壓電傳感器的輸出阻抗非常大,若電荷放大器采用這種傳感器作為輸入信號,要求放大器要具有足夠高的輸入阻抗,下面我們介紹一款采用高輸入阻抗運放設計的電荷放大器。

高輸入阻抗運放設計的電荷放大器原理圖

電荷放大器原理圖。

上圖中的運放CA3140是美國RCA公司生產的一款高輸入阻抗BiMOS運放,其工作電壓范圍為±2~±18V,輸入阻抗可達1.5TΩ,輸入偏置電流及輸入失調電流皆在皮安級。這里將該運放接成一個高輸入阻抗的同相輸入放大器,HTD為壓電傳感器,其輸出的高阻抗信號直接送至CA3140運放的同相輸入端放大。由于該放大器的輸入阻抗甚高,對傳感器的輸出信號衰減很小。該放大器的放大倍數由電阻R1和R2的阻值決定,計算公式為1+(R2∕R1),R1和R2的具體阻值可根據電路所需的放大倍數來選取。

高輸入阻抗運放設計的電荷放大器原理圖

DIP-8封裝的CA3140。

若壓電傳感器輸出的是低頻信號,為了提高抗干擾能力,可以在電阻R2兩端并聯一個容量合適的電容來降低放大器的高頻增益。若傳感器輸出的是超低頻信號,為了減小運放輸入失調電壓及其溫漂對傳感器信號的影響,此時運放最好選用OPA333這類超低失調電壓的軌至軌運放。