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放大器电路范文1
1负反馈对放大器的影响
放大电路中经常引入各种类型的负反馈，用以改善放大电路的性能，本实验板引入了多条本级和级间负反馈支路。为使学生能够更直观深刻地理解负反馈对放大器性能的影响，实验板上设置了J2、J3开关供测试使用，某组测试内容和数据如表1所示。从表1测试结果可以看出，J2闭合(即级间深度负反馈引入)时，J3的断开或者闭合(局部负反馈的变化)基本不影响整个电路的增益。J2断开(即断开级间深度负反馈)时，J3的断开或者闭合(局部负反馈的变化)对整个电路的增益影响比较大，实验结论与理论分析相符合。表1测试数据还表明，放大器增益增大的同时，通频带变窄，即电路参数和三极管确定的情况下，电路的增益带宽积为一常数。
2电容对放大器通频带的影响
衡量放大器性能的一个重要指标是通频带，为了研究影响放大器通频带的因素，本实验板设置了开关J5和J4控制极间电容C5、C6的接入，具体测试内容和数据如表2所示。由表2测试数据可以看出，三极管集—基等效电容(即极间电容C5、C6)主要影响放大器的上限截止频率fH，极间电容越大通频带越窄。极间电容C5、C6构成交流信号的负反馈回路，在低频段时容抗很大视为开路，在高频段时使信号的放大倍数减小，上限截止频率fH减小。在实际工作中应注意三极管极间电容对电路通频带的影响，要有效增大fH，应选用Cb'c较小的管子。实验板设置了开关J1控制电容C1的接入。开关J1对电路通频带的影响测试数据如表3所示。由表3测试数据可以看出，放大电路中的电容C1主要影响放大器的下限截止频率fL，对上限截止频率影响很小。原因是电容C1较大，高频段时容抗非常小，近似短路。低频段时容抗不可忽略，频率越低容抗越大，阻碍越大，放大倍数越小，使下限截止频率fL越高。本实验板加入电容C1和电阻R1组成高通电路，滤除低频噪音信号，使本实验板的性能更好。
3结束语
放大器电路范文2
关键词：仿真；差动放大电路；共模抑制比；差模输出
中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)16-3884-03
模拟电子技术是电子信息类专业的一门主干课程，该课程中的核心元件为二极管和三极管。这些器件不同于电阻和电容之处在于它们的非线性，以及分析的过程中往往交直流共存。加上学生在实验室的时间有限，缺乏直观的认识，给学生的认识带来困难。该文以模拟电子技术课程中基本的差动放大器电路为例，介绍了Proteus在电路仿真中的应用，分析了电路参数的改变对电路的影响。在课堂教学中引入Proteus，使教学更加生动，贴近实际。对提高学生兴趣，培养学生创新能力有非常好的促进作用。
图5 2.3输出波形的观察
在差模输入时，如果输入信号的正极性端接T1管的基极，由于共射电路的倒相性，单端输出从T1管的集电极对地的输出电压是和输入差模信号倒相的，相反，对于同样的输入信号，从T2管的集电极输出电压是和输入电压同相的，如图5所示，分别是单端输出时的两个输出电压及差模输入电压。
双端输出时，如果选择T1管的集电极为输出电压的正极性端，则输出电压与输入电压同相，否则反相。
该文以模拟电子技术中的差动放大电路为例介绍了Proteus软件在电路模拟和仿真中的应用，在课堂教学中使课堂更加生动，灵活，达到了帮助学生理解原理，提高分析问题的能力。相信这种生动的教学模式在电路分析，数字电路和单片机等课程的教学过程中会发挥更大的作用。
[1]华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].4版.北京:高等教育出版社, 2006.
[2]罗映祥.Multisim电路仿真软件在差分电路分析中的应用[J].电脑知识与技术,2008,1(1):169-173.
