一种宽频带电荷放大器及其设计方法

专利名称：一种宽频带电荷放大器及其设计方法
技术领域：
本发明涉及一种电荷放大器及其设计方法，特别是一种低频特性良好 的宽频带电荷放大器，属于设备故障诊断技术的信号检测技术范畴，主要 用于处理以压电陶瓷等为敏感器件的传感器所产生的电荷信号，解决低频 电荷信号检测的技术问题。
背景技术：
现有技术已有用于检测中频和高频压电信号的电荷放大器，也有用于 检测低频压电信号的电荷放大器，其典型方式是用运算放木器组成的并联 电压放大器式积分器构成如附图1的电路，实际技术内容是"电荷电压转 换器"，其高频特性仅取决于运算放大器的高频特性而没有技术难点。在附图1中，OP;运放的正输入端接参考点G，负输入端便成为积分器的虚地Q+。由于运算放大器的增益非常高，该虚地Q+相对于参考点G的电压信号V^接近于零；因此，电压源V"的电压全部加在电容器Co上，亦即C。上的电荷Q=VG1/C。， VG1与C0构成一个电荷源Q;该电荷源 以有限的电流对运放负输入端输入信号，由于运放输入阻抗极高，几乎不 消耗电流，于是全部电流流经C1、 R1的并联支路，流到运放OP/的输出 端，则运放输出端的电压Vw是<formula>formula see original document page 5</formula>在中频以上，由于R^〉Xa,所以上式简化为-由于C^C产7"，所以该公知电荷放大器的中、高频传输特性是-iC=20/o G"=0卿问题在于当频率低达y0^7.98Hz时，该公知电荷放大器的传输特性 (如附图2所示)，下降为-3.01dB，该频率/0称为"转折频率"，当频率低 达0.01Hz时，传输特性下降到-58dB。不能满足低频电荷信号的检测要求。 这是由于低频时，电容器G的容抗Xa上升，当频率下降到转折频率 / K7.98Hz时，C7的容抗上升到接近于R产20M: ^c尸〃(27r/0Q戶〃(27r承7.9《"a,-m何"MQR;、 C;的并联阻抗X^ -"5=""MQ所以，此时的传输增益是G=^ZYC0=0.707， 传输系数是尺^0/ogG二丄07必。上述分析的结论是问题的关键在于反馈电阻R;限制了电荷放大器 的低频特性。因此，已有的低频电荷放大器采取以下两种技术措施解决上 述问题措施之一，是尽量增大电容器C"在电阻R;不变时，电容器C;增大 N倍，则电荷放大器的低频转折频率就下降N倍，但由此会引起电荷放 大器的转换灵敏度也下降N倍，显然这对于保证灵敏度和降低信噪比极 为不利。措施之二如附图3，是尽量增大电阻器R;，例如有的电荷放大器将&取为1000MQ， g卩1GQ，但由此引起电荷放大器的工作点极不稳定， 以致早期有的电荷放大器增加了"复位按钮"SW1，要求使用者经常通过此 按钮对R,短路或并联小电阻R2，以便恢复工作状态。这种方式显然不能 用于要求无人操作的在线故障诊断。附图2、 3-1、 3-2描述了公知电荷放大器电路使用大反馈电阻R/获取 低频特性存在的问题。虽然现代高性能的运放可以在R尸1GQ的条件下也 保障电荷放大器的工作点正常，但是，高达1GQ的电阻器件在工程现场 的检测电路中几乎没有意义，因为安装该器件的电路板受到环境湿度、尘 埃的影响，以致其绝缘电阻时常降低到10MQ数量级。为了保障绝缘， 某些产品不惜把与Q+端相关的若干器件的引脚全部焊接到安装在电路板 上的瓷座上面悬浮起来。因此，研制适于工程现场应用的、简单的、低成 本的低频特性良好的电荷放大器，以便实现真正的宽频带电荷放大器便成 为一个长期困扰工程实践的难题。发明内容.-本发明是以如下方式实现的。