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瞬變電流檢測儀的工作原理與應(yīng)用

作者: 時間:2012-01-20 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

 1 引 言

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/194513.htm

  指針式和光點式檢流計的外臨界電阻較大,內(nèi)阻較大,在電路中的損耗較大,而且在通電線圈中的電流發(fā)生變化時,線圈做阻尼運動,達(dá)到穩(wěn)定位置需要一定的時間,檢流計響應(yīng)速度較慢,因而不能檢測到瞬時變化的電流和回路要求損耗較小的瞬時電流(例如LC振蕩電流),也不適于測量回路電阻較小的瞬時電路電流。通常萬用表只可測量交流電流的有效值和直流電流大小。因此檢流計和萬用表都不能滿足測量和觀察瞬時變化電流的需要。本設(shè)計利用短路電流放大器的原理對檢測電流進(jìn)行1:1放大后,可結(jié)合附屬電路借助發(fā)光二極管定性地檢測的大小和變化方向。

  2 原理與實現(xiàn)

  2.1 短路電流放大器

  借助集成運放電路轉(zhuǎn)換速率高,輸入基極電流和漂移電流小,漂移電壓溫度系數(shù)小的特點,利用短路電流放大器的原理對待檢測電流進(jìn)行1:1放大,展寬信號的內(nèi)阻大小要求范圍,提高了檢測的靈敏度,實現(xiàn)瞬間變化電流的檢測。圖1所示為一反相輸入比例運算放大器電路,輸入信號Vi經(jīng)過電阻R1接到集成運放的反相輸入端∑,而同相輸入端∑經(jīng)過電阻R2接地。輸出電壓VO經(jīng)反饋電阻RF接回到反相輸入端,形成一深度的電壓負(fù)反饋。在實際應(yīng)用中為了保證運放的2個輸入端處于平衡的工作狀態(tài),避免輸入偏流產(chǎn)生附加的差動輸入電壓,應(yīng)使反相輸入端與同相輸入端對地的電阻相等。在圖1中應(yīng)使R2=R1∥RF。由于理想運放的L=L=0,所以R2上無壓降,VO=0,再由理想運放的V+=V-,所以V-=0,得Vi=Ii×R1,所以反相輸入放大電路的等效輸入電阻r1=V/Ii=Ii×R1/Ii=R1。若使R1=0,則放大器輸入電阻即為零,根據(jù)平衡電阻的取值要求R2=R1∥RF,則R2=0,這就構(gòu)成了一個短路電流放大器,電流輸入的阻抗為零,輸出的電壓VO的大小隨輸入的電流線性變化。如圖1所示,因為V∑∑=0,相當(dāng)于信號源外電路短路,但實際并不斷路,∑,∑之間電阻極大,又因為∑點對地電阻達(dá)到幾兆歐,所以信號源的輸出電流只能經(jīng)RF和IC形成回路,即VO=IORF。

  


  2 檢測電路

  電路原理如圖2所示。選用TL084結(jié)型場效應(yīng)管輸入運算放大器,其中的每一個運算放大器在單塊集成電路上使用了高電壓結(jié)型場效應(yīng)管和雙極性管,兼容了更好的匹配性,具有轉(zhuǎn)換速率高,輸入基極電流和輸入漂移電流小,漂移電壓溫度系數(shù)低的特點。集成運放A與R1成短路電流放大器,B與R2~R6、W1構(gòu)成一個反相加法器,,對運放A的輸出電壓V1起放大作用,其中R3,R4與W1構(gòu)成電路,如果輸入i=0時,運放B的輸出電壓VO≠0,則可移動多圈電位器W1的活動觸頭使VO=0,實際上,W1相當(dāng)于指針式檢流計調(diào)零旋鈕的作用。運放B的電壓放大倍數(shù)AV=-R6/R2=-40。R7~R17串聯(lián)分壓產(chǎn)生10個基準(zhǔn)電壓,各集成運放接成電壓比較器,并與電阻、發(fā)光二極管組成電平指示電路。當(dāng)有輸入電流i,運放A的輸出電壓V1=-i?R1,該電壓被由B與R2~R6、W1構(gòu)成的放大電路放大后與電壓比較器的參考電壓相比較,通過發(fā)光二極管組成電平指示電路來同步反映端子a,b間流過電流的相對大小、方向及變化規(guī)律。運放C~G構(gòu)成的5個電壓比較器,其反相輸入端分別接基準(zhǔn)電壓1.918 9 V,1.465 8 V,1.012 7 V,0.559 6 V,0.106 5 V,同相輸入端都接放大器B的輸出VO,用于正向電流(即從a端流人,b端流出)的比較顯示。另5個電壓比較器的同相輸入端分別接基準(zhǔn)電壓,-0.106 5 V,-0.559 6 V,-1.012 7 V,-1.465 8 V,-1.918 9 V,反相輸入端都接放大器的輸出VO,用于負(fù)向電流(即從b端流入,a端流出)的比較顯示。

  


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