[實用新型]一種壓電加速度傳感器的電荷放大器

有效

• 申請號: 201520486903.5
• 申請日: 2015-07-08
• 公開（公告）號: CN204836096U
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 王嘉鑫;蘇猛;余光偉;王家亮;陳飛平;侯忠凱;冒海培
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H03F3/70
• 分類號: H03F3/70
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本實用新型涉及一種電荷放大器，特別涉及一種壓電加速度傳感器的電荷放大器。

背景技術

現有壓電加速度傳感器的電荷放大器采用一個運算放大器，這個運算放大器的反饋回路上接一只電容器，以形成一個積分網絡對輸入電流進行積分，這個輸入電流是由加速度傳感器內部的高阻抗壓電元件上產生的電荷形成的，從而形成與電荷最終也與加速度成比例的輸出電壓。但是該電壓信號幅值小，輸出功率低，帶載能力差。

實用新型內容

針對現有技術存在的缺陷，本實用新型的目的是提供一種壓電加速度傳感器的電荷放大器，具有電荷轉換為電壓、增益放大以及阻抗變換能力的電荷放大器。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案如下：

一種壓電加速度傳感器的電荷放大器，包括電荷電壓轉換模塊，同相比例運算放大模塊；所述電荷電壓轉換模塊中第一運算放大器的輸出端與所述同相比例運算放大模塊中第二運算放大器的同相輸入端相連接。

所述電荷電壓轉換模塊包括第一運算放大器，反饋電容和反饋電阻；所述反饋電阻跨接于所述第一運算放大器的反相輸入端和輸出端之間，所述反饋電容跨接于所述第一運算放大器的反相輸入端和輸出端之間，形成一個積分網絡對輸入電流進行積分，這個輸入電流是由加速度傳感器內部的高阻抗電元件上產生的電荷形成的，從而形成與電荷以及與加速度傳感器所測的加速度成比例的輸出電壓。

所述同相比例運算放大模塊包括第二運算放大器，第一電阻，第二電阻，電位器和補償電阻；所述第一電阻一端與所述第二運算放大器的反相輸入端相連接，另一端接地；所述電位器的一個固定端與所述第二電阻的一端相連接，所述第二電阻的另一端與所述第二運算放大器的反相輸入端相連接，所述電位器的另一個固定端及所述電位器的動觸點都與第二運算放大器的輸出端相連接，所述第二電阻和所述電位器共同構成一個反饋回路，通過改變所述電位器的阻值來調節增益；所述補償電阻一端與所述第二運算放大器的同相輸入端相連接，另一端接地。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

把壓電加速度傳感器的高阻抗輸出電荷信號轉換為低阻抗電壓信號，在反饋電路中設置電位器，能實現更高且可調的增益及帶載能力。

附圖說明

圖1為本實用新型壓電加速度傳感器的電荷放大器電路原理圖。

附圖中各標號所代表的部件列表如下：

Qi為輸入電荷，Vo為輸出電壓，U1為第一運算放大器，U2為第二運算放大器，C1為反饋電容，R1反饋電阻，R2為第一電阻，R3為第二電阻，R4為電位器，R5為補償電阻。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型做進一步說明。

如圖1所示，一種壓電加速度傳感器的電荷放大器，包括電荷電壓轉換模塊1，同相比例運算放大模塊2；所述電荷電壓轉換模塊1中第一運算放大器U1的輸出端與所述同相比例運算放大模塊2中第二運算放大器U2的同相輸入端相連接。

所述電荷電壓轉換模塊1包括第一運算放大器U1，反饋電容C1和反饋電阻R1；所述反饋電阻R1跨接于所述第一運算放大器U1的反相輸入端和輸出端之間，所述反饋電容C1跨接于所述第一運算放大器U1的反相輸入端和輸出端之間，形成一個積分網絡對輸入電流進行積分，這個輸入電流是由加速度傳感器內部的高阻抗電元件上產生的電荷形成的，從而形成與電荷以及與加速度傳感器所測的加速度成比例的輸出電壓。

所述同相比例運算放大模塊2包括第二運算放大器U2，第一電阻R2，第二電阻R3，電位器R4和補償電阻R5；所述第一電阻R2一端與所述第二運算放大器U2的反相輸入端相連接，另一端接地；所述電位器R4的一個固定端與所述第二電阻R3的一端相連接，所述第二電阻R3的另一端與所述第二運算放大器U2的反相輸入端相連接，所述電位器R4的另一個固定端及所述電位器R4的動觸點都與第二運算放大器U2的輸出端相連接，所述第二電阻R3和所述電位器R4共同構成一個反饋回路，通過改變所述電位器R4的阻值來調節增益；所述補償電阻R5一端與所述第二運算放大器U2的同相輸入端相連接，另一端接地。

具有上述連接方式的本實用新型工作原理及過程表述如下：

壓電加速度傳感器產生的高阻抗電荷信號Qi從第一運算放大器U1的反相輸入端輸入，經過電荷電壓轉換模塊1后，轉換成低阻抗的電壓信號，但此時的增益仍然很小，再經過同相比例放大模塊2后，即得到高增益、低阻抗的電壓信號Vo。