用于压阻式动态压力传感器的高频宽带放大电路

摘要

一种用于压阻式动态压力传感器的高频宽带放大电路，连接于动态压力传感器输出线间，包括两级放大电路、电源滤波电路和信号滤波电路，第一级放大电路由仪表放大器构成，其输入端和负反馈端分别与传感器的两差分输出端连接；第二级放大电路由高速运算放大器构成，其输入端与仪表放大器的输出端相连；电源滤波电路为正负电源分别对地并联两电解电容，和分别对地并联两陶瓷电容；信号滤波电路为由呈Y连接的三个电感组成的自制带通滤波器，一个电感串接高频陶瓷电容后与运算放大器输出端相连，另一个电感并联高频陶瓷电容后接地，还有一个电感串接高频陶瓷电容后作为放大电路的输出端，本发明频率高、低噪声、上升速率快、抗干扰较强等特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高频宽带放大电路，特别涉及一种用于压阻式动态压力传感器的高频宽带放大电路，应用于军事工程、爆破试验、冲击波测量。

背景技术

现应用于宽带放大器高频测量的主要方法有：

1)直接使用高速运算放大器：此方法虽然高频特性好，但是由于运算放大器对噪声信号抑制能力差，放大信号时会将噪声同时放大影响输出。

2)直接使用高速仪表放大器：此方法虽然噪声特性小，但是在由于其基本特性电压上升速率相比运算放大器要慢很多，随放大倍数增加其高频特性会大大降低。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供的一种宽带放大电路，具有频率高、低噪声、上升速率快、抗干扰较强，封装尺寸小等特点。

本发明的技术方案是这样实现的：一种用于压阻式动态压力传感器的高频宽带放大电路，连接于该动态压力传感器输出线间，其特征在于，包括第一级放大电路、第二级放大电路和电源滤波电路，其中：

1)该第一级放大电路由仪表放大器U1构成，该仪表放大器的输入端和负反馈端分别与该动态压力传感器的两差分输出端连接，该仪表放大器的增益倍数由外接电阻R1控制，该仪表放大器的输入端和负反馈端间外接高频陶瓷电容C1，实现对传感器输出信号滤波；

2)该第二级放大电路由高速运算放大器U2构成，该运算放大器的输入端与该仪表放大器的输出端相连，该运算放大器的输入端对地外接高频陶瓷电容C2，实现对该第一级放大电路输出信号滤波，该运算放大器的增益倍数由输出端与负反馈输入端间串接的可调电位器W1与负反馈输入端对地电阻R3的比值控制调节；

3)该电源滤波电路为该放大电路的正负电源分别对地并联两电解电容，同时还分别对地并联两陶瓷电容，实现对电源滤波。

作为本发明的进一步改进，该高频宽带放大电路还设有一个信号滤波电路，该信号滤波电路为自制带通滤波器，由呈Y连接的三个电感组成，其中一个电感L1串接高频陶瓷电容C7后与该运算放大器U2输出端相连，另一个电感L3并联高频陶瓷电容C9后接地，还有一个电感L2串接高频陶瓷电容C8后作为该高频宽带放大电路的输出端。

作为本发明的进一步改进，该仪表放大器中的高频陶瓷电容C1容量为20PF，该仪表放大器的增益倍数为5到10，该仪表放大器的电压上升速率为17V/μs。

作为本发明的进一步改进，该运算放大器中的高频陶瓷电容C2容量为1000PF，该运算放大器的电压上升速率为135V/μs，该运算放大器的增益倍数由输出端与负反馈输入端间串联的可调电位器W1与负反馈输入端对地电阻R3的比值控制调节。

作为本发明的进一步改进，该电源滤波电路中的两电解电容选择25V10μF，同时该电源滤波电路中的两陶瓷电容选择0.1μF。

作为本发明的进一步改进，该高频宽带放大电路的电压上升时间为0.5μS-0.2μS，频率带宽为500KHz-800KHz。

本发明的有益效果

该高频宽带放大电路电压上升速率快，上升时间0.5μS-0.2μS，其频率带宽500KHz-800KHz。其特殊的两级放大结构噪声低，对于第一级的小信号放大，使用高速低噪声共模抑制比高的仪表放大器，放大倍数控制在5到10倍之间，第二级对于放大后的信号使用高速运算放大器，保证其上升速率。在电路的多个部分使用了不同的滤波电路用来去除噪声提高其抗干扰的能力。