放大器电路范文3
关键词：前置放大器； NJM4580;AD620;Multisim 10
中图分类号：TN919-34 文献标识码：A
文章编号：1004-373X(2011)20-0156-03
Design of Pre-amplification Circuit in Electromagnetic Ultrasonic Transducer
HAN Na, LI Song-song, LI Xiang
(Dalian Ocean University, Dalian 116023, China)
Abstract： Because the signal received by electromagnetic acoustic transducer (EMAT) is very weak, two weak signal amplifying circuits which respectively adopted NJM4580 and AD620 were designed. The virtual simulation for the two pre-amplification circuits were conducted by Bode plotter and oscilloscope in Multisim10produced by NI and the simulated results of the two circuits were compared. The results show that the circuit with AD620 is better than the one with NJM4580. The structure of the former one is more simple and the amplification capability is more superior.
Keywords： pre-amplification circuit; NJM4580; AD620; Multisim 10
0 引 言
在无损检测中，EMAT因其独有的优点被广泛应用，但经EMAT接受线圈接受到的信号通常很微弱，信号幅值小，一般只有几十μV到几百μV，并且对周围环境噪声敏感度高 ,接收信号常被淹没在噪声中，辐射模式较宽 ,能量不集中［1-2］。为了得到适合显示观察的水平，需要对信号进行放大和滤波处理，以减少噪声和干扰。
为了避免EMAT的接收系统放大倍数过大引起信号失真和自激的现象，通常采用多级放大。主要包括前置放大器、滤波器、主放大器，以及用于在数字设备中的A/D转换电路等。为了得到更好的结果，前置放大器自然起着至关重要的作用。应用专业的EDA软件对其进行仿真分析，能够更迅速准确地分析电路性能，从而选出性能较好更适合需要的电路，本文设计了2种前置放大器，并且利用Multisim10仿真软件对这2种电路进行了仿真比较。
1 前置放大器
1.1 用NJM4580设计的放大器
在第一种电路设计中，选用NJM4580运算放大器，该放大器是日本新无线公司生产的双路运算放大器，具有无噪声、更高的增益带宽、高输入电流和低失真度，不仅适用于音响前置放大器的音响电子部分和有源滤波器，还适用于手工测量工具等。
NJM4580的主要特点是［3］：工作电压为±5~±18 V;低输入噪声电压为0.8 μV;增益带宽为15 MHz;低失真为0.005%;转换速率为5 V/μV；采用双极技术。应用NJM4580设计的放大器电路如图1所示。
本设计采用NJM4580,主要是在差分放大电路设计部分保持信号的带宽，使其不失真。采用3个运算放大器排成2级，由运放U1A，U2A按通向输入接法组成第1级差分放大电路，运放U3A组成第2级差分放大电路。在第1级电路中，信号源加到U1A的同相端，R6和R3，R4组成的反馈网络，引入了负反馈。
为了使电路对称，提高仪用放大器性能，选取的电阻应满足R3=R4关系，参数严格匹配，误差控制在很小范围内。经过计算，最终得到输出电压的关系如┦(1)：
ИVout=－(RS/R1)(1+2R3/R6)ΔVin(1)И
所以，电压增益可以由式(2)得到：
ИAv=Vout/ΔVin=－(RS/R1)(1+2R3/R6)(2)И
从式(2)中可直观看到，根据选取R5/R1和R3/R6电阻的比例关系，达到不同信号放大比例的要求。所以电阻的选取也是仪用放大器设计中最重要的环节之一。考虑到电路的稳定和安全，固定R1~R5，R7,R8的阻值，都选精确的10 kΩ电阻，只将R6设置成可调，随着R6的减小，放大倍数越大，带宽越窄。所以设计时确定R6为2 kΩ。
