怎樣關(guān)鍵制作電荷放大器

制作一個(gè)高質(zhì)量的電荷放大器確實(shí)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?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/電荷放大器">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(guò)電容隔直耦合消除的。所以我見(jiàn)到過(guò)很多國(guó)產(chǎn)的電荷放大器里面使用這款芯片。

但是還有一個(gè)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?yàn)樗碾娏髟肼暼匀挥?.01pA(仍然是1G的反饋電阻)，這樣在輸出至少因?yàn)檫\(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(huì)從電路板的四面八方傳導(dǎo)過(guò)來(lái)，因?yàn)殡娐钒宓慕^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(huì)通過(guò)pcb表面的污漬爬過(guò)來(lái)，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(lái)是屏蔽，我曾經(jīng)試過(guò)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(gè)封閉的蓋子。但是實(shí)際上輻射電波可以穿透PCB銅箔影響到放大器的噪聲，后來(lái)的ICA系列電荷放大器是專(zhuān)門(mén)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(gè)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(cuò)的效果，但是如果你將一個(gè)1微法的聚丙烯薄膜電容握在手心里面測(cè)量，會(huì)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(jiàn)過(guò)國(guó)產(chǎn)的手持式振動(dòng)測(cè)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(yàn)自己的儀器|儀表的準(zhǔn)確性的。

如果你也想制作一個(gè)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(lái)檢測(cè)加速度傳感器的信號(hào)，未必誤差會(huì)大于一個(gè)沒(méi)有仔細(xì)設(shè)計(jì)調(diào)試的電荷放大器。

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