怎樣關(guān)鍵制作電荷放大器

制作一個高質(zhì)量的電荷放大器確實非常困難，首先要選取最合適的芯片，為什么一般的運(yùn)放不適合做電荷放大器呢?因為電荷放大器的反饋電阻非常大，通常在150M歐姆以上，如果要制作頻帶響應(yīng)非常好的電荷放大器，則反饋電阻必須在1G歐姆以上，甚至可能到200G歐姆。而低噪聲的OP37放大器的偏流在15nA左右，足以在1G歐姆(我通常用1G歐姆的反饋電阻)的反饋電阻上產(chǎn)生15V的輸出偏壓!!!所以一般要使用JFET輸入型的運(yùn)放，輸入偏流在30pA的LF356適合做一般性能的電荷放大器，1G的反饋電阻導(dǎo)致450mV的輸出偏壓是可以通過電容隔直耦合消除的。所以我見到過很多國產(chǎn)的電荷放大器里面使用這款芯片。

但是還有一個重要的因素是電荷放大器的電流噪聲，我不喜歡用LF356做電荷放大器，因為它的電流噪聲仍然有0.01pA(仍然是1G的反饋電阻)，這樣在輸出至少因為運(yùn)放的電流噪聲較大的輸出噪聲。我們制作的ICA系列電荷放大器里面的芯片，電流噪聲只有0.13fA，好一百倍。

即使用最好的芯片，噪聲電流仍然會從電路板的四面八方傳導(dǎo)過來，因為電路板的絕緣電阻已經(jīng)顯得不太絕緣了。用短路環(huán)保護(hù)運(yùn)放的輸入端非常必要，即使如此，可惡的噪聲電流還是會通過pcb表面的污漬爬過來，比小強(qiáng)還頑固。電路焊接完成后，必須徹底清洗，我甚至用低溫等離子火焰將器件表面的可能殘留的污漬清理掉。

接下來是屏蔽，我曾經(jīng)試過用薄薄的pcb板的下表面整面覆銅接地，而上表面用銅片焊接成一個封閉的蓋子。但是實際上輻射電波可以穿透PCB銅箔影響到放大器的噪聲，后來的ICA系列電荷放大器是專門定做了較厚的屏蔽盒，才完全屏蔽外界輻射干擾。

特殊的高阻值電阻和性能穩(wěn)定的電容是做好一個性能穩(wěn)定，增益準(zhǔn)確的電荷放大器的關(guān)鍵，通常的聚丙烯薄膜電容已經(jīng)是質(zhì)量非常好的了，用于濾波和分頻電路可以得到不錯的效果，但是如果你將一個1微法的聚丙烯薄膜電容握在手心里面測量，會發(fā)現(xiàn)電容量很快增加到2微法!完全不適合作為反饋電阻。我見過國產(chǎn)的手持式振動測試儀里面，就是用紅色的聚丙烯薄膜電容，真不知道他們是怎樣檢驗自己的儀器|儀表的準(zhǔn)確性的。

如果你也想制作一個好的電荷放大器，一定要做足功課，否則還不如直接用電壓放大器來檢測加速度傳感器的信號，未必誤差會大于一個沒有仔細(xì)設(shè)計調(diào)試的電荷放大器。

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