压电传感器 放大器：一种MEMS压电传感器前置放大器的制作方法

本实用新型涉及放大器技术领域，具体涉及一种MEMS压电传感器前置放大器。
背景技术：
目前MEMS压电传感器是一种新技术产品，MEMS压电传感器输出阻抗很大，输出信号微弱，需要进行阻抗匹配并放大后才能被提取和采集。目前一般的传感器的前置运算放大器采用运算放大器进行放大，运算放大器是用于压电传感器的后端，到压电传感器收到变化的压力时，会产生与压力同频率的电荷在压电传感器的两个电极之间变化，变化的电荷需要通过一个负载（负载就是这个运算放大器）来接收，接收的电荷信号通过阻抗器件转换为电压，同时负载的阻抗和传感器的阻抗不能失配，如果传感器阻抗比负载高很多，那么传感器产生的电荷就无法有效传输到负载上，从而无法做到低频信号和宽带放大，导致低频响应能力和宽带响应能力不足。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种MEMS压电传感器前置放大器，其能有效地提高MEMS压电传感器的低频响应能力和宽带响应能力。
本实用新型所要解决的上述技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种MEMS压电传感器前置放大器，其包括运算放大器，所述运算放大器电连接于压电传感器的后端，所述的运算放大器与压电传感器之间设置有阻抗匹配网络电路，所述的阻抗匹配网络电路由多个电阻和电容组成。
优选地，所述的阻抗匹配网络电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5和电容C1、C2、C3、C4；所述电容C1连接于连接端的正极和运算放大器的引脚3之间，所述电阻R3和电容C4分别并联于连接端的正负极两端，所述的电阻R2一端连接连接端的负极，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R1一端连接于电源，所述的电阻R1的另一端连接于连接端的负极，所述的电阻R4的一端连接连接端的负极，所述的电阻R4的另一端分别连接有电阻R6与电容C2的并联电路和电阻R5与电容C3的并联电路，所述电阻R6与电容C2的并联电路的另一端连接于运算放大器的引脚2，所述的电阻R5和电容C3的并联电路的另一端连接于输出端，所述的运算放大器的引脚4接地，所述的运算放大器的引脚7连接于电源。
有益效果：采用本实用新型所述的结构后,由于运算放大器与压电传感器之间设置有阻抗匹配网络电路，基于运算放大器比例放大为基础，输入端能进行阻抗匹配，把传感器的阻抗输出降低到可以和运算放大器相匹配，从而保证传感器绝大多数信号能输出到运算放大器，有效地提高MEMS压电传感器的低频响应能力和宽带响应能力。
附图说明
图1 为本实用新型所述的MEMS压电传感器前置放大器的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。
实施例1
如图1所示的MEMS压电传感器前置放大器，其包括运算放大器，所述运算放大器电连接于压电传感器的后端，所述的运算放大器与压电传感器之间设置有阻抗匹配网络电路，所述的阻抗匹配网络电路由多个电阻和电容组成。所述的阻抗匹配网络电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5和电容C1、C2、C3、C4；所述电容C1连接于连接端的正极和运算放大器的引脚3之间，所述电阻R3和电容C4分别并联于连接端的正负极两端，所述的电阻R2一端连接连接端的负极，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R1一端连接于电源，所述的电阻R1的另一端连接于连接端的负极，所述的电阻R4的一端连接连接端的负极，所述的电阻R4的另一端分别连接有电阻R6与电容C2的并联电路和电阻R5与电容C3的并联电路，所述电阻R6与电容C2的并联电路的另一端连接于运算放大器的引脚2，所述的电阻R5和电容C3的并联电路的另一端连接于输出端，所述的运算放大器的引脚4接地，所述的运算放大器的引脚7连接于电源。
本实例中，运算放大器的放大输出电压为：
运算放大器的最低工作频率为：
运算放大器的最高工作频率为：
其中： 为MEMS压电传感器产生的电荷量，为MEMS压电传感器内部电容值，为MEMS压电传感器的内阻值。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

