Основные разделы

Схемотехника усилителей заряда

Методы регистрации скоростей и амплитуд механических воздействий постоянно совершенствуются. Важной частью любой измерительной системы являются датчики, выходные значения которых нужно преобразовывать в сигнал для дальнейшего анализа. Для этого используются датчики со встроенными усилителями заряда или внешние усилители заряда.

Например, сигналы датчиков вибрации нужно преобразовывать в напряжение с помощью усилителя заряда.

«Усилители - преобразователи заряда представляют собой многоканальные устройства для преобразования входных динамических сигналов от датчиков в виде заряда в выходное напряжение, а также для усиления и фильтрации выходных сигналов». [1]

Такие усилители могут применяться для работы с пьезоэлектрическими датчиками с выходами по заряду, а также с пьезоэлектрическими датчиками со встроенной электроникой типа ICP с выходом по напряжению.

«Пьезоэлектрический датчик - это измерительный преобразователь, действие которого основано на использовании пьезоэлектрического эффекта».[2] Такие датчики нужны для регистрации механических колебаний, генерируемых узлами различных механизмов. Они обладают высокой точностью измерения.

«Сигнал пьезоэлектрического датчика в виде электрического заряда, пропорционально виброускорению входного сигнала, поступает на вход усилителя заряда, который осуществляет преобразование заряда в пропорциональную величину напряжения». [2]

Рис. 1 - Эквивалентная схема усилителя заряда

В общем случае усилитель заряда представляет собой операционный усилитель, охваченный емкостной обратной связью (рис. 1) [3]

При подключении усилителя заряда к первичному преобразователю, вырабатывающему заряд, к входу усилителя подключаются также емкость соединительного кабеля (Ск), первичного преобразователя (Сд), паразитная входная емкость (Сп). Амплитуда входного сигнала изменяется в широком диапазоне, необходима подстройка измерительного канала.

В некоторых схемах коэффициент усиления усилителя заряда может регулироваться микроконтроллером так, чтобы обеспечить необходимый динамический диапазон, не допуская при этом перегрузки по входному каналу. Превышение сигналом динамического диапазона (рис. 2,а) приводит к искажению формы сигнала и потерям информации. А с помощью коэффициента усиления входной сигнал формируется так, что занимает весь динамический диапазон измерительного канала, при этом сохраняя форму сигнала. [3] (рис. 2,б)

Прочитайте еще и эти статьи:

Разработка операционного устройства
Любой сложный преобразователь дискретный информации может быть представлен в виде совокупности операционных устройств (ОУ) и интерфейса (сопряжения этих устройств). Функцией ОУ является выполнение фиксированного множества операций F={f1, f2., ...

Цифровой милливольтметр
Необходимо разработать схему цифрового милливольтметра, которая должна содержать аналогово-цифровой преобразователь, дешифратор и индикатор, показывающий измеренное значение. Так как по заданию напряжение питания схемы 10В и уровень вхо ...