顧名思義,就是微小電流的放大器。就是pA級電流、nA級電流或者uA級電流的放大器。放大器的輸入阻抗需要相當高。
微電流放大器由前置級、放大級、+15V和250v三個穩壓電源和衰減器所構成。它與主機配套,用來測量離子化檢視器的微弱電流。
隨著工農業生產、科學研究、國防技術的日益發展,微電流測量顯得十分重要。微電流放大器就是可以將極為微弱的電流經放大、轉換成表頭讀數指示或其他方式指示出來。微電流放大器是十分有用的,加上一定輔助裝置,可以派生出許多儀器,如高電阻測量儀、高輸入阻抗電壓表、等等;采用其結構和電路設計,又可以方便地制造各種儀器,如:pH計、質譜儀、高真空度測量儀和光譜、極譜分析儀等。
微電流放大器的形式有多種多樣,有采用靜電計管的,有采用特種雙極型晶體管的,有采用結型場效應管或絕緣柵場效應管的,還有動電容式的微電流放大器。本機采用絕緣柵MOS場效應管,較靜電計管具有漂移小、壽命長、體積小、功耗小等優點,較動電容式微電流放大器具有響應時間快、價廉、結構簡單、容易制造等優點,但也存在著一些缺點,如靈敏度在普通條件下不能提得很高,另外MOSFET較易損壞,當然可以采用一些辦法避免。
本機的最大特點是所有零部件都用通用零部件而達到了高性能,較之于某些儀器具有漂移小、靈敏度高、不需預熱、能夠快速測量等優點。
基本原理
從離子化檢測器來的信號,阻抗很高且很微弱,必須經過阻抗轉換和放大后,才能用記錄儀、積分僅或微處理機進行測量。微電流放大器就是實現這一過程的裝置。其中的前冒級是完成信號阻抗轉換的裝置,放大級(即放大器)用來進行放大,以獲得足夠的功率夫推動記錄儀,而衰減器則是為了適應記錄僅記錄時的不同量程而設置的
微電流放大器為電子管多級深度負反饋式放大器,由前置(放大)、宜流放大(包括直流電源)兩大部分組成。
在中學物理實驗中,許多實驗都要涉及到微電流的放大,如電磁感應、光電效應、溫差電動勢等實驗。微電流放大器正是解決以上問題的教學儀器,它可以把微小電流放大到足以可用的教學電表演示,從而增加演示的效果。提高教學質量。下面就該儀器的工作原理和故障維修作一介紹。
工作原理剖析
微電流放大器的電原理圖見圖l所示。用集成運算放大器構成的兩級直流電流放大器,運算敬大器Al和A2是集成電路LM324。LM324是一種通用的心運城集成電路,一塊集成電路內集成四只運算放大器。LM324的管腳排列如圖2所示。
圖l中的第一級A1構成反相電壓放大器。輸入信號通過電阻加在Al的兩個輸入端第②、③腳之間,形成差模輸入電壓Vi。經放大后,從Al的輸出端第①腳輸出。設輸出電壓為Vo。
若近似地認為A1不需汲取輸入電流,則可看作輸入電阻R1與眨饋電阻Rf中的電淹是相等的。因此,往Al的輸出端與輸入端之間連接負反饋電阻Rf之后,A1的閉環電壓放大倍數為Av1=Vo/Vi=Rf/R1。
因此,微電流放大器的第一級A1可將輸入信號的電壓放大。調節Rf可改變放大倍數。
第二級A2構成電壓跟隨器。電壓跟隨器的電壓放大倍數約為1,輸出電壓與輸入電壓的相位相同,由于它的輸入電阻很犬,輸出電阻很小,因而有較大的電流帶載能力,以便提供較大的電流輸出,驅動電流表工作。
A2的輸出端第⑦腳與反相輸入端第⑥腳之間連接的是短路導線,可以認為A2閉環之后的輸出電壓與輸入電壓是相同的,故電壓放大倍數為l。
LM324是單電源集成運算放大器,其電源端第④、(11)腳之間可使用單電源供電,無需對稱的正、負雙電源。
電原理(圖1)中的同相輸人端第③腳或⑤腳所加的偏置電阻R3、R4或R2、R5,是為了使無信號時,電流表的指針指中間位置。
電位器R9用于調零,補償輸入失調電壓,使輸入電壓為零時,輸出電壓也為零。
如何使用微電流放大器
1 保持使用環境干燥,盡量降低濕度。
2 微電流放大器的輸入插頭、插座和電纜的絕緣介質必須使用聚四氟乙烯材質的高絕緣度型號。
3 使用屏蔽電纜,必要時將待測的微電流發生裝置一同使用屏蔽盒屏蔽,以避免外界靜電場對測量的影響。
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