CN1012875B - 新型阻抗变换器 - Google Patents

新型阻抗变换器

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CN1012875B
CN1012875B CN 90103534 CN90103534A CN1012875B CN 1012875 B CN1012875 B CN 1012875B CN 90103534 CN90103534 CN 90103534 CN 90103534 A CN90103534 A CN 90103534A CN 1012875 B CN1012875 B CN 1012875B
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连绥仁
章煜
张宏乐
杜时明
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Abstract

本发明提供一种新的具有高输入阻抗、低输出阻抗的交流放大器或交流阻抗变换器，它由一只运算放大器或差分放大器、一只双极晶体管或场效应晶体管、一只稳压二极管、五只电阻器和两只电容组成，它没有单独的供给电源的接线端，它只有三个接线端即信号输入端、信号输出端和公共端，它的输出信号从运算放大器或差分放大器的电源输入端引出，可以在仪器仪表、陆地和海上地震勘探、环境科学、振动测量技术中可以广泛地用作具有高输出阻抗的传感器的输出电路。

Description

本发明涉及具有高输入阻抗、低输出阻抗的交流放大器，它由一个运算放大器或差分放大器、一只两极晶体管或场效应晶体管、一只稳压二极管、若干电阻器和若干电容器组成。
本发明提供一种具有高输入阻抗、低输出阻抗的交流放大器，它与外电路的接线端数量减少到最低限度。
迄今，用运算放大器构成的具有高输入阻抗、低输出阻抗的交流阻抗变换器需要单独的供给电源的接线端。图1和图2是用运算放大器构成的阻抗变换器的典型电路。图1所示的阻抗变换器需要单独的正电压源接线端和负电压源接线端，连同信号输入端、信号输出端和公共端，一共有五个接线端。图2所示的阻抗变换器需要单独的正电源接线端，连同信号输入端、信号输出端和公共端，一共有四个接线端。
阻抗变换器常用作压电加速度传感器、压电式压力传感器这类具有很高输出阻抗的传感器的输出电路，将传感器测量的信号传送给输入阻抗较低的二次仪表。传感器与阻抗变换器之间用同轴电缆连接、阻抗变换器与二次仪表之间需要四根或三根连接线。为了减少传感器与二次仪表之间的连接线的影响，常常把阻抗变换器与传感器安装在一个壳体中或者把阻抗变换器装在传感器的壳体中成为带阻抗变换器的传感器。这种带阻抗变换器的传感器与二次仪表之间需要四根或三根联接线，不能用同轴电缆连接。在多点测量时，减少传感器与二次仪表之间的连接线的数量是很有意义的。
本发明的目的是提供一种交流阻抗变换器，它用运算放大器或差动放大器构成、但不需要单独的供给电源的接线端，它只有三个接线端即信号输入端、信号输出端和公共端。本发明提供的阻抗变换器与传感器之间用同轴电缆连接，它与二次仪表之间只需要两根连接线，因此可以用同轴电缆连接。用本发明提供的阻抗变换器和前述的具有高输出阻抗的传感器装在一个壳体中或装在传感器的壳体中成为一个整体。这种带阻抗变换器的传感器与二次仪表之间只有两根连接线，因而可以使用同轴电缆连接。
图1和图2是已有的用运算放大器构成的阻抗变换器的电路图。
图3是本发明提供的阻抗变换器的电路图。
图4是本发明提供的阻抗变换器的另一个实施例。
图5是本发明提供的阻抗变换器的第三个实施例。
图6是本发明提供的阻抗变换器的第四个实施例。
图7是应用本发明提供的阻抗变换器的一个实施例。
