電荷放大器簡介

　　電荷放大器由電荷變換級、適調級、低通濾波器、高通濾波器、末級功放、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據采集器及計算機配合，可以組成理想的振動和沖擊測量系統，從而實現對車輛、橋梁、鐵路、公路、地質、樁基、建筑物、飛行器等振動和沖擊的加速度物理量的測量。

　　電荷放大器主要技術指標

　　A、電荷放大器最大輸入電荷量為50000pC

　　B、電荷放大器適調方式為三位撥盤式數字指示， 適調誤差為〈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小于10-2pC H.電荷放大器使用環境： 溫度為0 -40℃ 濕度為0-80%RH 。

　　電荷放大器工作原理

　　在測試系統中，測試產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力即為可靠性。測試系統的每一部分都會不同程度的影響整個系統的可靠性，由于部分的失效引起的系統失效的概率也就不同。

　　隨著存儲測試技術的發展，存儲測試系統逐漸模塊化、標準化和系列化。如果將一些功能模塊制成ASIC，就會滿足動態測試對測試裝置的要求，并使存儲測試系統可靠性得到極大地提高。圖1 為使用專用集成電路設計的存儲測試系統。電荷放大器是測試系統中的一個串聯環節，因此它的失效直接影響整個系統的失效。

　　圖2 為電荷放大器原理圖。

　　壓電晶體受到壓力作用產生電荷Q；Ca 是傳感器級間電容，Qa 是此時充到Ca 中的電荷；Cc 是傳感器傳輸電纜的電容，Qc是此時充到Cc 中的電荷，Gc 是輸入電纜漏電導；Ci是電荷放大器的輸入電容，Qi 是此時充到Ci 中的電荷，Gi 是放大器的輸入電導；Ud 是此時在運算放大器反相輸入端上產生的差動電壓；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 是此時充入Cf 的電荷，Gf 是放大器的反饋電導；運算放大器的開環系數為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

　　在精度的范圍內可以忽略部分數量級小的部分，可以認為：

　　根據傳感器的電荷靈敏度、量程和反饋的電容計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。因為在一些電路中使用的時候，需要大一點的電荷，所以我們需要將電荷放大，電荷放大器的作用就在于此。

　　2、保護用電器

　　電荷放大器的另一個作用就是保護我們的用電器。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出現不安全因素，但是使用電荷放大器之后就可以將電荷調節至合適的量。

　　3、防止電源短路

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