高精度信号源用的电压放大器

### 高精度信号源用的电压放大器 #### 摘要 本文介绍了一种用于高精度信号源的电压放大器设计方案，该放大器通过采用由微处理器控制的负反馈结合连续采样数据反馈控制技术，能够显著提高放大电路的稳定性和闭环增益。此外，该设计还使用了限流式推挽功率放大电路，实现了电压的直接放大而无需输出变压器，进而降低了输出波形的失真率。 #### 关键词 - 连续采样 - 推挽反馈 - 电压放大器 - 稳定性 #### 引言 随着现代电测仪表技术的发展，对信号源的要求也在不断提高，尤其是在稳定性、精度以及适应复杂环境方面。本文讨论的高精度信号源用的电压放大器旨在解决这些挑战，通过对传统设计的改进，尤其是引入连续采样数据反馈控制机制和限流式推挽功率放大电路，使得该放大器能够在更广泛的条件下提供更为稳定的性能。 #### 电路原理 **1. 连续采样数据反馈** 采用连续采样数据反馈方式的电压放大器的核心在于通过微处理器控制的负反馈电路和连续采样数据反馈控制技术的结合。这种技术能够在输入电压频域内确保输出响应与输入激励之间的比例仅由反馈传递函数决定，从而提高了系统的稳定性和闭环增益。 具体来说，系统中的各个部分（包括采样保持电路、微处理器控制的负反馈电路等）构成了一个闭环控制系统。通过这种方式，即使在负载阻抗变化或者周围环境温度波动的情况下，放大器也能够维持稳定的增益。 **2. 大功率推挽放大电路** 为了实现高功率输出且避免使用输出变压器所带来的不便（例如体积大、重量重、效率低等问题），设计中采用了限流式推挽功率放大电路。这种电路结构能够直接放大电压信号，不仅减少了设备的整体体积和重量，而且还有效降低了输出波形的失真率。 #### 实现方法 **1. 微处理器控制的负反馈与连续采样数据反馈** 在微处理器控制下，通过采样保持电路和AD/DA转换器对反馈电压波形进行采样，并经过一个周期延迟后再将波形恢复，通过DA转换器输出。这种方式可以确保采样周期与输入信号的周期一致，从而提高闭环增益并增强系统的稳定性。 **2. 功率放大电路的设计** 输出级采用了无输出变压器的大功率推挽放大电路，利用晶体管组成的两级共基极放大电路提高了输出级的工作电压。此外，还使用了互补推挽式功率放大电路，这不仅可以放大电压信号，还能放大输出电流，有效地解决了高功率输出的需求。 #### 结论 通过上述设计与实现，本文介绍的高精度信号源用的电压放大器不仅能够提供高稳定性和闭环增益，而且还能在输出级实现直接放大而无需使用输出变压器。这种设计极大地提高了信号源的性能，使其能够在各种复杂的环境下稳定运行，适用于多种高精度测量和测试场景。未来的研究还可以考虑进一步优化采样频率和数据处理算法，以提升整体系统的响应速度和精度。