本实用新型专利技术公开一种抗高频大信号两线制电荷放大电路，包括有电荷转电压电路、低通滤波电路、交流放大电路以及供电处理电路；该低通滤波电路为六阶低通滤波电路，该电荷转电压电路的输出端与低通滤波电路连接，该低通滤波电路与交流放大电路连接，该交流放大电路与供电处理电路连接。通过采用恒流源两线制供电，以减少线束，前级电荷转电压电路采用基于场效应管为核心的电路，对信号进行转换和衰减，以降低后续信号处理电路中对运算放大器的电气性能指标要求，并采用基于信号衰减、低通滤波、信号放大、供电处理的信号链路，实现在保证所要求工作频带的幅频特性条件下对高频大信号的抑制，确保信号不削波失真及深度饱和。确保信号不削波失真及深度饱和。确保信号不削波失真及深度饱和。
【技术实现步骤摘要】
抗高频大信号两线制电荷放大电路
[0001]本技术涉及电路控制领域技术，尤其是指一种抗高频大信号两线制电荷放大电路。
技术介绍
[0002]在航空发动机或其它内燃动力机械中，都需要振动测量。目前在高温环境下，用于测量振动的传感器多采用具有优越特性的输出为电荷的压电效应型加速度传感器。因电荷信号无法直接检测，因此还需配用电荷放大器将电荷信号转换为电压信号，以便对输出的电压信号进行放大、滤波、微积分运算等处理，并进一步输送到后端采集系统中。
[0003]现有电荷
‑
电压信号转换技术，一般由集成运放加反馈电容构成主体电路再加二级信号增益调节达到用户需要的信号电压范围。现有电荷
‑
电压信号转换技术的主要缺陷在于：
[0004]1、传统电路结构需要电源单端或双端供电，供电线、信号线及地线需要单独走线，对信号线的数量、布线及成本要求较多。
[0005]2、由于运算放大器的输出电压及电流的电气性能指标的限制，当输出电压信号的幅度较大时则会因饱和现象而引起非线性失真。
[0006]3、当传感器因受诸如温度剧变、电磁干扰、共振等原因，必然会产生远大于电荷放大器设定测量范围的等效输出电荷量，从而引起电荷放大器的削波失真甚至达到深度饱和。
[0007]因此，有必要研究一种方案以解决上述问题。
技术实现思路
[0008]有鉴于此，本技术针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种抗高频大信号两线制电荷放大电路，其可减少线束，确保信号不削波失真及深度饱和。
[0009]为实现上述目的，本技术采用如下之技术方案：
[0010]一种抗高频大信号两线制电荷放大电路，包括有电荷转电压电路、低通滤波电路、交流放大电路以及供电处理电路；该低通滤波电路为六阶低通滤波电路，该电荷转电压电路的输出端与低通滤波电路连接，该低通滤波电路与交流放大电路连接，该交流放大电路与供电处理电路连接，该供电处理电路的电流激励输入端同时也是信号输出端，该供电处理电路分别连接到电荷转电压电路、低通滤波电路和交流放大电路，供电处理电路为电荷转电压电路、低通滤波电路和交流放大电路供电。
[0011]优选的，所述电荷转电压电路包括场效应管Q3、反馈电容CF1、电容C3、电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R7、电阻R11、电阻R12、电容CF1、电容C4、运算放大器U1A；其中场效应管Q3、反馈电容CF1、电阻R2、电阻R3、电阻R7、电容C3、电阻R11组成电荷转电压核心电路；运算放大器U1A、电容C4和R12构成电压跟随电路。
[0012]优选的，所述供电处理电路的稳压二极管D1经耦合电阻R5给电荷转电压电路供
电，电荷转电压电路的增益由电容C3和反馈电容CF1共同决定，当电容C3容值大于反馈电容CF1容值10倍以上时，输出电压Vq≈Q/CF1，式中Q为压电式加速度传感器的输出电荷；该电荷转电压电路的输出直流电压由场效应管Q3的栅源极电压Vgs、电阻R3、电阻R7决定，即Vq
(DC)
＝Vgs
(Q3)
*(1+R3/R7)；该电荷转电压电路的低频下限截止频率f
L
＝R7/(2*pi*R2*(R3+R7)*CF1)。
[0013]优选的，所述低通滤波电路包括运算放大器U1B、运算放大器U2A、运算放大器U2B、运算放大器U3A、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10和电容C11，其中U3A为电压跟随器。
[0014]优选的，所述交流放大电路包括运算放大器U3B、电阻R6、电阻R9和电容C1，其中运算放大器U3B的同相输入端PIN5由供电处理电路的稳压二极管D1经电阻R8和电阻R11分压后提供。
[0015]优选的，所述供电处理电路由稳压二极管D1、达林顿管Q1、达林顿管Q2、电阻R1、电阻R4、电阻R8、电阻R11和保护二极管CR1构成。
[0016]优选的，所述达林顿管Q1和达林顿管Q2均采用NPN型，该稳压二极管D1选用低稳压电流型二极管。
[0017]优选的，所述稳压二极管D1的输出电压Vz经耦合电阻R5给电荷转电压部分电路供电，同时，稳压二极管D1的输出电压Vz连接到运算放大器U1A的同相输入端PIN3，为低通滤波部分电路提供直流偏置电压，输出电压Vo同时也是给各运算放大器供电的电源VCC。