该放大电路是级联放大电路，为前级放大，而后级级联放大电路则由2个741级联构成［4］，共同组成一个完整的信号接收端的前置放大电路。
图1 应用NJM4580设计的放大器电路图
1.2 应用AD620设计的放大器
在进行微弱信号检测中，为了减少集成运算放大器对电路的干扰，应选择接近理想运算放大器的芯片。要求具有较小的输入偏执电流、输入偏执电压和零漂，具有较大的共模抑制比和输入电阻［5］。
因此，在另一种电路设计中，应用AD620对第一种电路进行改进。AD620是AD公司生产的高精度单片仪表运放，它拥有差分式结构，对共模噪声有很强的抑制作用,同时拥有较高的输入阻抗和较小的输出阻抗,非常适合对微弱信号的放大［5］，而且AD620具有很好的直流和交流特性，更有低功耗、高输入阻抗、低输入失调电压、高共模抑制比等优点，其外部电路连接方便简单，只需要一个连接于1，8脚的外接电阻就可调节放大倍数［6］。增益G=49.4 kΩ/RG+1。其中：RG为1和8脚连接的外电阻。
AD620主要特点有以下几点［7］：带宽800 MHz,输出功率24 mW；功率增益120 dB；工作电压±15 V；静态功耗0.48 mW;输入失调电压≤60 μV；转换速率1.2 V/μs；最大工作电流1.3 mA；输入失调电压5 μV；输入失调漂移最大为1 μV/℃；共模抑制比 93 dB。应用AD620设计的电路如图2所示。
图2 应用AD620设计的放大电路整体电路图
2 采用Multisim 10软件仿真
2.1 软件介绍
Multisim 10是由美国国家仪器公司(National Instrument，NI公司)推出的，相对于Multisim 10的仿真软件，它具备更加形象直观人性化的特点，提供了16 000多个高品质的模拟、数字元器件；各种分析方法（直流扫描分析，参数扫描分析等）；电压表、电流表和多台仪器(数字万用表、函数信号发生器等)。该软件大多数采用的是实际模型，保证了仿真和实验结果的真实性和实用性。应用Multisim 10可以进行模拟电路、数字电路、模数混合以及射频电路的仿真。其中，它的高频仿真和涉及环境是众多通用仿真电路软件中所不具备的。本文设计的是μV级的电压信号放大。采用了2种方案，通过Multisim 10的仿真来对这两种电路性能进行比较［8-10］。
2.2 仿真比较
(1) 函数信号发生器的设置。
在软件中打开信号发生器，因本文使用的信号频率范围一般为25 kHz~1 MHz，为了模拟传感器接收到的信号，在此范围中，选取输入信号频率为100 kHz，幅度为100 μF的正弦波信号来做分析比较，函数发生器设置如图3所示。
图3 信号发生器设置
(2) 电路的幅频特性仿真与比较。
应用此软件中的波特图仪(Bode Plotter)对两电路的幅频特性进行仿真比较,设置的观察频率范围是25 kHz~1 MHz,结果如图4所示。
通过波特图可以直接观察出当输入信号频率为25 kHz时，两电路的增益分别为85 dB和98 dB。比较可以得出，应用AD620改进电路的放大效果较好。通过移动波特图仪的光标柱可以观察2个电路在其他频率时的放大增益。将光标注移动到100 kHz，可以直接观察到此频率下两电路的增益分别为60 dB和72 dB。
(3)输出信号波形的比较。
在软件打开示波器，在示波器中进行设置，红色表示输入信号，绿色表示放大后的输出信号。选取频率100 kHz,幅度100 μV的信号，经电路放大，分别得出输出波形如图6所示。通过Multisim 10仿真可以很清晰地看出两电路的输出波形。为了便于对波形进行观察，将Channel A(输入信号通道)设置为100 μV/Div ,图6(a)的Channel B(输出信号通道)设置为100 mV/Div,图6(b)的Channel B(输出信号通道)设置为500 mV。从波形图可以看出，当输入信号均为100μF时，两电路输出的信号大小分别为100 mV和380 mV,很显然，应用AD620的改进电路二，放大倍数更大。
通过此方法，可以对输入信号为其他频率时的输出波形进行比较。
图6 输出信号波形
3 结 语
本文针对输入信号为微幅级的信号，用NJM4580运算放大器设计了与741共同构成的级联放大电路，并在此基础上应用AD620对电路进行改进以达到更加优良的性能；利用Multisim 10对设计的2个放大电路进行仿真、比较，从而验证了应用AD620的放大电路不仅电路构成简单，而且在放大性能上更加优于应用NJM4580运算放大器构成的差分级联放大电路。
参考文献
［1］王淑娟,康磊,赵再新,等.电磁超声换能器的研究进展综述［J］.仪器技术与传感器,2006(5):6-8.