一种宽频带电荷放大器，含有运放OP;、电阻器R"、 R/2、 R3，电容 器C" C2，运放OP;的正电源端接正电源Vdd，运放的负电源端接负电 源Vss，运放的正输入端接电源地GND亦即参考端G，压电陶瓷等输出 的电荷信号的正端接运放的负输入端Q+，电荷信号的负端接参考端G， 电容器C/跨接在运放OP7的负输入端和输出端之间，其特征在于将经 典电荷放大器跨接在运放OP;负输入端与输出端之间的反馈电阻器R/分 为两个电阻器Rii、 Ri2串联构成一种反馈旁路式低频电荷放大器，电阻器Rw的一端接运放OP;的负输入端，另一端接电阻R"的一端，电阻器 R^的另一端接运放OP7的输出端，从电阻器Rw、 R/2的连接点接入由电阻器Rj、电容器C2构成的反馈旁路支路的电容器C2的一端，电容器C2的另一端接电阻器Rj的一端，电阻器Rj的另一端接参考端G，从运放 Oh的输出端经过端子Vo输出对输入电荷转换得到的电压信号。所述的反馈旁路式低频电荷放大器技术的设计方法是在既有的由电阻R;;+Ru、电容器C;组成的反馈电路中增加由电阻器R,电容器C2组成 的旁路，以达到将原有电路的-3dB低频响应频率/0降低到的目 的，在已知电容器C;、电阻器(Rw=R/2=R)的条件下，电容器C"电阻 器Rj和优化系数X的函数关系由下列联立方程[A]、 [B]确定， i 3=0.5*/5*i /rx-"----------〃7c2=潔c禹 --------------推导如下建立有关^的方程式，.K是Q+端的微小电压，根据克希霍夫定理， 流入节点Vf的总电流等于零，于是有ovrF;>/^2= avw/i 〃+F//----------,〃由于及;尸/ 72=7 ，所以有对上式两边乘以R，得到r，化+/々2,2_)整理为Kf/"2+i / f7^+7々'27t/CP 7=^0+^7，所以有^+，7t/C^ 7----------在没有C2Rj支路时的转折频率/0,是在2/ =及;/+^2=7/ O种C卩时的频率/^+^=2及对于C,并联的视在阻抗是2R，其特征是发生的反馈电流为在增加C2R3支路后，发生的反馈电流是 将[2]式代入上式由于在低频时运算放大器有最高的开环增益，V趋近于0，则有/7=m/2+库一 wc，；则Rii的视在阻抗是a=/2+ i /(^+7巾;r/cv75^ i 尸2R+Z 2/化+争/C^----------由于/0^/^rCV/2i ，即与反馈视在电阻2R成反比；因此，如需将fo 降低到/e/Z，(定义域X〉1，)则应保障R"的视在阻抗R/为(R"+R/^2R 的X倍据此得到将力下降到/7=/0/1的方程0，(X-"=i 3+/々'27T//C2----------/￥_/由于在新的转折频率/7时，还有a= 』=|"----------,5/所以[4]式化为a5i /(X-"= |i^+"'27ry}C2|= |及3+7|=^/+力-。5=7 //5，解得R;的设计公式及3=0.，&-7尸/5----------,6力艮口 W一.5i /fX画7」"05----------/"W因为/0=〃^rCV/^=〃^r7 CV,则有/7=yO/X=〃~7rJO CV---------/7_/将[7]式代入[5]式并移项CW 7 //"械承,虛CW简化得到C2的设计公式c2=選c禹--------艮卩c2=還c禹--------------它是一种含有运放OP;、 OP2，电阻器R广Rj、 R77、 R/2，电容器C广Cj 的单电源单端输入宽频带电荷放大器(见附图7);其中各运放的正电源 端接正电源端子vdd，运放的负电源端接地线GND，电阻器R;的一端接 地，另一端接运放OP2的正输入端和电阻器R2的一端以及电容器C3的一 端，电容器C3的另一端接地GND，电阻器R2的另一端接正电源端子Vdd，运放OP2的输出端接其负输入端，并输出等于电源电压之一部分的电平作为参考端G;运放OP,的正输入端接参考端G，负输入端接到电荷信号输 入端Q+，电荷信号的另一端接到参考端G;运放O巧的负输入端还接到 反馈电容器C7的一端，反馈电容器C7的另一端接到运放OP7的输出端， 运放OP7的负输入端还接到电阻器的一端，电阻器的另一端接电 阻器R;2的一端和电容器C2的一端，电阻器R/2的另一端接运放OP7的输 出端，电容器C2的另一端接电阻器Rj的一端，电阻器Rj的另一端接参考端G;电荷信号源的电荷从Q+和参考端G输入，所变换得到的电压信 号从运放OP;的输出端经过Vo端子输出。