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為什么儀表放大器常常被人們誤解 放大器是如何工作的

時(shí)間:2020-08-04    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
為什么儀表放大器常常被人們誤解呢?圖1所示的三運(yùn)放儀表放大器看似為一種簡單的結(jié)構(gòu),因?yàn)樗褂靡呀?jīng)存在了幾十年的基本運(yùn)算放大器(op amp)來獲得差動(dòng)輸入信號(hào)。運(yùn)算放大器的輸入失調(diào)電壓誤差不難理解。運(yùn)算放大器開環(huán)增益的定義沒有改變。運(yùn)算放大器共模抑制(CMR)的簡單方法自運(yùn)算放大器時(shí)代之初就已經(jīng)有了。那么,問題出在哪里呢?

單運(yùn)算放大器和儀表放大器的共享CMR方程式如下:

本方程式中,G相當(dāng)于系統(tǒng)增益,VCM為相對(duì)于接地電壓同樣施加于系統(tǒng)輸入端的變化電壓,而VOUT為相對(duì)于變化VCM值的系統(tǒng)輸出電壓變化。

在CMR方面,運(yùn)算放大器的內(nèi)部活動(dòng)很簡單,其失調(diào)電壓變化是唯一的問題。就儀表放大器而言,有兩個(gè)影響器件CMR的因素。第一個(gè)也是較為重要的因素是,涉及第三個(gè)放大器(圖1,A3)電阻比率的平衡問題。例如,如果R1等于R3,R2等于R4,則理想狀況下的三運(yùn)放儀表放大器CMR為無窮大。然而,我們還是要回到現(xiàn)實(shí)世界中來,研究R1、R2、R3 和R4與儀表放大器CMR的關(guān)系。

具體而言,將R1:R2同R3:R4匹配至關(guān)重要。結(jié)合A3,這4個(gè)電阻從A1和A2的輸出減去并增益信號(hào)。電阻比之間的錯(cuò)配會(huì)在A3輸出端形成誤差。方程式2在這些電阻關(guān)系方面會(huì)形成CMR誤差:

例如,如果R1、R2、R3和R4接近相同值,且R3:R4等于R1/R2的1.001,則該0.1%錯(cuò)配會(huì)帶來儀表放大器CMR的降低,從理想水平降至66dB級(jí)別。

根據(jù)方程式1,儀表放大器CMR隨系統(tǒng)增益的增加而增加。這是一個(gè)非常好的特性。方程式1可能會(huì)激發(fā)儀表放大器設(shè)計(jì)人員確保有許多可用增益,但是這種方法存在一定的局限性。A1和A2開環(huán)增益誤差和噪聲。放大器的開環(huán)增益等于20log(ΔVOUT/ΔVOS)。隨著A1和A2增益的增加,放大器開環(huán)增益失調(diào)誤差也隨之增加。A1和A2的輸出振幅變化一般涵蓋電源軌。儀表放大器增益更高的情況下,運(yùn)算放大器的開環(huán)增益誤差和噪聲占主導(dǎo)。通過RSS公式,這些誤差降低了更高增益下的儀表CMR。因此,您會(huì)看到儀表放大器的CMR性能值往往會(huì)在更高增益時(shí)達(dá)到最大值。

因此,從CMR角度來看,儀表放大器就像是一個(gè)在不同系統(tǒng)增益下器件各部分都誘發(fā)CMR誤差的系統(tǒng)。當(dāng)您對(duì)器件的內(nèi)部原理進(jìn)行研究時(shí),它便不再如此神秘。您把各個(gè)部分都分開來,就會(huì)一目了然。



    比例閥放大器采用簡單的放大原理,或?qū)l(fā)送端信號(hào)放大,或?qū)⒔邮斩艘呀?jīng)衰減的信號(hào)放大。


    在接收端放大的方式一出來就被拋棄,因?yàn)樗麜?huì)將傳輸中的干擾一起放大,包括內(nèi)部信號(hào)間的串?dāng)_。采用發(fā)送端放大的設(shè)備在采用特制VGA視頻線纜為傳輸介質(zhì)后,可以將電腦的VGA視頻信號(hào)傳輸上幾十米。

 


