CN203951445U - 前置放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了前置放大器，包括电荷电压转换电路，通过第一运算放大器OP1把次声波传感器高阻抗的弱电荷信号，转换成低阻抗电压信号；信号调理电路，根据所述低阻抗电压信号的大小，对所述前置放大器进行过压保护，同时对所述低阻抗电压信号进行信号调理，得到一定频率内的输出电压信号；信号放大电路，通过第二运算放大器OP2将信号调理电路的输出电压信号放大为高功率输出信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及前置放大器，尤其是涉及一种次声传感器用前置放大器。
背景技术
自然界中频率低于20Hz的声波为次声波，传播距离远，不易被介质吸收。现在常用的放大器存在这样的缺陷：一、现有的放大器在放大10mV以下信号时本底噪声较大，对于微弱的信号不能满足应用要求。二、现有的放大器输出的功率较低，负载能力差。三、现有的放大器缺少过压保护电路，通过大信号时容易被破坏。同时，管道内置次声波传感器，安装在管道内部，与管道内部介质接触，通过检测管道内介质泄漏的次声波来确定管道是否发生泄漏。这种次声波传感器检测的泄漏信号弱，频带宽，常用的前置放大器不能满足要求。
次声波传感器输出的为高阻抗的电荷信号，因此，前置放大器具有把高阻电荷电路转变为低阻抗电压信号的功能，其次电压信号经过带通滤波器进行信号调理，得到一定频率内的信号，最后经过信号放大电路放大输出。
实用新型内容
本实用新型设计开发了前置放大器。该前置放大器所要解决的主要技术问题在于，把次声波传感器高阻抗的弱电荷信号转换成电压信号，经过信号调理选择一端最强频率的次声波信号，对最强次声波信号进行放大处理，实现数据的采集。
为了使上述目标得以实现，本实用新型提供的技术方案为：前置放大器，其特征在于，包括：电荷电压转换电路，其输入端为所述前置放大器的信号 输入端，所述电荷电压转换电路用于把次声波传感器的高阻抗弱电荷信号转换成低阻抗电压信号，所述电荷电压转换电路包括第一运算放大器OP1、电阻R1和电容C1，所述第一运算放大器OP1包括第一运算放大器OP1负向输入端、第一运算放大器OP1正向输入端和第一运算放大器OP1输出端，所述第一运算放大器OP1负向输入端分别与所述电阻R1、所述电容C1相连接，所述第一运算放大器OP1正向输入端与地面连接，所述第一运算放大器OP1输出端分别与所述R1、所述电容C1相连接；
信号调理电路，其根据所述低阻抗电压信号的大小，对所述前置放大器进行过压保护，同时对所述低阻抗电压信号进行信号调理，得到一定频率内的输出电压信号，所述信号调理电路包括二极管D、电阻R2、电阻R3、电容C2和电容C3，所述二极管D包括二极管D正极和二极管D负极，所述二极管D正极、电阻R2分别与所述第一运算放大器OP1输出端相连接，所述电容C2、电容C3分别与所述电阻R2相连接，所述地面分别与所述二极管D负极、所述电容C2、所述电容C3、所述电阻R3相连接；
信号放大电路，其用于将所述输出电压信号放大为高功率输出信号，包括第二运算放大器OP2、电阻R4和电容C4，所述第二运算放大器OP2包括第二运算放大器OP2负向输入端、第二运算放大器OP2正向输入端和第二运算放大器OP2输出端，所述第二运算放大器OP2正向输入端与所述电阻R2相连接，所述第二运算放大器OP2负向输入端与所述电阻R3相连接，所述电阻R4、所述电容C4分别与第二运算放大器OP2正向输入端相连接，所述第二运算放大器OP2输出端分别与所述电阻R4、所述电容C4相连接。
所述二极管D为稳压二极管，具有过压保护电路的作用。
所述第一运算放大器OP1是采用低输入阻抗的运算放大器，所述第二运算放大器OP2是采用高输入阻抗的运算放大器。
所述前置放大器包括封装壳体，所述封装壳体上设有四个端口，分别为第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；所述第一端口和第三端口为所 述前置放大器的接地端，所述第一端口连接所述第一运算放大器OP1正向输入端，所述第三端口分别与所述二极管D负极、所述电容C2、所述电容C3、所述电阻R3相连接；所述第二端口为所述前置放大器的信号输入端，所述第四端口为所述前置放大器的信号输出端。
本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。相对于现有的放大器对电荷进行简单处理来说，本实用新型提供的前置放大器首先具有电压过载保护功能，进而通过信号调理电路，减少干扰信号，提高前置放大器的输出精度。最后通过二次电路放大将所需信号输出，从而获得了较好精度和幅度的信号。
综上所述，本实用新型前置放大器，其在技术发展有限的领域内，不论在材料上、结构上或是功能上都有较大的进步，并产生了好用的效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
附图说明
图1是本实用新型前置放大器的一个实施例的结构示意图。
图2是本实用新型前置放大器的电路连接图。
具体实施方式
以下结合附图，对依据本实用新型提出的前置放大器，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
图1为前置放大器的一个实施例的结构示意图，本实用新型主要包括：电荷电压转换电路1、与其相连的信号调理电路2以及与信号调理电路2相连的信号放大电路3。