［2］王淑娟,康磊,翟国富.电磁超声换能器的微弱信号检测［J］.无损检测,2007,29(10):591-595.
［3］新日本无线公司.NJM4580元件数据手册\.北京:新日本无线公司,2003.
［4］黄丽,李雪梅.基于Multisim仿真的超声波测距系统的设计与实现［J］.湖南工程学院学报,2009(11):53-55.
［5］张石锐,郑文刚,黄丹枫,等.微弱信号检测的前置放大电路设计［J］.电子设计,2009(8):106-108.
［6］常新华,王洪刚,于永江,等.一种程控放大滤波器设计［J］.四川师范大学学报:自然科学版,2009(10):95-97.
［7］王树振,单威,宋玲玲.AD620仪用放大器原理与应用［J］.微处理机,2008(3):33-35.
［8］李松松,李响,高晓也.Multisim在射频电路实验教学中的应用研究［J］.现代电子技术,2010,33(9):125-127.
放大器电路范文4
进入2005年年中，家电连锁企业踏上近乎疯狂的扩张之旅。国美老板黄光裕更是语出惊人，国美每30个小时开一家店，到2008年国美的店数将达到1200家左右。与此同时还在东北打出“鹏润电器”的招牌，欲另立门户再造一个新国美。苏宁亦不甘落后，奋起直追。而上海永乐整个处于做大业绩装饰门面四处“跑马圈地”之境：江苏广源、南京上元、成都百货（电器）、河南通利和灿坤3C连锁一路拿下，接着与厦门思文合作，最后更是以“天堂”的名义香港上市。仅2005年上半年，根据商务部公布的数据：国美门店数量从去年同期162家增长到309家，增长90.7％；永乐的门店从去年同期74家增长到140家，增长82％。
家电连锁企业一方面依托供货商的产品账期，一方面依靠上市募集资金或者其它融资方式，开店速度已经恰似“神六”飞天。一级市场布局完毕面向二级市场，甚至在江苏、山东及沿海一带，在三四级市场都出现了数家家电连锁企业共同挤占有限的潜在市场空间的现象。
与开店速度相对应，家电连锁企业之间的竞争更趋白热化。先是七八月间国美、永乐南京开店遭遇“地头蛇”苏宁、五星的全面围追堵截，形成“新街口血战”场面，接着“十一黄金周”号称“亚洲第一旗舰店”的苏宁上海中山公园店开业遭遇永乐全面封杀。而每次家电连锁巨头之间的战争，总要拿供货商作为筹码呼来喝去：不准高层到场祝贺、不准给予促销广告支持、不准提供特价机器，否则必须给予三至十倍的罚款甚至清场处理等等。
然而，近乎惊人的建店速度并没有给家电连锁商们带来与之相对应的利润甚至销售回报。国美上半年销售收入只增长32％。苏宁在规模增长82%的同时，销售收入只增长43.1％。家电连锁巨头普遍出现单店利润率下降的情况。更令人吃惊的是，卓跃咨询项目组5月份的一个周六的下午曾至南京一家家电连锁卖场考察，顾客没有看到几个，倒是导购员不少。这样的选址建店何以能够赢利！
厂家“揭竿起”
姑且不论家电连锁企业什么新店开业、所谓的高峰会议、研讨会议、各类家电节各企业老板都必须亲临捧场、被呼来喝去，仅就场进场费、店庆费、广告费、促销费、展台费、返点，再加之动辄少则50天多则70天的回款账期都够企业承担的。更无奈的，正如前文所述，即使家电连锁企业仓促开店、选址错误而无法带来人气和销售时，厂家也必须在该店死撑着“陪太子读书”，否则其它店也必须撤出！
正如孔子所言，“民不畏死，奈何以死惧之”。当被压迫到一定程度时，我们看到的是各厂家的蠢蠢欲动，甚至“揭竿而起”，这里尤以大品牌表现得最为强烈。先是2004年4月格力与国美叫板，全面撤柜，并自建专卖店，接着2005年初三星声称从国美撤出。格力的撤出，是有其独特的市场操作背景做支撑的，一方面格力有很好的与各地商以股权为纽带形成的深度合作作为基础牢固的销售网络，二是家电连锁销售份额占其整体空调销售份额还比较弱小。三星则是极为强势的跨国高端品牌，其更多地在意品牌形象的维护和产品利润的获取。
