충전 증폭기
Charge amplifier충전 증폭기는 입력 전류의 통합 값 또는 주입된 총 충전량에 비례하는 전압 출력을 생성하는 전자 전류 통합기이다.
앰프는 피드백 기준 캐패시터를 사용하여 입력 전류를 오프셋하고, 기준 캐패시터 값에 반비례하지만 지정된 시간 동안 흐르는 총 입력 전하에 비례하는 출력 전압을 생성한다.그러므로 회로는 전하 대 전압 변환기의 역할을 한다.회로의 이득은 피드백 캐패시터의 값에 따라 달라진다.
충전 증폭기는 1950년에 월터 키슬러에 의해 발명되었다.
디자인
충전 증폭기는 대개 음의 피드백 캐패시터 C가f 있는 작동 증폭기 또는 기타 고득점 반도체 회로를 사용하여 구성된다.
인버팅 노드 흐름으로 입력 충전 신호 q와in 피드백 충전 q가f 출력에서 나온다.Kirchhoff의 회로법에 따르면 그들은 서로 보상한다.
- = -
입력 충전과 출력 전압은 반전 기호와 비례한다.피드백 캐패시터 C는f 증폭을 설정한다.
밀러 효과 때문에 회로의 입력 임피던스가 거의 0이다.따라서 모든 유격 캐패시턴스(케이블 캐패시턴스, 앰프 입력 캐패시턴스 등)는 사실상 접지되며 출력 신호에 영향을 미치지 않는다.[1]
피드백 저항기 R은f 콘덴서를 방출한다.R이f 없으면 DC 이득이 매우 높아서 작동 증폭기의 미세한 DC 입력 오프셋 전류도 출력에서 고도로 증폭된 것처럼 보일 것이다.R과f C는f 충전 증폭기의 저주파수 한계를 설정했다.
기술된 DC 효과와 실제 충전 증폭기의 유한 격리 저항 때문에 회로는 정적 전하 측정에 적합하지 않다.그러나 고품질 전하 증폭기는 0.1Hz 미만의 주파수에서 Quasistatic 측정을 허용한다.일부 제조업체는 측정 전에 수동으로f C를 배출하기 위해 R 대신f 리셋 스위치를 사용하기도 한다.
실제 충전 증폭기에는 일반적으로 전압 증폭기, 변환기 감도 조정, 하이패스 및 로우패스 필터, 통합기 및 레벨 모니터링 회로와 같은 추가 단계가 포함된다.
충전 증폭기의 입력에서 충전 신호는 일부 FC(FemtoCoulomb = 10C−15)만큼 낮을 수 있다.공통 동축 센서 케이블의 기생 효과는 케이블이 구부러졌을 때의 전하 이동이다.약간의 케이블 움직임이라도 센서 신호와 구별할 수 없는 상당한 전하 신호를 발생시킬 수 있다.이러한 영향을 최소화하기 위해 내부 절연의 전도성 코팅이 있는 특수 저소음 케이블이 개발되었다.
적용들
일반적인 어플리케이션으로는 압전 센서와 광다이오드 같은 장치로부터의 신호의 증폭을 포함하며, 이 장치로부터의 전하 출력이 전압으로 변환된다.
충전 증폭기는 또한 비례 계수기 또는 섬광 계수기와 같이 이온화 방사선을 측정하는 기기에도 광범위하게 사용된다. 여기서 이온화 이벤트로 인한 검출된 방사선의 각 펄스의 에너지를 측정해야 한다.검출기의 충전 펄스를 통합하면 입력 펄스 에너지를 피크 전압 출력으로 변환하여 각 펄스에 대해 측정할 수 있다.보통 이것은 차별 회로나 멀티 채널 분석기로 간다.
추가 애플리케이션은 CCD 이미저와 평면 패널 X선 검출기 어레이의 판독 회로에 있다.앰프는 인픽셀 캐패시터에 저장된 극소량의 전하를 쉽게 처리할 수 있는 전압 레벨로 변환할 수 있다.일부 기타 픽업 앰프도 충전 앰프를 사용한다.
충전 증폭기의 장점은 다음과 같다.
- 피에조에서 몇[2] 분간 지속되는 일정한 압력과 같은 특정 상황에서 Quasistic 측정을 활성화
- 충전 출력 및 외부 충전 증폭기를 갖춘 압전 변환기는 내부 전자장치보다[2] 높은 온도에서 사용할 수 있다.
- 게인은 증폭기의 입력 캐패시턴스와 케이블의[2][3] 병렬 캐패시턴스의 영향을 크게 받는 전압 앰프와 달리 피드백 캐패시터에만 의존한다.
참고 항목
참조
- ^ 충전 출력이 있는 변환기
- ^ a b c "Piezoelectric Measurement System Comparison: Charge Mode vs. Low Impedance Voltage Mode (LIVM)". Dytran Instruments. Archived from the original on 2007-12-17. Retrieved 2007-10-26.
- ^ "Maximum cable length for charge-mode piezoelectric accelerometers". Endevco. January 2007. Archived from the original on 2007-12-17. Retrieved 2007-10-26.
