專利名稱：阻抗－電壓轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻抗-電壓轉(zhuǎn)換器(以下稱為“Z/A轉(zhuǎn)換器”)，用于采用運算放大器輸出與待檢測目標的阻抗值對應(yīng)的電壓。具體地說，本發(fā)明涉及一種使用運算放大器的Z/A轉(zhuǎn)換器，它可以去掉信號傳輸線上雜散電容的影響，從而能得到與被檢測目標的阻抗總能更精確對應(yīng)的電壓。


圖1以示意的方式表示日本(未審)專利公開特開昭61-14578中描述的一種現(xiàn)有技術(shù)靜電電容-電壓轉(zhuǎn)換器。提出這種靜電電容-電壓轉(zhuǎn)換器，用以解決由將未知靜電電容器連到運算放大器一個輸入端之電纜上的雜散電容所引出的以下問題。也即所述電纜上的雜散電容被疊加到待檢測的靜電電容上，而且這種雜散電容的值會因所述電纜的移動、彎曲等緣故而改變，以致不能將靜電電容器的阻抗值轉(zhuǎn)換成正確相關(guān)的電壓。
如該現(xiàn)有技術(shù)所示，當未知靜電電容值Cx較小時，傳輸線路上雜散電容的影響就變得突出，從而引出轉(zhuǎn)換器不能將電容Cx正確地轉(zhuǎn)換成電壓的問題。另外，在電容器Cx的一個電極被加以一定偏壓的情況下，不可能有交流信號被加給電容器Cx，因而引出另一個問題，即不能將電容Cx完全轉(zhuǎn)換成電壓。
為解決圖1所示現(xiàn)有技術(shù)中的這些固有問題而提出本發(fā)明。于是，本發(fā)明的目的在于提供一種阻抗-電壓轉(zhuǎn)換器(Z/V轉(zhuǎn)換器)，它能高精度地把被檢測目標或組件的阻抗值Z轉(zhuǎn)換成電壓V，即使阻抗值Z比較小，也不受信號傳輸線與屏蔽裝置間存在的雜散電容的影響。
另外，本發(fā)明的目的還在于提供一種Z/V轉(zhuǎn)換器，它能高精度地把被檢測目標或組件的阻抗值Z轉(zhuǎn)換成電壓V，即便使所述目標的一個電極保持在一定電壓，也不受信號傳輸線與屏蔽裝置間存在的雜散電容的影響。
為實現(xiàn)上述目的，一種用于將目標的阻抗轉(zhuǎn)換成電壓的阻抗/電壓(Z/V)轉(zhuǎn)換器包括運算放大器，具有連接于其輸出端與反相輸入端之間的反饋阻抗電路；信號傳輸線，其一端連到所述運算放大器的反相輸入端，另一端連到目標阻抗的一個電極；連到所述運算放大器之同相輸入端的交流(AC)信號發(fā)生器；以及至少一個屏蔽，它們包括至少一個至少環(huán)繞部分信號傳輸線的屏蔽層，并被連到所述運算放大器的同相輸入端和所述交流信號發(fā)生器，其中所述反相端和同相端處于假短路狀態(tài)，從而所述運算放大器從其輸出端輸出一個與目標的阻抗值對應(yīng)的電壓。
所述屏蔽層最好有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或管狀結(jié)構(gòu)。另外，所述屏蔽最好還有環(huán)繞第一屏蔽層外表面的第二屏蔽層，它也有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或管狀結(jié)構(gòu)，并將其連到所述運算放大器的同相輸入端和所述交流信號發(fā)生器，或者與一參考電壓相連。
最好使目標及反饋阻抗電路二者的阻抗是具有相同特征的電阻、電容或電感之一或它們的任意組合。在這種情況下，可使設(shè)備的S/N比得到改善。其它的組合也可被容許，并且在目標阻抗為靜電電容，而反饋阻抗電路是一個電阻時，很容易將所述運算放大器和反饋阻抗電路集成在一塊芯片上。
當設(shè)有與目標阻抗值對應(yīng)的直流電壓發(fā)生器時，更易于進行進一步的處理。還能改進所述Z/V轉(zhuǎn)換器，使所述反饋阻抗電路是一個未知的第二目標阻抗，在這種情況下，運算放大器的輸出電壓與第一及第二目標阻抗的比值對應(yīng)。
圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)靜電電容-電壓轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖2表示本發(fā)明阻抗-電壓轉(zhuǎn)換器第一實施例的電路圖；圖3是表示電容Cx與輸出電壓Vo之間關(guān)系的測試實例曲線，其中被測目標的阻抗為電容；圖4表示本發(fā)明Z/V轉(zhuǎn)換器第二實施例的電路圖；圖5(A)和5(B)是表示采用第一和第二實施例時測試實例之噪聲影響結(jié)果的圖線；圖6表示本發(fā)明Z/V轉(zhuǎn)換器第三實施例的電路圖；圖7是在所述目標有一靜電電容為其阻抗并且所述反饋阻抗電路由一電阻組成情況下的第三實施例電路圖。
以下將參照圖2-7詳細描述本發(fā)明的Z/V轉(zhuǎn)換器。
圖2是示意地表示本發(fā)明Z/V轉(zhuǎn)換器第一實施例的電路圖。圖2中的標號1表示一個電壓增益遠大于閉環(huán)增益的運算放大器。反饋阻抗電路3連在運算放大器1的輸出端2與反相輸入端(-)之間，形成跨接于運算放大器1的負反饋閉環(huán)。反饋阻抗電路3可以是任何阻抗元件，如電阻、電容器、電感或它們的任何組合。運算放大器1有一連到用于產(chǎn)生交流(AC)電壓之AC信號發(fā)生器4的同相輸入端(+)。運算放大器的反相輸入端(-)還連到信號傳輸線5的一端。信號傳輸線5的另一端連到目標或目標元件6的檢測電極61；所述目標的阻抗值要被測量。所述目標可為任何阻抗元件，如電阻、電容器、電感或它們的任何組合。目標6的另一電極62接地，或?qū)⑵涠ㄎ挥诤愣ǖ闹绷麟娢?不等于地電位)，或者使其保持開路狀態(tài)或不連接狀態(tài)。雖然可給第二電極62加一交流偏壓，但對于運算放大器1的輸出電壓需要更為復(fù)雜的數(shù)學(xué)分析。
由屏蔽層組成的屏蔽7纏繞在信號傳輸線5周圍，以防止外界的不想要的信號，如噪聲引入信號傳輸線5。屏蔽7不接地，而連到運算放大器1的同相輸入端(+)，并因此而連到交流信號發(fā)生器4。
由于借助包括反饋阻抗電路3的電路給運算放大器1提供負反饋，并且它的電壓增益遠大于它的閉環(huán)增益，所以運算放大器1的反相輸入端(-)和同相輸入端(+)處于假短路狀態(tài)，致使其間的電位差實質(zhì)上為0。因此，分別被連到反相輸入端和同相輸入端的信號傳輸線5和屏蔽7具有相同的電位，使得能夠消除信號傳輸線5和屏蔽7之間可能存在的任何雜散電容。這一點與信號傳輸線5的長度無關(guān)，而且這也與信號傳輸線5被移動，彎曲、亦或是被折回無關(guān)。
假設(shè)自交流信號發(fā)生器4輸出的交流電壓是Vi，目標6的未知阻抗值為Zx，流過目標6的電流為i1，反饋阻抗電路3的已知阻抗值是Zf，流過反饋阻抗電路3的電流為i2，運算放大器1的反相輸入端(-)的電位是Vm，運算放大器1的輸出電壓是Vo。另外，還假設(shè)目標6的第二電極62接地。反相輸入端(-)的電位Vm與AC信號發(fā)生器4發(fā)生的AC電壓Vi相同，這是因為像上面所說的那樣，運算放大器1的兩個輸入端處于假短路狀態(tài)。也就是Vi＝Vm。
由下式表示電流i1，i2i1＝-Vm/Zx＝-Vi/Zxi2＝(Vm-Vo)/Zf＝(Vi-Vo)/Zf由于因運算放大器1的輸入阻抗足夠大而使i1＝i2，所以運算放大器1的輸出電壓Vo由下面的方程(1)表示Vo＝Vi(1+Zf/Zx) (1)方程(1)表示運算放大器1輸出一個隨阻抗值Zx變化的交流電壓Vo。
