專利名稱：低非線性電荷放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種工程測試技術(shù)中的電荷放大裝置。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)生產(chǎn)的與壓電晶體型傳感器配套使用的二次儀表中都具有電荷放大裝置。在這些裝置中，通常采用由集成運算放大器及電容器組成的電容負(fù)反饋電路將輸入的電荷量轉(zhuǎn)換為電壓量輸出并放大，由于集成運算放大器的輸出電壓及電流的電氣性能指標(biāo)的限制，當(dāng)輸出電壓信號的幅度較大時則會因飽和現(xiàn)象而引起非線性誤差增大。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種低非線性失真電荷放大裝置，能在電荷輸出型傳感器信號的工程測試中擴充電荷放大器的輸出電壓線性范圍、增加電容負(fù)反饋電流、降低集成運算放大器的飽和現(xiàn)象并加大反饋深度，從而實現(xiàn)對大幅度電荷信號的放大精度。
為達(dá)到上述目的，本實用新型在上述低非線性電荷放大器中采用了一個電壓范圍擴充裝置，該裝置由兩個對稱的NPN、PNP高頻三極管、兩個基極電阻、兩個二極管及兩個發(fā)射極限流電阻組成；兩個基極電阻的一端分別與兩個三極管的集電極連接，NPN、PNP三級管的集電極分別與電壓擴充直流正電源、負(fù)電源連接，兩個基極電阻的另一端分別與兩個三極管的基極連接，NPN三極管的基極與二極管的正極連接，PNP三極管的基極與另一個二極管的負(fù)極連接，兩個二極管的另外一極連接并與電容負(fù)反饋放大器前向通路中的開環(huán)集成運算放大器的輸出端連接，兩個射極電阻串聯(lián)后兩端分別與兩個三極管的發(fā)射極連接，其中間抽頭與反饋電容連接。


圖1低非線性電荷放大器結(jié)構(gòu)框圖圖2電壓范圍擴充裝置電路原理圖具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
如圖1所示，本實用新型的低非線性電荷放大器由開環(huán)運算放大器、電壓范圍擴充裝置、負(fù)反饋電容形成的電容負(fù)反饋放大器及電壓適配器、高通濾波器組成。電荷輸入量Qi經(jīng)開環(huán)集成運算放大器轉(zhuǎn)換為電壓量并由電壓范圍擴充裝置輸出電壓信號V1，V1經(jīng)負(fù)反饋電容接至負(fù)反饋輸入端與Qi形成負(fù)反饋關(guān)系，負(fù)反饋電容的容納值確定電容負(fù)反饋電路的轉(zhuǎn)移放大倍數(shù)，電壓適配器是由集成運算放大器構(gòu)成的電壓比例放大器，微調(diào)電壓適配器的增益可將V1按所需增益進(jìn)行放大或衰減從而實現(xiàn)對Qi的精確轉(zhuǎn)換與放大并可降低對反饋電容值的高精確度要求，高通濾波器將低頻漂移分量濾除后輸出最終的動態(tài)信號Vo。
在圖2中，Ri、Ci為輸入耦合電阻和電容，A為開環(huán)集成運算放大器，Rf、Cf為反饋電阻和電容，電容負(fù)反饋放大器的前向通路中由NPN三極管T1、PNP三極管T2、基極電阻Rb1和Rb2、二極管D1和D2及發(fā)射極電阻Re1、和Re2組成一個電壓范圍擴充裝置。T1、T2為伏安特性對稱的兩個三極管，分別與Rb1、D1、Re1及Rb2、D2、Re2構(gòu)成兩個對稱的電壓射極限隨器，當(dāng)集成運算放大器輸出電壓為正時T1導(dǎo)通T2截止，當(dāng)集成運算放大器輸出電壓為負(fù)時T2導(dǎo)通T1截止，T1、T2的集電集分別接至電壓擴充直流電源EL+、EL-，可取EL+、EL-的絕對值大于集成運算放大器直流電源E+、E-的額定值，Re1、Re2為小阻值限流電阻，Re1、Re2串聯(lián)電路的中間抽頭即為共同輸出端，輸出電壓V1僅是集成運算放大器輸出電壓的單位增益放大但其線性范圍得到擴充，反饋電容Cf中的電流較之集成運算放大器的輸出電流得到了放大，Ri、Ci與Cf構(gòu)成電容負(fù)反饋放大器的輸入節(jié)點，整體形成深度電容負(fù)反饋電路，其轉(zhuǎn)移放大倍數(shù)為G≈-1Cf---(1)]]>二極管D1、D2的作用是對T1、T2的發(fā)射結(jié)的靜態(tài)直流電位差進(jìn)行補償從而減小輸出推挽電壓信號的交越失真，Rf是一個高阻值的反饋電阻，利用淺負(fù)反饋來改善總體的穩(wěn)定性。
由于本實用新型采用的電壓范圍擴充裝置在電容負(fù)反饋放大器的前向通路中擴充了電壓輸出信號的線性范圍、增加了電容負(fù)反饋電流，電荷放大器的大信號輸出的非線性大大降低，從而提高了對大幅電荷信號的放大精度；電壓范圍擴充裝置的外加正、負(fù)電源電壓可以高于集成運算放大器的額定電源電壓值且輸出電流也大于集成運算放大器的額定輸出電流，因此該裝置還可降低對集成運算放大器電氣性能指標(biāo)的要求。
權(quán)利要求1.一種輸入為電荷量輸出為電壓量，帶有電容負(fù)反饋放大器、電壓適配器及高通濾波器的低非線性電荷放大器，其特征在于電容負(fù)反饋放大器的前向通路中帶有一個電壓范圍擴充裝置，該裝置由兩個對稱的NPN、PNP高頻三極管、兩個基極電阻、兩個二極管及兩個發(fā)射極限流電阻組成；兩個基極電阻的一端分別與兩個三極管的集電極連接，NPN、PNP三級管的集電極分別與電壓擴充直流正電源、負(fù)電源連接，兩個基極電阻的另一端分別與兩個三極管的基極連接，NPN三極管的基極與二極管的正極連接，PNP三極管的基極與另一個二極管的負(fù)極連接，兩個二極管的另外一極連接并與電容負(fù)反饋放大器前向通路中的開環(huán)集成運算放大器的輸出端連接，兩個射極電阻串聯(lián)后兩端分別與兩個三極管的發(fā)射極連接，其中間抽頭與反饋電容連接。
專利摘要本實用新型公開了一種低非線性電荷放大器，這種設(shè)備中帶有一個由兩個對稱的NPN、PNP三極管、兩個基極電阻、兩個二極管及兩個發(fā)射極限流電阻組成的電壓范圍擴充裝置，能在電荷輸出型傳感器信號的工程測試中擴充電荷放大器的輸出電壓線性范圍、增加電容負(fù)反饋電流，從而提高對大幅電荷信號的放大精度并降低對集成運算放大器電氣性能指標(biāo)的要求。
文檔編號G01R15/00GK2579081SQ02284118
公開日2003年10月8日 申請日期2002年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月8日
發(fā)明者劉明貴, 吳濤, 孫東寧 申請人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所