它是一种差分输入宽频带电荷放大器(见附图8)，该差分输入宽频 带电荷放大器设有电荷信号源的输入端Q+、 Q-和参考端G，设有对Q+ 信号进行电荷电压变换的正电荷变换器和对Q-信号进行电荷电压变换的 负电荷变换器；正电荷变换器含有运放OP;、电阻器R〃、 R72，反馈电容 器Cw;运放OP,的正输入端接参考端G，负输入端接正电荷输入端Q+， 还接到电阻器Rw的一端，电阻器R,/的另一端接电阻器Ru的一端，电阻 器Ru的另一端接运放OP;的输出端；负电荷变换器含有运放OP2、电阻 器R^、 R"，反馈电容器C^;运放OP2的正输入端接参考端G，负输入 端接负电荷输入端Q-，还接到电阻器R^的一端，电阻器R^的另一端接电阻器Rw的一端，电阻器R22的另一端接运放OP2的输出端；此外，还 含有对于运放OP;、 OP2变换输出的差分电压求和的叠加电路，该叠加电路含有运放OP3、电阻器R广R^;其中电阻器R尸R2和R4=R5，电阻器 R;的一端接到运放OP/的输出端，另一端接到运放OP,的正输入端和电 阻器&的一端，电阻器R2的另一端接参考端G;电阻器&的一端接运放OP2的输出端，另一端接运放OPj的负输入端，还接到电阻器Rj的一 端，电阻器R5的另一端接到运放OPj的输出端，从运放OP3的输出端经过端子OUT输出差分电荷变换信号。所述差分输入宽频带电荷放大器的电阻器R^=RW=R"=R22， CW=Q2， 在R/7与R;2的连接点接有电阻R3的一端，R3的另一端接电容C2的一端， C2的另一端接到R27、 R22的连接点组成提升低频特性的差分旁路支路； 设及7尸/ /2=及2尸/ 22=/ , C77=C;2=C7，无差分旁路的差分电荷放大器的低 频转折频率是/G=7/~;r/ CV，则通过差分旁路提升低频特性X倍，得到//=/0/义的旁路参数设计公式是7 3=/^Z-"*/J----------/t7c2=遼c禹-----------仰根据以上技术方案提出的这种宽频带电荷放大器及其设计方法，是一 种适于工程现场应用的、简单的、低成本的低频特性良好的电荷放大器， 实现了真正的宽频带电荷放大器，解决了实际应用中的一个难题。


附图1为公知电荷放大器电路图；附图2为公知电荷放大器的频率特性示意图；附图3-1为公知电荷放大器电路示意图；附图3-2使用大反馈电阻获取低频特性存在问题的示意图；附图4-1为反馈旁路式低频单端电荷放大器电路图；附图4-2及其频率特性示意图；附图5-1为反馈旁路式低频单端电荷放大器电路图； 附图5-2为反馈旁路式低频单端电荷放大器频率特性示意图； 附图6-1为没有反馈旁路的低频单端电荷放大器电路图； 附图6-2及其频率特性示意图；附图7为单电源单端输入宽频带电荷放大器的电路图； 附图8为一种差分输入宽频带电荷放大器电路图； 附图9-1为没有差分旁路的差分电荷放大器电路图；附图9-2为没有差分旁路的差分电荷放大器低频特性示意图；附图10-1为有相应反馈旁路的单端电荷放大器电路图；附图10-2为有相应反馈旁路的单端电荷放大器低频特性示意图；附图11-1为有差分旁路的差分电荷放大器电路图；附图11-2为有差分旁路的差分电荷放大器低频特性示意图。