其中：电荷电压转换电路1用于对电荷信号进行积分和放大运算，得到第一电压信号，并将该电压信号输送到信号调理电路2中。信号调理电路2对输入的电压信号进行滤波处理，消除干扰信号，获得所需的信号。信号放 大电路对消除干扰后所需的信号进行再次放大。并通过信号输出端口输出。
图2是本实用新型前置放大器的电路连接图。
在本实施例中，包括二极管D、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、第一运算放大器OP1和第二运算放大器OP2，输入端Vi和输出端Vo。
电阻R1与电容C1并联，一端连接在第一运算放大器OP1的负向输入端、一端连接在第一运算放大器OP1的输出端。第一运算放大器OP1的正向输入端接地；电阻R2的一端与放第一运算放大器OP1的输出端连接，另一端连接与第二运算放大器OP2的正向输入端连接；输入端二极管D与第二运算放大器OP2并联，电容C2与电容C3并联，电阻R4和电容C4并联，共同与R2一端连接第二运算放大器OP2的正向输入端，电容C2和电容C3并联的另一端接地，电阻R4和电容C4并联另一端与第二运算放大器OP2输出端连接；第二放大器OP2的负向输入端与电阻R3连接，电阻R3的另一端接地。
信号通过信号输入端Vi输入到电荷电压转换电路的第一运算放大器OP1的负向输入端，电荷电压转换电路种的第一运算放大器OP1为低阻抗运算放大器，将输入端高阻抗电荷信号转换为低阻抗电压信号，电阻R1和电容C1对第一运算放大器起保护作用。
第一运算放大器OP1输出端输出的低阻抗电压信号经过电阻R2、电容C2和电容C3进行滤波处理，消除干扰信号后，获得第二运算放大器所需要的信号，二极管D为稳压二极管，其电压-电流特性曲线与普通二极管相似，但反向击穿曲线比较陡；稳压二极管反向电压在一定范围内变化时，反向电流很小，当第一运算放大器OP1输出端输出的低阻抗电压猛增到击穿电压时，反向电流突然猛增，稳压二极管从而反向击穿，此后，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压变化却相当小，利用这一特性，稳压二极管就对前置放大器的电路起到稳定电压的作用了。并且，稳压二极管与其他普通二极管不同，它的反向击穿是可逆性的，当去掉反向电压时，稳压二极管又 恢复正常，但如果反向电流超过允许范围时，稳压二极管将会发热击穿。所以，与稳压二极管配合的电阻R2就起到限定电流的作用。
信号调理电路的信号传入到第二运算放大器OP2正极输入端接，第二运算放大器OP2为高阻抗输入低阻抗输出运算器，输入阻抗高，第二运算放大器OP2能吸收的电源功率小，前级能带动更多的电荷。对于放大电路的影响就尽可能地小；输出阻抗小，这样输出功率在信号源的内阻上消耗的功率小，能带动功率更大的电荷，这样输出信号就能得到更强的放大。电阻R4、电容个C4和电阻R3对第二运算放大器起到一定的保护作用。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (4)
1.前置放大器，其特征在于，包括：
电荷电压转换电路，其输入端为所述前置放大器的信号输入端，所述电荷电压转换电路用于把次声波传感器的高阻抗弱电荷信号转换成低阻抗电压信号，所述电荷电压转换电路包括第一运算放大器OP1、电阻R1和电容C1，所述第一运算放大器OP1包括第一运算放大器OP1负向输入端、第一运算放大器OP1正向输入端和第一运算放大器OP1输出端，所述第一运算放大器OP1负向输入端分别与所述电阻R1、所述电容C1相连接，所述第一运算放大器OP1正向输入端与地面连接，所述第一运算放大器OP1输出端分别与所述R1、所述电容C1相连接；
信号调理电路，其根据所述低阻抗电压信号的大小，对所述前置放大器进行过压保护，同时对所述低阻抗电压信号进行信号调理，得到一定频率内的输出电压信号，所述信号调理电路包括二极管D、电阻R2、电阻R3、电容C2和电容C3，所述二极管D包括二极管D正极和二极管D负极，所述二极管D正极、电阻R2分别与所述第一运算放大器OP1输出端相连接，所述电容C2、电容C3分别与所述电阻R2相连接，所述地面分别与所述二极管D负极、所述电容C2、所述电容C3、所述电阻R3相连接；
信号放大电路，其用于将所述输出电压信号放大为高功率输出信号，包括第二运算放大器OP2、电阻R4和电容C4，所述第二运算放大器OP2包括第二运算放大器OP2负向输入端、第二运算放大器OP2正向输入端和第二运算放大器OP2输出端，所述第二运算放大器OP2正向输入端与所述电阻R2相连接，所述第二运算放大器OP2负向输入端与所述电阻R3相连接，所述电阻R4、所述电容C4分别与第二运算放大器OP2正向输入端相连接，所述第二运算放大器OP2输出端分别与所述电阻R4、所述电容C4相连接。
2.如权利要求1所述的前置放大器，其特征在于，所述二极管D为稳压二极管，具有过压保护电路的作用。
3.如权利要求1所述的前置放大器，其特征在于，所述第一运算放大器OP1是采用低输入阻抗的运算放大器，所述第二运算放大器OP2是采用高输 入阻抗的运算放大器。
4.如权利要求1所述的前置放大器，其特征在于，所述前置放大器包括封装壳体，所述封装壳体上设有四个端口，分别为第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；所述第一端口和第三端口为所述前置放大器的接地端，所述第一端口连接所述第一运算放大器OP1正向输入端，所述第三端口分别与所述二极管D负极、所述电容C2、所述电容C3、所述电阻R3相连接；所述第二端口为所述前置放大器的信号输入端，所述第四端口为所述前置放大器的信号输出端。
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