电荷放大器的零漂问题

xhz21906

问： 压电加速度传感器一般会接一级电荷放大器来实现电荷——电压转换，可是在传感器动态工作时，电荷放大 器的输出电压会有不归零的现象发生，如何解决？ 我的加速度传感器量程大约在 30000g 左右，被测信号频率在 30kHz以下；压电传感器和电荷放大器连接后， 静态时（传感器未受冲击）电荷放大器的归零非常好，当传感器受到冲击后会产生零漂，按说调节反馈 电阻的方法有一些作用，我想知道调节反馈电阻这种方法有没有定量的推导？
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hanrry

(1) 有几种几种可能性会导致零漂：a、反馈电容 ESR 特性不好，随电荷量的变化而变化。b、 反馈电容两 端未并上电阻，为了放大器的工作稳定，减少零漂，在反馈电容两端并上方亏电阻，形成直流负反馈可以稳 定放大器的直流工作点。c、可能挑选的运算放大器的输入阻抗不够高，造成电荷泄露，导致零漂。 (2) 不知道你所说的不归零是怎样一个具体的情况，你的输入信号的频率多高？ 静态时能归零吗？ 也许你应 该把示波器观察到的波形贴上来才好分析。 电荷灵敏放大器跨接在放大器两端的电容准确叫法是“积分电容”而不是“反馈电容”，它的 ESR 并不会随 着电荷的多少而发生显著的改变。毫无疑问，积分电容上的电荷应该有泄放通道，通常简单起见可以并联一 个高阻值的电阻，但会恶化噪声特性。 发生不归零，可能的情况可以是： a、输入信号频率太高，造成积分器电荷堆积，因为积分器放电需要一定时间。尝试降低输入信号频率试一下 看能否改善，如果是这个原因，可以降低反馈电阻的值应该能改善 b、积分器的静态偏置有问题，比如没有考虑失调电流 Ioffset，失调电压 Voffset 的影响。可以接上传感器但 是使传感器处于无信号输出状态，观察放大器输出是否归零。 不归零还可能。 (3) 对于电荷放大器输出电压不归零的现象，一般采用如下办法来解决：a、采用开关电容电路的技巧，使用 CDS 采样方式可以有效消除 offset 电压。b、采用同步检测电路结构，可以有效消除 offset 电压。 (4) 电荷放大器的零漂主要来自输入电路的失调电压、失调电流及输入反馈电阻，当信号频率趋于 0 时，漂 移干扰源 eN 与输出漂移 eO 之间有如下关系： eO/eN＝1＋（gt＋gc＋gi）/gf 其中 gt、gc、gi、gf 分别为传感器、传输电缆，信号输入端的电导及反馈电阻的电导。由此可以看出：为了 使输出漂移小，除了使干扰源漂移小以外还必须使传感器、缆线电阻要大，运放的开环输入阻抗要高、运放 的反馈电阻要小，即反馈电阻的作用是为了防止漂移，稳定直流工作点。但是反馈电阻太小的话，根据 fL＝1/2PI*Rf*Cf,又会影响到放大器的频率下限。所以必须综合考虑。
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