具体实施例方式分析图1所示的公知电路可知由于电荷放大器的输入端虚地Q+对于参考端G之间的交流电位差接近于零，因此电荷信号源的体电阻Ro、 体电容C。、传输线的分布电容Cc对于电荷放大器的灵敏度和频率响应影 响十分微小，唯有稳定电荷放大器工作状态的反馈电阻R;因为与关键的、 决定电荷放大器灵敏度的反馈电容C7并联而严重影响低频特性。因此，在本发明的技术方案中始终围绕反馈电阻R/进行思考，下面 结合实施例作进一步说明。实施例1，反馈旁路式低频单端电荷放大器本发明提出的反馈旁路式低频电荷放大器技术的原理，是通过电容器 串联电阻C2+R3支路把电阻器R/7与电阻器R/2的连接点VF的交流电位拉 向参考点G的电位而又不附加可观的相移，造成电阻器R^形同从运放 OP;的负输入端交流接地的效果，以达到充分减少对于运放负输入端的、 来自运放OP;输出端的、除了 C;之外的交流负反馈，从而提升低频频率 响应。这种宽频带电荷放大器(见附图4-l、 4-2)，含有运放OP;、电阻器R/2、 R3，电容器Q、 C2，运放OP;的正电源端接正电源VDD，运放的负电源端接负电源Vss，运放的正输入端接电源地GND亦即参考端G， 压电陶瓷等输出的电荷信号的正端接运放的负输入端Q+，电荷信号的负端接参考端G，电容器C;跨接在运放0P7的负输入端和输出端之间，其 特征在于将经典电荷放大器跨接在运放OP7负输入端与输出端之间的反馈电阻器R7分为两个电阻器Rii、 Ri2串联构成一种反馈旁路式低频电荷放大器，电阻器Rw的一端接运放OP;的负输入端，另一端接电阻Ru的 一端，电阻器R;2的另一端接运放OP/的输出端，从电阻器Rw、 R"的连 接点接入由电阻器R3、电容器C2构成的反馈旁路支路的电容器C2的一端，电容器C2的另一端接电阻器Rj的一端，电阻器R3的另一端接参 考端G，从运放OP7的输出端经过端子Vo输出对输入电荷转换得到的电压信号。本发明的设计方法，是在既有的由电阻器Rw+R"、电容器C7组成的 反馈电路中增加由Rj+C2组成的旁路，达到将原有电路的-3dB低频响应 频率/0降低到力=/&/%的目的。有关电容器C"当电阻器Rw=R/2=R时、 C2、 R3和优化系数X的函数关系推导如下建立有关Vy的方程式。V,是Q+端的微小电压。根据克希霍夫定理， 流入节点Vf的总电流等于零，于是有(To画^r; /R;2= 0^/9 /及"+fV化+7々.27r/CV----------/7/移项&// 〃+1^/^2+ F// "3+/々'27r/C2y>由于/^=/ 72=/ ，所以有对上式两边乘以R，得到<formula>formula see original document page 15</formula>在没有C2化支路时的转折频率力，是在2/ =/^+及;2=〃 O兀/0C》时 的频率-i^+A2=2R对于G并联的视在阻抗是W。其特征是发生的反馈电流为在增加C2Rj支路后，发生的反馈电流是 将[2]式代入上式= W2+乖+7何Q^，o+n)+r。,由于在低频时运算放大器有最高的开环增益，V,趋近于0，则有 /7=琴3+7何CW ，<formula>formula see original document page 15</formula>由于yO^/(27rC"/2i ，即与反馈视在电阻器2R成反比。因此，如需 将力降低到<formula>formula see original document page 15</formula>，(定义域X>1，)则应保障电阻器R/;的视在阻抗R7为据此得到将yo下降到//=/0/1的方程0. W(X-7」=/ 3+y々27r/7C2----------由于在新的转折频率/)时，还有剩攀/7C----------,5/所以[4]式化为<formula>formula see original document page 16</formula>，解得R3的 