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PD200 – 60瓦电压放大器

PD200是一款宽带宽、低噪声的线性放大器用于驱动压电执行器及其他负载。输出电压范围可以是单极、双极或不对称,范围从50V到200V。桥接配置可达+/-200伏。PD200 可以驱动任何负载阻抗,包括无限电容负载,如堆叠执行器;标准压电执行器;两名钢丝弯曲者;以及需要偏置电压的三线压电弯器。

配置选项包括电压范围、极性和输出电流。电压范围还可以被两个用户可访问的电位器限制。PD200适用于电光、超声、振动控制纳米定位系统和压电电机等多种应用。

共有四个输出连接器,包括Lemo 00、Lemo 0B、BNC和螺丝端子,几乎可以直接连接任何市售压电执行器。后面板连接器还提供温度输出、过载监测和外部关机输入。

电气规格
输出电压范围100 Vp-p150 Vp-p200 Vp-p
RMS Current号1.2 A0.91 A0.57 A
脉冲电流10.0 A10.0 A10.0 A
功率带宽470 kHz310 kHz230 kHz
增益20 V/V
转向率150 V/us
信号带宽680 kHz
最大功率60 W 耗散
负载任何
噪音714 uV RMS(10 uF负载,0.03 Hz 至 1 MHz)
保护连续短路,热
电压监测器1/20 V/V(BNC)
当前监测1 V/A(BNC)
模拟输入+/-10V(BNC,Zin = 27k)
输出连接器LEMO 0B、LEMO 00、螺丝端子、BNC
电源90 Vac 到 250 Vac
机械规格
环境0-40摄氏度(32-104华氏度)非凝结湿度
尺寸275 x 141 x 64 毫米(10.8 x 5.5 x 2.5英寸)
重量1公斤(2.2磅)
兼容的执行器
堆叠执行器50伏到200伏
板与管最高可达+/-100伏
两个钢丝弯曲者最高可达+/-100伏
三根钢丝弯曲者0到200V,带200V偏置
三根钢丝弯曲者+/-100V,偏置+/-100V

输出电压范围

订购时指定期望的输出电压范围。默认输出范围为0V至+200V(PD200-V0,200)。可用的电压范围及相关电流限制如下。也可以对电压范围进行细微调整,详见下文“电压限制”。

电压范围RMS Current号峰值电流订单代码
0到+2000.57 A2 APD200-V0,200
0到+1500.91 A2 APD200-V0,150
0到+1001.20 A2 APD200-V0,100
0到+501.20 A2 APD200-V0,50
-50到+1500.57 A2 APD200-V50,150
-50到+1000.91 A2 APD200-V50,100
-50到+501.20 A2 APD200-V50,50
-100到+1000.57 A2 APD200-V100,100
-100到+500.91 A2 APD200-V100,50

表1。电压范围配置

输出电流

PD200有如表1所述的峰值和平均电流限制。有效值电流极限定义了在电容负载下可达到的最大频率。该主题在《功率带宽》中有讨论。

短路时输出电流被限制在额定最大值内。峰值电流可持续长达五毫秒,之后输出会被禁用三秒。平均电流限制的时间常数为30毫秒,并在上一次电流脉冲后100毫秒重置。这种行为在《过载与关机》中有描述。

电压限制

输出电压范围可通过底板上的一对孔访问的两个电位器限制为任意正负值。通过用2毫米一字螺丝刀轻轻顺时针旋转电位器,即可获得完整的电压范围。通过逆时针旋转电位器来降低电压范围。靠近前面板的孔控制负电压范围,后面板的孔控制正电压范围。

脉冲电流选项

对于需要高峰值电流的应用,可以通过在订单代码中加上“-PULSE”(例如“PD200-V0,200-PULSE”)将峰值电流限制提高到10安培。在这种配置下,平均电流限制保持不变;但峰值电流限制增加至8安培,最大脉冲持续时间缩短至表2所示时间。电压跨度是峰值输出电压范围,例如-50V到+150V范围的电压跨度为200V。

