一种小型电荷放大电路设计.pdf

研究与 DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2015．10．002 一 种小型电荷放大电路设计母 李桂磊，徐 中，贺长波 (大连理工大学机械工程学院，辽宁大连 116024) 摘要：由于市场上销售的电荷放大器价格昂贵 ，设计了一种低成本、小型电荷放大器。研究了电荷放大电路的原理，并依据原 理设计了电荷放大器。通过仿真和实验测试了该放大器的可行性。实验证明，该电荷放大器动态稳定性好 ，抗干扰性强，零点 漂移小于20mV。 关键词：电荷放大器；Muhisim10；低成本；抗干扰 中图分类号：TN722．1 文献标识码：A 文章编号：1009—9492(2015)10—0005—05 DesignofaM iniaturizedChargeAmplifierCircuit LIGui—lei，XUZhong，HEChang—b0 (SchoolofMechanicalEngineering，DalianUniversityofTechnology，D~ianl16024，China) Abstract： Becauseofthehighpriceofmarketablechargeamplifier，alow pricechargeamplifierwasdeveloped．Itisbasedonthe principalofthecircuitofthechargeamplifier．Simulationandexperimentaltestshowthathtiscircuitisfeasible．Ithasadvantageofgood transientstability，lowpriceandanti-disturbancecharacter，zeroshiftislesshtan20mV． Keywords：chargeamplifier；Mulitsiml0；lowprice；nati—disturbance 0前言 向上的应变常数。 由于压 电传感器发生变形后产生的是电荷 根据压电传感元件的正压电效应 ，压电传感 量，需要电荷放大电路进行处理。压电传感器的 元件可以等效为一个电荷源与一个电容并联的情 应用越来越广泛 ，领域涉及到航海 、航空、医 况 (见图1(a))。等效电容量为 疗、防盗等等，且一些领域需要传感器阵列，相 = 等= (2) 对应的需要多个电荷放大器。目前市场上电荷放 其中，c为压电薄膜的等效电容；e为介电 大器价格昂贵，体积较大 ，不适合某些特定的场 常数；A为压电薄膜的面积；为压电薄膜的厚度。 合 ，因此本文设计出一种低成本、电路相对简单 当两板间聚集一定的电荷时，两板间又出现 的电荷放大电路，通过仿真和实验验证 ，该电路 一 定的电压，电压值见式 (3)。因此压电传感元 工作性能良好。 1压电传感器压力检测原理 C 压电材料经过极化后 ，在外力的作用下上下 表面会产生正负极性相反的电荷，即压电效应口】。 一 定面积的压电传感元件受到的外力，与产生的 电荷Q之间满足下面的公式： (a)等效电荷源 (b)等效电压源 Q=d33·