本发明提供的如图3所示的阻抗变换器100由运算放大器或差分放大器A、双极晶体管T、稳压二极管D、电阻器R1、R2、R3、R4、R5、电容器C1、C2组成，其特征是：运算放大器或差分放大器A的输出端3接到反相输入端1和双极晶体管T的基极7，双极晶体管T的发射极6与运算放大器或差分放大器A的正电源输入端 4之间由稳压二极管D连接，双极晶体管T的集电极8与运算放大器或差分放大器A的负电源输入端5连接。运算放大器或差分放大器A的正电源输入端4与负电源输入端5之间又用电阻器R4和R5连接，阻抗变换器100的输入端a与运算放大器或差分放大器的同相输入端2之间用电容器C1和电阻器R1连接，接点9与接点11之间由电阻器R2和R3连接，运算放大器或差分放大器的输出端3与接点10之间又用电容器C2连接。本发明提供的阻抗变换器100的输出信号从运算放大器或差分放大器的正电源输入端4引出。运算放大器或差分放大器的正电源输入端4直接连到阻抗变换器的输出端b、运算放大器或差分放大器A的负电源输入端5接阻抗变换器100的公共端c。本发明提供的阻抗变换器100没有单独的供给电源的接线端，它只有三个接线端即信号输入端、信号输出端和公共端。
图4是本发明提供的阻抗变换器的另一个实施例。在这个例子中用场效应晶体管代替双极晶体管。
图5是本发明提供的阻抗变换器的第三个实施例。在这个实例中运算放大器（或差分放大器）A的输出端3与双极晶体管T的基极7之间用电容C3连接，基极7与集电极8之间接电阻器R6（或者把电阻器R6并联在电容器C3上），双极晶体管T的发射极6与运算放大器或差分放大器A的正电源输入端4直接连接。
图6是本发明提供的阻抗变换器的第四个实施例。在这个实例中运算放大器（或差分放大器）A的输出端3与正电源输入端4之间用稳压二极管D连接，运算放大器或差分放大器A的输出端3与负电源输入端5用电阻器R7连接。
图7给出应用本发明提供的阻抗变换器的一个实例。具有高输出阻抗的压电加速度传感器或压电式压力传感器200和本发明提供的阻抗变换器100装在一个壳体中成为带阻抗变换器的传感器300。传感器200的两个输出端分别接到阻抗变换器100的输入端a和公共端c，带阻抗变换器的传感器300只有两个接线端，它的信号输出端b和公共端c（同时就是阻抗变换器100的信号输出端和公共端）用同轴电缆400分别接到二次仪表500中的恒流源L的13端和输入阻抗较低的交流放大器A1的公共端15，恒流源L的13端与输入阻抗较低的交流放大器A1的输入端14之间由电容C4连接，恒流源L的12端接电压源Ec。
由于本发明提供的交流阻抗变换器的输出信号是从运算放大器或差分放大器的电源输入端引出，而运算放大器或差分放大器的电源输入端与双极晶体管的发射极或埸效应晶体管的源极连接，因此本发明提供的交流阻抗变换器具有很低的输出阻抗。
和已有的、用运算放大器构成的阻抗变换器相比，本发明提供的阻抗变换器的优点是它不需要单独的供给电源的连接线，它只有三个接线端即信号输入端、信号输出端和公共端，本发明提供的阻抗变换器的另一个优点是它的输出端b的直流电位不受电压源Ec变化的影响，阻抗变换器的交流输出信号也不受电压源Ec变化的影响。
本发明提供的交流阻抗变换器在仪器仪表、陆地和海上地震勘探、环境科学、振动测量技术中可以广泛用作具有高输出阻抗的传感器如压电加速度传感器、压电式压力传感器、电容传感器的输出电路。

Claims (3)

1、由一个运算放大器或差分放大器A、一只双极晶体管T、一只稳压二极管、若干电阻器和若干电容器组成的交流阻抗变换器，其特征是运算放大器或差分放大器A的输出信号经过双极晶体管T和一只稳压二极管D送到所述运算放大器A的电源输入端，双极晶体管T的发射极接到稳压二极管D的阴极，稳压二极管D的阳极接到所述的运算放大器或差分放大器A的电源输入端，它没有单独的供给电源的接线端，它只有信号输入端a、信号输出端b和公共端c，它的输出信号从运算放大器或差分放大器的电源输入端引出。
2、根据权利要求1所述的阻抗变换器其特征还包括放大器或差分放大器A的输出信号经过适当偏置的双极晶体管或埸效应晶体管T、并由该双极晶体管的发射极或埸效应晶体管的源极接到所述运算放大器或差分放大器的电源输入端。
3、根据权利要求1所述的阻抗变换器其特征还包括运算放大器或差分放大器A的输出信号经过适当偏置的稳压二极管接到所述运算放大器或差分放大器的电源输入端。
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