电压跨度脉冲电流脉冲时间
200 伏10 A100美元
150 V10 A150美元
100伏10 A400 我们
50 V10 A400 我们

表2。脉冲构型中的最大峰值电流持续时间

对于小于峰值电流极限的电流脉冲,最大脉冲持续时间如图1所示。

PD200 - 60瓦电压放大器 -

图1。最大脉冲持续时间与峰值电流和电压范围的关系

功率带宽

在电容负载下,正弦波的有效值电流为⁢⁢=⁢⁢⁢π⁢√2其中是峰值输出电压,是负载电容,是频率。因此,给定的有效值电流限制下的最大频率⁢⁢、电容和电压分别为=⁢⁢⁢√2⁢⁢⁢π上述方程同样适用于任何周期波形,包括三角波和方波。这一特性是因为放大器检测平均电流,而平均电流不受波形形状影响。

“功率带宽”是指在满输出电压下的最大频率。当放大器输出为开路时,功率带宽受限于斜率;然而,在电容负载下,最大频率受限于均方根电流和负载电容。以下列出了一系列电容负载的功率带宽。

负载电容50V范围100V范围150V电压范围200伏电压范围
无负载520 kHz**470 kHz*310 kHz*230 kHz*
10 nF520 kHz**470 kHz*270 kHz130 kHz
30 nF370 kHz180 kHz91 kHz43 kHz
100 nF110 kHz56 kHz27 kHz13 kHz
300 nF37 kHz18 kHz9.1 kHz4.3 kHz
1 uF11 KHz5.6 kHz2.7 kHz1.3 kHz
3 uF3.7 kHz1.8 kHz910赫兹430赫兹
10 uF1.1 kHz560赫兹270赫兹130 Hz

表3。功率带宽与负载电容及输出电压范围的关系

在上表中,受斜率限制的频率用星号标出。斜率约为150 V/uS,这意味着最大频率为=150×106π⁢⁢

小信号带宽

小信号-3 dB带宽列于表4。

负载电容带宽
无负载684 kHz
10 nF759 kHz
30 nF720 kHz
100 nF388 kHz
300 nF172 kHz
1 uF60 kHz
3 uF21 kHz
10 uF6.4 kHz
30 uF2.4 kHz
110 uF940赫兹

表4。小信号带宽与负载电容(-3dB)

噪音

输出电压噪声包含一个低频分量(0.03 Hz到 20 Hz),该分量与负载电容无关;以及一个高频(20 Hz到1 MHz)分量,其频率与负载电容成反比。

噪声通过SR560低噪声放大器(增益=1000)、示波器和安捷伦34461A电压表测量。低频噪声如图4所示。有效值为650 uV,峰值电压为4.3 mV。

PD200 - 60 Watt Voltage Amplifier -

图4。低频噪声范围从0.03 Hz到20 Hz

高频噪声(20 Hz到1 MHz)与负载电容的关系列于下表。0.03 Hz到1 MHz的总有效根噪声通过将这些均方根值相加得到,即σ =√σ2⁢+σ2⁡.

装载上限。带宽高频噪声均方值总噪声均方根值
无负载684 kHz1.60 mV1.72 mV
10 nF759 kHz1.65 mV1.77 mV
30 nF720 kHz1.75 mV1.86 mV
100 nF388 kHz2.08 mV2.17 mV
300 nF172 kHz2.18 mV2.27 mV
1 uF60 kHz998 uV1.19 mV
3 uF21 kHz414 uV771 uV
10 uF6.4 kHz295 uV714 uV
30 uF2.4 kHz280 uV708 uV
110 uF940赫兹264 uV702 uV

表5。RMS噪声与负载电容(0.03 Hz到1 MHz)

