压电传感器的输出阻抗非常大,若电荷放大器采用这种传感器作为输入信号,要求放大器要具有足够高的输入阻抗,下面我们介绍一款采用高输入阻抗运放设计的电荷放大器。
电荷放大器原理图。
上图中的运放CA3140是美国RCA公司生产的一款高输入阻抗BiMOS运放,其工作电压范围为±2~±18V,输入阻抗可达1.5TΩ,输入偏置电流及输入失调电流皆在皮安级。这里将该运放接成一个高输入阻抗的同相输入放大器,HTD为压电传感器,其输出的高阻抗信号直接送至CA3140运放的同相输入端放大。由于该放大器的输入阻抗甚高,对传感器的输出信号衰减很小。该放大器的放大倍数由电阻R1和R2的阻值决定,计算公式为1+(R2∕R1),R1和R2的具体阻值可根据电路所需的放大倍数来选取。
DIP-8封装的CA3140。
若压电传感器输出的是低频信号,为了提高抗干扰能力,可以在电阻R2两端并联一个容量合适的电容来降低放大器的高频增益。若传感器输出的是超低频信号,为了减小运放输入失调电压及其温漂对传感器信号的影响,此时运放最好选用OPA333这类超低失调电压的轨至轨运放。