压电传感器 放大器：压电传感器的信号放大电路设计问题？

小弟在做一个压电传感器，在设计信号放大电路是遇到了一个问题：
实验（1）电荷转换电路—OP07构成的反相放大电路，无信号输出；
实验（2）电荷转换电路—功率放大电路—OP07构成的反相放大电路，信号输出正常。
问题1：为何电荷转换电路后面直接接OP07构成的放大电路没有信号输出，而中间加一个功放电路有信号输出呢？
  功放电路
 OP07构成的反相放大电路
之后我仔细看了一下功放电路和反相放大电路，发现功放电路在输入端比反相放大电路多了一个电容，我就在反相放大电路输入前面加了一个47微法的电容，居然有信号了！而且所加电容大于10微法后输出信号不变，但是小于10微法的话输出信号就会变小。
实验（3）电荷转换电路—电容+OP07构成的反相放大电路，信号输出正常。
加电容后的反相放大电路
那么问题来了，问题2：为何加了电容就有信号了？
你是不是前面os太大了。后面运放饱和了。隔直电容把dc去掉了。
兄弟，我对压电放大器的制作很敢兴趣，能不能，自己目前在学习制作但是缺乏指导。能否把你的DIY电路高价卖给我作为学习电路。谢谢qq手机严工
是不是你用了单电源？运放通常最好是接双电源吧 猜测来自与你加了电容之后有信号
初步感觉不是隔直的原因，可能是压电信号输出太弱，经过电容的倍压效果提高了运放的相对输入电压的原因
题主，看你的文字和电路，你那个电路不是电荷放大器电路，就是一个普通的运放电路。
想要对压电传感器输出的信号进行放大，得先搞清楚其类型。如果是电荷型输出，则需要设计电荷放大器，其重点是看上下截止频率，器件选择要考虑运放的静态电流要极小，同时单电源双电源也需要格外注意。
这还只是第一级电路，如果是完整的模拟前端，还要设计滤波电路，二次放大电路。
单板设计中要关注电源噪声与其他干扰问题。

压电传感器 放大器：压电传感器的电压放大器介绍

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压电传感器的电压放大器介绍

更新时间：2015.01.15 浏览次数：

　　压电传感器的电压放大器本身的内阻抗很高，而输出能量轻音乐上。电压放大器的功能就是转换高内阻抗成低阻抗输出，并放大微弱电压输出信号。压电式传感器与电压放大器连接的简化电路是设作用在压电元件上的力为触点频率W，幅值F的交变力，则得到传感器前置放大器的实际输入 电压与理想输入 电压幅值之比和相触点频率的关系曲线。
　　接近开关传感器不能测量静态力，而传感器的高频响应非常好，这也是它的突出优点。电压放大器的电路简单、元件少、价格便宜、工作可靠，但测量电路电缆不能过长，否则会降低传感器的电压灵敏度，而且不能随意更换出厂规定的电缆，一旦更换需要重新校正灵敏度，否则会引起测量误差。

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压电传感器 放大器：如何设计压电传感器的电荷放大器

原标题：如何设计压电传感器的电荷放大器

。电荷放大器使用基本积分器拓扑 - 即，反馈路径中的电容器产生与输入电流的积分成比例的输出电压，并且反馈路径中的电阻器防止放大器饱和。

单电源系统

输出电压将高于和低于连接到同相输入端子的电压。如果您的运算放大器有负电源轨，则可以将此端子接地; 如果您使用的是单电源系统，则通常需要提供偏置电压。在上图中，偏置电压为V CC / 2。这是一个合理的选择，因为当没有输入信号时，输出将处于电源范围的中间，因此可用于正和负信号摆幅的电压最大化。

