一種傳感器放大電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種傳感器放大電路，包括傳感器模塊、放大器模塊、反饋電阻和反饋電容，其中，放大器模塊具有非低的輸入阻抗，以收集傳感器模塊的大部分電荷輸出，并通過拉或吸取相同量的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)電荷電流對電壓進(jìn)行補(bǔ)償以提高輸出電壓(Vout)，從而提高了電路中電壓信號的幅值，輸出功率以及帶載能力。
【專利說明】
-種傳感器放大電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種傳感器放大電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 壓電薄膜擁有獨(dú)一無二的特性，作為一種動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感器，非常適合應(yīng)用于人體 皮膚表面或植入人體內(nèi)部的生命信號監(jiān)測。一些薄膜元件靈敏到足W隔著外套探測出人體 脈搏。
[0003] 壓電薄膜傳感器中的壓電陶瓷的介電常數(shù)很大，也就意味著它的電阻很大，在其 應(yīng)用于檢測振動(dòng)信息時(shí)需要連接具有低輸出阻抗的電荷放大器，雖然連接電荷放大器可W 輸出與加速度成比例的輸出電壓，但是該電壓信號幅值小，輸出功率低，帶載能力差，運(yùn)是 本領(lǐng)域技術(shù)人員所不期望見到的。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 針對上述存在的問題，本實(shí)用新型公開了一種傳感器放大電路，其中，包括：
[000引傳感器模塊（1)，包括電流源（IsensM)和與所述電流源（IsensM)并聯(lián)的第一電容 (Cd);
[0006] 放大器模塊(2)，與所述傳感器模塊(1)連接，且所述放大器模塊(2)包括運(yùn)算放大 器(A)和連接在所述運(yùn)算放大器(A)的同向輸入端和反向輸入端之間第二電容(Ca);
[0007] 反饋電容(Cfb)和反饋電阻(化B)，均跨接于所述運(yùn)算放大器(A)的反相輸入端和輸 出端之間。
[000引上述的傳感器放大電路，其中，所述運(yùn)算放大器(A)為反向放大器。
[0009] 上述的傳感器放大電路，其中，所述電流源(IsensDT)為壓電薄膜傳感器一階建模的 模型。
[0010] 上述的傳感器放大電路，其中，所述傳感器放大電路應(yīng)用于睡眠監(jiān)測裝置中。
[0011] 上述的傳感器放大電路，其中，所述睡眠監(jiān)測裝置還包括無線通信模塊，通過所述 無線通信模塊將所述睡眠監(jiān)測裝置中的數(shù)據(jù)傳輸至終端設(shè)備。
[0012] 上述的傳感器放大電路，其中，所述終端設(shè)備為手機(jī)或平板電腦。
[0013] 上述的傳感器放大電路，其中，所述第一電容(Cd) -端與所述運(yùn)算放大器(A)的反 向輸入端連接，另一端接地。
[0014] 上述的傳感器放大電路，其中，所述電流源（IsensDT) -端與所述運(yùn)算放大器(A)的 反向輸入端連接，另一端接地。
[0015] 上述的傳感器放大電路，其中，所述運(yùn)算放大器(A)的同向輸入端接地。
[0016] 上述的傳感器放大電路，其中，所述第二電容(Ca)-端與運(yùn)算放大器(A)的反向輸 入端連接，另一端接地。
[0017] 上述實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)或者有益效果：
[0018] 本實(shí)用新型公開了一種傳感器放大電路，包括傳感器模塊、放大器模塊、反饋電阻 和反饋電容，其中，放大器模塊具有非低的輸入阻抗，w收集傳感器模塊的大部分電荷輸 出，并通過拉或吸取相同量的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)電荷電流對電壓進(jìn)行補(bǔ)償W提高輸出電壓(Vnut)， 從而提高了電路中電壓信號的幅值，輸出功率W及帶載能力。
【附圖說明】
[0019] 通過閱讀參照W下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型及其特 征、外形和優(yōu)點(diǎn)將會變得更加明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未可W按 照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本實(shí)用新型的主旨。
[0020] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中傳感器放大電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，但是不作為本實(shí)用 新型的限定。
[0022] 如圖1所示，本實(shí)施例設(shè)及一種傳感器放大電路，可應(yīng)用于睡眠監(jiān)測裝置中；具體 的，該傳感器放大電路包括傳感器模塊1、與傳感器模塊1連接的放大器模塊2W及反饋電容 CfB和反饋電阻化B;其中，傳感器模塊1包括電流源IsensDT和與電流源IsensDT并聯(lián)的第一電容 Cd;放大器模塊2與傳感器模塊1連接，且放大器模塊2包括運(yùn)算放大器A和連接在運(yùn)算放大 器A的同向輸入端和反向輸入端之間第二電容Ca;反饋電容Cfb和反饋電阻Rra均跨接于運(yùn)算 放大器A的反相輸入端和輸出端之間。