    比例閥放大器維修方法


    振動(dòng)容易破壞液壓元件,損害機(jī)械的工作性能,影響到設(shè)備的使用壽命,而噪聲則可能影響操作者的健康和情緒,增加操作者的疲勞度。


    造成液壓系統(tǒng)中的振動(dòng)和噪聲來源很多,大致有機(jī)械系統(tǒng)、液壓泵、液壓閥及管路等幾方面


    機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲


    機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲,主要是由驅(qū)動(dòng)液壓泵的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)引起的,主要有以下幾方面。


    1)回轉(zhuǎn)體的不平衡


    在實(shí)際應(yīng)用中,電機(jī)大都通過聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)液壓泵工作,要使這些回轉(zhuǎn)體做到完全的動(dòng)平衡是非常困難的,如果不平衡力太大,就會(huì)在回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)軸的彎曲振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲。


    2)安裝不當(dāng)


    液壓系統(tǒng)常因安裝上存在問題,而引起振動(dòng)和噪聲。如系統(tǒng)管道支承不良及基礎(chǔ)的缺陷或液壓泵與電機(jī)軸不同心,以及聯(lián)軸節(jié)松動(dòng),這些都會(huì)引起較大的振動(dòng)和噪聲。


    2. 液壓泵產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲


    液壓泵(液壓馬達(dá))通常是整個(gè)液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的最主要的液壓元件。液壓泵產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,一方面是由于機(jī)械的振動(dòng),另一方面是由于液體壓力流量積聚變化引起的。


    1)液壓泵壓力和流量的周期變化


    液壓泵的齒輪,葉片及柱塞在吸油,壓油的過程中,使相應(yīng)的工作產(chǎn)生周期性的流量和壓力的過程中;


    使相應(yīng)的工作腔產(chǎn)生周期的流量和壓力的變化,進(jìn)而引起泵的流量和壓力脈動(dòng),造成液壓泵的構(gòu)件產(chǎn)生振動(dòng);


    而構(gòu)件的振動(dòng)又引起了與其相接觸的空氣產(chǎn)生疏密變化的振動(dòng),進(jìn)而產(chǎn)生噪聲的聲壓波傳播出去。


    2)液壓泵的空穴現(xiàn)象


    液壓泵在工作時(shí),如果液壓油吸入管道的阻力過大,此時(shí),液壓油來不及充滿泵的吸油腔,造成吸油腔內(nèi)局部真空,形成負(fù)壓。


    如果這個(gè)壓力恰好達(dá)到了油的空氣分離壓力時(shí),原來溶解在油液內(nèi)的空氣便會(huì)大量析出,形成游離狀態(tài)的氣泡。


    隨著泵的轉(zhuǎn)動(dòng),這種帶有氣泡的油液轉(zhuǎn)入高壓區(qū),此時(shí)氣泡由于受到高壓而縮小,破裂和消失,形成很高的局部高頻壓力沖擊。