TCL则干脆宣布从三四级市场开始，全面打造自有品牌“幸福树”家电连锁企业，一看好三四级市场，二可以完全掌控自己的产品销售渠道，并承担第三方产品销售，三可以与已有的家电连锁商叫板，以争夺“话语权”。而2005年的9月，美的也同样有了自己的渠道主张。美的计划用一年时间在全国一级城市建100家4S店，并最终建立自己的连锁体系。这已经是第二家空调业巨头采取行动了。卓跃咨询在这里预测，美的肯定不是最后一家有这种想法并采取行动的企业。
众多厂商的选择逐步脱离家电连锁商的做法，从整个产业环境上而言，未必是最优的选择，因为此举有违“专业的人做专业的事”的专业化分工趋势，也与国际家电产业发展的整体趋势不相吻合的。但这就是中国市场的“中国特色”，对厂家而言是不得已而为之的。
链接：近两年家电厂家向家电连锁“叫板”之举：
1、2004年4月，董明珠支持成都乃至全国的销售公司撤出国美，使得格力成为第一个叫板大流通渠道的企业。此时国美销售的格力空调只占格力空调总销量1%的份额；
2、2005年1月，媒体爆出三星叫板国美，双方关系闹僵并欲从国美全线撤柜的消息，后双方协调“重归于好”；
3、2005年6月，TCL总部宣布为在终端销售环节夺得话语权，TCL不惜血本启动“幸福树”计划，通过建立幸福树电器连锁公司在全国建立3000家连锁卖场，并第一家卖场在石家庄成立；
4、2005年9月，美的宣布，将用一年时间在全国一级城市建100家4S店，并最终建立自己的连锁体系。美的4S店将会与经销商合作建设，每家面积约在200－300平方米左右，其主要功能以品牌形象展示、洽谈工程机、团购和接待政府采购为主，在对销售任务方面，每个4S店一年要完成2000万－3000万元的指标。（卓跃咨询根据公开资料整理）
家电连锁的路径分析
就目前家电连锁商的发展情况而言，有几点是出乎人们的意料，一是发展速度出乎意料，二是竞争手段和激烈程度出人意料。可以说，家电连锁企业之间的竞争已经到了一个非理性的状态，从一二级市场竞争到三四级市场，而且即使在三四级市场，扎堆竞争也非常的明显。
但是，在三四级市场，传统大家电品牌都有非常紧密的大批发商在合作，而且三四级市场的品牌容量是有限的，消费者对品牌的认知度也是有限的，三四级市场更多的是中小品牌甚至杂牌的天下，但这些企业从经济实力和品牌号召力上都未必是家电连锁企业恰当的合作对象。那么，就目前而言，三四级市场对家电连锁企业来说，整体上还属于真空地带，进入未必能产生最佳的投入与产出比。
再则，对家电连锁企业，如此速度的选址、建店、开业的高速扩张，其自身的管理驾驭能力、服务能力、人才培养体系和资金链条未必能够跟得上，当其中任何一个环节出现问题时，可能对整个体系会造成极为严重的伤害。
基于以上的分析，卓跃咨询以为，目前的家电连锁体系中，以国美、苏宁、永乐为第一阵营，以五星、大中和三联为第二阵营的现有家电连锁格局，必将在1-2年内被打破，有的企业可能会冲上来，而有的企业可能会因为管理问题或者资金问题而彻底消亡，灿坤就是很好的前车之鉴。
反过来，从家电整个产业发展的趋势来看，随着产业的越发成熟、行业利润空间的越发降低，产业集中度会越来越高，而品牌数量则会越来越少。我们从刚刚公布的空调业2005年度白皮书可以看出，在整个2005冷冻年度，空调品牌减少了29个，象飞歌、东洋、迎燕等都没能够幸免是再好不过的说明了。那么，当整个行业品牌越发集中，企业自身随着这种集中度而规模越来越大，市场影响力也越来越大的时候，无疑生产厂家与家电连锁之间的叫板砝码也会越来越多：其一，品牌就那么几个，而消费者的消费理性和品牌偏好度则会越发明显，没有我的品牌在，你就不能算得上真正的卖场。缺了谁都不合适。其二，品牌厂家完全以强大的品牌号召力自建专卖或者选择其他渠道进行销售，依赖家电连锁的程度会更小。其三，加强研发和市场调研，开发出前沿、独特性的产品，完全可以引导市场，获得固定的客户群体的青睐。这些因素，现有的家电连锁商们必须给予高度的重视。