前面板

PD200 Front Panel
控制类型功能
动力电源开关
偏移在输入信号上增加直流偏移量
输入输入输入信号(最大+/-15V)
电压监测器输出测量输出电压,按1/20比例缩放
当前监测输出测量输出电流为1 A/V
过载当放大器被禁用或处于过载状态时,红色
动力通电时为绿色
BNC输出输出高压输出BNC连接器,适合公BNC电缆插头
HV-输出连接到负高压电源
HV+输出连接到正高压电源轨
输出-输出高压输出信号返回(用于测量电流)
输出+输出高压输出信号
LEMO 00 输出输出高压输出连接器,适用于LEMO FFA.00.250电缆插头
LEMO 0B 输出输出高压输出连接器,适合LEMO FGG.0B.302电缆插头
直流输出电压。显示平均输出电压

前面板连接器和推荐的对接插头如下。

连接器对接连接器制造商印刷电路板元件
BNC任何BNC
四路螺丝端子TJ0431530000G安非酚OQ0432510000G
LEMO 00FFA.00.250莱莫EPL.00.250
莱莫0BFGG.0B.302莱莫EPG.0B.302

后面板

PD200 Rear Panel
控制类型功能
场地接地/大地
温度输出内部散热器温度,0.1 V/摄氏度
过载输出当功放被禁用或处于过载状态时,输出为+5V。
停用输入电压从+3V到+24V时,放大器会失效

后面板连接器及推荐的接头如下。

连接器对接连接器制造商印刷电路板元件
四路螺丝端子TJ0431530000G安非酚OQ0432510000G

放大器配置

放大器可以配置为20的反相或非反相增益。可根据要求提供自定义增益配置。

放大器配置订单代码注释
非反相(默认)
反相-INV

表6。放大器配置

直流偏移控制可配置为正极或双极范围。最大可实现的直流偏移受放大器输出电压范围的限制。一般建议采用正直流偏移范围,因为这样可以直接选择零偏移;然而,对于配置为负输出范围的放大器,双极性范围可能更为理想。

前面板电位器可以通过启用PCB安装的调平电位器来禁用。PCB修边电位器可以在运输前设定为所需的固定值。

偏移配置订单代码注释
正偏移范围从零到正全范围(默认)
双极偏移范围-OR2负向到正全范围
前面板电源(默认)
PCB修整电位器源-OS2禁用前面板调节功能

表7。偏移配置

桥接模式

在桥接模式下,两个放大器串联连接,使输出电压范围和功率加倍。

例如,图5展示了负载上获得+/-200伏电压的配置。施加在两个输入端的+/-5伏信号会在负载两端产生+/-200伏电压。在桥接模式下,仅使用每个放大器的Output+端子,负输出端子不连接。由于负极没有电流返回,电流监测器被禁用;但过载和保护功能则不受影响。常见的桥式模式配置列于表8。

PD200 - 60 Watt Voltage Amplifier -

图5。获得200伏的桥接模式配置

负载电压RMS Current号正放放大器负放大器
+/-200V0.57 APD200-V100,100PD200-V100,100-INV
+/-100伏1.2 APD200-V50,50PD200-V50,50-INV

表8。常见的桥接模式配置

过载保护

放大器可防止短路、过电流和过高温度。在此条件下,前面板过载指示灯会亮起,后面板过载信号为+5V。

在过载或关机状态下,输出被禁用。

当放大器开启时,过载保护电路默认接合,三秒后清除。

通过外部电源,对后面板的关机输入施加+3V至+24V之间的电压,放大器可以被关闭。关机输入的阻抗约为5 kΩ。

围栏

箱体侧面有进气口和后排气口,无法被阻挡。如果气流不足,放大器将进入热过载状态,详见“过载与关机”。

另外,也可以提供三台PD200放大器,采用2U x 19英寸的机架安装箱体。订单代码为PD200-3ChRack-X,其中X为标准订单配置选项。例如,PD200-3ChRack-V0,200 是一个19英寸机架箱体,内置三台PD200放大器,输出电压范围为0V至200V。多个配置选项可以通过顺序列出配置来指定,这些配置将从左到右安装在机架外壳中。

配送内容

  • PD200放大器在选择电压配置下
  • 安装了两个四向插头螺丝端子(Amphenol TJ0431530000G)
  • 适用于运输目的地的IEC C13主电源电缆

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