一種具有AGC功能的電荷放大電路的設(shè)計(jì)

1、應(yīng)用設(shè)計(jì)阿一種具有功能的電荷放大電路的設(shè)計(jì)中北大學(xué)儀器科學(xué)與動(dòng)態(tài)測(cè)試教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄄旭飛在水下爆炸信號(hào)采集系統(tǒng)中，所前置放大電路主要有兩種，分別是電（），的前提條件下，則式（）采用的芯片只有輸入在時(shí)，壓放大器和電荷放大器，但是電壓放可化簡(jiǎn)為：才能輸出最大的有效位數(shù)與較高的信大器存在很多不足如容易受到輸入電噪比。本文設(shè)計(jì)的前端調(diào)理電路借鑒纜長(zhǎng)度的影響，常用于實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試吒（等卜數(shù)字通信接收系統(tǒng)及音視頻傳輸系統(tǒng)中，很少應(yīng)用與實(shí)際的工程中。而電由式（）得，當(dāng)。一定時(shí)，。中的自動(dòng)增益控制功能，把它應(yīng)用在荷放大器克服了電壓放大器的諸多不和。越小，越大，輸出噪聲電壓。本次電荷調(diào)理放大電路中。當(dāng)輸入信足，

2、但是電荷放大器的噪聲也是影響越??；當(dāng)輸入電纜越長(zhǎng)，反饋電容越號(hào)電平幅度在很大范圍內(nèi)變化，使輸放大信號(hào)的重要因素，圖為壓電式傳小，則相應(yīng)噪聲電壓。的增益越大，出信號(hào)幅度保持恒定或僅在較小范圍感器與電荷放大器等效電路。在輸出端引起的噪聲電壓。也就越內(nèi)變化。實(shí)驗(yàn)所用的傳感器與炸點(diǎn)的大。距離不同，所以輸出的信號(hào)幅值也會(huì)由圖等效電路，同理可分析電荷有所不同，而對(duì)測(cè)試電路進(jìn)行滿量程放大器的零點(diǎn)漂移，即將及。等于測(cè)量可以提高測(cè)試精度，因此通過自零，則有：動(dòng)增益的方法來控制增益的大小，從圖電荷放大器等效電路而使輸出信號(hào)滿足量程。本次設(shè)計(jì)的圖是將噪聲和零點(diǎn)漂移等效到輸（罵掣筍卜電荷放大電路設(shè)計(jì)框圖如圖所示，入端

3、的等效輸入電路。與。分別是因?yàn)榱泓c(diǎn)漂移是一種變化緩慢的等效輸入噪聲電壓和等效輸入失調(diào)電的信號(hào)，所以，代入式（），可電荷放大器的分析壓。將輸入電荷及等效零點(diǎn)漂移電得：本次設(shè)計(jì)所用的傳感器為美國壓。等于零，則由電路理論可得，公司的水下沖擊波壓電式【）】一嗎，）（）（等卜傳感器，針對(duì)壓電式傳感器，通常其在（），由式（）可知，若要減小電荷放大器的零點(diǎn)漂移，必須使。、。小，也就是要提高放大器的輸入電阻及絕緣電阻，同時(shí)要增大，即減小反饋電阻，。綜合各方面的因素考慮，本圖電荷放大電路結(jié)構(gòu)框圖次電荷放大器選用為運(yùn)算放年夸日電子萬方數(shù)據(jù)應(yīng)用設(shè)計(jì)可增益的集成運(yùn)放，其編程增益的范圍由管腳；之間的連接方式?jīng)Q定。當(dāng)腳與

4、腳短接時(shí)，的增益為一，其增益可用下時(shí)表示：（），為差動(dòng)輸入電壓差，且有。本次設(shè)計(jì)就采用這樣的增益范圍。當(dāng)和腳斷開時(shí)，增益范圍為，如果在腳和腳之間接上電阻，則增益范圍處于上述二者之間。因此，的這些特征非常適合構(gòu)成自動(dòng)增益放大電路。為了提高自動(dòng)增益范圍，本次設(shè)計(jì)采用兩片級(jí)聯(lián)的方式。同時(shí)，為了充分利用兩級(jí)放大器的增益資源，使得前級(jí)放大增益用盡后再啟帶通濾波器的設(shè)計(jì)動(dòng)次級(jí)增益。本次設(shè)計(jì)的原理圖如圖圖為四階有源帶通濾波器的設(shè)計(jì)所示。圖，由二階有源低通濾波器和二階有電路源高通濾波器組成帶通濾波電路。本如圖所示，電路采用兩片次設(shè)計(jì)采用的運(yùn)算放大器為，圖低通濾波器截止頻率波特圖甌序級(jí)聯(lián)的方式，這種方式有其擁有

