功率放大器驱动交变电磁线圈的方法设计.pdf

· 案例 13 功率放大器驱动交变电磁线圈的方法设计 实验名称：功率放大器驱动交变电磁线圈的方法设计 研究方向：交变电磁线圈驱动 功率放大器作为信号源与激励元件（例如：超声换能器、电磁线圈等）之间放大信号波的介质， 在科学研究中，可以自定义信号发生参数通过功率放大器驱动元件工作，具有可调范围广、稳定性 高的优点，节省了实验室自制电路的时间成本，提高实验效率，从而深受广大科研人员的青睐。 本实验使用ATA-3090功率放大器作为信号发生器与电磁线圈之间的桥连装置，将信号发生器 发出的信号放大后驱动电磁线圈产生相应的磁场。该套系统设计将用于探究电磁场对生物体的影 响，巧妙避开软硬件设计带来的繁杂事项，从而有效提高实验探索进度。 交变电磁线圈的驱动系统如图1所示，主要由信号发生器、功率放大器 （Aigtek；ATA-3090， 图2所示）以及电磁线圈组成。信号发生器设置电磁线圈的发射参数，例如电压、电流以及频率。 输出到功率放大器进行信号的放大，传输给电磁线圈以产生相对应的磁场，电磁线圈由漆包铜丝线 圈构成，线圈的直径以及匝数可根据具体实验样本选择。 图1 交变电磁线圈的驱动系统图：1为信号发生器；2为功率放大器；3为电磁线圈。 线圈定制出之后，使用信号发生器设置磁场发射参数，经过功率放大器放大输出，驱动电磁线 圈产生磁场。电磁激励系统实物如图3所示。 · 图3 交变电磁线圈的驱动系统实物图 测试结果： 设置信号发生器参数为50kHz、3Vp-p 的正弦波输出，设置功率放大器放大倍数25倍。使用 高斯计测试电磁线圈产生的磁场强度。测试结果发现：电磁场频率与设置值一致为50 kHz （若改 变信号发生器输出频率值，电磁场频率也随之改变），使用示波器观察电磁场的波形，发现信号波 形很圆滑，无失真。说明该系统设计可行。 在26℃环境中，将系统开机运行测试，连续运行72h后，系统仍然正常运转，磁场强度及频 率信号没有发生漂移，证明该系统相对较为稳定。 ATA-3090参数指标： 容性负载曲线图 带宽 （-3dB） DC~100kHz 最大输出电压 180Vp-p （±90Vp） 最大输出电流 8Ap 最大输出功率 720Wp 电压增益 x0~60 （0.1 step） 负载RL上限 ≥11.25Ω 输出电阻 0.5Ω/100Ω 压摆率 60V/μs