Усилитель заряда

Усилитель заряда — это устройство, предназначенное для сопряжения пьезоэлектрических датчиков, которые имеют большое активное внутреннее сопротивление, с последующими каскадами измерительных приборов.

Рисунок 1. Схема подключения пьезоэлектрического датчика к усилителю заряда. Обозначение на рисунке 1: B — пьезоэлектрический или ёмкостный датчик; A — инвертирующий КМОП операционный усилитель с коэффициентом усиления K; C — ёмкость обратной связи; U_IN — напряжение на входе усилителя; U_OUT — напряжение на выходе усилителя. Пьезоэлектрический датчик B подключается ко входу инвертирующего усилителя A через коаксиальный кабель.

Выходной сигнал обычных усилителей сильно зависит от паразитной ёмкости датчика, ёмкости монтажа, входного импеданса операционного усилителя и ёмкости подводящих проводов. Для устранения влияния паразитной ёмкости схему преобразователя выполняют на базе интегратора тока. Источник заряда из датчика разряжается на виртуальный ноль на входе операционного усилителя, и таким образом изменяет напряжение Uout без заряда паразитных ёмкостей напряжением Uin. Выходное напряжение усилителя заряда $U_{OUT}(t)$ равно отношению заряда датчика $q_{c}(t)$ к ёмкости обратной связи $C$ интегратора: $U_{OUT}(t)={q_{c}(t) \over C}$.

Ссылки

• Кулапин В.И., Волкова К.Ю., Родионова Н.В., Евсеева Е.А. Измерительные преобразователи к датчикам заряда // Труды Международного симпозиума «Надёжность и качество». — 2018.