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1、加速度振動(dòng)傳感器輸出微弱電荷信號(hào)且傳感器輸出阻抗高，因此采用Q/V轉(zhuǎn)換電路作為傳感器的輸入級(jí)電路，放大傳感器輸出微弱電荷信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電壓輸出，同時(shí)將傳感器的高阻抗輸出變?yōu)榈妥杩馆敵?。Q/V轉(zhuǎn)換電路是電荷轉(zhuǎn)換器的核心，由一個(gè)反饋電容和高增益、高輸入阻抗的運(yùn)算放大器構(gòu)成（擬選用運(yùn)算放大器OPA111AM，其主要參數(shù)如表1所示），差分輸入使傳感器信號(hào)浮地，避免電荷信號(hào)輸入端從電源地引入噪聲。表1 運(yùn)放OPA111AM主要參數(shù)符號(hào)定義指標(biāo)Rid差模輸入電阻1013Avd差模開環(huán)電壓增益106BWG單位增益帶寬3MHz工作溫度-55125為了分析Q/V轉(zhuǎn)換電路輸出電壓是否受傳感器與電荷轉(zhuǎn)換器的電纜電容的

2、影響，在此對(duì)Q/V轉(zhuǎn)換電路（如圖1所示）作相關(guān)分析。圖1 Q/V轉(zhuǎn)換電路等效電路圖圖中：為電荷放大器的反饋電容；為壓電加速度傳感器的等效電容；為連接電纜的電容；為放大器的輸入電容；為壓電加速度傳感器的絕緣漏電阻；為運(yùn)算放大器的輸入阻抗；為電荷放大器的反饋電阻；為運(yùn)算放大器的開環(huán)增益；為壓電加速度傳感器的輸出電荷量；其中反饋電容折合到放大器的輸入端的有效電容為：（1）反饋電阻等效到放大器的輸入端的有效電阻為：（2）由于考慮到反饋電容的泄放和加入直流負(fù)反饋用以穩(wěn)定放大器直流工作點(diǎn)減小零漂的需要，為此在反饋電容的兩端并聯(lián)上反饋電阻。下面設(shè)壓電加速度傳感器自身的供電角頻率為，壓電式加速度傳感器的壓電晶片產(chǎn)生的電荷不僅對(duì)反饋電容充電，同時(shí)也對(duì)、充電，因此實(shí)際的電荷放大器的輸出可以有下式表示：（3）由于壓電加速度傳感器的絕緣電阻和運(yùn)算放大器的輸入阻抗均在G級(jí)以上，為此我們將之簡(jiǎn)化為： （4）由表可知，本方案中選用的運(yùn)算放大器的開環(huán)增益為106，即，故有：（5）此時(shí)、均可忽略不計(jì)，放大器的輸出電壓可以表示為：（6）由上式可以看出電荷放大器的輸出電壓可由下式表示：（7）式中，負(fù)號(hào)表示放大器的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相反，可以看出電荷變換級(jí)的輸出電壓僅

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