即为增益的频率响应，dB：U'Gi
被校功放在不同频率时的输出电压，V：UG
被校功放在参考频率时的输出电压，V。e）以上测得值列表并得出相对于1kHz参考频率的频率响应特性。在制造商给出的有效频率范围内频率响应实测值均不超过对应的限值时，表明被校功放的频率响应和频率范围两项特性均符合其给出技术指标的要求注：
1声频信号发生器在测试所用的频率范围，其输出电压出现明显波动或下降，并对频率响应的测试结果产生影响时，应予以修正输入端的变化量。或者采用不同额率时的增益与参考增益之比（用分贝表示）得到频响值Respt。2在制造商给出的基本（或主要）频率范围内：其频率响应值一般应不超过士0.5dB，在正常可用的频率范围，一般应不超过士2dB。5
6.2.3失真限制的输出电压和功率JJF1200—2008
校准按图2所示及以下步骤进行。U
声频信号
发生器
图2失真限制的输出电压和功率校准示意图数字交流
电压表
失真度
测量仪
a）将被校功放置于额定条件，在输出端接上适当的负载电阻R。b）在此条件下工作60s以上后，测量额定输出电压和额定输出功率时的总谐波失真。
c）记录测得的总谐波失真值并与制造商给出的总谐波失真限值比较，若均在该限值以下，说明在此失真限制范围的额定输出电压和额定输出功率都是有效的并符合其技术指标的要求。
注：有时制造商只给额定输出电压或额定输出功率一个特性值，它们之间可以通过给出的额定负载阻抗互相换算得出。计算公式如下：P=U/R
式中：P一失真限制的输出功率，W；U3—失真限制的输出电压，V；
R2—额定负载阻抗，2。
6.2.4总谐波失真
校准按图3所示及以下步骤进行。U
声频信号
发生器
Ua(或Ua)
测量放大器
图3总谐波失真校准示意图
1/3倍频程
滤波器
a）被校功放置于正常工作条件，测量放大器置于线性挡，测量功放输出电压Ud。b）测量放大器置干1/3倍频程滤波器挡（或外接）：根据谐波分量设置滤波器的中心频率，分别测量各次谐波分量的电压值。c）将各谐波分量电压按有效值合成方法（平方和后开方）得到总谐波失真电压U\d。d）根据公式（7）计算正常工作条件下的总谐波失真d.=（Utd/Utd）×100%
式中：d.-
被校功放正常工作条件下的总谐波失真，%；被校功放正常工作条件下的总谐波失真电压，V：(7)
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Ud一一被校功放正常工作条件下的输出电压，V。注：谐波分量电压小于最大分量10dB以上时，对合成后的总谐波失真电压贡献不大，可以忽略。在一般正常情况，只需要考虑2次和3次谐波即可。若3次以上谐波分量不满足上述条件时，则都应该加入，不可忽路。
e）改变输人信号频率，重复以上步骤，可得到其他频率的总谐波失真。测试频率至少应包括1kHz参考频率、总谐波失真所要求的低端和高端频率、及其他要求的频率。测得的总谐波失真均应不超过所给出的限值要求。若失真度仪（或具有失真测量功能的音频分析仪、信号分析仪等）具有直接测量总谐波失真（THD）的能力，可直接在功放输出端测量总谐波失真。6.2.5最大增益
在声频信号发生器接到被校功放的输人端后：a）将被测功放置于正常工作条件下。b）输人信号调到最低后，将增益（或音量，以下略）控制器调到最大增益位置，慢慢加大输入信号电压，使输出电压恢复到正常工作条件下的输出电压值，c）用数字交流电压表分别测量输出端的电压UGMex和输人端的输入电压U：计算得出以分贝为单位的最大增益，根据公式（8）计算被校功放的最大增益：AM=20lg（UGMax/U）
式中：AM一被校功放正常工作条件下的最大增益，dB；UGMax被校功放正常工作条件下最大增益时的输出电压，V；U一一被校功放正常工作条件下最大增益时的输人电压，V。最大增益的测试结果应符合其技术指标的要求。6.2.6增益控制
在声频信号发生器接到被校功放的输入端后：(8)
a）将功放置于正常工作条件：增益控制器置于参考位置（最大或最小），测量参考输出电压U。。
b）按增益控制器标示的值或刻度逐步调节并记录对应的输出电压UGi。c）被校增益控制用倍数表示时，实测值按UG/U。计算并与标称值或指示值比较：被校增益控制用分贝表示时，实测值按201g（UG/U。）计算并与标称值或指示值比较，差值为偏差值：其结果应符合其技术指标的要求d需要在其他频率校准时，可按上述方法和步骤重复进行。6.2.7噪声输出电压
参照图3所示被校功放置于额定条件，声频信号发生器输出减小到零，测量功放输出端电压UN，得到宽带（不计权）噪声输出电压值。将倍频程或1/3倍频程滤波器接人以后测量输出电压U（1/1OCT）或U（1/3OCT)，得到相应窄带滤波各频点的噪声输出电压值。
6.2.8剩余噪声输出电压
将被校功放置于额定条件，然后将增益置于最小位置，按6.2.7条相同的方法得到剩利余噪声输出电压URN、URN（1/1OCT）或URv（1/3OCT）。7
6.2.9增益差
JJF1200—2008
a）按图4所示，对多通道功放，以A和B通道为例，两通道置于正常工作条件，输入端接人到同一个信号源输出端。b）若有增益控制器和音调控制器，两通道置于相同某一位置。若有增益微调，也应调到相同适当位置。
c）测量两通道的输出电压UA/和UB。d）计算增益差（以分贝为单位）：Aa=20Ig(UA/Ug）
式中：Ad
被校功放特定增益位置和不同测试频率时的增益差，dB；UA
被校功放特定增益位置和不同测试频率时A通道的输出电压，V；U一一被校功放特定增益位置和不同测试频率时B通道的输出电压，V。(9)
e）改变频率，保持输入电压不变，重复上述过程：在增益控制器的其他几个相应位置，重复上述测量，其中一个为额定条件时的位置。f）测量结果构成以频率变量为横坐标，以增益差函数为纵坐标的曲线（或图表），每条曲线（或图表）都要注明控制器的相应位置U,
声频信号
发生器
6.2.10串音衰减
A通道
被校功放
B通道
图4增益差校准示意图
数字式
交流电压表
对多通道功放，以A和B通道为例，A、B通道均置于额定条件。参照图5所示，分别测量A通道的额定输出电压（U）和B通道的输出电压（U）B。然后将A通道的输入电压减小到零，测量由于加到B通道的额定输入电压，在A通道所产生的输出电压（U）：恢复A通道的输入电压，将B通道的输人电压减小到零，测量由于加到A通道的额定输入电压，在B通道所产生的输出电压（U）A。根据以上测量，可以计算出：声频信号
发生器1
声频信号
发生器2
A通道
被校功放
B通道
(UA)或(U)
数字式
交流电压表
(U）或（U）
图5串音衰减校准示意图
A通道对B通道的串音衰减为（以分贝为单位）：Att（A/B)=20IgL(UA)A/(UB）A)式中：Att(A/B)-
A通道对B通道的串音衰减，dB；(UA）A—A通道的额定输出电压，V；(10)
由于加到A通道的额定输入电压，在B通道中所产生的输出电压，V。