电荷放大器工作原理请各位高手详细分析下...

来源：学生作业帮编辑：作业帮分类：综合作业时间：2024/05/18 01:32:36

电荷放大器工作原理
请各位高手详细分析下...

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.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.
4.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.
5.末级功放
以A4为核心组成增益,输出短路保护精度高.
6.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.
7.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.
8.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.

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