CN204836096U - 一种压电加速度传感器的电荷放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种压电加速度传感器的电荷放大器，包括电荷电压转换模块和同相比例运算放大模块。电荷转换模块中包括第一运算放大器、反馈电容和反馈电阻，所述反馈电容和反馈电阻都跨接与第一运算放大器的反相输入端和输出端之间。同相比例运算模块包括第二运算放大器、电位器、补偿电阻和另外两个电阻，串联着的电阻和电位器跨接于第二运算放大器的反相输入端和输出端，共同构成反馈回路，通过改变电位器的阻值来调节增益。本实用新型可将压电加速度传感器产生的高阻抗电荷信号转化为低阻抗、高增益电压信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电荷放大器，特别涉及一种压电加速度传感器的电荷放大器。
背景技术
现有压电加速度传感器的电荷放大器采用一个运算放大器，这个运算放大器的反馈回路上接一只电容器，以形成一个积分网络对输入电流进行积分，这个输入电流是由加速度传感器内部的高阻抗压电元件上产生的电荷形成的，从而形成与电荷最终也与加速度成比例的输出电压。但是该电压信号幅值小，输出功率低，带载能力差。
实用新型内容
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种压电加速度传感器的电荷放大器，具有电荷转换为电压、增益放大以及阻抗变换能力的电荷放大器。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种压电加速度传感器的电荷放大器，包括电荷电压转换模块，同相比例运算放大模块；所述电荷电压转换模块中第一运算放大器的输出端与所述同相比例运算放大模块中第二运算放大器的同相输入端相连接。
所述电荷电压转换模块包括第一运算放大器，反馈电容和反馈电阻；所述反馈电阻跨接于所述第一运算放大器的反相输入端和输出端之间，所述反馈电容跨接于所述第一运算放大器的反相输入端和输出端之间，形成一个积分网络对输入电流进行积分，这个输入电流是由加速度传感器内部的高阻抗电元件上产生的电荷形成的，从而形成与电荷以及与加速度传感器所测的加速度成比例的输出电压。
所述同相比例运算放大模块包括第二运算放大器，第一电阻，第二电阻，电位器和补偿电阻；所述第一电阻一端与所述第二运算放大器的反相输入端相连接，另一端接地；所述电位器的一个固定端与所述第二电阻的一端相连接，所述第二电阻的另一端与所述第二运算放大器的反相输入端相连接，所述电位器的另一个固定端及所述电位器的动触点都与第二运算放大器的输出端相连接，所述第二电阻和所述电位器共同构成一个反馈回路，通过改变所述电位器的阻值来调节增益；所述补偿电阻一端与所述第二运算放大器的同相输入端相连接，另一端接地。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
把压电加速度传感器的高阻抗输出电荷信号转换为低阻抗电压信号，在反馈电路中设置电位器，能实现更高且可调的增益及带载能力。
附图说明
图1为本实用新型压电加速度传感器的电荷放大器电路原理图。
附图中各标号所代表的部件列表如下：
Qi为输入电荷，Vo为输出电压，U1为第一运算放大器，U2为第二运算放大器，C1为反馈电容，R1反馈电阻，R2为第一电阻，R3为第二电阻，R4为电位器，R5为补偿电阻。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，一种压电加速度传感器的电荷放大器，包括电荷电压转换模块1，同相比例运算放大模块2；所述电荷电压转换模块1中第一运算放大器U1的输出端与所述同相比例运算放大模块2中第二运算放大器U2的同相输入端相连接。
所述电荷电压转换模块1包括第一运算放大器U1，反馈电容C1和反馈电阻R1；所述反馈电阻R1跨接于所述第一运算放大器U1的反相输入端和输出端之间，所述反馈电容C1跨接于所述第一运算放大器U1的反相输入端和输出端之间，形成一个积分网络对输入电流进行积分，这个输入电流是由加速度传感器内部的高阻抗电元件上产生的电荷形成的，从而形成与电荷以及与加速度传感器所测的加速度成比例的输出电压。
所述同相比例运算放大模块2包括第二运算放大器U2，第一电阻R2，第二电阻R3，电位器R4和补偿电阻R5；所述第一电阻R2一端与所述第二运算放大器U2的反相输入端相连接，另一端接地；所述电位器R4的一个固定端与所述第二电阻R3的一端相连接，所述第二电阻R3的另一端与所述第二运算放大器U2的反相输入端相连接，所述电位器R4的另一个固定端及所述电位器R4的动触点都与第二运算放大器U2的输出端相连接，所述第二电阻R3和所述电位器R4共同构成一个反馈回路，通过改变所述电位器R4的阻值来调节增益；所述补偿电阻R5一端与所述第二运算放大器U2的同相输入端相连接，另一端接地。
具有上述连接方式的本实用新型工作原理及过程表述如下：
压电加速度传感器产生的高阻抗电荷信号Qi从第一运算放大器U1的反相输入端输入，经过电荷电压转换模块1后，转换成低阻抗的电压信号，但此时的增益仍然很小，再经过同相比例放大模块2后，即得到高增益、低阻抗的电压信号Vo。
Claims (3)
1.一种压电加速度传感器的电荷放大器，其特征在于：包括电荷电压转换模块（1），同相比例运算放大模块（2）；所述电荷电压转换模块（1）中第一运算放大器（U1）的输出端与所述同相比例运算放大模块（2）中第二运算放大器（U2）的同相输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的压电加速度传感器的电荷放大器，其特征在于：所述电荷电压转换模块（1）包括第一运算放大器（U1），反馈电容（C1）和反馈电阻（R1）；所述反馈电阻（R1）跨接于所述第一运算放大器（U1）的反相输入端和输出端之间，所述反馈电容（C1）跨接于所述第一运算放大器（U1）的反相输入端和输出端之间，形成一个积分网络对输入电流进行积分，这个输入电流是由加速度传感器内部的高阻抗电元件上产生的电荷形成的，从而形成与电荷以及与加速度传感器所测的加速度成比例的输出电压。
3.根据权利要求1所述的压电加速度传感器的电荷放大器，其特征在于：所述同相比例运算放大模块（2）包括第二运算放大器（U2），第一电阻（R2），第二电阻（R3），电位器（R4）和补偿电阻（R5）；所述第一电阻（R2）一端与所述第二运算放大器（U2）的反相输入端相连接，另一端接地；所述电位器（R4）的一个固定端与所述第二电阻（R3）的一端相连接，所述第二电阻（R3）的另一端与所述第二运算放大器（U2）的反相输入端相连接，所述电位器（R4）的另一个固定端及所述电位器（R4）的动触点都与第二运算放大器（U2）的输出端相连接，所述第二电阻（R3）和所述电位器（R4）共同构成一个反馈回路，通过改变所述电位器（R4）的阻值来调节增益；所述补偿电阻（R5）一端与所述第二运算放大器（U2）的同相输入端相连接，另一端接地。
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