由上面所述可以理解，由點劃線示出的方塊8包含信號傳輸線5、屏蔽7、AC信號發(fā)生器4、與信號傳輸線及反饋阻抗電路3相連的運算放大器1，它們構(gòu)成一個Z/V轉(zhuǎn)換器，用于將與信號傳輸線5另一端相連的目標元件6的阻抗值Zx轉(zhuǎn)換成與之相應(yīng)的電壓Vo。
這里應(yīng)予說明的是，由于運算放大器1的反相及同相輸入端處于假短路狀態(tài)，所以信號傳輸線5與屏蔽7之間產(chǎn)生的一切雜散電容都不會顯現(xiàn)在所述反相輸入端或運算放大器1的兩個輸入端之間。因此，運算放大器1的輸出電壓Vo并不包含任何與信號傳輸線5與屏蔽7之間發(fā)生的雜散電容有關(guān)的項。所以，即使目標6的阻抗值Zx很小，所述運算放大器1的電壓Vo也只與小阻抗Zx對應(yīng)。
如上所述，運算放大器1的輸出電壓Vo由方程(1)表示，其中反饋阻抗電路3的值Zf和AC信號Vi的頻率及幅值均為已知。另外，運算放大器1的輸出電壓Vo具有與AC信號電壓Vi相同的頻率，并可由測量放大器1輸出波形的峰值得到它的幅值。所以，通過解方程(1)，可以從中計算阻抗值Zx。在目標6的阻抗Zx為電容Cx(Zx＝1/(jωCx)，其中ω是AC信號發(fā)生器4的角頻率)的情況下，如方程(1)所表現(xiàn)的那樣，Vo關(guān)于Cx呈線性變化。在試驗中，可以得到Cx與Vo的幅值之間的關(guān)系如同圖3所示的圖線。
另外，通過把輸出電壓Vo提供給電路，得到與AC電壓Vo相關(guān)的直流電壓Vdd，則可用Vdd計算阻抗值Zx。利用諸如整流器和濾波電路等各種AC-DC變換器，可以給出所述產(chǎn)生與輸出電壓Vo對應(yīng)之直流電壓Vdd的電路。如果需要，可以在電壓Vo放大之后實施這樣的AC-DC變換。
因此，可以提供一個檢測器，用以通過使方塊8與一處理電路組合，檢測目標6的阻抗Zx，所述處理電路從運算放大器1或方塊8、AC-DC變換器及該處理電路的輸出電壓Vo計算阻抗Zx。
在圖2所示的第一實施例中，屏蔽7可以是管型屏蔽裝置。另外，可將屏蔽7制成單層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)包括編織的窄金屬條，為的是提供可彎折的包含信號傳輸線5及屏蔽7的同軸電纜。
不過，采用單層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的屏蔽7，如果從AC信號發(fā)生器4產(chǎn)生高頻信號，則會通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)7的微孔從信號傳輸線5泄漏，結(jié)果可能會影響AC輸出電壓Vo。另外，還可能通過所述微孔把高頻外部噪聲引入信號傳輸線5，在這種情況下，AC輸出電壓Vo將會受到這種外界噪聲的影響。此外，如果操作者用手碰觸這種具有單層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之屏蔽裝置的同軸電纜，則運算放大器1的輸出電壓Vo可能會改變。
圖4示出本發(fā)明Z/V轉(zhuǎn)換器的第二實施例，即使為提供撓性而將屏蔽裝置制成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它也能進行高精度的Z/V轉(zhuǎn)換。圖4中與圖2中第一實施例相同的部件用相同的參考標號表示。第二實施例與第一實施例的不同在于，屏蔽裝置被制成包含內(nèi)屏蔽(第一屏蔽層)71和外屏蔽(第二屏蔽層)72的雙層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該二者都與運算放大器1的同相輸入端相連。