[0018]优选的，所述供电处理电路的最终输出直流电压Vo＝V
R1
+V1
’
＝VR1+Vz+Vbe
’
＝Vz*R11*R1/((R8+R11)*R4)+Vz+Vbe
’
，其中V
R1
为电阻R1上的压降，V1
’
为达林顿管Q1的基极电压，Vbe
’
为达林顿管Q的基极和发射极之间的电压。当R8＝R11时，Vo＝Vz*R1/(2*R4)+Vz+Vbe
’
。一般情况下，Vbe
’
≈1.4V；该供电处理电路中电阻R1、电阻R4、达林顿管Q1组成了信号放大电路，放大倍数为R1/R4，因此，交流放大电路和供电处理电路的信号总增益为R6*R1/(R9*R4)。
[0019]本技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：
[0020]通过采用恒流源两线制供电，以减少线束，前级电荷转电压电路采用基于场效应管为核心的电路，对信号进行转换和衰减，以降低后续信号处理电路中对运算放大器的电气性能指标要求，并采用基于信号衰减、低通滤波、信号放大、供电处理的信号链路，实现在保证所要求工作频带的幅频特性条件下对高频大信号的抑制，确保信号不削波失真及深度饱和。
附图说明
[0021]图1是本技术之较佳实施例的结构示意框图；
[0022]图2是本技术之较佳实施例的具体电路示意图；
[0023]图3是本技术之较佳实施例中电荷转电压电路的放大示意图；
[0024]图4是本技术之较佳实施例中低通滤波电路的放大示意图；
[0025]图5是本技术之较佳实施例中交流放大电路的放大示意图；
[0026]图6是本技术之较佳实施例中供电处理电路的放大示意图；
[0027]图7是本技术之较佳实施例中低通滤波电路的幅频曲线图。
[0028]附图标识说明：
[0029]10、电荷转电压电路
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20、低通滤波电路
[0030]30、交流放大电路
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40、供电处理电路
[0031]50、恒流源
具体实施方式
[0032]请参照图1至图6所示，其显示出了本技术之较佳实施例一种抗高频大信号两线制电荷放大电路的具体结构，包括有电荷本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种抗高频大信号两线制电荷放大电路，其特征在于：包括有电荷转电压电路、低通滤波电路、交流放大电路以及供电处理电路；该低通滤波电路为六阶低通滤波电路，该电荷转电压电路的输出端与低通滤波电路连接，该低通滤波电路与交流放大电路连接，该交流放大电路与供电处理电路连接，该供电处理电路的电流激励输入端同时也是信号输出端，该供电处理电路分别连接到电荷转电压电路、低通滤波电路和交流放大电路，供电处理电路为电荷转电压电路、低通滤波电路和交流放大电路供电。2.如权利要求1所述的抗高频大信号两线制电荷放大电路，其特征在于：所述电荷转电压电路包括场效应管Q3、反馈电容CF1、电容C3、电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R7、电阻R11、电阻R12、电容CF1、电容C4、运算放大器U1A；其中场效应管Q3、反馈电容CF1、电阻R2、电阻R3、电阻R7、电容C3、电阻R11组成电荷转电压核心电路；运算放大器U1A、电容C4和R12构成电压跟随电路。3.如权利要求2所述的抗高频大信号两线制电荷放大电路，其特征在于：所述供电处理电路的稳压二极管D1经耦合电阻R5给电荷转电压电路供电，电荷转电压电路的增益由电容C3和反馈电容CF1共同决定，当电容C3容值大于反馈电容CF1容值10倍以上时，输出电压Vq≈Q/CF1，式中Q为压电式加速度传感器的输出电荷；该电荷转电压电路的输出直流电压由场效应管Q3的栅源极电压Vgs、电阻R3、电阻R7决定，即Vq
(DC)
＝Vgs
(Q3)
*(1+R3/R7)；该电荷转电压电路的低频下限截止频率f
L
＝R7/(2*pi*R2*(R3+R7)*CF1)。4.如权利要求1所述的抗高频大信号两线制电荷放大电路，其特征在于：所述低通滤波电路包括运算放大器U1B、运算放大器U2A、运算放大器U2B、运算放大器U3A、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10和电容C11，其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈昌鹏，李坚，周富强，陈俊龙，翁新全，许静玲，柯银鸿，刘瑞林，
申请(专利权)人：厦门乃尔电子有限公司，
类型：新型
国别省市：
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