CN203933558U - 一种电荷放大电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电荷放大电路，包括电荷变换单元、灵敏度适调级单元、低通滤波单元、高通滤波单元、末级功放单元和过荷级单元，其中电荷变换单元输入端接收信号，电荷变换单元的输出端与灵敏度适调级单元输入端连接，灵敏度适调级单元输出端连接低通滤波单元输入端，低通滤波单元输出端连接高通滤波单元输入端，高通滤波单元输出端连接末级功放单元输入端，末级功放单元输出端与信号输出端连接后接地并于过荷级单元输入端连接，过荷级单元一端接地。
Description
技术领域
本实用新型涉及信号放大领域，特别是一种电荷放大电路。
背景技术
在动态车辆测量过程中需要将传感器测得的微弱的信号进行放大处理后进行运算。现有的电荷放大电路所接收的信号往往比较微弱，优势不能准确的识别传感器所发射的信号；另外，电荷放大电路的放大器件存在过大的放大电压使得信号发生消顶失真，使得计算出现偏差。
发明内容
本实用新型为了克服现有技术的不足，提供了一种放大信号效果好的电荷放大电路。
一种电荷放大电路，包括电荷变换单元、灵敏度适调级单元、低通滤波单元、高通滤波单元、末级功放单元和过荷级单元，其中电荷变换单元输入端接收信号，电荷变换单元的输出端与灵敏度适调级单元输入端连接，灵敏度适调级单元输出端连接低通滤波单元输入端，低通滤波单元输出端连接高通滤波单元输入端，高通滤波单元输出端连接末级功放单元输入端，末级功放单元输出端与信号输出端连接后接地并于过荷级单元输入端连接，过荷级单元一端接地。
本实用新型与现有技术相比，具有显著优点：（1）设计灵敏度适调级单元，可以针对不同灵敏度的传感器进行电压输出处理；（2）设计过荷级单元，在电压过大导致信号发生消顶失真，进行降低增益处理。
附图说明
图1是电荷放大器系统结构图；
图2是工作原理图。
具体实施例
下面结合附图，详细地描述本发明提供的电荷放大电路。
一种电荷放大电路，包括电荷变换单元、灵敏度适调级单元、低通滤波单元、高通滤波单元、末级功放单元和过荷级单元，其中电荷变换单元输入端接收信号，电荷变换单元的输出端与灵敏度适调级单元输入端连接，灵敏度适调级单元输出端连接低通滤波单元输入端，低通滤波单元输出端连接高通滤波单元输入端，高通滤波单元输出端连接末级功放单元输入端，末级功放单元输出端与信号输出端连接后接地并于过荷级单元输入端连接，过荷级单元一端接地。
具体的，所述的电荷变换单元中，信号接收端与第一电容Ca、第二电容Cc、第三电容Ci并联连接，第三电容Ci一端与第一运算放大器A1的正向输入端连接，第三电容Ci另一端与第一运算放大器A1的反向输入端连接，所述第三电容Ci还与反馈电容Cf1一端连接，反馈电容Cf1另一端连接第一运算放大器A1的输出端和灵敏度适调级单元。其中第一运算放大器A1可以将电荷变换为与其成正比的电压（1pC/1mV），将高输出阻抗变为低输出阻抗。其中第一电容Ca配接传感器，第二电容Cc为传感器输出低噪声电缆电容，第三电容Ci 为第一运算放大器A1输入电容，反馈电容Cf1有101pF、102pF、103pF、104pF四档；电荷变换单元输出电压为Q/Cf1，所以当反馈电容Cf1分别为101pF、102pF、103pF、104pF时，其输出分别为10mV/pC、1mV/pC、0.1mV/pC、0.01mV/pC；第一运算放大器A1为精度高、噪声低、漂移小的运算放大器。
灵敏度适调级单元中，传感器灵敏度适调电位器W一端连接电荷变换单元中的反馈电容Cf1另一端，传感器灵敏度适调电位器W另一端连接第二运算放大器A2输入端和反馈电阻Rf2一端，反馈电阻Rf2的另一端连接第二运算放大器A2输出端和低通滤波单元中的第一电阻R1的一端。灵敏度适调级单元可以针对不同灵敏度的传感器进行电压输出处理。其中传感器灵敏度适调电位器W的灵敏度特性为0.1-1000mv/Pc，可按三位数字转盘调节传感器电荷灵敏度1-109.9 Pc /Unit。反馈电阻Rf2与第二运算放大器A2并联可以稳定放大器A2的直流工作点。
低通滤波单元是通过第三运算放大器A3为主要核心组成的二阶滤波器，第一电阻R1的一端与灵敏度适调级单元中的反馈电阻Rf2的另一端连接，第一电阻R1的另一端与第四电容C4的一端和第三运算放大器A3的输入端连接，第四电容C4的另一端连接第三运算放大器A3的输出端和高通滤波单元中的第五电容C5的一端。利用改变R1，来得到5档不同的下限频率。低通滤波单元可以有效消除干扰信号对有用信号的影响。
高通滤波单元为RC滤波器，第六电容C6的一端连接低通滤波单元中的第四电容C4的另一端，第六电容C6的另一端连接第三电阻R3后接地，第六电容C6的另一端还与末级功放单元中的第四运算放大器A4的输入端连接。利用改变R3，来得到6档不同的下限频率。高通滤波单元可有效地抑制低频干扰信号对有用信号的影响。