在第二實施例中，由于屏蔽裝置具有雙層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(內(nèi)、外屏蔽71和72)，所以與單層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔的直徑相比，它的孔的直徑比較小，以致即便AC信號發(fā)生器4產(chǎn)生高頻信號，也使從信號傳輸線5泄漏到屏蔽71，72的高頻信號電場減少。另外，也使外界噪聲的影響減小。所以，可以得到與待檢測的阻抗值Zx正確對應(yīng)的輸出電壓Vo。例如，在目標6的阻抗為靜電電容并且信號Vi的頻率接近1MHz的情況下，當用單層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)作為屏蔽裝置時，用手碰觸同軸電纜可能引起輸出電壓Vo差不多幾百ppm的起伏，而對于雙層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即使手碰觸同軸電纜，也將基本上消除這種起伏。
用第一和第二實施例作為濕度傳感器的試驗已經(jīng)得到實踐，用以檢驗該二實施例中因碰觸所述單層結(jié)構(gòu)與雙層結(jié)構(gòu)所引起的噪聲的影響，其中每個實施例的AC信號發(fā)生器4都被設(shè)定成產(chǎn)生頻率為1MHz的AC信號，并用手間歇地碰觸同軸電纜。圖5(A)和5(B)分別示出關(guān)于第一和第二實施例的測試結(jié)果圖線，其中，每個圖的縱座標軸都表示運算放大器1輸出的AC電壓Vo，而每個橫座標軸都表示時間t。T1，T2和T3表示用手碰觸同軸電纜的時間段。
有如從圖5(A)和5(B)所看到的，在采用單層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的第一實施例中，在時間T1，T2和T3期間，對于輸出電壓Vo引致很大的噪聲；而在采用雙層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的第二實施例中，輸出電壓Vo并未像第一實施例那樣包含這種噪聲。因此，由這種試驗明顯地看出，雙層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對于降低外界噪聲對輸出電壓的影響是十分有效的。
圖6示出本發(fā)明Z/V轉(zhuǎn)換器的第三實施例。雖然第三實施例與第二實施例類似，其中對屏蔽裝置采用雙層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并將內(nèi)層屏蔽裝置71連到運算放大器1的同相輸入端，但第三實施例仍與第二實施例不同，其中的外屏蔽72接地。
不過，第三實施例中接地的外屏蔽72可能引起層間電容，即內(nèi)屏蔽71與外屏蔽72之間的寄生電容，它可能有1000pF/m或更大。隨著同軸電纜(信號傳輸線5和內(nèi)、外屏蔽71與72)越長，此寄生電容變得越大。另外，來自AC信號發(fā)生器4較高頻率的信號會引起所述寄生電容阻抗的下降，并因此造成泄漏的信號增大。因此，最好在檢測電極61位于相對比較靠近運算放大器1并用比較短的同軸電纜連接它的情況下，或者在AC信號發(fā)生器4的信號頻率比較低的情況下使用第三實施例。
按照本發(fā)明第一至第三實施例中的每一個，最好由屏蔽7或內(nèi)、外屏蔽71與72屏蔽整個信號傳輸線5。屏蔽除讀出電極61以外的整個設(shè)備則更好。然而，根據(jù)Z/V轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用條件，可能只能遮蓋部分信號傳輸線5(它的10％以上)。另外，如上所述，目標6可為任何阻抗元件，如電阻、電容器、電感或它們的任何組合。
