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寬帶功率放大器的應用

我們熟悉的音頻功率放大器,它將微弱的音頻信號(20Hz~20kHz)進行功率放大后驅動大功率揚聲器發聲。寬帶功率放大器相對于音頻功放而言,具有更寬的工作頻率,UT-M14是優利德公司開發的一款寬帶功率放大器,它的全功率帶寬高達2MHz,最大輸出功率10W,輸出擺率Slew  Rate大于160V/μs,可適用于更多應用場景如:評估數字鉗形表或數字萬用表的性能。


普通的數字鉗形表或數字萬用表一般都支持對交流電流的測量,但頻率響應通常都在400Hz及以下,一些特殊的數字鉗形表或數字萬用表支持對100kHz范圍內1A及以上的電流信號測量。如果要對它們測量這類信號的能力進行評估,首先要有一臺能產生這類信號的設備,市場上能輸出這類信號的設備較少且價格昂貴。若使用信號發生器,頻率范圍通常都能滿足要求,但信號發生器的輸出電流較小,不足以直接驅動阻抗較低的電磁線圈;所以在普通的信號發生器與電磁線圈之間接入寬帶功率放大器是一種較好的選擇。

以數字鉗形表為例的測量系統示意圖如下所示:


測量原理如下:

數字鉗形表對交流電流的測量,實際上是利用磁感應線圈組成的鉗頭,去感應電磁線圈的磁場變化(磁通量變化),并產生相應的感應電動勢(電壓信號)到鉗形表的采樣電路,鉗形表根據測量電壓的大小計算電磁線圈的磁通量,而電磁線圈的磁通量變化大小與線圈通過的信號電流成正比,因此鉗形表根據測量感應電壓大小計算信號電流;根據歐姆定律可知,電磁線圈的信號電流為:線圈繞組兩端電壓/線圈繞組總阻抗,故測試所需的信號頻率和信號電流的大小可以通過設置信號發生器頻率和幅度來改變。

通過設置一系列的頻率和幅度,并記錄鉗形表每次測量的電流,最后根據指標要求考核鉗形表測量這些電流信號的能力。以上將信號發生器、寬帶功率放大器、電磁線圈和數字鉗形表簡單地連接,即可對數字鉗形表測量交流電流信號的能力進行評估;實際上,寬帶功率放大器的作用不止于此,用類似的測量方法,它還可用于評估功率元器件的性能、磁性材料的B-H曲線測量、作為壓電元件的驅動、作為音頻信號的功率放大和其它技術領域研究開發的驅動放大器等。

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