根据卓跃咨询分析，家电连锁企业的利润来源方式根据自身的发展情况可以划分为四个阶段：第一阶段是赚取进销差价。这一阶段最具有代表性，是多数家电经销商的主要利润来源，也是起步发家的最初原始积累。第二是从厂家和供应商那里获取利润。无论是聚集在家电产品领域，还是向通讯、IT产品延伸，目前家电连锁企业还主要集中在这个环节。名目繁多的店庆费、场地费、年底返点、促销费、广告费、管理费等本身就是连锁企业的利润来源方式。正是由于中国家电连锁企业发展的阶段性不成熟性，才引发了越来越多的资本和企业的介入，并且也存在现有家电连锁企业退出舞台的可能。第三是供应链的优化。比如连锁企业集中采购、个性化定制和买断甚至推出自由品牌产品等。第四个阶段是向自身的品牌、管理、服务要利润。国美、苏宁等企业的未来更多的应定位在管理型企业，要学习如何吸纳更多的零售企业加盟，将向加盟方输出品牌、输出服务、输出管理，那么特许加盟店的加盟费、管理费用、赢利分成将会成为其重要利润来源。而且未必没有店面都必须足够大，小的连锁店面也同样依托品牌号召力生存。
放大器电路范文5
关键词：微型放大器；动态测量；滑环；电路板
0引言
发动机正时链条张力测试系统中，需要对链条张力进行测量，这可以通过对凸轮轴链轮的微应变量进行测量，从而间接测量链条的张力。发动机凸轮轴链轮在发动机运行过程中一直处于旋转状态，同时工作环境温度较高；这就对链轮微应变量的测试提出了较高的难度。本文基于AD620这一微型放大器，设计出一个三通道微型放大器电路，首先对测量信号进行放大，然后再利用滑环对测试信号以及供电进行动态和静态的切换，从而实现了旋转链轮的微应变测量。
1微型放大器电路的设计
微型放大器的电路设计图如图1所示，电路电源由±15的电源开关提供，对放大器进行供电以及稳压电源进行供电。测试传感器的激励电压为10V，所以需要在电路增加稳压电源来对传感器进行单独供电。AD620放大器获得微电压测试信号后，对信号进行放大在对信号进行输出。电路由如下几种电器元件构成：三端稳压电源调整期、电容、AD620放大器以及220V转±15V电源开关组成。下面对各电器原件在电路中的作用进行介绍[1]。三端稳压电源的型号是根据微应变测量传感器的供电电压来选择，本文中传感器的激励电压为10V，所以选择使用CYT78L10类型稳压电源。稳压电源有三个针脚：VIN端为输入、GND端为接地、VOUT端为输出。这一型号的稳压电源功耗小、电压输出值稳定、对温度的变化不敏感同时尺寸小，有较好的兼容性[2]。电路中有两种电容，分为C1、C2两个普通电容和C3、C4两个电解电容。普通电容在电路中主要对稳压电源进行隔直，电解电容主要是对±15V的电源进行电源滤波。AD620微型放大器是整个电路中主要原件。它是美国AD公司利用最先进的工艺制作而成，他具有噪声小、功耗低、、体积小、增益范围可调以及高共模抑制比等优点，这一放大器已经成为目前市场上高性能低成本放大的代表。在实际测试过程中，根据放大器电路图，可以把这集微型放大器做成任何形状的微型放大器电路板。如图2所示，三通道放大器电路板与一元硬币的对比，这样便于安装在旋转测试零件的内部或者粘贴在测试零件上。
2滑环介绍以及链轮测试总体电路
