电荷放大器的增益_电工基础

电荷放大器的增益

点击数：7775 次录入时间：03-04 12:03:00 整理：http://www.55dianzi.com 电工基础

电荷放大器的零漂问题
电荷灵敏放大器跨接在放大器两端的电容准确叫法是 “积分电容”而不是反馈电容，它的ESR（等效串联电组）并不会随着电荷的多少而发生显著的改变。毫无疑问，积分电容上的电荷应该有泄放通道，通常简单起见可以并联一个高阻值的电阻，但会恶化噪声特性。发生不归零，可能的情况可以是：www.55dianzi.com
1 输入信号频率太高，造成积分器电荷堆积，因为积分器放电需要一定时间。尝试降低输入信号频率试一下看能否改善，如果是这个原因，可以降低反馈电阻的值应该能改善
2 积分器的静态偏置有问题，比如没有考虑失调电流Ioffset，失调电压Voffset的影响。可以接上传感器但是使传感器处于无信号输出状态，观察放大器输出是否归零。
对于电荷放大器输出电压不归零的现象，一般采用如下办法来解决：
1. 采用开关电容电路的技巧，使用CDS采样方式可以有效消除offset电压。
2. 采用同步检测电路结构，可以有效消除offset电压。
电荷放大器制作的关键：
制作一个高质量的电荷放大器确实非常困难，首先要选取最合适的芯片，为什么一般的运放不适合做电荷放大器呢？因为电荷放大器的反馈电阻非常大，通常在150M欧姆以上，如果要制作频带响应非常好的电荷放大器，则反馈电阻必须在1G欧姆以上，甚至可能到200G欧姆。而低噪声的OP37放大器的偏流在 15nA左右，足以在1G欧姆（通常用1G欧姆的反馈电阻）的反馈电阻上产生15V的输出偏压！所以一般要使用JFET输入型的运放，输入偏流在 30pA的LF356适合做一般性能的电荷放大器，1G的反馈电阻导致450mV的输出偏压是可以通过电容隔直耦合消除的。所以我见到过很多国产的电荷放大器里面使用这款芯片。
     但是还有一个重要的因素是电荷放大器的电流噪声，我不喜欢用LF356做电荷放大器，因为它的电流噪声仍然有0.01pA（仍然是1G的反馈电阻），这样在输出至少因为运放的电流噪声较大的输出噪声。通常制作的ICA系列电荷放大器里面的芯片，电流噪声只有0.13fA，好一百倍。
    即使用最好的芯片，噪声电流仍然会从电路板的四面八方传导过来，因为电路板的绝缘电阻已经显得不太绝缘了。用短路环保护运放的输入端非常必要，即使如此，可恶的噪声电流还是会通过PCB表面的污渍爬过来，比小强还顽固。电路焊接完成后，必须彻底清洗，我甚至用低温等离子火焰将器件表面的可能残留的污渍清理掉。
     接下来是屏蔽，我曾经试过用薄薄的PCB板的下表面整面覆铜接地，而上表面用铜片焊接成一个封闭的盖子。但是实际上辐射电波可以穿透PCB铜箔影响到放大器的噪声，后来的ICA系列电荷放大器是专门定做了较厚的屏蔽盒，才完全屏蔽外界辐射干扰。
     特殊的高阻值电阻和性能稳定的电容是做好一个性能稳定，增益准确的电荷放大器的关键，通常的聚丙烯薄膜电容已经是质量非常好的了，用于滤波和分频电路可以得到不错的效果，但是如果你将一个1微法的聚丙烯薄膜电容握在手心里面测量，会发现电容量很快增加到2微法！完全不适合作为反馈电阻。我见过国产的手持式振动测试仪里面，就是用红色的聚丙烯薄膜电容，真不知道他们是怎样检验自己的仪器的准确性的。
电荷：
静电荷就是静止不动的电荷.
电荷是带电体带电的多少.
净电荷是正负电荷抵消后多出来的电荷, 例如一个物体中有3C的正电荷, 有2C的负电荷,则净电荷就是=1C。

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