當把電容元件Cx用為目標6時，第一至第三實施例給出電容-電壓(C/V)轉(zhuǎn)換器，并因此而構(gòu)成電容傳感器。在這種情況下，使電容元件Cx的電極62接地，設(shè)定于適當?shù)钠珘合?，或者留在原地?？梢詰?yīng)用本發(fā)明的“電容傳感器”包括任何電容性傳感器，比如加速度傳感器、地震儀、壓力傳感器、位移傳感器、浮子式液體比重計、距離傳感器、接觸傳感器、離子傳感器、濕度傳感器、雨滴傳感器、積雪傳感器、閃光傳感器、準直傳感器、接觸失效傳感器、形狀傳感器、端點檢測傳感器、振動傳感器、超聲傳感器、角速度傳感器、流量傳感器、氣體傳感器、紅外傳感器、輻射傳感器、水位傳感器、霜凍傳感器、濕度傳感器、振動儀、電荷傳感器等。
還可將本發(fā)明用于印刷電路板測試儀。具體地說，對于印刷電路板而言，考慮到寄生在電路板上的靜電電容的大小、均勻性等，要確定印刷電路板是否為能用的。當把目標6看作是電極61的每一區(qū)段與所述電路板接近時，可由運算放大器1得出與該區(qū)段靜電電容值Cx對應(yīng)的電壓，從而能夠確定該電路板是否能用。在這種情況下，圖2，4和6中包含電極61、信號傳輸線5、屏蔽7或內(nèi)，外屏蔽71與72、運算放大器1、反饋阻抗電路3和AC信號發(fā)生器4的點劃線所圍起的方框9也可構(gòu)成靜電電容-電壓轉(zhuǎn)換器，用以輸出隨靜電電容Cx變化的電壓Vo。另外，可以通過使方框9與一個處理輸出電壓Vo的裝置組合，實現(xiàn)用來得到電容值Cx的靜電電容檢測器。
當目標6為電容元件時，最好采用電容器作為反饋阻抗電路3；當目標6是電阻元件時，采用電阻或電容器作為反饋阻抗電路3；當目標6是電感元件時，則采用表現(xiàn)最大S/N比的電感、電阻及電容器之一作為反饋阻抗電路3。通過設(shè)置與目標部件有相同阻抗特性的反饋阻抗電路3，可使更多的噪聲得以被減少。
不過，在未予指出的情況下，可以使具有不同阻抗特性的元件與目標部件6組合。比如，有如圖7所示者，當目標6是電容元件Cx時，可以采用電阻作為反饋阻抗電路3。把電阻用作反饋阻抗電路，便于把運算放大器1與反饋電阻3形成于一塊芯片上。在這種情況下，假設(shè)AC信號發(fā)生器4的輸出的角頻率為ω，并且反饋電阻3的阻值為Rf，則可由下述方程(2)表示輸出電壓VoVo＝Vi(1+jωRfCx) (2)另外，可以采用電阻與電容器等的并聯(lián)電路作為反饋阻抗電路3。再有，任何組合都是可能的。
正如從方程(1)所顯見的，可以用待檢測的目標6的位置代替反饋阻抗電路3的連接位置。也即可將目標6連接于運算放大器1的反相輸入端與輸出端之間，而把已知阻抗電路連到信號傳輸線5的端部。在這種情況下，需要提供屏蔽裝置，以覆蓋用來將目標6的兩個檢測電極連到運算放大器1的反相輸入端和輸出端的兩條導(dǎo)線。
反饋阻抗電路3以及目標6也可以是一個未知阻抗元件。在這種情況下，由于方程(1)右邊的Zf和Zx二者均為未知值，所以輸出電壓Vo存在一個與Zx對Zf之比(Zf/Zx)有關(guān)的AC電壓。作為這種包含兩個未知阻抗目標的結(jié)構(gòu)的示例性應(yīng)用，考慮一種二軸加速度傳感器。這種二軸加速度傳感器的工作使一個傳感器的阻抗響應(yīng)加速度的增大而變得較大，其它傳感器的阻抗變得較小。因此，即使相應(yīng)的阻抗表現(xiàn)出較小的改變量，所述阻抗的比值也會大大改變。由于AC輸出電壓Vo相應(yīng)于阻抗比而變化，其中即使相應(yīng)的阻抗值如此輕微的變化，所述阻抗比也會大大變化，所以能夠明顯地提高所述二軸加速度傳感器的檢測靈敏度。
在比如圖7所示的Z/V轉(zhuǎn)換器中，反饋阻抗電路或元件3也可以是一個未知電阻元件。當電阻元件3的阻抗Zf＝Rf和Zx＝1/(ωCx)，并且電容元件6響應(yīng)一個比如壓力、溫度等變量Y而變化時，比值Zf/Zx隨著該Y值變化，從而得到輸出電壓Vo，該電壓的幅值響應(yīng)變量Y變化。
