一种PVDF压电薄膜传感器放大电路的制作方法

本技术属于pvdf压电薄膜传感器数据采集，具体涉及一种pvdf压电薄膜传感器放大电路。

背景技术：

1、柔性聚偏氟乙烯(pvdf)压电薄膜是一种可广泛应用于医疗仪器的传感器，pvdf压电薄膜传感器是一种具有良好柔韧性的薄膜状压电传感器，当pvdf压电薄膜传感器发生拉伸或弯曲时，薄膜上下电极表面之间就会产生一个(电荷或电压)，然而该电信号过于微弱，因此需要一种低成本的将pvdf压电薄膜传感器输出的电信号进行放大的电路。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，即降低放大pvdf压电薄膜传感器输出的电信号所需要的成本。本实用新型提供如下技术方案：

2、一种pvdf压电薄膜传感器放大电路，包括pvdf压电薄膜传感器、电荷积分电路、第一陷波电路、电压一级放大电路、第二陷波电路和电压二级放大电路，所述pvdf压电薄膜传感器的电极与电荷积分电路的输入端相连，电荷积分电路的输出端与第一陷波电路输入端相连，第一陷波电路的输出端与电压一级放大电路的输入端相连，电压一级放大电路的输出端与第二陷波电路的输入端相连，第二陷波电路的输出端与电压二级放大电路的输入端相连，电压二级放大电路的输出端与pvdf压电薄膜传感器的微处理器的信号采集端连接。

3、进一步地，还包括供电电压生成电路，所述供电电压生成电路包括第一电阻、第二电阻和第一运算放大器，第一电阻第一端与5v电源连接，第一电阻第二端与第二电阻第一端连接，第二电阻第二端接地，第一电阻第二端与第一运算放大器的同相输入端连接，第一运算放大器的反相输入端与第一运算放大器的输出端连接，第一运算放大器的正电源输入端连接5v电源，第一运算放大器的负电源输入端接地，第一运算放大器的输出端与电荷积分电路、电压一级放大电路和电压二级放大电路分别连接。

4、进一步地，所述第一电阻与第二电阻阻值相等。

5、进一步地，所述电荷积分电路包括第三电阻、第一电容和第二运算放大器，所述pvdf压电薄膜传感器上的一个电极与第二运算放大器的同相输入端连接，且第二运算放大器的同相输入端与第一运算放大器的输出端连接，所述pvdf压电薄膜传感器上的另一个电极与第二运算放大器的反相输入端连接，所述第三电阻第一端与第二运算放大器的反相输入端连接，所述第三电阻第二端与第二运算放大器的输出端连接，第一电容与第三电阻并联，第二运算放大器的输出端与第一陷波电路连接，所述第二运算放大器与第一运算放大器为同一个运算放大芯片的两个独立通道。

6、进一步地，所述第一陷波电路包括第二电容、第三电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第四电容和第三运算放大器，第二电容第一端与第二运算放大器的输出端连接，第二电容第二端与第三电容第一端连接，第三电容第二端与第三运算放大器的同相输入端连接，第四电阻第一端与第二电容第一端连接，第四电阻第二端与第五电阻第一端连接，第五电阻第二端与第三电容第二端连接，第六电阻第一端与第二电容第二端连接，第六电阻第二端接地，第四电容第一端与第四电阻第二端连接，第四电容第二端接地，第三运算放大器的反相输入端与第三运算放大器的输出端连接，第三运算放大器的输出端与电压一级放大电路连接，第三运算放大器的正电源输入端连接5v电源，第三运算放大器的负电源输入端连接地。

7、进一步地，所述第二电容、第三电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第四电容构成双t型陷波滤波器，所述第二电容与第三电容的电容值相等，第四电容的电容值为第二电容的电容值二倍，第四电阻与第五电阻的电阻值相等。

8、进一步地，所述第一陷波电路与第二陷波电路结构相同。

9、进一步地，电压一级放大电路包括第七电阻、第八电阻、第九电阻和第四运算放大器，第七电阻第一端与第三运算放大器的输出端连接，第七电阻第二端与第四运算放大器的反相输入端连接，第八电阻第一端与第一运算放大器的输出端连接，第八电阻第二端与第四运算放大器的同相输入端连接，第九电阻第一端与第四运算放大器的反相输入端连接，第九电阻第二端与第四运算放大器的输出端连接，第四运算放大器的输出端与第二陷波电路连接，所述第四运算放大器与第三运算放大器为同一个运算放大芯片的两个独立通道。

10、进一步地，所述电压二级放大电路与电压一级放大电路结构相同。

11、进一步地，所述pvdf压电薄膜传感器放大电路包含的运算放大器结构均完全相同。

12、与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

13、本实用新型对pvdf压电薄膜传感器的输出的电荷信号，采用电荷放大电路放大并转化为电压，再经过串联的两级电压放大电路，且每次放大之前都使用陷波电路进行滤波的方式，实现了pvdf压电薄膜传感器电荷信号的提取、放大和滤波处理，可以获得辨识度高、无噪声的信号，通过二级放大，对每级的运算放大器性能要求低，因此可采用低成本运算放大器，完成现有高价格高成本的电荷放大技术方案，降低了pvdf压电薄膜传感器放大电路的成本。