设计公式<formula>formula see original document page 16</formula>因为yO=〃(27rCV/2i =〃~;ri CV，则有<formula>formula see original document page 16</formula>将[7]式代入[5]式并移项<formula>formula see original document page 16</formula>，简化得到C2的设计公式c2=雄c禹--------仿真验算如下设原始参数R=9.1M， C尸ln，则有原始电路的转折频率希望目标值/7=0.25Hz，则X:fo/fi-35，设计的频率/^yO/X-ft^/卵5/Zz 根据[6]式，计算得到/ 3=0.5/ /^-"*20.5=7卵.25义 根据[8]，计算得到C2=Z\7 C7// 3="15*9./M*/"/7^.25^=3.3(15S"F将计算的旁路参数纳入附图5-l、电路进行仿真分析；去掉旁路参数 的原始电路仿真见附图6-l、 6-2。上述仿真试验的结果表明力的理论值是yC^&7"S/fe，"测量值是8.77Hz，误差是由仿真软 件的频率测量分辨率误差引起的；//理论值是力=/005=0.24卵5//2，力测量值是0.2605Hz，相对于目标 值0.25Hz的绝对误差0.0105Hz。实施例2是一种单电源单端输入宽频带电荷放大器如附图7所示的一种单电源单端输入宽频带电荷放大器，用于只有 单一电源供电的场合，其特征是含有运放OP" OP2，电阻器R广Rj、 R/7、 R"，电容器C广C3，各运放的正电源端接正电源端子V皿，运放的负电源 端接地线GND，电阻器R7的一端接地，另一端接运放OP2的正输入端和 电阻器R2的一端以及电容器C3的一端，电容器C3的另一端接地GND， 电阻器R2的另一端接正电源端子V皿，运放OP2的输出端接其负输入端， 并输出等于电源电压之一部分的电平作为参考端G;运放OP7的正输入端 接参考端G，负输入端接到电荷信号输入端Q+，电荷信号的另一端接到参考端G;运放OP7的负输入端还接到反馈电容器C/的一端，电容器C,的另一端接到运放OP;的输出端，运放OP7的负输入端还接到电阻器R/7 的一端，电阻器Rw的另一端接电阻器R"的一端和电容器C2的一端，电 阻器R;2的另一端接运放OP;的输出端，电容器C2的另一端接电阻器Rj 的一端，Rj的另一端接参考端G;电荷信号源的电荷从Q+和参考端G输 入，所变换得到的电压信号从运放OP/的输出端经过Vo端子输出。由于 采用运放0P2、电阻器R" R2、 Cj组成电源分压器构成参考端G的电平， 从而使运放OP,所构成的电荷放大器可以用单一电源工作，处理单端输入 的电荷信号。电路的参数电阻器R^、 R/2、电容器G电阻器、Rj、电容 器C2的设计技术与发明内容所述相同。实施例3，是一种差分输入宽频电荷放大器如附图8所示的一种差分输入宽频带电荷放大器，目的在于为了提 高抗干扰能力，其特征在于设有电荷信号源的输入端Q+、 Q-和参考端G， 设有对Q+信号进行电荷电压变换的正电荷变换器和对Q-信号进行电荷 电压变换的负电荷变换器；正电荷变换器含有运放OP"电阻器Rw、R;2， 反馈电容器Cw，运放0P;的正输入端接参考端G，负输入端接正电荷输 入端Q+，还接到电阻器R;;的一端，电阻器Rw的另一端接电阻器Ru的 一端，电阻器R;2的另一端接运放OP7的输出端；负电荷变换器含有运放 OP2、电阻器R2;、R"，反馈电容器Cw运放OP2的正输入端接参考端G，负输入端接负电荷输入端Q-，还接到电阻器及"的一端，电阻器R^的另一端接电阻器R22的一端，电阻器R22的另一端接运放OP2的输出端；还含有对于运放OP" OP2变换输出的差分电压求和的叠加电路，该叠加电路含有运放OPj、电阻器R尸R2和R^R" R;的一端接到运放OP7的输出 端，另一端接到运放OP3的正输入端和电阻器R2的一端，电阻器&的另 一端接参考端G;电阻器R^的一端接运放OP2的输出端，另一端接运放 OPj的负输入端，还接到电阻器115的一端，电阻器&的另一端接到运放 OP3的输出端，从运放OP3的输出端经过端子OUT输出差分电荷变换信 号。