CN2579081Y - 低非线性电荷放大器 - Google Patents

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刘明贵
吴涛
孙东宁
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Abstract

本实用新型公开了一种低非线性电荷放大器，这种设备中带有一个由两个对称的NPN、PNP三极管、两个基极电阻、两个二极管及两个发射极限流电阻组成的电压范围扩充装置，能在电荷输出型传感器信号的工程测试中扩充电荷放大器的输出电压线性范围、增加电容负反馈电流，从而提高对大幅电荷信号的放大精度并降低对集成运算放大器电气性能指标的要求。

Description

低非线性电荷放大器
                          技术领域
本实用新型涉及一种工程测试技术中的电荷放大装置。
                          背景技术
目前国内生产的与压电晶体型传感器配套使用的二次仪表中都具有电荷放大装置。在这些装置中，通常采用由集成运算放大器及电容器组成的电容负反馈电路将输入的电荷量转换为电压量输出并放大，由于集成运算放大器的输出电压及电流的电气性能指标的限制，当输出电压信号的幅度较大时则会因饱和现象而引起非线性误差增大。
                          发明内容
本实用新型的目的是提供一种低非线性失真电荷放大装置，能在电荷输出型传感器信号的工程测试中扩充电荷放大器的输出电压线性范围、增加电容负反馈电流、降低集成运算放大器的饱和现象并加大反馈深度，从而实现对大幅度电荷信号的放大精度。
为达到上述目的，本实用新型在上述低非线性电荷放大器中采用了一个电压范围扩充装置，该装置由两个对称的NPN、PNP高频三极管、两个基极电阻、两个二极管及两个发射极限流电阻组成；两个基极电阻的一端分别与两个三极管的集电极连接，NPN、PNP三级管的集电极分别与电压扩充直流正电源、负电源连接，两个基极电阻的另一端分别与两个三极管的基极连接，NPN三极管的基极与二极管的正极连接，PNP三极管的基极与另一个二极管的负极连接，两个二极管的另外一极连接并与电容负反馈放大器前向通路中的开环集成运算放大器的输出端连接，两个射极电阻串联后两端分别与两个三极管的发射极连接，其中间抽头与反馈电容连接。
                         附图说明
图1低非线性电荷放大器结构框图
图2电压范围扩充装置电路原理图
                        具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1所示，本实用新型的低非线性电荷放大器由开环运算放大器、电压范围扩充装置、负反馈电容形成的电容负反馈放大器及电压适配器、高通滤波器组成。电荷输入量Qi经开环集成运算放大器转换为电压量并由电压范围扩充装置输出电压信号V1，V1经负反馈电容接至负反馈输入端与Qi形成负反馈关系，负反馈电容的容纳值确定电容负反馈电路的转移放大倍数，电压适配器是由集成运算放大器构成的电压比例放大器，微调电压适配器的增益可将V1按所需增益进行放大或衰减从而实现对Qi的精确转换与放大并可降低对反馈电容值的高精确度要求，高通滤波器将低频漂移分量滤除后输出最终的动态信号Vo。
在图2中，Ri、Ci为输入耦合电阻和电容，A为开环集成运算放大器，Rf、Cf为反馈电阻和电容，电容负反馈放大器的前向通路中由NPN三极管T1、PNP三极管T2、基极电阻Rb1和Rb2、二极管D1和D2及发射极电阻Re1、和Re2组成一个电压范围扩充装置。T1、T2为伏安特性对称的两个三极管，分别与Rb1、D1、Re1及Rb2、D2、Re2构成两个对称的电压射极限随器，当集成运算放大器输出电压为正时T1导通T2截止，当集成运算放大器输出电压为负时T2导通T1截止，T1、T2的集电集分别接至电压扩充直流电源EL+、EL-，可取EL+、EL-的绝对值大于集成运算放大器直流电源E+、E-的额定值，Re1、Re2为小阻值限流电阻，Re1、Re2串联电路的中间抽头即为共同输出端，输出电压V1仅是集成运算放大器输出电压的单位增益放大但其线性范围得到扩充，反馈电容Cf中的电流较之集成运算放大器的输出电流得到了放大，Ri、Ci与Cf构成电容负反馈放大器的输入节点，整体形成深度电容负反馈电路，其转移放大倍数为： G ≈ - 1 C f - - - ( 1 ) 二极管D1、D2的作用是对T1、T2的发射结的静态直流电位差进行补偿从而减小输出推挽电压信号的交越失真，Rf是一个高阻值的反馈电阻，利用浅负反馈来改善总体的稳定性。
由于本实用新型采用的电压范围扩充装置在电容负反馈放大器的前向通路中扩充了电压输出信号的线性范围、增加了电容负反馈电流，电荷放大器的大信号输出的非线性大大降低，从而提高了对大幅电荷信号的放大精度；电压范围扩充装置的外加正、负电源电压可以高于集成运算放大器的额定电源电压值且输出电流也大于集成运算放大器的额定输出电流，因此该装置还可降低对集成运算放大器电气性能指标的要求。

Claims (1)

1.一种输入为电荷量输出为电压量，带有电容负反馈放大器、电压适配器及高通滤波器的低非线性电荷放大器，其特征在于：电容负反馈放大器的前向通路中带有一个电压范围扩充装置，该装置由两个对称的NPN、PNP高频三极管、两个基极电阻、两个二极管及两个发射极限流电阻组成；两个基极电阻的一端分别与两个三极管的集电极连接，NPN、PNP三级管的集电极分别与电压扩充直流正电源、负电源连接，两个基极电阻的另一端分别与两个三极管的基极连接，NPN三极管的基极与二极管的正极连接，PNP三极管的基极与另一个二极管的负极连接，两个二极管的另外一极连接并与电容负反馈放大器前向通路中的开环集成运算放大器的输出端连接，两个射极电阻串联后两端分别与两个三极管的发射极连接，其中间抽头与反馈电容连接。
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