Усилитель заряда

A Усилитель заряда представляет собой электронный ток интегратор, который создает выходное напряжение, пропорциональное интегрированному значению входного тока или общему введенному заряду.

усилитель смещение входного ток с использованием эталонного конденсатора обратной связи, и производит выходное напряжение обратно пропорционально величину опорного конденсатора, но пропорциональное общий входного заряд, протекающий в течение определенного периода времени. Таким образом, схема действует как преобразователь заряда в напряжение. Коэффициент усиления схемы зависит от номинала конденсатора обратной связи.

• 1 Дизайн
  • 1.1 Идеальная схема
• 2 Приложения
  • 2.1 Другое применение
• 3 См. Также
• 4 Ссылки
• 5 Внешние ссылки

Усилители заряда обычно конструируются с использованием операционного усилителя или другой полупроводниковой схемы с высоким коэффициентом усиления с конденсатором отрицательной обратной связи. Входной ток компенсируется током отрицательной обратной связи, протекающим в конденсаторе, который генерируется увеличением выходного напряжения усилителя. Таким образом, выходное напряжение зависит от величины входного тока, который он должен смещать, и величины, обратной величине конденсатора обратной связи. Чем больше емкость конденсатора, тем меньшее выходное напряжение должно генерироваться для создания определенного тока обратной связи.

Входное сопротивление цепи почти равно нулю из-за эффекта Миллера. Следовательно, все паразитные емкости (емкость кабеля, входная емкость усилителя и т. Д.) Практически заземлены и не влияют на выходной сигнал.

Идеальная схема

Схема работает в режиме передачи ток через конденсатор Cf. Операционный усилитель стремится сохранить состояние виртуального заземления на входе, устраняя влияние входного тока. Если предполагается, что операционный усилитель ideal, узлы v 1 и v 2 остаются равными, и поэтому v 2 равно виртуальная площадка. Операционный усилитель генерирует компенсационный ток, протекающий через последовательный конденсатор, чтобы поддерживать виртуальное заземление. Это заряжает или разряжает конденсатор с течением времени. Поскольку конденсатор подключен к виртуальной земле, входной ток не изменяется в зависимости от заряда конденсатора, и достигается линейное интегрирование выходного сигнала. Отношение между электрическим зарядом и током регулируется:

$Q\; =\; \int \; 0\; ti\; (t)\; dt\; \{\backslash \; displaystyle\; Q\; =\; \backslash \; int\; \_\; \{0\}\; ^\; \{t\}\; i\; (t)\; dt\}$

Следовательно, Уравнение ввода-вывода усилителя заряда:

$v\; 0\; =\; -\; 1\; CFQ\; \{\backslash \; displaystyle\; v\; \_\; \{\backslash \; text\; \{0\}\}\; =\; -\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{C\; \_\; \{\backslash \; text\; \{F\}\}\}\}\; Q\; \}$

Общие приложения включают усиление сигналов от таких устройств, как пьезоэлектрические датчики и фотодиоды, в которых выходной заряд устройства преобразуется в напряжение.

Усилители заряда также широко используются в приборах, измеряющих ионизирующее излучение, таких как пропорциональный счетчик или сцинтилляционный счетчик, где энергия должен быть измерен каждый импульс обнаруженного излучения из-за события ионизации. Интегрирование импульсов заряда от детектора дает перевод энергии входного импульса в пиковое выходное напряжение, которое затем можно измерить для каждого импульса. Обычно это происходит в схемах распознавания или многоканальном анализаторе .

, усилители заряда также используются в схемах считывания изображений формирователей изображения CCD и плоскопанельного рентгеновского детектора массивы. Усилитель способен преобразовывать очень небольшой заряд, хранящийся внутри пиксельного конденсатора, в уровень напряжения, который можно легко обработать.

К преимуществам усилителей заряда относятся:

• Обеспечивает квазистатические измерения в определенных ситуациях, например, постоянное давление на пьезоэлемент в течение нескольких минут
• Пьезоэлементный преобразователь можно использовать в гораздо более горячих средах. чем с внутренней электроникой
• Коэффициент усиления зависит только от конденсатора обратной связи, в отличие от усилителей напряжения, на которые сильно влияет входная емкость усилителя и параллельная емкость кабеля

Другое применение

• Акселерометр формирование сигнала
• гитарный звукосниматель усилители
• вибрации преобразователи

• Получение виртуального нулевого импеданса с помощью теоремы Миллера
• Передача заряда Усилитель

1. ^Преобразователи с выходом заряда
2. ^ «Сравнение пьезоэлектрической измерительной системы: режим заряда и режим низкого импедансного напряжения (LIVM)». Dytran Instruments. Архивировано из оригинала 17 декабря 2007 года. Проверено 26 октября 2007 г.
3. ^«Максимальная длина кабеля для пьезоэлектрических акселерометров с зарядовым режимом». Endevco. Янв. Архивировано из оригинала 17 декабря 2007 года. Проверено 26 октября 2007 г. Проверьте значения даты в: | date =()

• Интерфейсные схемы для поливинилиденфторида фильм
• Принципиальная схема
• Учебное пособие по пьезо-формирователям сигналов