滑环是一种机械装置，它实现了电信号或者供电电源在静态系统和动态系统之间能量无损传递。本课题中使用的是美国某大学研发的SQR10M/E60型十通道滑环。这一滑环运行过程中噪音低，信号传输信噪比高；同时具有防油耐高温的特点完成一系列的设计后，下面对链轮传感器的测试总电路进行介绍。链轮传感器测到链轮微应变并且转换成微电压信号后，首先传递给放大器电路，对信号进行放大；再通过滑环对信号进行动态以及静态的切换，再传输到采集设备。其工作示意图如图3所示。滑环在整个测试连接中，处于动静交替的位置，所以在图中，其一半属于动态一半属于静态。
3总结
通过上述设计的微型放大器电路配合滑环的使用，可以准确高效的对旋转元件微电压信号进行测量。这一微型放大器电路的设计对动态测试以及测试信号的信噪提高比有较大帮助，特别对于动态微电压测试技术有着重要的作用。
参考文献
[1]王树振，单威，宋玲玲.AD620仪用放大器原理与用.微处理机,2008.
[2]曹军.仪器放大器AD620性能及其应用.电子器件,1997.
放大器电路范文6
Abstract: In the experimental teaching of piezoelectric testing technology, it is bound to come in contact with the use of the charge amplifier, through the circuit analysis, the author established input and output quantitative relationship expression of piezoelectric testing system, which is not only conducive to mastering the functional relationship between measured physical quantities and output voltage in piezoelectric testing system for users, but also makes the "normalization" operation used in charge amplifier be omitted.
关键词： 压电测试；电荷放大器
Key words: piezoelectric test；charge amplifier
中图分类号：TB934 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）25-0217-02
0 引言
压电式传感器具有体积小、重量轻、使用方便、测量频带宽等优点，被广泛用于振动、力和压力等动态力学测量中。压电测试系统中，电荷放电器作为适配器，必不可少。现有资料、说明中，使用电荷放大器必须进行“归一法”操作，学员对此常提出疑问，对实际测量工作也非常不便。通过对电荷放大器电路进行分析、计算，推导出电荷放大器输入与输出间的函数表达式。该表达式明确了电荷放大器各旋钮表示值之间的函数关系，这既有助于学员们掌握压电测试系统被测物理量与输出电压间定量关系，也免去了“归一法”操作。
1 压电测量系统使用中存在问题
1.1 压电测量系统的构成 压电测量系统如图1所示。其中，E为压电式传感器力学输入物理量，Q为压电式传感器所产生电荷，S1为传感器灵敏度。
1.2 电荷放大器使用要求 电荷放大器面板上通常有4个适调开关。它们分别是灵敏度开关S（单位pc/unit）；增益适调开关G（单位mv/unit）；下限频率适调开关F；上限适调开关F。在进行测量前，首先对各适调开关进行预置。必需将灵敏度适调开关置于传感器灵敏度数值上，即为归一化操作。此时电荷放大器输出电压值V与输入物理量B之间关系为V=EG。G可取0.1mv/unit，1mv/unit，10mv/unit，100mv/unit，1000mv/unit中一值（unit即单位输入力学物理量）。
