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:

Конструирование плоской антенны
В настоящее время широко развивается рынок средств спутниковой связи. Ежегодное увеличение их объема производства составляет более 30%. Разработка антенной системы для приема сигналов космического телевещания является важнейшей частью наземной систе ...

Электронный блок расходомера жидкости
Средства измерения играют важную роль при построении современных автоматических систем регулирования отдельных технологических процессов, которые требуют представления большого количества необходимой измерительной информации в форме, удобной дл ...