电荷放大器
发布时间:2014/12/10 21:02:23 访问次数:12820
电荷放大器是利用压电式传感器进行测量时,压电组件输出的信号是电荷量的变化,Q3036I-20N配上适当的电容,它的输出电压可高达几十伏到数百伏,但是信号功率很小,信号源的内阻也很大。为此,要在压电组件和检测电路之间配接一个放大器,放大器应具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点。目前用得较多的是电荷放大器。
电荷放大器是一种带电容负反馈的高输入阻抗、高放大倍数的运算放大器,其优点在于可避免传输电缆分布电容的影响。
如图9-10所示是用于压电传感器的电荷放大器的等效电路。图中,K为开环差模运算放大器,CF为反馈电容,RF为反馈电阻,C。为压电传感器等效电容,C。为电缆分布电容,R。为压电传感器等效电阻,C.为电荷放大器的输入电容。如果忽略较高的输入电阻,电荷放大器的输出电压可由下面公式表达,即
从上式可以看出,电荷放大器输出电压UOUT只与电荷Q和反馈电容有关,而与传输电缆的分布电容无关,说明电荷放大器的输出不受传输电缆长度影响,为远距离测量提供了方便。但是,测量精度却与配接电缆的分布电容C。有关。例如,当Ci =lOOOpF、K=1014、C。一lOOpF,电缆分布电容如果为lOOpF时,要求测量精度为1%时,允许电缆的长度为lOOOm。当要求测量精度为0.1%时,则允许电缆的长度仅有lOOm。
实际使用电荷放大器由电荷转换级、适当调整放大级、低通滤波器、电压放大器组成,如图9-11所示。其中电荷转换,将压电组件严生的电荷量转换为电压;适当调整放大级可对不同灵敏度的传感器进行适当的补偿,使不同传感器能输出相同的电压号;低通滤波器可对系统的截止频率进行调节。
电荷放大器是利用压电式传感器进行测量时,压电组件输出的信号是电荷量的变化,Q3036I-20N配上适当的电容,它的输出电压可高达几十伏到数百伏,但是信号功率很小,信号源的内阻也很大。为此,要在压电组件和检测电路之间配接一个放大器,放大器应具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点。目前用得较多的是电荷放大器。
电荷放大器是一种带电容负反馈的高输入阻抗、高放大倍数的运算放大器,其优点在于可避免传输电缆分布电容的影响。
如图9-10所示是用于压电传感器的电荷放大器的等效电路。图中,K为开环差模运算放大器,CF为反馈电容,RF为反馈电阻,C。为压电传感器等效电容,C。为电缆分布电容,R。为压电传感器等效电阻,C.为电荷放大器的输入电容。如果忽略较高的输入电阻,电荷放大器的输出电压可由下面公式表达,即
从上式可以看出,电荷放大器输出电压UOUT只与电荷Q和反馈电容有关,而与传输电缆的分布电容无关,说明电荷放大器的输出不受传输电缆长度影响,为远距离测量提供了方便。但是,测量精度却与配接电缆的分布电容C。有关。例如,当Ci =lOOOpF、K=1014、C。一lOOpF,电缆分布电容如果为lOOpF时,要求测量精度为1%时,允许电缆的长度为lOOOm。当要求测量精度为0.1%时,则允许电缆的长度仅有lOOm。
实际使用电荷放大器由电荷转换级、适当调整放大级、低通滤波器、电压放大器组成,如图9-11所示。其中电荷转换,将压电组件严生的电荷量转换为电压;适当调整放大级可对不同灵敏度的传感器进行适当的补偿,使不同传感器能输出相同的电压号;低通滤波器可对系统的截止频率进行调节。
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