我没咋搞过自动化的东西,这段可能就是胡言乱语了。前方高能!
M1K 的模拟前端以每个通道的单独控制环路为核心,环路中通过模拟开关切换电压控制与电流控制模式,同时另一个模拟开关用来控制通道输出的特性。小开关
模拟控制环路的功能是将数字到模拟转换器(DAC)提供的输入信号与测量参数进行伺服调节,使其达到匹配的目标值。环路由多个分立元件组成,每个元件都经过精心挑选以满足具体应用需求。该环路需要提供至少 1 瓦电功率,可以向外部系统供电或吸收电流。同时,为了实现几百千赫兹的目标输出信号,环路需要具有高带宽。此外,环路还必须提供低噪声和高精度操作,以匹配所选的 16 位数据转换器(高分辨率 DAC 和 ADC)。为了平衡这些参数,设计中将反馈控制与功率输出级分离。先看这一坨电路
U12是一个电流的检测器,直接给ADC了,这个是环路的测量
非反相放大器:增益设置为 2,能够适应有限的输入电压范围,同时提供较高的输出电流。
高精度参考电压:使用 2.5V 参考电压来确保放大器的稳定性和精度。
电流反馈架构:实现高带宽,但需要添加 R-C 网络以避免高频振荡。
输出保护:通过串联电阻限制最小输出阻抗,保护设备和外部负载。
功率级由一个高输出电流驱动器组成。由于输入电压范围有限,以及即使在低控制电压下也存在非零的压降,这个驱动器被配置为一个增益为 2 的 非反相放大器,参考于一个高精度的 2.5V 电源。在这种配置下,功率级将电流吸收到 2.5V 轨上。我看是这段
上面是个电阻,IIC的,
模拟电位计:允许调整环路的高频增益或衰减,改善环路的动态响应。
一看运放稳妥了
我就说嘛,电流咋能这么大
后面明显是两个正向放大,和仪表放大器的前级是一样的,共模电压也是没了(小了),后面是一个变压器,笑死,原来如此。也有可能说错了,不过没关系。
然而,由于支持对称性能(既可以吸收电流也可以提供电流) 的高精度参考电压源成本较高,因此设计中在 2.5V 参考电压上添加了一个小的下拉电阻(500Ω),以保证参考电压源(以及与其共享的其他组件)在正确性能范围内工作。先A3放大两倍,给了这个A4,是个功率运放,然后UA12是个电流的检测。
功率放大器使用电流反馈架构来实现其高带宽和高功率的特性。这种拓扑结构类似于传统的电压反馈设计,但有一些额外注意事项。即使是飞法(fF)或皮法(pF)级别的寄生电容,也会在高带宽条件下产生高频振荡,因此必须在反馈环路中添加一个 串联的 R-C 网络(作为高通滤波器)。这个网络会降低放大器的高频增益,但可以在所有负载条件下保持稳定性。此外,功率放大器输出端还加入了一个 2Ω 的串联电阻,用于设定设备的最小输出阻抗,以保护 M1K 本身及其连接的外部系统免受过流的影响。功率放大器封装在一个高精度的轨到轨运算放大器(opamp) 中,其输入和输出均具有低电压偏移。ADA4661 用作与 AD8210 电流感应放大器输出相对应的单位增益电流放大器。同时,ADG719 CMOS 模拟开关用来将电流感应反馈或电压感应反馈选择性连接到伺服放大器的反相输入端。相比之下,伺服放大器的设计相对简单,但仍需要对极高或极低噪声或阻抗负载下的电流强迫行为进行仔细考虑。设计中使用了一个模拟电位计(可调电阻) 作为一个可编程的全通滤波器,用于对环路的频率响应进行一定程度的控制,并调整高频增益或衰减。这种设计允许即使在高阻抗设备(例如大型电感器)上,仍能以更高精度提供电流。尤其在时间 t=0 时,小的扰动容易导致高幅值和高变化率的感应信号,该设计能够有效应对这种情况。好吧,这才是信号链系统,可惜我实力未到,还不能完全参透。