增加信號(hào)幅度或功率的裝置,它是自動(dòng)化技術(shù)工具中處理信號(hào)的重要元件。放大器的放大作用是用輸入信號(hào)控制能源來實(shí)現(xiàn)的,放大所需功耗由能源提供。對(duì)于線性放大器,輸出就是輸入信號(hào)的復(fù)現(xiàn)和增強(qiáng)。對(duì)于非線性放大器,輸出則與輸入信號(hào)成一定函數(shù)關(guān)系。放大器按所處理信號(hào)物理量分為機(jī)械放大器
放大器、電子放大器、液動(dòng)放大器和氣動(dòng)放大器等,其中用得zui廣泛的是電子放大器。隨著射流技術(shù)(見射流元件)的推廣,液動(dòng)或氣動(dòng)放大器的應(yīng)用也逐漸增多。電子放大器又按所用有源器件分為真空管放大器、晶體管放大器、固體放大器和磁放大器,其中又以晶體管放大器應(yīng)用zui廣。在自動(dòng)化儀表中晶體管放大器常用于信號(hào)的電壓放大和電流放大,主要形式有單端放大和推挽放大。此外,還常用于阻抗匹配、隔離、電流-電壓轉(zhuǎn)換、電荷-電壓轉(zhuǎn)換(如電荷放大器)以及利用放大器實(shí)現(xiàn)輸出與輸入之間的一定函數(shù)關(guān)系(如運(yùn)算放大器)
通用型集成運(yùn)算放大器
通用型集成運(yùn)算放大器是指它的技術(shù)參數(shù)比較適中,可滿足大多數(shù)情況下的使用要求。通用型集成運(yùn)算放大器又分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,其中Ⅰ型屬低增益運(yùn)算放大器,Ⅱ型屬中增益運(yùn)算放大器,Ⅲ型為高增益運(yùn)算放大器。Ⅰ型和Ⅱ型基本上是早期的產(chǎn)品,其輸入失調(diào)電壓在2mV左右,開環(huán)增益一般大于80dB。
高精度集成運(yùn)算放大器
高精度集成運(yùn)算放大器是指那些失調(diào)電壓小,溫度漂移非常小,以及增益、共模抑制比非常高的運(yùn)算放大器。這類運(yùn)算放大器的噪聲也比較小。其中單片高精度集成運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓可小到幾微伏,溫度漂移小到幾十微伏每攝氏度。
高速型集成運(yùn)算放大器
高速型集成運(yùn)算放大器的輸出電壓轉(zhuǎn)換速率很大,有的可達(dá)2~3kV/μS。
高輸入阻抗集成運(yùn)算放大器
高輸入阻抗集成運(yùn)算放大器的輸入阻抗十分大,輸入電流非常小。這類運(yùn)算放大器的輸入級(jí)往往采用MOS管。
低功耗集成運(yùn)算放大器
低功耗集成運(yùn)算放大器工作時(shí)的電流非常小,電源電壓也很低,整個(gè)運(yùn)算放大器的功耗僅為幾十微瓦。這類集成運(yùn)算放大器多用于便攜式電子產(chǎn)品中。
寬頻帶集成運(yùn)算放大器
寬頻帶集成運(yùn)算放大器的頻帶很寬,其單位增益帶寬可達(dá)千兆赫以上,往往用于寬頻帶放大電路中。
高壓型集成運(yùn)算放大器
一般集成運(yùn)算放大器的供電電壓在15V以下,而高壓型集成運(yùn)算放大器的供電電壓可達(dá)數(shù)十伏。
功率型集成運(yùn)算放大器
功率型集成運(yùn)算放大器的輸出級(jí),可向負(fù)載提供比較大的功率輸出。
光纖放大器
光纖放大器一般都由增益介質(zhì)、泵浦光和輸入輸出耦合結(jié)構(gòu)組成。目前光纖放大器主要有摻鉺光纖放大器、半導(dǎo)體光放大器和光纖拉曼放大器三種,根據(jù)其在光纖網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用,光纖放大器主要有三種不同的用途:在發(fā)射機(jī)側(cè)用作功率放大器以提高發(fā)射機(jī)的功率;在接收機(jī)之前作光預(yù)放大器以極大地提高光接收機(jī)的靈敏度;在光纖傳輸線路中作中繼放大器以補(bǔ)償光纖傳輸損耗,延長傳輸距離。
有線電視干線放大器
干線放大器技術(shù)特點(diǎn):
*.HYF-860B﹑HYF-750B﹑HYF-550B系列溫度補(bǔ)償寬帶網(wǎng)絡(luò)干線放大器采用采用高性能飛利浦CATV專用放大模塊,保證了輸出信號(hào)功率大,頻帶寬,增益高,線性好,工作穩(wěn)定。
*.前后兩級(jí)均衡調(diào)節(jié)電路,使信號(hào)電平平坦度好,有效解決電平“鼓包”現(xiàn)象,并且能使電平帶斜率輸出,適用于有線電視遠(yuǎn)距離傳輸。
*.獨(dú)有的集成電路式溫度補(bǔ)償能改善由于高低氣溫差對(duì)電纜及放大器的影響,自動(dòng)控制輸出電平的高低。
*.分支型﹑分配型輸出選擇功能適合實(shí)際線路的需要,節(jié)省開支;輸出饋電顯示功能,方便實(shí)用。
*.采用雙面金屬孔化電路板,環(huán)型變壓器電源,使放大器高頻性能優(yōu)異,工作穩(wěn)定可靠。
*.CATV專用鋁合金壓鑄噴塑外殼,防雨、散熱、屏蔽特性好。
*.220V交流供電或者60V集中饋電型任選。

上海伊里德自動(dòng)化設(shè)備有限公司
 

 



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