前置放大器工作原理

前置放大器是指把音頻信號放大至功率放大器所能接受的輸入范圍，在整個(gè)音頻系統(tǒng)中都有很重要的作用，下面就為大家講講前置放大器的原理。

前置放大器是指進(jìn)入音頻（AUX、MIC）信號放大至功率放大器所能接受的輸入范圍。前置放大器功能有兩個(gè)：一是要選擇所需要的音源信號，并放大到額定電平；二是要進(jìn)行各種音質(zhì)控制，以美化聲音。前置放大器的基本組成有：音源選擇、輸入放大和音質(zhì)控制等電路。

其作用：音源選擇電路的作用是選擇所需的音源信號送入后級，同時(shí)關(guān)閉其他音源通道。輸入放大器的作用是將音源信號放大到額定電平，通常是1V左右。音質(zhì)控制的作用是使音響系統(tǒng)的頻率特性可以控制，以達(dá)到高保真的音質(zhì)；或者根據(jù)聆聽者的愛好，修飾與美化聲音。

半導(dǎo)體探測器 D 經(jīng)過負(fù)載電阻由高壓電源供電。Ｃ為隔直流電容。Rf 用來釋放Cf 上積累的信號電荷，并提供直流負(fù)反饋以穩(wěn)定電路的直流工作點(diǎn)。Ra 表示T2 管的等效動態(tài)負(fù)載電阻（主要決定于虛線框內(nèi)恒流源的內(nèi)阻和T2 管集電極輸出電阻）

應(yīng)用：?

前置放大器在超聲波檢測，厚度測量?，?和其他的超聲波測試和測量應(yīng)用中的使用。?背景：??

某些超聲波應(yīng)用需要為常規(guī)的探傷儀、測厚儀或其他設(shè)備添加一個(gè)獨(dú)立的前置放大器，來提供足夠的增益或提高寬頻信噪比以優(yōu)化回波的采集。?這種情況在工業(yè)應(yīng)用中是時(shí)有發(fā)生的，這包括檢測很高的超聲波衰減或散射的大厚度材料，如球墨鑄鐵、奧氏體鋼，黃銅，青銅，橡膠，玻璃纖維或某些復(fù)合材料。在需要將低幅信號放大的聲發(fā)射檢測系統(tǒng)中，前置放大器是一個(gè)重要的組成部分。前置放大器也可用于補(bǔ)償在探頭和檢測儀器之間由于極長電纜線導(dǎo)致的幅值衰減。以改善大的測試塊的掃描的信噪比，在TOFD測試中用于放大小的尖端衍射信號。泛美-NDT前置放大器也可用于許多不同的研究應(yīng)用中，如巖石與礦石的彈性模量測量、水或其他液體的泡沫或浮游生物的聲散射、以及生物組織分析?？偟膩碚f，前置放大器幾乎可用于任意一種為獲得更好的性能而需要增加增益的應(yīng)用中。?設(shè)備：?

泛美－NDT有七種型號的前置放大器，可提供如下列表中的帶寬和增益。所有這些型號能和大部分探傷儀、測厚儀和脈沖發(fā)生－接收器兼容。欲知全面的性能，請參看前置放大器一覽表。?

工作原理：?

前置放大器的主要目的是，在那些涉及到低級別聲學(xué)信號的應(yīng)用中，改善接收器的信噪比。通過提供補(bǔ)充的低噪聲放大，前置放大器在主檢測設(shè)備，使用低增益從而限制時(shí)基噪聲。前置放大器容許檢測小的回波，而這些回波在主檢測設(shè)備中即使使用最大的增益也可能無法檢測出來。此外，在前置放大器中的RF帶通濾波有助于限制高頻噪聲。

如下波形顯示了使用一個(gè)特殊的500KHz雙晶探頭，在很重設(shè)備輪胎上的帶有纖維加強(qiáng)物，厚為5.6inch（140mm）橡膠輪胎的厚度測量。在沒有前置放大器類似這樣的具有難度的測試中，為了獲得回波，儀器的接收增益必須設(shè)置到接近最大值，此時(shí)可能會有顯著的時(shí)基噪聲。

但是如果在系統(tǒng)接收器側(cè)添加一個(gè)前置放大器，那么儀器的增益可以降低30dB以上而依然能保持一個(gè)很強(qiáng)的底面回波，能更好地降低時(shí)基噪聲。?

