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电荷放大器编辑词条

在使用压电晶体传感器的测试系统中,电荷放大器是一种必不可少的信号适调器。它能够将传感器输出的微弱电荷信号转化为放大的电压信号,同时又能够将传感器的高阻抗输出转换成低阻抗输出。

1电荷放大器的应用

  在测试系统中,测试产品在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力即为可靠性。测试系统的每一部分都会不同程度的影响整个系统的可靠性,由于部分的失效引起的系统失效的概率也就不同。
  随着存储测试技术的发展,存储测试系统逐渐模块化、标准化和系列化。如果将一些功能模块制成ASIC,就会满足动态测试对测试装置的要求,并使存储测试系统可靠性得到极大地提高。图1 为使用专用集成电路设计的存储测试系统。电荷放大器是测试系统中的一个串联环节,因此它的失效直接影响整个系统的失效。

电荷放大器的应用

2电荷放大器的原理

  图2 为电荷放大器原理图。

电荷放大器原理图

  压电晶体受到压力作用产生电荷Q;Ca 是传感器级间电容,Qa 是此时充到Ca 中的电荷;Cc 是传感器传输电缆的电容,Qc是此时充到Cc 中的电荷,Gc 是输入电缆漏电导;Ci是电荷放大器的输入电容,Qi 是此时充到Ci 中的电荷,Gi 是放大器的输入电导;Ud 是此时在运算放大器反相输入端上产生的差动电压;Cf 是电荷放大器的反馈电容,作用到Cf 两端的电压是Ud 和输出电压U0 的差值,Qf 是此时充入Cf 的电荷,Gf 是放大器的反馈电导;运算放大器的开环系数为A,由于电压是反向输入,所以:
  U0=-A×Ud
  因此作用在Cf 两端的电压为:
  Ucf=Ud-(-A×Ud)=Ud×(1+A)
  假设反馈电阻Rf的阻值为无限大:
  Q=Qa+Qc+Qi+Qf=Ud×(Ca+Cc+Ci+(1+A)Cf)
  所以

  在精度的范围内可以忽略部分数量级小的部分,可以认为:


  根据传感器的电荷灵敏度、量程和反馈的电容计算出输出的最大电压。

 
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