末级功放单元中，第四运算放大器A4的输入端与高通滤波单元中的第五电容C5的另一端连接，第四运算放大器A4的输出端连接信号输出端后接地，第四运算放大器A4的输出端还与过荷级单元中的第五运算放大器A5的输入端连接。
过荷级单元中，第五运算放大器A5的输入端连接末级功放单元中的第四运算放大器A4的输出端，第五运算放大器A5的输出端接LED等后接地。当末级功放单元输出的电压大于最大输出幅度时，信号发生消顶失真，可使过荷级单元工作，即过荷级单元进行降低增益处理，同时，LED发光报警。
该装置由一个稳压电源为其供电。
本实用新型涉及的放大器技术参数：
（1）输入特性：最大输入的电荷量为正负106Pc；
（2）灵敏度：0.1-1000mv/Pc；
（3）传感器灵敏度调节：可按三位数字转盘调节传感器电荷灵敏度1-109.9 Pc /Unit；
（4）准确度：1mV/ Unit，10mV/ Unit，100mV/ Unit，1000mV/ Unit；
（5）高通滤波器：下限频率0.3 Hz、1 Hz、3 Hz、10Hz、30 Hz、100Hz六档；
（6）低通滤波器：上限频率1 Hz、3 Hz、10 Hz、30Hz、100Hz五档；
（7）输出特性：
（a）最大输出幅度：±10Vp；
（b）最大输出电流：±100mA；
（c）最小负载电阻：100Q。
Claims (7)
1.一种电荷放大电路，其特征在于：包括电荷变换单元、灵敏度适调级单元、低通滤波单元、高通滤波单元、末级功放单元和过荷级单元，其中电荷变换单元输入端接收信号，电荷变换单元的输出端与灵敏度适调级单元输入端连接，灵敏度适调级单元输出端连接低通滤波单元输入端，低通滤波单元输出端连接高通滤波单元输入端，高通滤波单元输出端连接末级功放单元输入端，末级功放单元输出端与信号输出端连接后接地并于过荷级单元输入端连接，过荷级单元一端接地。
2.根据权利要求1所述的电荷放大电路，其特征在于：所述的电荷变换单元中，信号接收端与第一电容Ca、第二电容Cc、第三电容Ci并联连接，第三电容Ci一端与第一运算放大器A1的正向输入端连接，第三电容Ci另一端与第一运算放大器A1的反向输入端连接，所述第三电容Ci还与反馈电容Cf1一端连接，反馈电容Cf1另一端连接第一运算放大器A1的输出端和灵敏度适调级单元。
3.根据权利要求2所述的电荷放大电路，其特征在于：所述的灵敏度适调级单元中，传感器灵敏度适调电位器W一端连接电荷变换单元，另一端连接第二运算放大器A2输入端，第二运算放大器A2输出端与低通滤波单元连接，反馈电阻Rf2与第二运算放大器A2并联。
4.根据权利要求3所述的电荷放大电路，其特征在于：所述的低通滤波单元中，第一电阻R1的一端与灵敏度适调级单元连接，第一电阻R1的另一端与第三运算放大器A3的输入端连接，第三运算放大器A3的输出端与高通滤波单元连接，第四电容C4与第三运算放大器A3并联。
5.根据权利要求4所述的电荷放大电路，其特征在于：所述的高通滤波单元中，第五电容C5的一端连接低通滤波单元，另一端连接第二电阻R2后接地，第五电容C5的另一端还与末级功放单元连接。
6.根据权利要求5所述的电荷放大电路，其特征在于：所述的末级功放单元中，第四运算放大器A4的输入端与高通滤波单元连接，第四运算放大器A4的输出端连接信号输出端后接地，第四运算放大器A4的输出端还与过荷级单元连接。
7.根据权利要求6所述的电荷放大电路，其特征在于：所述的过荷级单元中，第五运算放大器A5的输入端连接末级功放单元，第五运算放大器A5的输出端接LED等后接地。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104467717A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-03-25 | 中国航空工业集团公司第六三一研究所 | 差分高精度低温漂低偏移电荷放大器 |
| CN105571710A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-11 | 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 | 一种发动机机载振动信号采集电路 |
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2014
- 2014-06-11 CN CN201420306972.9U patent/CN203933558U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN105571710A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-11 | 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 | 一种发动机机载振动信号采集电路 |
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