技术特征：

1.一种pvdf压电薄膜传感器放大电路，其特征在于，包括pvdf压电薄膜传感器、电荷积分电路、第一陷波电路、电压一级放大电路、第二陷波电路和电压二级放大电路，所述pvdf压电薄膜传感器的电极与电荷积分电路的输入端相连，电荷积分电路的输出端与第一陷波电路输入端相连，第一陷波电路的输出端与电压一级放大电路的输入端相连，电压一级放大电路的输出端与第二陷波电路的输入端相连，第二陷波电路的输出端与电压二级放大电路的输入端相连，电压二级放大电路的输出端与pvdf压电薄膜传感器的微处理器的信号采集端连接。

2.根据权利要求1所述的pvdf压电薄膜传感器放大电路，其特征在于，还包括供电电压生成电路，所述供电电压生成电路包括第一电阻、第二电阻和第一运算放大器，第一电阻第一端与5v电源连接，第一电阻第二端与第二电阻第一端连接，第二电阻第二端接地，第一电阻第二端与第一运算放大器的同相输入端连接，第一运算放大器的反相输入端与第一运算放大器的输出端连接，第一运算放大器的正电源输入端连接5v电源，第一运算放大器的负电源输入端接地，第一运算放大器的输出端与电荷积分电路、电压一级放大电路和电压二级放大电路分别连接。

3.根据权利要求2所述的pvdf压电薄膜传感器放大电路，其特征在于，所述第一电阻与第二电阻阻值相等。

4.根据权利要求3所述的pvdf压电薄膜传感器放大电路，其特征在于，所述电荷积分电路包括第三电阻、第一电容和第二运算放大器，所述pvdf压电薄膜传感器上的一个电极与第二运算放大器的同相输入端连接，且第二运算放大器的同相输入端与第一运算放大器的输出端连接，所述pvdf压电薄膜传感器上的另一个电极与第二运算放大器的反相输入端连接，所述第三电阻第一端与第二运算放大器的反相输入端连接，所述第三电阻第二端与第二运算放大器的输出端连接，第一电容与第三电阻并联，第二运算放大器的输出端与第一陷波电路连接，所述第二运算放大器与第一运算放大器为同一个运算放大芯片的两个独立通道。

5.根据权利要求4所述的pvdf压电薄膜传感器放大电路，其特征在于，所述第一陷波电路包括第二电容、第三电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第四电容和第三运算放大器，第二电容第一端与第二运算放大器的输出端连接，第二电容第二端与第三电容第一端连接，第三电容第二端与第三运算放大器的同相输入端连接，第四电阻第一端与第二电容第一端连接，第四电阻第二端与第五电阻第一端连接，第五电阻第二端与第三电容第二端连接，第六电阻第一端与第二电容第二端连接，第六电阻第二端接地，第四电容第一端与第四电阻第二端连接，第四电容第二端接地，第三运算放大器的反相输入端与第三运算放大器的输出端连接，第三运算放大器的输出端与电压一级放大电路连接，第三运算放大器的正电源输入端连接5v电源，第三运算放大器的负电源输入端连接地。

6.根据权利要求5所述的pvdf压电薄膜传感器放大电路，其特征在于，所述第二电容、第三电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第四电容构成双t型陷波滤波器，所述第二电容与第三电容的电容值相等，第四电容的电容值为第二电容的电容值二倍，第四电阻与第五电阻的电阻值相等。

7.根据权利要求6所述的pvdf压电薄膜传感器放大电路，其特征在于，所述第一陷波电路与第二陷波电路结构相同。

8.根据权利要求7所述的pvdf压电薄膜传感器放大电路，其特征在于，电压一级放大电路包括第七电阻、第八电阻、第九电阻和第四运算放大器，第七电阻第一端与第三运算放大器的输出端连接，第七电阻第二端与第四运算放大器的反相输入端连接，第八电阻第一端与第一运算放大器的输出端连接，第八电阻第二端与第四运算放大器的同相输入端连接，第九电阻第一端与第四运算放大器的反相输入端连接，第九电阻第二端与第四运算放大器的输出端连接，第四运算放大器的输出端与第二陷波电路连接，所述第四运算放大器与第三运算放大器为同一个运算放大芯片的两个独立通道。

9.根据权利要求8所述的pvdf压电薄膜传感器放大电路，其特征在于，所述电压二级放大电路与电压一级放大电路结构相同。

10.根据权利要求9所述的pvdf压电薄膜传感器放大电路，其特征在于，所述pvdf压电薄膜传感器放大电路包含的运算放大器结构均完全相同。

技术总结
本技术属于PVDF压电薄膜传感器数据采集技术领域，具体涉及一种PVDF压电薄膜传感器放大电路，包括PVDF压电薄膜传感器、电荷积分电路、第一陷波电路、电压一级放大电路、第二陷波电路和电压二级放大电路，所述PVDF压电薄膜传感器的电极与电荷积分电路的输入端相连，电荷积分电路的输出端与第一陷波电路输入端相连，第一陷波电路的输出端与电压一级放大电路的输入端相连，电压一级放大电路的输出端与第二陷波电路的输入端相连，第二陷波电路的输出端与电压二级放大电路的输入端相连，电压二级放大电路的输出端为最终输出端。通过二级放大，采用低成本运算放大器，降低了PVDF压电薄膜传感器放大电路的成本。

技术研发人员：王楠
受保护的技术使用者：北京又见一心网络文化有限公司
技术研发日：20231008
技术公布日：2024/5/10