電荷放大器由電荷變換級、適調級、低通濾波器、高通濾波器、末級功放、電源幾部分組成。
基本介紹
- 中文名：電荷放大器
- 性質：器件
- 作用：電荷放大
- 組成部分：電荷變換級、適調級等
簡介,主要技術指標,
簡介
1.多數感測器的感應部分能將機械量轉變成微弱的電荷量Q，而且輸出阻抗Ra極高。而通過適配電荷放大器就將此微弱電荷變換成與其成正比的電壓，並將高輸出阻抗變為低輸出阻抗。Ca 配接感測器自身電容一般為數千pF，1/2 RaCa決定感測器低頻下限。
Cc 感測器輸出低噪聲電纜電容。一般採用的導線值為100－300pF/米。
Ci 運算放大器A1輸入電容典型值3pF 。
2.電荷變換級A1，採用高輸入阻抗、低噪聲、低漂移寬頻精密運算放大器。反饋電容Cf1有101pF、102pF、103pF、104pF四檔。根據米勒定理，反饋電容折合到輸入端的有效電容量是C =（1+K）Cf1。其中K為A1開環增益典型值為120dB，即106倍。Cf1取100pF最小時C約為108pF。假設感測器輸入低噪聲電纜長度為1000米，則Cc為95000pF。假設感測器Ca為5000pF，則CaCcCiC並聯後CaCcCi總電容約為105pF，三者總電容與C相比105pF/108pF = 1/1000。換句話說5000pF自身電容的感測器輸出電纜1000米，折合到反饋電容也只影響Cf1 0.1%的精度，而電荷變換級的輸出電壓為感測器輸出電荷Q / 反饋電容Cf1，因此也只影響輸出電壓0.1%的精度。
電荷變換級的輸出電壓為Q / Cf1，所以當反饋電容分別為101pF、102pF103pF、104pF時,其輸出分別為10mV/pC、1mV/pC。0.1mV/pC。0.01mV/pC。
3.低通濾波器
以A3為核心組成二階巴特沃斯有源濾波器，元件少，調節方便，通帶平坦，可有效地消除高頻干擾信號對有用信號的影響。
4.高通濾波器
二階無源高通濾波器可有效地抑制低頻干擾信號對有用信號的影響。
5.末級功放
以A4為核心組成增益，輸出短路保護精度高。
6.程控和面板控制參數
為了實現對靈敏度、濾波常數的調整，我們設計了利用USB接口的計算機程控系統，可以通過計算機對相應參數進行調整，同時面板也可以進行顯示和調整。
7.過荷級
以A9為核心當輸出電壓大於10Vp時,前面板紅色發光二級管LED閃亮。此時信號發生削頂失真，應降低增益或查找故障。
8.電源
儀器的工作電壓為15V。它由AC220V 50Hz經變壓器降壓整流濾波，再經可調集成穩壓電源穩壓後得到。
主要技術指標
A.電荷放大器最大輸入電荷量為50000pC
B.電荷放大器適調方式為三位撥盤式數字指示, 適調誤差為<1% C.放大器頻率範圍(-3dB):
加速度 0.3Hz-100kHz
速度 1Hz-10kHz
位移 1Hz-1kHz D.電荷放大器輸出最大電壓: ±5Vo-p E.放大器測量誤差: 加速度為<1%
速度為<2%
