電荷放大器
發布時間:2014/12/10 21:02:23 訪問次數:12778
電荷放大器是利用壓電式傳感器進行測量時,壓電組件輸出的信號是電荷量的變化,Q3036I-20N配上適當的電容,它的輸出電壓可高達幾十伏到數百伏,但是信號功率很小,信號源的內阻也很大。為此,要在壓電組件和檢測電路之間配接一個放大器,放大器應具有輸入阻抗高、輸出阻抗低的特點。目前用得較多的是電荷放大器。
電荷放大器是一種帶電容負反饋的高輸入阻抗、高放大倍數的運算放大器,其優點在于可避免傳輸電纜分布電容的影響。
如圖9-10所示是用于壓電傳感器的電荷放大器的等效電路。圖中,K為開環差模運算放大器,CF為反饋電容,RF為反饋電阻,C。為壓電傳感器等效電容,C。為電纜分布電容,R。為壓電傳感器等效電阻,C.為電荷放大器的輸入電容。如果忽略較高的輸入電阻,電荷放大器的輸出電壓可由下面公式表達,即
從上式可以看出,電荷放大器輸出電壓UOUT只與電荷Q和反饋電容有關,而與傳輸電纜的分布電容無關,說明電荷放大器的輸出不受傳輸電纜長度影響,為遠距離測量提供了方便。但是,測量精度卻與配接電纜的分布電容C。有關。例如,當Ci =lOOOpF、K=1014、C。一lOOpF,電纜分布電容如果為lOOpF時,要求測量精度為1%時,允許電纜的長度為lOOOm。當要求測量精度為0.1%時,則允許電纜的長度僅有lOOm。
實際使用電荷放大器由電荷轉換級、適當調整放大級、低通濾波器、電壓放大器組成,如圖9-11所示。其中電荷轉換,將壓電組件嚴生的電荷量轉換為電壓;適當調整放大級可對不同靈敏度的傳感器進行適當的補償,使不同傳感器能輸出相同的電壓號;低通濾波器可對系統的截止頻率進行調節。
電荷放大器是利用壓電式傳感器進行測量時,壓電組件輸出的信號是電荷量的變化,Q3036I-20N配上適當的電容,它的輸出電壓可高達幾十伏到數百伏,但是信號功率很小,信號源的內阻也很大。為此,要在壓電組件和檢測電路之間配接一個放大器,放大器應具有輸入阻抗高、輸出阻抗低的特點。目前用得較多的是電荷放大器。
電荷放大器是一種帶電容負反饋的高輸入阻抗、高放大倍數的運算放大器,其優點在于可避免傳輸電纜分布電容的影響。
如圖9-10所示是用于壓電傳感器的電荷放大器的等效電路。圖中,K為開環差模運算放大器,CF為反饋電容,RF為反饋電阻,C。為壓電傳感器等效電容,C。為電纜分布電容,R。為壓電傳感器等效電阻,C.為電荷放大器的輸入電容。如果忽略較高的輸入電阻,電荷放大器的輸出電壓可由下面公式表達,即
從上式可以看出,電荷放大器輸出電壓UOUT只與電荷Q和反饋電容有關,而與傳輸電纜的分布電容無關,說明電荷放大器的輸出不受傳輸電纜長度影響,為遠距離測量提供了方便。但是,測量精度卻與配接電纜的分布電容C。有關。例如,當Ci =lOOOpF、K=1014、C。一lOOpF,電纜分布電容如果為lOOpF時,要求測量精度為1%時,允許電纜的長度為lOOOm。當要求測量精度為0.1%時,則允許電纜的長度僅有lOOm。
實際使用電荷放大器由電荷轉換級、適當調整放大級、低通濾波器、電壓放大器組成,如圖9-11所示。其中電荷轉換,將壓電組件嚴生的電荷量轉換為電壓;適當調整放大級可對不同靈敏度的傳感器進行適當的補償,使不同傳感器能輸出相同的電壓號;低通濾波器可對系統的截止頻率進行調節。
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