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电荷放大器

avatar long wang1 提问时间: 2023-07-22 21:45:48 / 已解决

从石英音叉里面提取电信号,音叉本身作为压电传感器件,信号微弱,输出阻抗很大,所以想利用电荷放大器提取有用信号

问题1:实际电荷放大电路反馈电容要并联一个反馈电阻,如附件的图中所示,这个电阻阻值该如何选择,有文献介绍说,从两个角度,第一,为了稳定静态工作点要大于1MΩ;第二,为了减小低频漂移,输入电阻必须尽量高,但要小于运放 的输入电阻,请帮忙具体解释下这两个角度,为什么至少要在MΩ级呢,谢谢

问题2:电荷放大器相当于一个积分器,主要是电容的作用,加上反馈电阻是引入直流反馈,保证运放工作在放大状态,以防输出电压失控(当输入信号为直流或比较低频),这种说法正确么,能给提供点这方面的资料么,谢谢

问题3:一般使用运放时,均要在同相输入端加补偿电阻,而我查的大部分电荷放大器的产品,为什么都没有加补偿电阻,是出于什么考虑,谢谢

9个回答
  • avatar Bruce Wei
    回答时间: 2023-07-22 22:02:28

    我们先讨论你的第2 个 和 第3个问题,然后再来解释问题1:这种电路结构的工作原理。

    对于问题3,

    楼主看到的产品中,不使用反馈电阻的是采用什么材质的积分电容(CBB、电解质、叠层瓷片)?在积分电容两端有没有复位开关(放电开关)?

    对于问题2,

    我们知道,实际的运算放大器并不是李相放大器,运算放大器输入级的差分对管需要偏置电流使其工作在放大器,等效为两个电流源,同相端Ib+,反相端Ib-。对于楼主贴出来的电路,Ib-需要考虑,如果我们不给Ib-提供电流回路,那么,他会一直给积分电容充电,直至饱和。在一些设计中,Rf的一个作用就是为Ib-提供电流回路。

    在某些应用中,由于采用了Ib非常小的运算放大器,例如OPA129, Ib 100fA。同时,如楼主贴出来的图,还有传感器的RI,泄露电阻;还有复位开关的关断电阻,积分电容的ESR,都可以为Ib提供回路。这些因素,都可以让我们在某些应用中省去Rf。

  • avatar long wang1
    回答时间: 2023-07-22 22:20:57

    我用multisim仿真了下电路,对比反馈电阻的作用,发现在输入信号高频时,输出信号有周期性的偏置,不知道是什么原因,请帮忙

    输入信号为方波,频率100khz,峰值为100nv,附件为反馈电阻有无的对比图,为什么会出现这种周期性的偏置呢?? 谢谢

     

  • avatar Bruce Wei
    回答时间: 2023-07-22 22:37:47

    请贴出原理图,哪个波形是有反馈电阻的?电阻组织是多大?

  • avatar long wang1
    回答时间: 2023-07-22 22:56:05

    上面是电路图,不太清楚为什么当100khz时出现这种现象,但是当我用signal current作为信号源时就没有这种现象

    其波形输出如下

  • avatar Bruce Wei
    回答时间: 2023-07-22 23:13:28

    激励应该使用电流源而不是电压源。

  • avatar long wang1
    回答时间: 2023-07-22 23:46:37

    您好,能具体解释下么,

  • avatar Bruce Wei
    回答时间: 2023-07-23 00:15:44

    楼主用的传感器叫piezoelectric sensor。这种传感器是将压力转换成电荷量,即用电荷量来表征压力变化。C = dQ / dV , Q = ∫I dt;C积分电容电荷,Q为电荷量,I为传感器输出电流。整理后,V = (1/C)* ∫ I dt。对电流积分即可以得到输出电压。

    由于传感器输出的是电流,楼主使用spice模型进行仿真的时候,应该使用理想电流源 并联电阻电容来 模拟传感器。

    针对技术讨论的几点建议:

    1、建议楼主使用TI提供的免费spice仿真软件 TINA v9进行仿真,便于仿真分析;

    2、楼主贴图应注明哪条曲线对应哪个电路,并提供尽可能详细的介绍,因为TI工程师并不能够获得和楼主一样的项目了解;

  • avatar long wang1
    回答时间: 2023-07-23 00:47:47

    您好,您能解释下为什么当用信号发生器做仿真时,会出现“波形偏置”的现象么,不是很清楚,另外能推荐下关于电荷放大器的资料么

    谢谢

  • avatar Bruce Wei
    回答时间: 2023-07-23 01:05:00

    如果使用电压源作为信号激励。我们知道,理想信号源的输出阻抗为0,那么这个电路便成了一个放大倍数非常大的反向放大器。此时,放大器工作在开环的状态。这是一个错误的做法,没有讨论价值。因为实际应用中的传感器是如上图那样的,电流源形式。

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