5、的帶寬范圍。利于控制精度和提高信噪比。整個(gè)電低通濾波其和帶通通濾波其的帶內(nèi)增路的核心是的差動(dòng)輸入電壓差益增益均為，低通濾波器的截止頻率，其中，。在此電為，高通濾波器的截止頻率為路中，前后級(jí)的。分別被固定在，根據(jù)有源帶通濾波的快速設(shè)與，所以控制增益只需控制。，。即計(jì)理論，可以估算出低通濾波器和高圖高通濾波器截止頻率波特圖可。三極管構(gòu)成的檢波電路控通濾波器的各個(gè)參數(shù)。制著，次級(jí)的輸出作圖、圖分別為利用控制電路的設(shè)計(jì)為三級(jí)管得基極輸入，當(dāng)。，增大軟件仿真低通濾波器和高通濾波器，的工作原理時(shí)，基極輸入電流隨之增大，電位器信號(hào)源使用軟件中的電壓信號(hào)源。是低噪、帶寬上的壓降變大，。變小；反表啪通濾波器測(cè)試

6、表之，。，。變大。這形成了一個(gè)負(fù)反饋輸入幅度（）控制過程，因此。與形成反比的輸入信號(hào)頻率（）濾波輸出信號(hào)幅度（）關(guān)系，的增益與輸出也成萬方數(shù)據(jù)夸日電子年月，凹譯盤甏藿譬驥鞫鬣穩(wěn)一“理茹丁一電路測(cè)試結(jié)果本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)增益范圍在一之，圖是輸入信號(hào)頻率固定在，調(diào)整信號(hào)幅度（，一，）的測(cè)試圖；圖為輸入信號(hào)幅度保持不變，信號(hào)頻率變化的測(cè)試圖。從多次實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果以及圖和圖中可知，當(dāng)輸入信號(hào)頻率在，幅度在時(shí)，輸出咖裔曼址啕笛鼉黜一卜一、。？：×扯。乳一等圖告血一控制電路韜焱根據(jù)具體的應(yīng)用來調(diào)整三級(jí)管的靜態(tài)工作點(diǎn)和兩個(gè)電位器的具體阻值來確定。信號(hào)可以穩(wěn)定左右，由于測(cè)試設(shè)備及電路中噪聲的影響，測(cè)試結(jié)果

7、也存在一定的偏差。反比關(guān)系。當(dāng)電路輸入在變化的情況下，電路總能保持一個(gè)穩(wěn)定的輸出。整個(gè)電路的起控點(diǎn)和飽和點(diǎn)還得總結(jié)本次設(shè)計(jì)的具有功能的電荷放大電路不同于以往電荷放大電路只具有固定增益，其增益范圍可隨著一定范圍的輸入可自動(dòng)調(diào)節(jié)增益，使得輸出能穩(wěn)定在某一恒定值或較小范圍內(nèi)波動(dòng)。但是，也存在著一定不足，比如整個(gè)調(diào)理電路的信噪比不滿足設(shè)計(jì)，噪聲會(huì)一定影響著整個(gè)信號(hào)的傳輸。下一步，重點(diǎn)在布線、電路去耦、元器件選擇圖電路幅度測(cè)試圖電路頻率測(cè)試方面等重新考量與評(píng)估。囡（二接第（）測(cè)試結(jié)果使用邏輯分析儀觀測(cè)單片機(jī)與“”，之后終端就會(huì)定時(shí)給上位機(jī)傳送溫濕度數(shù)據(jù)。匭圄自自雕一堂里一函鯉剛到劇劇刪廣蕾膀姨件射）啦黼艴硝溫濕度傳感器模塊的通信過結(jié)論通過采用程，如圖所示。第一行是輸出的溫濕度數(shù)據(jù)，可以觀測(cè)到是一個(gè)數(shù)據(jù)的波形和數(shù)據(jù)的波形。使用上位機(jī)測(cè)試溫濕度監(jiān)控終端的測(cè)試結(jié)果如圖所示，首先，上位機(jī)向溫濕度監(jiān)控終端傳送一個(gè)字符型號(hào)