该高频宽带放大电路与高频动态压力传感器配合使用，在各种爆破，风洞及一些特殊场合使用，产品具有测量频率高，体积小，抗干扰能力强，使用方便等特点。

附图说明

图1是本发明中所述的高频宽带放大电路原理图；

图2是为用所述高频宽带放大电路组成的压阻式高频动态压力变送器的结构示意图；

图3为图中A部分的局部放大示意图。

对照图2和图3，作补充说明：

1--硅压阻力敏元件    7--转接件

2--固支环            8--变送器壳体

3--内引线            10--引出电缆

4--转接板            11--过渡线

5--探头壳            12--电路板

6--转接线

具体实施方式：

如图1所示，一种用于压阻式动态压力传感器的高频宽带放大电路，连接于该动态压力传感器输出线间，其特征在于，包括第一级放大电路、第二级放大电路和电源滤波电路，其中：

1)该第一级放大电路由仪表放大器U1构成，该仪表放大器的输入端和负反馈端分别与该动态压力传感器的两差分输出端A和B连接，该仪表放大器的增益倍数由外接电阻R1控制，该仪表放大器的输入端和负反馈端间外接高频陶瓷电容C1，实现对传感器输出信号滤波，该仪表放大器中的高频陶瓷电容C1容量为20PF，该仪表放大器的增益倍数为5到10，该仪表放大器的电压上升速率为17V/μs；

2)该第二级放大电路由高速运算放大器U2构成，该运算放大器的输入端与该仪表放大器的输出端相连，该运算放大器的输入端对地外接高频陶瓷电容C2，实现对该第一级放大电路输出信号滤波，该运算放大器的增益倍数由输出端与负反馈输入端间串接的可调电位器W1与负反馈输入端对地电阻R3的比值控制调节，该运算放大器中的高频陶瓷电容C2容量为1000PF，该仪表放大器的电压上升速率为135V/μs，；

3)如图1所示，该电源滤波电路为该放大电路的正负电源分别对地并联两电解电容C4和C3，该两电解电容C4和C3选择25V10μF，同时还分别对地并联两陶瓷电容C6、C5两陶瓷电容选择0.1μF，实现对电源滤波。

该高频宽带放大电路还设有一个信号滤波电路，该信号滤波电路为自制带通滤波器，由呈Y连接的三个电感组成，其中一个电感L1串接高频陶瓷电容C7后与该运算放大器U2输出端相连，另一个电感L3并联高频陶瓷电容C9后接地，还有一个电感L2串接高频陶瓷电容C8后作为该高频宽带放大电路的输出端。

如图1中，该运算放大器U2还设有电位器W1作为零位调节，由二极管D1给传感器提供恒流源，该高频宽带放大电路的电压上升时间为0.5μS-0.2μS，频率带宽为500KHz-800KHz。该高频宽带放大电路中的仪表放大器响应时间快于该运算放大器的响应时间，该电源滤波电路的抗干扰强于该信号滤波电路的抗干扰，而该信号滤波电路的抗干扰强于该仪表放大器和运算放大器的抗干扰，这样保证了该放大电路对传感器输出信号放大的同时响应快，而且对电源和信号的滤波，满足了压阻式动态压力传感器的特别要求。

如图2和3所示，一种用所述高频宽带放大电路组成的压阻式高频动态压力变送器，由压阻力敏组件、高频宽带放大电路、探头壳体5、连接于该探头壳体后端的变送器壳体8以及引出电缆10等组成，该压阻力敏组件由硅压阻力敏元件1形成，以该硅压阻力敏元件直接受压，并与该探头壳体5齐平封装，实现无管腔效应，该硅压阻力敏元件1之引出信号经该高频宽带放大电路后由该引出电缆10输出。

本发明中所述的硅压阻力敏元件采用申请人先前公开的专利技术制成(专利名称：一种微型动态压阻压力传感器及其制造方法，专利申请号：ZL200310106329.8)，该硅压阻力敏元件1固定于该探头壳5管腔口的固支环2上，该硅压阻力敏元件具有桥式结构的应变电阻，通过金丝内引线3转接到该探头壳5管腔内的转接板4上，该转接板又通过转接线6，将信号引入到固定于该变送器壳体8管腔内的设有该高频宽带放大电路的电路板12上，而该电路板12再由过渡线11外接到该变送器壳体尾部的引出电缆10。

该探头壳5和变送器壳体8通过转接件7密封连接、且两管腔导通，并与该引出电缆10的屏蔽层相连并接地，形成整体屏蔽。