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信号放大器原理是怎么样的?如何制作完成?

2019-01-21 14:17:49

一、 信号放大器简介

上图为采用集成运算放大器AD620芯片组装而成的放大器,主要应用于检测线轴重、制动等输出信号小于20mv的设备。因检测设备要求精度较高,直接用传感器输出信号无法满足国家标准的要求,所以采用线性放大器将微弱信号经放大输出小于10V的信号来满足需求。

放大板上分别有输入接线端子、放大输出接线端子、运算放大器AD620、放大倍率调整电位器和其它元器件组成:

输入接线端子:两端为经7812稳压输出的12VGND给传感器供电;中间两个端子为传感器输出信号+和信号-(即放大器输入信号)。

输出接线端子:分别为供电+15V+18V)、-15V-18V)、GND和信号输出OUT

二、 放大器正常工作条件

供电电压:采用AD620芯片的放大器供电电压为±13V~±18V,如超出此规定电压范围,放大器容易工作不正常或被烧坏。检测线用放大器采用±15V供电。

三、 放大器初步校准

本项操作必须是在调零步骤正常完成的前提下。初步校准的主要目的是进行放大器放大倍率调整,使放大倍率达到和仪表或采集系统的协调配合。现在从放大器的放大输出电压测量开始,在不知放大器当前放大倍率的情况下,按下列步骤进行:

3.1首先测量轴重台面空载时的放大器输出电压(标有OUTGND的端子),记录当前的电压值,假设为50mV

3.2 在轴重台面上加载一定的重量(如50kg)再次测量放大器输出电压,记录当前的电压值,假设为70mV

3.3 比较第3.13.2两次电压值得知,当加载50kg砝码在台面上时电压从50mV增长到70mV,共增加了20mV这说明向轴重台面加载50kg会引起放大器输出电压增加20mV,得出了当前的放大器的放大倍率基本状况。即50kg÷20mv=2.5kg/mv放大器输出状况是1mV对应2.5kg的变化量(我们把这种电压对应的重量变化量的系数称为“转换系数n”)。进一步验证,在台面上再加上50kg砝码测量后得知电压从70mV增长到90mV,同样增加了20mV这证明我们刚才的计算是正确的。

3.4这时我们可以按控制仪表或信号采集系统的要求进行放大倍率试验以确定转换系数n。假设控制仪表或采集系统要求放大器的输出幅度为小于或等于10000mv的值,这时首先要考虑到应使放大器的放大输出电压范围在10000mv以内或等于10000mv,才符合接入仪表或采集系统的要求;但同时我们应考虑要使精度达到最高,即在达到轴重台满量程时在不超出接入范围要求的情况下将放大倍率调到最大,便得此关系式5000kg×n10000mV,“转换系数n”为小于2比较合适。考虑到零点(即设备空载时输出的电压值)和放大倍率太大信号漂的问题,放大率一般调整在1.6mv左右对应1kg

四、放大倍率调整。

每个放大器都可以进行手动调整放大倍率,调整位置在放大器板的WR1”可调电阻,用小一字改锥顺或逆时针旋转,反复直到达到合适的转换系数为止。注意:每次倍率调整后应将台面上的砝码去掉,重新记录零点再加砝码调整。

注(轮重台放大器HYFDQ-E型):放大器板上传感器接线端子附近有4个可调电阻,此4个可调电阻是为了均衡四个传感器电源的阻抗差而设置,当实际的阻抗差较小在5Ω左右时,通过调整差别较大的一个传感器对应的可调电阻,能在一定范围内起到作用。

五、故障分析

导致放大器输出信号不正常的原因一般有以下几种:

1. 放大器供电不正常:少 15V-15V或全没有;

2. 没有提供给传感器电源: 12V没有输出,导致信号源端没有输出信号;

3. 传感器坏:导致信号源端没有输出信号;



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