連接程序有兩種方法將前置放大器連接到系統(tǒng)上，要點(diǎn)如下：

1．使用單晶探頭的脈沖/回波系統(tǒng)在單晶探頭脈沖/回波系統(tǒng)中使用前置放大器時(shí)，探頭電纜必須連接到“T”形連接口上。T形接口的一個(gè)接口連接到超聲儀器的發(fā)射探頭連接口，T的另一個(gè)接口連到前置放大器的輸入。前置放電器輸出應(yīng)該和超聲儀器的接收探頭連接口相連。如果儀器有模式選擇開關(guān)（單晶/雙晶或脈沖/回波－穿透），則必須設(shè)置在雙晶或穿透位置，即使是使用單晶探頭亦如此。

2．穿透，一發(fā)/一收，或雙晶探頭系統(tǒng)對使用單獨(dú)的發(fā)射和接收探頭或雙晶探頭的系統(tǒng)，前置放大器連接在系統(tǒng)位于接收探頭和測試儀器的輸入口之間的接收器一側(cè)。如果超聲儀器有模式選擇開關(guān)（單晶/雙晶或脈沖/回波－穿透），則必須設(shè)置在雙晶或穿透位置。?

一般說明：?

如上所述，無論什么時(shí)候使用前置放大器，測試儀器都需要設(shè)置在穿透、雙晶、或pitch/catch模式，即使是在脈沖/回波設(shè)置下使用單晶探頭的時(shí)候。?在那些不是由于晶粒邊界、加強(qiáng)纖維、或其他離散反射體散射引起的而是衰減引起的信號損失的情況，前置放大器是最有效的。這是由于散射噪聲會伴隨著所需的回波一同被放大。?

在任意一臺特定的超聲儀器可使用的有效總增益由內(nèi)部噪聲水平和相關(guān)設(shè)備的放大器性能來限定。Panametrics－NDT前置放大器內(nèi)部噪聲非常低（對于5660B型的輸入為5μv峰值到峰值），但是，通常系統(tǒng)RF電壓超過100dB的增益是不實(shí)用的。在使用前置放大器時(shí)，Panametrics－NDT探傷儀和脈沖發(fā)生/接收器應(yīng)該使用最低的實(shí)際增益設(shè)置來避免放大器飽和。?

在某些情況下，一個(gè)高增益前置放大器輸出可能會使某些超聲儀器的輸入電流過載，從而導(dǎo)致基線偏移以及非線性的幅度顯示。仔細(xì)調(diào)整RF濾波器以及儀器增益有助于減小這種影響。在極端情況下，可在前置放大器輸出和儀器接收器輸入之間插入一個(gè)外部衰減器。?

在高增益系統(tǒng)中，為了防止接收外部RF噪聲，確保探頭電纜的同軸完整性是非常重要的。在脈沖/回波模式下操作時(shí)，對于5682型號，探頭激勵脈沖不能超過500V，對其他型號不能超過300V，以防止可能損壞前置放大器。該限制不適用于穿透法或雙晶法設(shè)置。?

在脈沖/回波模式下操作時(shí)，激勵脈沖或界面回波的放大可能導(dǎo)致近表面分辨率的降低。仔細(xì)調(diào)節(jié)RF濾波以及脈沖阻尼可有助于減小這種影響。?

當(dāng)使用前置放大器來補(bǔ)償很長電纜線的信號傳輸損耗時(shí)，前置放大器必須位于電纜線探頭的末端。

（1）T1 管的等效負(fù)載小，所以第一級的電壓放大倍數(shù)、輸入電容小，開環(huán)輸入端總電容也就較小。因此，電路容易滿足所要求的條件。（共基放大器輸入電阻小，頻率特性好）。

（2）上升時(shí)間小，反饋深度大，穩(wěn)定性好 。