其特征还在于，^尸7 72=/ 2尸^2, CW=C72，在电阻器Rw与Ru的连 接点接有电阻器Rj的一端，电阻器Rj的另一端接电容C2的一端，G的 另一端接到电阻器R^、 R22的联接点组成提升低频特性的差分旁路支路， 设i "=i ;2=i "=/ 22=i , C"=C/2=CV，无差分旁路的差分电荷放大器的低 频转折频率是^=7/~;ri CV，则通过差分旁路提升低频特性X倍，得到 />=/0/1的旁路参数设计公式是<formula>formula see original document page 19</formula>与单端电荷放大器的旁路参数公式[A]、 [B]比较，<formula>formula see original document page 19</formula>相对于单端电荷放大器的旁路电路参数，差分电荷放大器的旁路支路 Rj增大到2倍，而C2减小到1/2。这是因为差分旁路支路等于两个单端旁 路的串联，则差分旁路电阻等于两个单端旁路电阻之串联和，即等于单端 旁路电阻的2倍；而差分旁路电容等于两个单端旁路电容的串联和，即等于单端旁路电容之半。附图9-1、 9-2是没有差分旁路的差分电荷放大器电路图及其低频特 性示意图8.77Hz;附图10-1、 10-2是有相应反馈旁路的单端电荷放大器电路图及其低 频特性0.2795Hz;附图11-1、 11-2是有差分旁路的差分电荷放大器电路图及其低频特 性0.279Hz;证明公式[C]、 [D]是正确的。
权利要求
1、一种宽频带电荷放大器，含有运放OP1、电阻器R11、R12、R3，电容器C1、C2，运放OP1的正电源端接正电源VDD，运放的负电源端接负电源VSS，运放的正输入端接电源地GND，压电陶瓷等输出的电荷信号的正端接运放的负输入端Q+，电荷信号的负端接参考端G，电容器C1跨接在运放OP1的负输入端和输出端之间，其特征在于将经典电荷放大器跨接在运放OP1负输入端与输出端之间的反馈电阻器R1分为两个电阻器R11、R12串联构成一种反馈旁路式低频电荷放大器，电阻器R11的一端接运放OP1的负输入端，另一端接电阻R12的一端，R12的另一端接运放OP1的输出端，从R11、R12的连接点接入由R3、C2构成的反馈旁路支路的电容器C2的一端，C2的另一端接电阻器R3的一端，R3的另一端接参考端G，从运放OP1的输出端经过端子VO输出对输入电荷转换得到的电压信号。
2、 根据权利要求1所述的一种宽频带电荷放大器，其特征在于所 述的反馈旁路式低频电荷放大器技术的设计方法是在既有的由Rw+R"、 C7组成的反馈电路中增加由RrN^组成的旁路，以达到将原有电路的-3dB 低频响应频率/ 降低到/7=/0/1的目的，在已知C"当R7尸R,fR时的条 件下，C2、 Rj和优化系数X的函数关系由下列联立方程[A]、 [B]确定<formula>formula see original document page 2</formula>
