電荷放大器（16通道 中西器材） HXC2105

HXC2105電荷放大器是一款模擬信號(hào)放大器。專門對電荷輸出的傳感器信號(hào)進(jìn)行放大、高通濾波、低通濾波、抗混低通濾波處理，達(dá)到數(shù)據(jù)采集器要求的模擬信號(hào)質(zhì)量。
HXC2105電荷放大器是一款程序控制放大器。放大器的所有功能操作都由計(jì)算機(jī)程序控制。操作完成后，自動(dòng)記憶操作結(jié)果。重新上電后保持擋位等操作結(jié)果不變。設(shè)置完成后，也可以脫離計(jì)算機(jī)使用。放大器通訊接口為USB和RS485標(biāo)準(zhǔn)接口。
HXC2105電荷放大器通過總線技術(shù)，可以組成龐大的測量系統(tǒng)，能夠應(yīng)用于航空、航天、國防等技術(shù)領(lǐng)域以及鐵路、橋梁、建筑、車船、機(jī)械、石油、化工、冶金、交通等國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。
1、電荷轉(zhuǎn)換電路
電荷轉(zhuǎn)換電路是針對電荷量輸出的傳感器特性設(shè)計(jì)的電路。它將電荷量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并進(jìn)行4擋放大，傳遞系數(shù)分別為：0.01、0.1、1、10mV/pC。
2、放大電路和放大倍數(shù)校準(zhǔn)電路
放大電路將傳感器信號(hào)進(jìn)一步放大。放大電路共2擋，傳遞系數(shù)分別為：1、10V/V。放大倍數(shù)校準(zhǔn)電路共4擋，傳遞系數(shù)分別為：1、2、3、10V/V。為了保證的放大倍數(shù)，沒有采用機(jī)械電位器調(diào)整放大倍數(shù)，而是采用具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的放大倍數(shù)校準(zhǔn)電路調(diào)整放大倍數(shù)。
放大倍數(shù)校準(zhǔn)電路是通過數(shù)字電路和模擬電路相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，用軟件調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)。放大倍數(shù)校準(zhǔn)電路的主要特點(diǎn)是在一定范圍內(nèi)可以任意調(diào)整模擬信號(hào)的幅值大小，不影響模擬信號(hào)的頻率和相位。用這種方法對放大電路各擋進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)精度0.3%。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)不受振動(dòng)、氧化等因素的影響，保存。
3、高通濾波電路
高通濾波電路是二階波特沃斯高通濾波電路，電路高通轉(zhuǎn)折頻率有4擋，分別為：直通、1、10、100Hz。高通濾波電路的主要作用是慮除低頻信號(hào)。
4、低通濾波電路
通道內(nèi)有兩個(gè)二階波特沃斯低通濾波電路，每個(gè)電路低通轉(zhuǎn)折頻率都有16擋，分別為：1、2、5、10、20、50、100、200、500、1k、2.5k、5k、10k、20k、50k、100kHz。低通濾波電路有兩個(gè)功能，一是直接使用，組成級(jí)聯(lián)的4接低通濾波器，每個(gè)通道可以獨(dú)立選擇其功能和擋位；二是與抗混濾波電路一起使用，組成的抗混濾波器。
5、抗混濾波電路
抗混濾波電路是開關(guān)電容濾波器。其基本原理是，通過輸入的時(shí)鐘信號(hào)控制開關(guān)電容工作，達(dá)到低通濾波效果。輸入的時(shí)鐘頻率與低通轉(zhuǎn)折頻率成固定比例關(guān)系，例如1：100，當(dāng)輸入的時(shí)鐘頻率為100kHz時(shí)，濾波器的轉(zhuǎn)折頻率是1kHz。利用這個(gè)原理可以通過改變時(shí)鐘頻率來調(diào)整濾波器的轉(zhuǎn)折頻率，濾波器的轉(zhuǎn)折頻率可以連續(xù)可調(diào)。
為了使每個(gè)通道之間的模擬信號(hào)盡量減小相位差，整臺(tái)儀器的抗混濾波電路須統(tǒng)一時(shí)鐘源，也就是要統(tǒng)一設(shè)置抗混濾波電路的轉(zhuǎn)折頻率。某通道只要選擇了抗混濾波功能，該通道的轉(zhuǎn)折頻率就與其它通道是一樣的。如果要改變抗混濾波轉(zhuǎn)折頻率，所有選擇抗混濾波的通道將一起被改變。
直接使用開關(guān)電容濾波器存在兩個(gè)嚴(yán)重缺陷，許多廠家的芯片都無法克服這兩種缺陷。一是高頻噪聲，來源于輸入的時(shí)鐘信號(hào)；二是低頻震蕩，產(chǎn)生的原因是，輸入的模擬信號(hào)與輸入的時(shí)鐘信號(hào)之間具備某種關(guān)系時(shí)，產(chǎn)生低頻震蕩，低頻震蕩的頻率很低，在幾赫茲以下，震蕩頻率的大小與輸入信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的頻率有關(guān)。這兩種缺陷通過兩個(gè)低通濾波器克服掉，使抗混濾波器的質(zhì)量進(jìn)一步優(yōu)化。

電荷放大器（16通道 中西器材） HXC2105

6、濾波切換電路
低通濾波電路和抗混濾波電路是通過濾波切換電路進(jìn)行切換的。當(dāng)某通道切換到低通濾波電路時(shí)，這個(gè)通道設(shè)置成以前記憶的低通濾波擋位，需要調(diào)整時(shí)，這個(gè)通道可以獨(dú)立調(diào)整低通濾波器轉(zhuǎn)折頻率擋位。當(dāng)某通道切換到抗混濾波電路時(shí)，這個(gè)通道被設(shè)置成統(tǒng)一的抗混濾波擋位，需要調(diào)整時(shí)，統(tǒng)一調(diào)整抗混濾波器轉(zhuǎn)折頻率擋位。
以上4種帶有不同濾波頻率的電路組合后，產(chǎn)生了不同的頻率范圍，儀器軟件顯示了正在使用的擋位當(dāng)前的頻率范圍，方便用戶讀取儀器的輸出信息，提高了儀器的化水平。
7、通道控制電路
通道控制電路通過I2C總線與儀器主控制電路相連接，對本通道內(nèi)的所有功能擋位進(jìn)行控制。儀器斷電后，不丟失通道的狀態(tài)信息，儀器再次通電后，恢復(fù)掉電時(shí)的所有功能。通道控制電路不影響模擬信號(hào)的傳輸。
通道控制電路在完成通道控制功能后，1秒鐘內(nèi)進(jìn)入深度睡眠狀態(tài)，芯片時(shí)鐘停止工作，大限度地降低通道噪聲。通道控制電路睡眠時(shí)，保持控制狀態(tài)不變，不用擔(dān)心丟失擋位。儀器主控制電路通過I2C總線對通道進(jìn)行操作時(shí)，通道控制電路自動(dòng)被喚醒，喚醒時(shí)不會(huì)丟失通訊碼。