什么是信号放大器？

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信号放大器是一种  电路，它使用电力来增加输入信号电压或电流信号的幅度，并在其输出端子输出该更高幅度的版本。理想的信号放大器会创建原始信号的精确复制品，该复制品更大但在其他方面都相同。实际上，“完美”放大器是不可能的，因为没有电路可以完美且按比例地放大信号的所有方面超过某一点。

信号放大器是数千种设备的重要组成部分，包括固定电话和蜂窝电话系统、音乐和公共广播系统、数据采集 (DAQ) 系统、射频发射器、伺服电机控制器等等。

在 数据采集 (DAQ) 系统中，需要信号放大器来将输出小信号的传感器的幅度增加到可以发送到 A/D 转换器 (ADC) 进行数字化的水平。典型的模数转换器的输入孔径为±5V。因此，来自热电偶、分流器、应变计等的远低于±5V的信号在发送到ADC之前必须被显着放大。


Dewesoft 的 IOLITE R8 和 IOLITE R12 数据采集系统展示了各种信号放大器模块
信号放大器的类型
有多种类型的信号放大器，每种类型都能够调节不同的信号类型。以下是当今数据采集系统中一些常见信号放大器的列表：

差分放大器

隔离放大器

电压放大器：低压放大器、高压放大器、直流电压放大器、交流电压放大器

电流放大器

压电放大器

电荷放大器

热电偶放大器

应变放大器：桥式放大器、全桥放大器、半桥放大器、四分之一桥放大器）

电阻放大器

LVDT放大器

保留信号的基本特征
吉他放大器的目的是获取电吉他的低电平输出并使其听起来不错。它与准确性无关（这与本应用程序无关），而与美观有关。我们只是希望从这个信号放大器中获得良好的声音，而经典电子管放大器中的电子设备经过专门设计，可以对声音进行“着色”，使其在某种类型的音乐背景下更加令人愉悦。

Typical electric guitar amplifier
典型的电吉他放大器
然而，DAQ 系统的目的是对信号进行准确、客观的测量。因此，系统的各个方面都旨在保持信号准确性。如果 DAQ 系统在增加信号幅度时扭曲了信号的特征和性质，那将是弄巧成拙的。同样，理想的信号放大器不应以任何方式扭曲原始信号。那么我们如何才能实现这一目标呢？

通过快速查看当今最好的 DAQ 系统中使用的信号放大器（又名“信号调节器”）的规格，可以观察到关于最需要保留的信号元素的非常有力的线索。以下是最常指定的元素：

输入范围

带宽和“无别名”带宽

采样率

增益精度

增益漂移

增益线性度

偏移精度

偏移漂移

动态范围

本底噪声

输入阻抗

最大共模电压

隔离

让我们逐一了解这些规范，并了解它们在 DAQ 信号放大器中的工作原理。

什么是输入范围？
输入范围是可应用于信号的可选输入增益。在典型的低压信号调节器中，这些范围可能从 ±100 mV 到 ±50 V（或更高），其间有几个步骤。

用户选择最适合信号总双极性幅度的输入范围。例如，如果信号范围约为（但不超过）±500 mV，则 ±500 mV 输入范围设置将是理想的。如果 DAQ 系统中不提供此功能，则用户应选择下一个更高的范围，例如 ±1V。

重要的是，信号不要超过所选输入范围的最大双极性限制，以避免“削波”信号的极值。