3、 根据权利要求l和所述的一种宽频带电荷放大器，其特征在于 它是一种含有运放OP" 0P2，电阻器R广Rj、 R;/、 R/2，电容器C; Cj的 单电源单端输入宽频带电荷放大器；其中各运放的正电源端接正电源端子Vdd，运放的负电源端接地线GND,电阻器R;的一端接地，另一端接运 放OP2的正输入端和电阻器R2的一端以及电容器C3的一端，C3的另一端 接地GND，电阻器R2的另一端接正电源端子VDD，运放OP2的输出端接 其负输入端，并输出等于电源电压之一部分的电平作为参考端G;运放 OP7的正输入端接参考端G，负输入端接到电荷信号输入端Q+，电荷信 号的另一端接到参考端G;运放OP7的负输入端还接到反馈电容器q的 一端，反馈电容器C^的另一端接到运放OP7的输出端，运放OP;的负输 入端还接到电阻器Rw的一端，电阻器Rw的另一端接电阻器R72的一端和电容器C2的一端，电阻器Rl2的另一端接运放OPl的输出端，电容器C2的另一端接电阻器R3的一端，电阻器Rj的另一端接参考端G;电荷信号 源的电荷从Q+和参考端G输入，所变换得到的电压信号从运放OP7的输 出端经过Vo端子输出。
4、根据权利要求1和2所述的一种宽频带电荷放大器，其特征在于 它是一种差分输入宽频带电荷放大器；该差分输入宽频带电荷放大器设有 电荷信号源的输入端Q+、 Q-和参考端G，设有对Q+信号进行电荷电压 变换的正电荷变换器和对Q-信号进行电荷电压变换的负电荷变换器；正 电荷变换器含有运放OP"电阻器R7/、 R/2，反馈电容器运放OP; 的正输入端接参考端G，负输入端接正电荷输入端Q+，还接到电阻器R^ 的一端，电阻器R"的另一端接电阻器Ru的一端，电阻器R"的另一端 接运放OP;的输出端；负电荷变换器含有运放OP2、电阻器R^、 R22，反 馈电容器Cw运放OP2的正输入端接参考端G，负输入端接负电荷输入 端Q-，还接到电阻器R^的一端，电阻器R^的另一端接电阻器R"的一 端，电阻器R22的另一端接运放OP2的输出端；此外，还含有对于运放OP;、OP2变换输出的差分电压求和的叠加电路，该叠加电路含有运放OPj、电阻器R广R^;其中电阻器R尸R2和R^R5，电阻器R;的一端接到运放OP7的输出端，另一端接到运放OPj的正输入端和电阻器R2的一端，电 阻器R2的另一端接参考端G;电阻器R^的一端接运放OP2的输出端，另一端接运放OPj的负输入端，还接到电阻器&的一端，电阻器&的另一 端接到运放OP3的输出端，从运放OP3的输出端经过端子OUT输出差分 电荷变换信号。
5、根据权利要求1和4所述的一种宽频带电荷放大器，其特征在于 差分输入宽频带电荷放大器的电阻器Rw=R^=R^=R22， Cw=C72，在R/; 与Ru的连接点接有电阻R3的一端，R3的另一端接电容C2的一端，G的 另一端接到R^、 R"的连接点组成提升低频特性的差分旁路支路；设 R"=R/2=R,R22=R， Cw=C72=C;，无差分旁路的差分电荷放大器的低频转 折频率是fo=l/(47rRC》，则通过差分旁路提升低频特性X倍，得到fFfo/X 的旁路参数设计公式是-<formula>formula see original document page 4</formula>
全文摘要
一种宽频带电荷放大器，用于电荷电压变换，其特征是在公知的电荷放大器电路中，把跨接在运算放大器负输入端与输出端之间的反馈电阻分成R₁₁、R₁₂串联电路，从R₁₁、R₁₂的接点对参考端G接入反馈旁路支路，该反馈旁路支路由R₃与C₂串联组成，当R11＝R12＝R时，接入的反馈旁路支路能够使无该旁路支路时的电荷放大器输出端V_O的转折频率f0下降到f1＝f0/X，提出的以低阻值电阻设计甚低频电荷放大器的技术原理的设计公式是R₃＝0.5R/(X-1)*2^0.5，C₂＝2XRC₁/R₃从而优化了公知的仅适于中高频的电荷放大器的低频特性，实现了宽频带电荷放大器。
文档编号H03F3/70GK101227174SQ20071003615
公开日2008年7月23日 申请日期2007年11月20日 优先权日2007年11月20日
发明者唐德尧, 王定晓, 王巍松 申请人:唐德尧