另外，即使兩個未知阻抗元件響應(yīng)一定的變量Y不作線性變化，該二阻抗元件的某些組合仍能輸出電壓Vo，響應(yīng)變量Y線性地改變它的幅值。相反，即使當各個阻抗元件響應(yīng)變量Y而線性地變化，仍可使輸出電壓Vo非線性變化。
上面描述的本發(fā)明可以產(chǎn)生如下積極效果(1)由于信號傳輸線連到受到檢測的阻抗元件或目標元件，并且因運算放大器的假短路而使環(huán)繞它的屏蔽處于相同的電位，所以能產(chǎn)生一個只與目標元件的阻抗值有關(guān)的電壓，而不受信號傳輸線與屏蔽之間可能形成的寄生電容的任何影響。因此，即使只有很小的阻抗值要被檢測，也能實現(xiàn)高精度的Z/V轉(zhuǎn)換。
(2)即使目標元件的一個電極被偏置在一定的電壓下，仍能產(chǎn)生與目標元件阻抗值相應(yīng)的電壓。
(3)采用被制成雙層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的屏蔽，當提供可彎折的同軸電纜時，可使從信號傳輸線泄漏信號及引入信號傳輸線的外界噪聲減少，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的Z/V轉(zhuǎn)換。
(4)當把反饋阻抗看成為第二未知阻抗元件時，可以到精度地得到與該二阻抗元件的阻抗比相應(yīng)的輸出電壓，而不受信號傳輸線的寄生電容的任何影響。
(5)即使信號傳輸線比較長，也能精確地檢測目標的阻抗值，因為信號傳輸線與屏蔽裝置之間的雜散電容不受信號傳輸線長度的影響，因此即使阻抗值很小，也能這樣做。
雖然已用特定的關(guān)系描述了這些優(yōu)選實施例，但這樣的描述只是為了說明的目的，并應(yīng)理解可以做多種改型和變化，而不致脫離所附各權(quán)利要求的精髓和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于將目標的阻抗轉(zhuǎn)換成電壓的阻抗-電壓(Z/V)轉(zhuǎn)換器，包括運算放大器，具有連接于其輸出端與反相輸入端之間的反饋阻抗電路；信號傳輸線，其一端連到所述運算放大器的反相輸入端，另一端連到目標阻抗的一個電極；交流(AC)信號發(fā)生器，它連到所述運算放大器之同相輸入端；以及至少一個屏蔽，它們至少環(huán)繞部分信號傳輸線，并被連到所述運算放大器的同相輸入端和所述交流信號發(fā)生器。
2.如權(quán)利要求1所述的Z/V轉(zhuǎn)換器，其中所述屏蔽包括具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或管狀結(jié)構(gòu)的第一屏蔽層。
3.如權(quán)利要求2所述的Z/V轉(zhuǎn)換器，其中所述屏蔽還包括環(huán)繞第一屏蔽層外表面的第二屏蔽層。
4.如權(quán)利要求3所述的Z/V轉(zhuǎn)換器，其中所述第二屏蔽層具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或管狀結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求3所述的Z/V轉(zhuǎn)換器，其中將所述第二屏蔽層連到所述運算放大器的同相輸入端和所述交流信號發(fā)生器。
6.如權(quán)利要求3所述的Z/V轉(zhuǎn)換器，其中將所述第二屏蔽層與一參考電壓相連。
7.如權(quán)利要求1所述的Z/V轉(zhuǎn)換器，其中所述目標及反饋阻抗電路二者的阻抗是具有相同的特征的電阻、電容或電感之一。