1.3 教学和使用中存在问题 电荷放大器在使用中时要求放大器灵敏度开关数值与传感器灵敏度数值一致，即所谓“归一化”操作。在教学中。常有学员对此操作询问原因，若放大器灵敏度开关数值与传感器灵敏度数值不一致，输出电压和被测物理量间存在何种关系？
2 电荷放大器电路分析
电荷放大器型号很多，但其基本组成、工作原理相同，电荷放大器放大电路通常由三部分组成，其组成框图如图2所示。
图中Q为压电式传感器所产生的电荷；V1为电荷转换部分输出电压；V2为适调放大部分输出电压；V0为输出放大部分输出电压，即电荷放大器输出电压。
以国产DFH-4型电荷放大器电路为对象，进行定量分析。
2.1 电荷转换部分电路分析 电荷放大器在工作时，首先将传感器电荷转换为低输出阻抗电压源，转换电路可以等效为图3。
图中Rt为压电传感器绝缘电阻，Ct传感器等效电容；Cc为电缆分布电容，Rc为电缆电阻；Ri为运算放大器输入电阻；Cf，Rf分别为反馈电容、电阻。
电路设计中Rc为欧姆级，其余各电阻均在千兆数量级，Rc可忽略，其余可认为开路。
电荷转换部分输出电压为
V1=-K0■（1）
K0达103数量级，反馈电容（1+K0）Cf之值远大于Ct，Cc，故V1≈-Q/Cf（2）
Cf与档位开关G联动。这样通过调节增益开关数值，就实现了对V1的控制。
反馈电容Cf与增益开关G数值一一对应关系见表1。
通过表1中一一对应关系，可知，
Cf·G=10-11库伦及Cf·G=10-10库伦（G=1000mV/unit时）及V1≈-Q/Cf=-Q·G·1011V，
或-Q/Cf=-Q·G·1010V（G=1000mV/unit时）（3）
2.2 适调放大电路分析 电荷转换为电压后，进入适调放大电路部分，该部分有适调开关及运算放大器两部分组成，本级作用是对上一级输出进行比例放大，其电路如图4所示。
R1是一可调电阻器，其阻值在0～10k范围内变化，最小改变量为0.01k。可调电阻器阻值由电荷放大器灵敏度适调开关S2 控制，S2在数值上等于可调电阻器数值，即S2=R1。改变可调电阻器阻值。
由运算放大器特性可知：V2=-I·R2，V1=-I·R1。
V2=-R2V1/R1=10QG·1011/S2=QG·1012/S2（4）
或V2=QG·1011/S2（G=1000mV时）（5）
2.3 输出放大器部分电路分析 本部分电路时电荷放大器输出级，该部分电路是一个同相放大器。
开关K与增益开关G联动，当G置于1000mv/unit时K闭合，G置于其他数值时K断开。K断开时，输出放大电路部分电路等效于一个10倍放大器，V0=10V2。
综合电荷放大器电路各部分定量分析结果，可以推出电荷放大器输出电压值与输入物理量之间的定量关系式。
当G不取1000mv/unit时
V0=V2=QG·1012/S2=1012S1EG/S2（6）
当G置于1000mV/unit时
V0=10V2=1012S1EG/S2（7）
压电传感器灵敏度S1以
Pc/unit（1Pc=10-12c）为单位，故
V0=S1·E·G/S2（8）
通过上述推导得到电荷放大器输出放大电压V0与力学输入物理量E、压电传感器灵敏度S1、电荷放大器灵敏度适调开关数值S2、增益开关G之间的比例关系式。只要式（8）中4个参量已知，就可以其余未知参量数值。测量时，压电传感器灵敏度S1、电荷放大器输出电压V0已知，通过面板上旋钮位置可知G、S2值，被测物理量为：
E=■·S2（9）
通过对电荷放大器电路进行分析、计算，建立了压电测试系统输入、输出定量关系式，将该关系式引入教学和测量工作中，对压电传感器的标定、压电测试系统的使用均具有重要价值。
参考文献：
[1]传感器技术手册.袁希光.北京：国防工业出版社，1989.
