一种具有AGC功能的电荷放大电路的设计

1、应用设计阿一种具有功能的电荷放大电路的设计中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室鄄旭飞在水下爆炸信号采集系统中，所前置放大电路主要有两种，分别是电（），的前提条件下，则式（）采用的芯片只有输入在时，压放大器和电荷放大器，但是电压放可化简为：才能输出最大的有效位数与较高的信大器存在很多不足如容易受到输入电噪比。本文设计的前端调理电路借鉴缆长度的影响，常用于实验室的测试吒（等卜数字通信接收系统及音视频传输系统中，很少应用与实际的工程中。而电由式（）得，当。一定时，。中的自动增益控制功能，把它应用在荷放大器克服了电压放大器的诸多不和。越小，越大，输出噪声电压。本次电荷调理放大电路中。当输入信足，

2、但是电荷放大器的噪声也是影响越小；当输入电缆越长，反馈电容越号电平幅度在很大范围内变化，使输放大信号的重要因素，图为压电式传小，则相应噪声电压。的增益越大，出信号幅度保持恒定或仅在较小范围感器与电荷放大器等效电路。在输出端引起的噪声电压。也就越内变化。实验所用的传感器与炸点的大。距离不同，所以输出的信号幅值也会由图等效电路，同理可分析电荷有所不同，而对测试电路进行满量程放大器的零点漂移，即将及。等于测量可以提高测试精度，因此通过自零，则有：动增益的方法来控制增益的大小，从图电荷放大器等效电路而使输出信号满足量程。本次设计的图是将噪声和零点漂移等效到输（骂掣笋卜电荷放大电路设计框图如图所示，入端

3、的等效输入电路。与。分别是因为零点漂移是一种变化缓慢的等效输入噪声电压和等效输入失调电的信号，所以，代入式（），可电荷放大器的分析压。将输入电荷及等效零点漂移电得：本次设计所用的传感器为美国压。等于零，则由电路理论可得，公司的水下冲击波压电式【）】一吗，）（）（等卜传感器，针对压电式传感器，通常其在（），由式（）可知，若要减小电荷放大器的零点漂移，必须使。、。小，也就是要提高放大器的输入电阻及绝缘电阻，同时要增大，即减小反馈电阻，。综合各方面的因素考虑，本图电荷放大电路结构框图次电荷放大器选用为运算放年夸日电子万方数据应用设计可增益的集成运放，其编程增益的范围由管脚；之间的连接方式决定。当脚与

4、脚短接时，的增益为一，其增益可用下时表示：（），为差动输入电压差，且有。本次设计就采用这样的增益范围。当和脚断开时，增益范围为，如果在脚和脚之间接上电阻，则增益范围处于上述二者之间。因此，的这些特征非常适合构成自动增益放大电路。为了提高自动增益范围，本次设计采用两片级联的方式。同时，为了充分利用两级放大器的增益资源，使得前级放大增益用尽后再启带通滤波器的设计动次级增益。本次设计的原理图如图图为四阶有源带通滤波器的设计所示。图，由二阶有源低通滤波器和二阶有电路源高通滤波器组成带通滤波电路。本如图所示，电路采用两片次设计采用的运算放大器为，图低通滤波器截止频率波特图瓯序级联的方式，这种方式有其拥有

5、的带宽范围。利于控制精度和提高信噪比。整个电低通滤波其和带通通滤波其的带内增路的核心是的差动输入电压差益增益均为，低通滤波器的截止频率，其中，。在此电为，高通滤波器的截止频率为路中，前后级的。分别被固定在，根据有源带通滤波的快速设与，所以控制增益只需控制。，。即计理论，可以估算出低通滤波器和高图高通滤波器截止频率波特图可。三极管构成的检波电路控通滤波器的各个参数。制着，次级的输出作图、图分别为利用控制电路的设计为三级管得基极输入，当。，增大软件仿真低通滤波器和高通滤波器，的工作原理时，基极输入电流随之增大，电位器信号源使用软件中的电压信号源。是低噪、带宽上的压降变大，。变小；反表啪通滤波器测试

6、表之，。，。变大。这形成了一个负反馈输入幅度（）控制过程，因此。与形成反比的输入信号频率（）滤波输出信号幅度（）关系，的增益与输出也成万方数据夸日电子年月，凹译盘甏藿譬骥鞫鬣稳一“理茹丁一电路测试结果本次设计的自动增益范围在一之，图是输入信号频率固定在，调整信号幅度（，一，）的测试图；图为输入信号幅度保持不变，信号频率变化的测试图。从多次实验测试结果以及图和图中可知，当输入信号频率在，幅度在时，输出咖裔曼址啕笛鼍黜一卜一、。？：×扯。乳一等图告血一控制电路韬焱根据具体的应用来调整三级管的静态工作点和两个电位器的具体阻值来确定。信号可以稳定左右，由于测试设备及电路中噪声的影响，测试结果

7、也存在一定的偏差。反比关系。当电路输入在变化的情况下，电路总能保持一个稳定的输出。整个电路的起控点和饱和点还得总结本次设计的具有功能的电荷放大电路不同于以往电荷放大电路只具有固定增益，其增益范围可随着一定范围的输入可自动调节增益，使得输出能稳定在某一恒定值或较小范围内波动。但是，也存在着一定不足，比如整个调理电路的信噪比不满足设计，噪声会一定影响着整个信号的传输。下一步，重点在布线、电路去耦、元器件选择图电路幅度测试图电路频率测试方面等重新考量与评估。囡（二接第（）测试结果使用逻辑分析仪观测单片机与“”，之后终端就会定时给上位机传送温湿度数据。匦圄自自雕一堂里一函鲤刚到剧剧删广蕾膀姨件射）啦黼艴硝温湿度传感器模块的通信过结论通过采用程，如图所示。第一行是输出的温湿度数据，可以观测到是一个数据的波形和数据的波形。使用上位机测试温湿度监控终端的测试结果如图所示，首先，上位机向温湿度监控终端传送一个字符型号