但是，V CC / 2绝不是每种设计的合适选择。如果您知道输出信号的正偏差大于负偏差，则可以选择更接近地的偏置电压。例如，我曾经设计过一个放大器电路，其中输入信号是脉冲形正偏移，但放大器之前的AC耦合导致脉冲结束时的小的负偏移。如果我没记错的话，我使用了3.3 V电源电压和0.5 V偏置电压。0.5 V偏压足以保持负偏移的特性，正偏移的动态范围显着高于使用V CC / 2 偏压获得的动态范围。

输入电阻

上面所示的电路可以受益于压电传感器和反相输入端子之间的输入电阻：

该电阻通过限制可能连接到反相输入端子的任何电压产生的电流量来保护运算放大器。我们当然不期待来自压电传感器的危险电压; 相反，这里的担忧是ESD袭击等缺陷。如果您在良好的环境中操作并且在使用敏感组件时要小心自己接地，那么您可能不需要担心破坏性电流。但传感器通常用于危险电气条件普遍存在的工业环境中，在这种情况下，包含保护电路是有意义的。

即使您不需要R IN作为保护组件，您仍应考虑将其包含在电路中。AAC的一位撰稿人向我解释说，在传感器和反相输入端子之间连接的电阻可以防止与振幅峰值相关的问题，甚至是高频振荡。他建议在100Ω至1kΩ范围内的某个电阻。

频率响应

理想化的积分器 - 即在反馈路径中仅具有电容器且没有输入电阻器的版本 - 在低频，中频和高频下表现出相同的行为。但是，一旦我们开始添加电阻器，我们就必须考虑电路的频率响应。

低频衰减

反馈电阻R F使电路在低频下表现得像高通滤波器。截止频率计算如下：

F

HP

=1

2 π[R

F

C

F

FHP=12πRFCF

反馈电阻不会影响增益。因此，您可以根据系统所需的增益选择C F值，然后确定产生适当频率响应的R F值。这里的折衷是低频增益与电阻器对电容器放电的能力，并为反相输入端子提供直流偏置电流路径。您可以从等式中看出，R F的较低电阻会产生较高的截止频率，这意味着较低频率的传感器信号将被衰减。这就是为R F选择的值通常非常大的原因 - 1MΩ可能是一个很好的起点，根据所需的低频性能，向下调整到100kΩ或向上调整到10MΩ。

高频衰减

在上一篇文章中，我指出压电传感器信号的电荷放大在许多情况下优于电压模式放大，因为电荷放大器的增益不受电缆电容的影响。当我们包括电阻器R IN时，这种情况会有所改变。频率范围中间的增益保持与电缆电容无关，但与反相输入端子串联的电阻与电缆电容相结合，从而产生高频滚降。因此，我们现在有一个高通响应（由R F引起）和一个低通响应（由R IN引起）。

下面的等式给出了低通截止频率; 请注意，C P包括压电传感器的内部电容，电缆电容以及与传感器并联的任何其他电容。

F

L P.

=1

2 π[R

C

P

FLP=12πRINCP

在大多数情况下，这种高频滚降不会对电路产生负面影响，因为截止频率将远高于压电传感器测量的物理变化的频率范围。但是，最好注意这种效果，如果由于某种原因你有非常大的输入电阻或并联电容，它可能会很重要。

了解电荷放大器频率响应

如果您试图模拟电荷放大器电路的频率响应，您可能会对结果感到困惑。例如，我为C F=100 nF，R F=1MΩ，R IN=100Ω，C P=1 nF 的电路生成以下波特图。

该图显示低频时无衰减，1 Hz左右为极点，1 MHz左右为第二极点。考虑到模拟中使用的元件值，这两个频率是有意义的，但总体行为与上述频率响应不一致。为了理解这种情况，我们必须记住，电路的幅度响应与作为积分器的电路功能的增益响应不同。理想积分器的频率响应对应于具有-20dB / decade的均匀斜率的线。因此，积分发生在电路的波特图具有-20 dB /十倍的斜率的频率处，并且当斜率偏离该值时，电路的积分器增益减小。返回搜狐，查看更多

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