电荷放大器

电荷放大器由电荷变换级、适调级、低通滤波器、高通滤波器、末级功放、电源几部分组成。

1.电荷放大器可配接压电加速度传感器。其特点是将机械量转变成与其成正比的微弱电荷Q，而且输出阻抗Ra极高。电荷变换级是将电荷变换为与其成正比的电压,将高输出阻抗变为低输出阻抗。

Ca 配接传感器自身电容一般为数千pF，1/2 RaCa决定传感器低频下限。

Cc 传感器输出低噪声电缆电容。一般采用的导线值为100－300pF/米。

Ci 运算放大器A1输入电容典型值3pF 。

2.电荷变换级A1，采用高输入阻抗、低噪声、低漂移宽带精密运算放大器。反馈电容Cf1有 101pF、102pF、103pF、104pF四档。根据米勒定理，反馈电容折合到输入端的有效电容量是C =（1+K）Cf1。其中K为A1开环增益典型值为120dB，即106倍。Cf1取100pF最小时C约为108pF。假设传感器输入低噪声电缆长度为 1000米，则Cc为95000pF。假设传感器Ca为5000pF，则CaCcCiC并联后CaCcCi总电容约为105pF，三者总电容与C相比 105pF/108pF = 1/1000。换句话说
 
5000pF自身电容的传感器输出电缆1000米，折合到反馈电容也只影响Cf1 0.1%的精度，而电荷变换级的输出电压为传感器输出电荷Q / 反馈电容Cf1，因此也只影响输出电压0.1%的精度。
电荷变换级的输出电压为Q / Cf1，所以当反馈电容分别为101pF、102pF103pF、104pF时,其输出分别为10mV/pC、1mV/pC。0.1mV/pC。 0.01mV/pC。

3.程控和面板控制参数

为了实现对灵敏杜、滤波常数的调整，我们设计了利用USB接口的计算机程控系统，可以通过计算机对相应参数进行调整，同时面板也可以进行显示和调整。

4.过荷级

以A9为核心当输出电压大于10Vp时,前面板红色发光二级管LED闪亮。此时信号发生削顶失，真应降低增益或查找故障。

5.电源

仪器的工作电压为15V。它由AC220V 50Hz经变压器降压整流滤波，再经可调集成稳压电源稳压后得到。

6.低通滤波器

以A3为核心组成二阶巴特沃斯有源滤波器，元件少，调节方便，通带平坦，可有效地消除高频干扰信号对有用信号的影响。

7.高通滤波器

二阶无源高通滤波器可有效地抑制低频干扰信号对有用信号的影响。

8.末级功放

以A4为核心组成增益，输出短路保护精度高。

二、电荷放大器的主要技术指标

A.电荷放大器最大输入电荷量为50000pC

B.电荷放大器适调方式为三位拨盘式数字指示, 适调误差为<1% C.放大器频率范围(-3dB):

加速度 0.3Hz-100kHz

速度 1Hz-10kHz

位移 1Hz-1kHz D.电荷放大器输出最大电压: ±5Vo-p E.放大器测量误差: 加速度为<1%

速度为<2%

位移为<4% F.放大器低通滤波截止频率(-3dB): 五档分别为100kHz、30kHz、10kHz、3kHz、1kHz, 衰减速率为12dB/oct G.放大器噪声电平: 在1nF传感器电容灵敏度条件下折合到输入端时小于10-2pC H.电荷放大器使用环境: 温度为0 -40℃ 湿度为0-80%RH 。

电荷放大器

电荷放大器的零漂问题

网友问：

压电加速度传感器一般会接一级电荷放大器来实现电荷——电压转换，可是在传感器动态工作时，电荷放大器的输出电压会有不归零的现象发生，如何解决？

电子元件技术网答：

对于电荷放大器输出电压不归零的现象，一般采用如下办法来解决：

1. 采用开关电容电路的技巧，使用CDS采样方式可以有效消除offset电压。

2. 用同步检测电路结构，可以有效消除offset电压。

以上就是电荷放大器的基础知识，本文主要讲解的就是电荷放大器和电荷放大器的主要技术指标以及电荷放大器的零漂问题这些内容。希望能够帮助到广大的工程师朋友们，帮助大家学习，大家多多阅读！

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