1、 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 题目：题目：传感器转换电路仿真及电荷放大器转换电路设计传感器转换电路仿真及电荷放大器转换电路设计 学院（系） ：学院（系） ： 年级专业：年级专业： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 教师职称：教师职称： 第 2 页 共 17 页 课程设计（论文）任务书课程设计（论文）任务书 院（系） ： 电气工程学院 基层教学单位： 自动化仪表系 学 号 学生姓名 专业（班级） 设计题目 传感器转换电路仿真及电荷放大器转换电路设计传感器转换电路仿真及电荷放大器转换电路设计 设 计 技 术 参 数 1 测量范围: 2 输出电压 0-10V；
2、 3 线性度: 4 灵敏度： 5 精度： 设 计 要 求 1 学习电路仿真软件 Multisim. 2 设计与仿真调试各种传感器转换电路； 3 设计直流电桥转换电路、放大电路、滤波电路； 4 电荷放大器转换电路电路调试； 5 撰写报告、完成答辩。 工 作 量 第 17-19 周（完成资料查阅、方案设计、电路仿真、硬件调试、测试及误差分 析等内容） 工 作 计 划 设计时间共 10 天。 第 1-2 天 资料查阅(图书馆及网络)；理论工作原理学习。 第 3-4 天 设计方案制定。 第 5-6 天 电路仿真，各器件选型。 第 7-8 传感器转换电路调试。 第 9-10 天 撰写报告，完成答辩。 参
3、 考 资 料 张玉龙等.传感器电路设计手册.中国计量出版社.1989 年 李科杰等.新编传感器技术手册.国防工业出版社.2002 年 吴桂秀.传感器应用制作入门.浙江科学技术出版社.2004 年 杨宝清，孙宝元. 传感器及其应用手册. 2004 年 单成祥. 传感器的理论与设计基础及其应用. 国防工业出版社. 1999 年 殷淑英. 传感器应用技术.冶金工业出版社.2008 年 指导教师签字 基层教学单位主任签字 第 3 页 共 17 页 目 录 第 1 章 摘要5 第 2 章 引言6 第 3 章 基本原理7 第 4 章 基本电路仿真及分析9 第 5 章 电荷放大器的设计 15 第 6 章 误
4、差分析 16 心得体会 16 参考文献 17 第 4 页 共 17 页 第 1 章 摘要 电荷放大器作为一种将电荷信号转换成电压信号的放大器,用做传感器 的转换电路,被广泛地应用在自动控制测量领域。 本文从电荷放大器的基本设 计电路及原理出发，深刻理解电荷放大器的电路结构设计与参数分析，了解 了电荷放大器在传感器中的实际应用。同时通过电路的仿真设计与调试以及 实际电路板的焊接,验证了该电路的可行性和可靠性。通过设计，掌握了电路 设计的基本方法与技能，达到了课程设计的目的。 第 5 页 共 17 页 第2章 引言 电荷放大器作为组成压电传感器测试系统中的重要部分得到了越来越广 泛的应用，在配合电
5、子测压使用的电荷放大器的研制工作中。在很多压电测 试场合，需要把电荷量的信号转换成电压或电流的信号，此时，就需要用到 一种特殊的放大电荷放大器。 电荷放大器把电荷量变成与之相应的输出电压，要求输入阻抗极高，输出 对输入具有良好的积分关系。电荷放大器有线路简单，线性度和稳定性好等 特点，因此对电荷放大器转换电路的研究与设计十分必要。电荷放大器的原 理是利用放大器输入虚地的概念， 把电荷信号直接积分到电路中的积分电容， 从而放大器的输出，便是所有电荷量的总和的输出。本文利用 Multisim 软件 对电荷放大器的电荷变换单元进行了仿真， 得出了与理论分析相吻合的结论， 对电荷放大器的研制提供了理论依据。 第 6 页 共 17 页 第3章 基本原理 电荷放大器的基本电路如图 2 所示，压电晶体受到压力作用产生电荷 Q； Ca 是传感器级间电容，Qa 是此时充到 Ca 中的电荷；Cc 是传感器传输电缆的 电容，Qc是此时充到 Cc 中的电荷，Gc 是输入电缆漏电导；Ci是电荷放大器的 输入电容，Qi 是此时充到 Ci 中的电荷，Gi 是放大器的输入电导；Ud 是此时 在运算放大器反相输入端上产生的差动电压；Cf 是电荷放大器的反馈电容， 作用到 Cf 两端的电压是 Ud