8.如權(quán)利要求1所述的Z/V轉(zhuǎn)換器，其中所述目標阻抗為靜電電容，反饋阻抗電路的阻抗是電阻。
9.一種阻抗-電壓(Z/V)轉(zhuǎn)換器，包括運算放大器，它有連接于其反相輸入端和輸出端的第一目標；信號傳輸線，其一端連到所述運算放大器的反相輸入端，另一端連到第二目標的一端；交流(AC)信號發(fā)生器，它連到所述運算放大器之同相輸入端；以及至少一個屏蔽，它們至少包圍部分信號傳輸線，并被連到所述運算放大器的同相輸入端和所述交流信號發(fā)生器。
10.如權(quán)利要求9所述的Z/V轉(zhuǎn)換器，其中所述屏蔽包括具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或管狀結(jié)構(gòu)的第一屏蔽層。
11.如權(quán)利要求10所述的Z/V轉(zhuǎn)換器，其中其中所述屏蔽還包括環(huán)繞第一屏蔽層外表面的第二屏蔽層。
12.如權(quán)利要求11所述的Z/V轉(zhuǎn)換器，其中所述第二屏蔽層具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或管狀結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求11所述的Z/V轉(zhuǎn)換器，其中將所述第二屏蔽層連到所述運算放大器的同相輸入端和所述交流信號發(fā)生器。
14.如權(quán)利要求11所述的Z/V轉(zhuǎn)換器，其中將所述第二屏蔽層與一參考電壓相連。
15.如權(quán)利要求9所述的Z/V轉(zhuǎn)換器，其中所述第一和第二目標的阻抗是相同特征的電阻、電容或電感元件。
16.如權(quán)利要求9所述的Z/V轉(zhuǎn)換器，其中所述第二目標阻抗為靜電電容，第一目標阻抗是電阻。
17.一種用于將目標的阻抗轉(zhuǎn)換成電壓的阻抗-電壓(Z/V)轉(zhuǎn)換器，包括運算放大器，具有連接于其輸出端與反相輸入端之間的反饋阻抗電路，所述反相輸入端與同相輸入端處于假短路狀態(tài)；信號傳輸線，其一端連到所述運算放大器的反相輸入端，另一端連到目標阻抗的一端；至少一個屏蔽，它們至少環(huán)繞部分信號傳輸線，并被連到所述運算放大器的同相輸入端。
18.一種阻抗-電壓轉(zhuǎn)換器，包括運算放大器，它有連接于其反相輸入端和輸出端的第一目標，所述反相輸入端與同相輸入端處于假短路狀態(tài)；信號傳輸線，其一端連到所述運算放大器的反相輸入端，另一端連到第二目標的一端；至少一個屏蔽，它們至少環(huán)繞部分信號傳輸線，并被連到所述運算放大器的同相輸入端。
全文摘要
一種用于將目標的阻抗轉(zhuǎn)換成電壓的阻抗－電壓(Z/V)轉(zhuǎn)換器,包括運算放大器(OP),由信號傳輸線和屏蔽部分組成的同軸電纜,和交流信號發(fā)生器。反饋阻抗電路被連接于OP的輸出端與反相端之間,從而同相端與反相端處于假短路狀態(tài)。信號傳輸線的一端連到OP的反相輸入端,另一端連到目標的一個電極,并且AC信號發(fā)生器連到OP的同相輸入端。屏蔽元件包括至少一個屏蔽層,它們環(huán)繞信號傳輸線,并被連到OP的同相輸入端,而且由于OP的兩個輸入端的假短路,所以信號傳輸線與屏蔽層同電位,使信號傳輸線上的噪聲減小。
文檔編號G01R27/26GK1255975SQ9980006
公開日2000年6月7日 申請日期1999年1月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月23日
發(fā)明者廣島龍夫, 中野浩一, 原田宗生, 松本俊行, 廣田良浩 申請人:住友金屬工業(yè)株式會社, 北斗電子工業(yè)株式會社