電流放大器

工業生產中存在一些感性電流型負載（如發電機勵磁繞組、電磁作動器等），他們共同的特點就是對負載電流有着嚴格的動態和穩態要求，在滿足輸出電流平穩的同時要求輸出電流快速跟隨電流指令。電流放大器作用就是根據電流指令向感性電流負載提供電流，本質上就是受控電流源。 ^[1] 

電流放大器一般是由電源、電力電子電路、感性負載、控制器等四個部分構成，採用輸出電流閉環控制，其基本結構如圖1 所示。理想電流放大器要求輸出電流i_m(t)完全復現電流指令i_ref(t)，即i_m(t)= i_ref(t)。由於感性負載電流不能突變的特性，感性負載對電流表現為慣性環節，這種慣性往往會導致負載電流變化滯後於電流指令變化，對於電流響應要求較高的系統這是不利的。增大負載電感有利於減小電流放大器輸出電流紋波，但同時會增加負載的慣性，減小系統的動態響應速度。

可見，電流穩態輸出品質和電流響應速度是一對矛盾。解決這種矛盾的最有效措施就是在控制系統採用適當的補償環節，提高電流響應速度。 ^[2] 

放大器是增加信號幅度或功率的裝置，它是自動化技術工具中處理信號的重要元件。放大器的放大作用是用輸入信號控制能源來實現的，放大所需功耗由能源提供。對於線性放大器，輸出就是輸入信號的復現和增強。對於非線性放大器，輸出則與輸入信號成一定函數關係。放大器按所處理信號物理量分為機械放大器、機電放大器、電子放大器、液動放大器和氣動放大器等，其中用得最廣泛的是電子放大器。隨着射流技術的推廣，液動或氣動放大器的應用也逐漸增多。電子放大器又按所用有源器件分為真空管放大器、晶體管放大器、固體放大器和磁放大器，其中又以晶體管放大器應用最廣。在自動化儀表中晶體管放大器常用於信號的電壓放大和電流放大，主要形式有單端放大和推輓放大。此外，還常用於阻抗匹配、隔離、電流-電壓轉換、電荷-電壓轉換（如電荷放大器）以及利用放大器實現輸出與輸入之間的一定函數關係（如運算放大器）。

電流放大器電路拓撲結構可以為電壓、電流在第一象限的Buck 電路，也可以採用電流單向流動、電壓雙象限的H 橋式電路，也可以採用四象限H 橋式電路，其拓撲電路結構如圖2(a)～圖2(c)所示。這三種電路結構針對不同應用場合靈活選取。

電流放大器採用輸出電流閉環控制，其控制原理圖如圖3所示。從圖3可以看出影響電流輸出響應速度的主要因素是阻感性負載的時間常數T_e= L/R_L，當此時間常數較大時，輸出電流響應難以提高。因此，提高電流放大器響應速度的主要措施就是減小被控對象的等效時間常數。 ^[2] 

吉時利428-PROG可編程電流放大器能夠放大快速的低電流。428電流放大器快速轉換小電流為一電壓信號，然後就可以使用示波器、波形分析儀或者數據採集系統來顯示或測量。

1、2μs的上升時間；

2、1.2fA rms的噪聲；

3、增益高達1011 V/A；

4、兼容IEEE-488接口/5、428採用先進的“反饋電流”電路來達到快速上升時間和低於皮安的噪音。428的增益從103V/A到1011V/A可調，步長為10倍，上升時間可以從2μs到300ms可選。 ^[3] 

生物化學測量：穿越細胞壁和細胞膜的離子通道電流。

束流方向監測：用於電子存儲環和同步加速器。

表面科學研究：掃描隧道電子顯微鏡系統的放大器。

觀察次級電子發射（例如X射線和電子束線電流中）、激光與光測量與PMT（光電倍增管）和光電二極管聯合使用的快速敏感放大器、快速光電導材料的分析、IR檢波放大器。