電荷放大器簡介

　　電荷放大器由電荷變換級(jí)、適調(diào)級(jí)、低通濾波器、高通濾波器、末級(jí)功放、電源幾部分組成。

　　電荷放大器是一種可以多通道組合的非電量測量儀器，它與壓電加速度傳感器和數(shù)據(jù)采集器及計(jì)算機(jī)配合，可以組成理想的振動(dòng)和沖擊測量系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛、橋梁、鐵路、公路、地質(zhì)、樁基、建筑物、飛行器等振動(dòng)和沖擊的加速度物理量的測量。

　　電荷放大器主要技術(shù)指標(biāo)

　　A、電荷放大器最大輸入電荷量為50000pC

　　B、電荷放大器適調(diào)方式為三位撥盤式數(shù)字指示， 適調(diào)誤差為〈1% C.放大器頻率范圍（-3dB）：

　　加速度 0.3Hz-100kHz

　　速度 1Hz-10kHz

　　位移 1Hz-1kHz D.電荷放大器輸出最大電壓： ±5Vo-p E.放大器測量誤差： 加速度為〈1%

　　速度為〈2%

　　位移為〈4% F.放大器低通濾波截止頻率（-3dB）： 五檔分別為100kHz、30kHz、10kHz、3kHz、1kHz， 衰減速率為12dB/oct G.放大器噪聲電平： 在1nF傳感器電容靈敏度條件下折合到輸入端時(shí)小于10-2pC H.電荷放大器使用環(huán)境： 溫度為0 -40℃ 濕度為0-80%RH 。

　　電荷放大器工作原理

　　在測試系統(tǒng)中，測試產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力即為可靠性。測試系統(tǒng)的每一部分都會(huì)不同程度的影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，由于部分的失效引起的系統(tǒng)失效的概率也就不同。

　　隨著存儲(chǔ)測試技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)測試系統(tǒng)逐漸模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。如果將一些功能模塊制成ASIC，就會(huì)滿足動(dòng)態(tài)測試對(duì)測試裝置的要求，并使存儲(chǔ)測試系統(tǒng)可靠性得到極大地提高。圖1 為使用專用集成電路設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)測試系統(tǒng)。電荷放大器是測試系統(tǒng)中的一個(gè)串聯(lián)環(huán)節(jié)，因此它的失效直接影響整個(gè)系統(tǒng)的失效。

　　圖2 為電荷放大器原理圖。

　　壓電晶體受到壓力作用產(chǎn)生電荷Q；Ca 是傳感器級(jí)間電容，Qa 是此時(shí)充到Ca 中的電荷；Cc 是傳感器傳輸電纜的電容，Qc是此時(shí)充到Cc 中的電荷，Gc 是輸入電纜漏電導(dǎo)；Ci是電荷放大器的輸入電容，Qi 是此時(shí)充到Ci 中的電荷，Gi 是放大器的輸入電導(dǎo)；Ud 是此時(shí)在運(yùn)算放大器反相輸入端上產(chǎn)生的差動(dòng)電壓；Cf 是電荷放大器的反饋電容，作用到Cf 兩端的電壓是Ud 和輸出電壓U0 的差值，Qf 是此時(shí)充入Cf 的電荷，Gf 是放大器的反饋電導(dǎo)；運(yùn)算放大器的開環(huán)系數(shù)為A，由于電壓是反向輸入，所以： U0=-A×Ud

　　因此作用在Cf 兩端的電壓為：

　　Ucf=Ud-（-A×Ud）=Ud×（1+A） 假設(shè)反饋電阻Rf的阻值為無限大：

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

　　在精度的范圍內(nèi)可以忽略部分?jǐn)?shù)量級(jí)小的部分，可以認(rèn)為：

　　根據(jù)傳感器的電荷靈敏度、量程和反饋的電容計(jì)算出輸出的最大電壓。

　　電荷放大器的作用

　　1、改變電荷

　　電荷放大器的第一個(gè)作用就是改變電荷，這也是它的作重要的作用之一。電荷放大器改變電荷主要就是放大電荷。因?yàn)樵谝恍╇娐分惺褂玫臅r(shí)候，需要大一點(diǎn)的電荷，所以我們需要將電荷放大，電荷放大器的作用就在于此。

　　2、保護(hù)用電器

　　電荷放大器的另一個(gè)作用就是保護(hù)我們的用電器。由于我們使用的用電器都有自己的額定電荷，所以在一些電源下使用就會(huì)出現(xiàn)不安全因素，但是使用電荷放大器之后就可以將電荷調(diào)節(jié)至合適的量。

　　3、防止電源短路

　　電荷放大器還有防止電源短路，保護(hù)電路系統(tǒng)的作用。相對(duì)于前兩個(gè)作用來說，這個(gè)作用并不是很明顯。但是根據(jù)研究顯示，安裝有電荷放大器的電路更為安全。