电荷放大器工作原理

　　电荷放大器简介

　　电荷放大器由电荷变换级、适调级、低通滤波器、高通滤波器、末级功放、电源几部分组成。

　　电荷放大器是一种可以多通道组合的非电量测量仪器，它与压电加速度传感器和数据采集器及计算机配合，可以组成理想的振动和冲击测量系统，从而实现对车辆、桥梁、铁路、公路、地质、桩基、建筑物、飞行器等振动和冲击的加速度物理量的测量。

　　电荷放大器主要技术指标

　　A、电荷放大器最大输入电荷量为50000pC

　　B、电荷放大器适调方式为三位拨盘式数字指示， 适调误差为〈1% C.放大器频率范围（-3dB）：

　　加速度 0.3Hz-100kHz

　　速度 1Hz-10kHz

　　位移 1Hz-1kHz D.电荷放大器输出最大电压： ±5Vo-p E.放大器测量误差： 加速度为〈1%

　　速度为〈2%

　　位移为〈4% F.放大器低通滤波截止频率（-3dB）： 五档分别为100kHz、30kHz、10kHz、3kHz、1kHz， 衰减速率为12dB/oct G.放大器噪声电平： 在1nF传感器电容灵敏度条件下折合到输入端时小于10-2pC H.电荷放大器使用环境： 温度为0 -40℃ 湿度为0-80%RH 。

　　

　　电荷放大器工作原理

　　在测试系统中，测试产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力即为可靠性。测试系统的每一部分都会不同程度的影响整个系统的可靠性，由于部分的失效引起的系统失效的概率也就不同。

　　随着存储测试技术的发展，存储测试系统逐渐模块化、标准化和系列化。如果将一些功能模块制成ASIC，就会满足动态测试对测试装置的要求，并使存储测试系统可靠性得到极大地提高。图1 为使用专用集成电路设计的存储测试系统。电荷放大器是测试系统中的一个串联环节，因此它的失效直接影响整个系统的失效。

　　

　　图2 为电荷放大器原理图。

　　

　　压电晶体受到压力作用产生电荷Q；Ca 是传感器级间电容，Qa 是此时充到Ca 中的电荷；Cc 是传感器传输电缆的电容，Qc是此时充到Cc 中的电荷，Gc 是输入电缆漏电导；Ci是电荷放大器的输入电容，Qi 是此时充到Ci 中的电荷，Gi 是放大器的输入电导；Ud 是此时在运算放大器反相输入端上产生的差动电压；Cf 是电荷放大器的反馈电容，作用到Cf 两端的电压是Ud 和输出电压U0 的差值，Qf 是此时充入Cf 的电荷，Gf 是放大器的反馈电导；运算放大器的开环系数为A，由于电压是反向输入，所以： U0=-A×Ud

　　因此作用在Cf 两端的电压为：

　　Ucf=Ud-（-A×Ud）=Ud×（1+A） 假设反馈电阻Rf的阻值为无限大：

　　Q=Qa+Qc+Qi+Qf=Ud×（Ca+Cc+Ci+（1+A）Cf） 所以

　　

　　在精度的范围内可以忽略部分数量级小的部分，可以认为：

　　

　　根据传感器的电荷灵敏度、量程和反馈的电容计算出输出的最大电压。

　　电荷放大器的作用

　　1、改变电荷

　　电荷放大器的第一个作用就是改变电荷，这也是它的作重要的作用之一。电荷放大器改变电荷主要就是放大电荷。因为在一些电路中使用的时候，需要大一点的电荷，所以我们需要将电荷放大，电荷放大器的作用就在于此。

　　2、保护用电器

　　电荷放大器的另一个作用就是保护我们的用电器。由于我们使用的用电器都有自己的额定电荷，所以在一些电源下使用就会出现不安全因素，但是使用电荷放大器之后就可以将电荷调节至合适的量。

　　3、防止电源短路

　　电荷放大器还有防止电源短路，保护电路系统的作用。相对于前两个作用来说，这个作用并不是很明显。但是根据研究显示，安装有电荷放大器的电路更为安全。