伺服放大器的作用是將多個輸入信號與反饋信號進行綜合并加以放大,根據(jù)綜合信號極性的不同,輸出相應(yīng)的信號控制伺服電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。當(dāng)輸入信號和反饋信號相平衡時,伺服電機停止轉(zhuǎn)動,執(zhí)行機構(gòu)輸出軸便穩(wěn)定在一定位置上。 伺服放大器組要由前置磁放大器、觸發(fā)器、晶閘管主回路和電源等部分組成,其組成如下圖所示。
為適應(yīng)復(fù)雜的多參數(shù)調(diào)節(jié)的需要,伺服放大器設(shè)置由三個輸入信號通道和一個位置反饋信號通道。因此,它可以同時輸入三個輸入信號和一個位置反饋信號。在單參數(shù)的簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)中,只使用其中一個輸入通道和反饋通道。 在伺服放大器中,前置磁放大器把三個輸入信號和一個反饋信號綜合為偏差信號,并放大為電壓信號U22-21輸出。此輸出電壓同時經(jīng)觸發(fā)器1(或2)轉(zhuǎn)換成觸發(fā)脈沖去控制晶閘管主回路1(或2)的晶閘管導(dǎo)通,從而將交流220V電源加到兩相伺服電機繞組上,驅(qū)動兩相伺服電動機轉(zhuǎn)動。當(dāng)△1>0時,U22-21>0,觸發(fā)器2和主回路2工作,兩相伺服電機正轉(zhuǎn);當(dāng)△1<0時,,觸發(fā)器1和主回路1工作,兩相伺服電機反轉(zhuǎn);兩組觸發(fā)器和兩組晶閘管主回路的電路組成及參數(shù)完全相同,所以當(dāng)輸入信號和與位置反饋電流If相平衡,前置磁放大器的輸出U22-21≈0,兩觸發(fā)器均無觸發(fā)脈沖輸出,主回路1和2中的晶閘管阻斷,兩相伺服電動機的電源斷開,電動機停止轉(zhuǎn)動。 由此可見,伺服放大器相當(dāng)于一個三位式無觸點繼電器,并具有很大的功率放大能力。
功率放大器的一種常用的電子測量儀器,在電子測試實驗室中有一定的應(yīng)用,其中功率放大器是高校、科研單位電子類實驗室不可缺少的實驗設(shè)備;
目前很多科研實驗室都會遇到常規(guī)的信號源輸出電壓低,帶負(fù)載能力弱,無法取得超聲波換能器等大功率容性負(fù)載的實際問題,如何選擇一款合適的功率放大器?需要哪些指標(biāo)?
指標(biāo):
帶寬:通常功率放大器帶寬都是以正弦波來定義的,例如功率放大器100KHz,指的是正弦波信號,可以達到的最高頻率;
而不是方波或者三角波,這些波形由于其高次諧波的影響;
不能達到,通常廠家會給出小信號帶寬或者大信號帶寬,客戶需要根據(jù)自己的應(yīng)用與廠家進行溝通。
電壓:需要放大信號的最高電壓值,客戶通常要注意自己測試應(yīng)用需要的電壓是有效值Vrms還是峰峰值Vpp,通常廠家給出的是峰峰值。
電流:
功率放大器通常輸出的功率是恒定的,這樣P=U*I,也就是電壓和電流在功率恒定下是成反比的;
通常廠家給出的電流值是最大值,特別是當(dāng)在DC下當(dāng)電壓輸出最大時,電流一定是最小的。
功率:
功率代表了放大器的驅(qū)動能力,P=U*I,通常功率的選擇與客戶預(yù)期希望加載再待測設(shè)備上的電壓與電流有關(guān);
但是如果負(fù)載是純阻性負(fù)載是方便計算的,如果是容性或是感性負(fù)載就需要客戶與廠家工程師進行溝通,進行一定的模擬仿真后獲得一個準(zhǔn)確的需求。
通道:
根據(jù)測試的應(yīng)用選擇通道數(shù),目前廠家主流的是單通道或者雙通道,但是有些廠家可以根據(jù)用戶需要定制通道;
較多可以達到8通道,同時可以保證通道的同步性,也可以輸出不同相位差的信號,方便了用戶的使用。
增益:
分為模擬增益及數(shù)控增益,模擬增益采用電位器調(diào)節(jié),模擬增益無法精確放大只能,通過外置觀測示波器來讀??;
逐步被廠家淘汰,數(shù)字增益控制,調(diào)節(jié)精度高,直觀方便,是目前主流放大器采用的增益放大方式。
輸入輸出阻抗匹配:
放大器通常配合信號源使用,通常信號源有50歐姆及高阻輸出,放大器在輸入阻抗有對應(yīng)的匹配阻抗,保證了輸入端的安全。
輸出阻抗匹配,由于客戶驅(qū)動的負(fù)載的多樣性,需要廠家提供更靈活的匹配電阻。
保護:
功率放大器由于驅(qū)動負(fù)載,由于很多是動態(tài)變化的,就對功率放大器提出了更高的要求;
為了防止損壞功率放大器,通常要求有過電壓保護,過電流保護,過熱保護,短路保護。
安全性
由于功率放大器通常進行負(fù)載的驅(qū)動,而負(fù)載的特性的復(fù)雜,決定了我們使用功率放大器的風(fēng)險,如果安全的使用功率放大器需要注意的問題:
1、選擇合適功率的放大器,對于待輸入信號進行預(yù)估電壓電流、功率、頻率、波形等(參見如何選擇功率放大器)。
2、保證功率放大器安全接地
3、查看說明書看廠家對應(yīng)產(chǎn)品是否支持長時間連續(xù)工作能力
4、注意儀器的散熱
5、前端連接線的穩(wěn)定可靠,防止短路發(fā)生
6、信號源輸入信號再安全范圍之內(nèi)
總之:選購好的功率放大器設(shè)備,要從外觀到內(nèi)里進行挑選,外觀做的漂亮的設(shè)備,證明廠家對待產(chǎn)品的質(zhì)量態(tài)度和產(chǎn)品定位較高。
但是好的設(shè)備通常市場上都會有仿制,所以性能參數(shù)和節(jié)能,安全性等多方面考慮才能選到好的設(shè)備。
所以選夠功率放大器設(shè)備時,優(yōu)先考虎一些市場定位準(zhǔn)確,產(chǎn)品有客戶先例的。可以先試用樣機的或者是能到他的客戶那里去看看.然后貨比三家再行定奪。
高壓線性放大器常應(yīng)用在物理領(lǐng)域中,如壓電傳感器、光電調(diào)制器、液晶顯示器等。
日常實驗室測試為了達到要求的頻率范圍,晶體端電壓必須達到1KVpp,頻率在DC—100KHZ,非線性誤差小于0.1%,直流功率30W。
高壓放大器驅(qū)動超聲換能器ATA-2021H最大電壓可輸出200Vpp,覆蓋帶寬為DC-1MHz,可以驅(qū)動高壓型負(fù)載。
電壓增益數(shù)控可調(diào),一鍵保存設(shè)置,提供了方便簡潔的操作選擇,可與主流的信號發(fā)生器配套使用,實現(xiàn)信號的完美放大。
高壓放大器可用于驅(qū)動電容性、電感性負(fù)載,一般情況下,如果用交流電源驅(qū)動含有電容器或電感線圈的負(fù)載,會導(dǎo)致來自負(fù)載一側(cè)的逆向電流。
在這樣的情況下,用通常的電源的話可能無法驅(qū)動。但是如果采用高壓放大器來驅(qū)動,需要的高電壓、大電流也都可以實現(xiàn)。
所以,對于壓電元件和電感線圈那樣的電容性·電感性負(fù)載,也能夠穩(wěn)定地運行(輸出)。
高壓放大器優(yōu)勢:
寬頻帶·高速·高電壓、雙極性、大功率。
ATA1000的頻帶寬度為DC24MHz、上升速率為2000V/s,即使對于上升迅速的脈沖信號和復(fù)雜波形信號也能夠完美實現(xiàn)。
ATA2000的頻帶寬度為DC1MHz、最大輸出電壓為1600Vp-p,即使對于有高壓需求的壓電元件和顯示元器件,也能夠富富有余地進行驅(qū)動。
ATA3000的功率為810W,提供大功率的電磁場線圈驅(qū)動,同時所有的都能從直流開始輸出的,所以能夠輕松實現(xiàn)信號發(fā)生器提供的任意波形的放大。
輸入接口:標(biāo)準(zhǔn)BNC接口;
輸入電阻50Ω、5kΩ兩檔可選,完美匹配高低內(nèi)阻信號源。
輸出為香蕉插座,最大輸出電壓200Vp-p(±100V),輸出電流500mA。
監(jiān)控輸出接口:1/100Monitor:此端口電壓為輸出端口的1/100,監(jiān)測口為BNC接頭,可以直接連接到示波器進行輸出電壓的實時監(jiān)測。
高壓放大器的快速響應(yīng)特性不僅體現(xiàn)在帶寬和壓擺率,也與最大輸出電流、電壓、負(fù)載的電容特性等密切相關(guān)。
選擇功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)有:電壓、電流、功率、帶寬、壓擺率、阻抗、負(fù)載等。