[0023] 在本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上述運(yùn)算放大器A為反向放大器。
[0024] 在本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上述電流源IsensDT為壓電薄膜傳感器一階建 模的模型。
[0025] 在本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上述睡眠監(jiān)測裝置還包括無線通信模塊，通 過無線通信模塊將睡眠監(jiān)測裝置中的數(shù)據(jù)傳輸至終端設(shè)備;優(yōu)選的，終端設(shè)備為手機(jī)或平 板電腦。
[0026] 在本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，第一電容Cd-端與運(yùn)算放大器A的反向輸入 端連接，另一端接地。
[0027] 在本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，電流源Isensnr-端與運(yùn)算放大器A的反向輸入 端連接，另一端接地。
[0028] 在本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，運(yùn)算放大器A的同向輸入端接地。
[0029] 在本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，第二電容Ca-端與運(yùn)算放大器A的反向輸入 端連接，另一端接地。
[0030] 下面繼續(xù)對本實(shí)用新型傳感器電路的原理進(jìn)行闡述：
[0031] 壓電薄膜傳感器主要根據(jù)振動(dòng)特性的不同來獲取相關(guān)信息。壓電薄膜傳感器的形 變反應(yīng)在傳感器電荷變化上，壓電薄膜傳感器主要為一種帶高輸出阻抗的器件，需要用電 荷放大器運(yùn)樣的有著非常低的輸入阻抗的信號調(diào)節(jié)電路。需要將電荷量轉(zhuǎn)化為電壓量電荷 放大器的增益為：
[0032]
[0033 ]電荷放大器對AC物理激勵(lì)的最終電路響應(yīng)(包括傳感器的寄生電容)為高通濾波 器的響應(yīng)，其極頻為：
[0034]
[0035] 為了獲得較高的增益，需要降低電容增加增益的同時(shí)，也需要增加電阻來保持低 極頻特性，但是增加電阻會影響噪聲特性和電路偏置。
[0036] 壓電薄膜傳感器的輸出是一個(gè)由變形情況決定的電荷量，電荷量與形變成比例關(guān) 系，將壓電傳感器一階建模為一個(gè)與傳感器寄生電容(本實(shí)施例為第一電容Cd)并聯(lián)的電流 源IsensDT，且電流與形狀變化的速率成比例關(guān)系。
[0037] 信號調(diào)節(jié)電路必須具有非常低的輸入阻抗，W收集傳感器的大部分電荷輸出。因 此，電荷放大器是理想的解決方案，因?yàn)橹灰\(yùn)算放大器A在運(yùn)些信號頻率下保持高增益， 其輸入便會讓傳感器信號出現(xiàn)虛擬接地。換句話說，如果傳感器的任何電荷想要在傳感器 陽極或者放大器輸入寄生電容(本實(shí)施例為第二電容Ca)上增大，在運(yùn)算放大器A輸入端就 會形成電壓。通過拉或吸取相同量的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)電荷電流，即Rfb和Cfb，運(yùn)種電壓便立即得 到T補(bǔ)償。
[0038] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)W及上述實(shí)施例可W 實(shí)現(xiàn)變化例，在此不做寶述。運(yùn)樣的變化例并不影響本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，在此不予寶 述。
[0039] W上對本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本實(shí)用新型并不局 限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方 式予W實(shí)施;任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可 利用上述掲示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本實(shí)用新型技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修 改為等同變化的等效實(shí)施例，運(yùn)并不影響本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本實(shí)用 新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對W上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等 同變化及修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種傳感器放大電路，其特征在于，包括： 傳感器模塊(1)，包括電流源(Ise3_r)和與所述電流源(Ise3_r)并聯(lián)的第一電容(Cd); 放大器模塊（2)，與所述傳感器模塊（1)連接，且所述放大器模塊（2)包括運(yùn)算放大器 (A)和連接在所述運(yùn)算放大器(A)的同向輸入端和反向輸入端之間第二電容(C a); 反饋電容(CFB)和反饋電阻(RFB)，均跨接于所述運(yùn)算放大器(A)的反相輸入端和輸出端 之間。2. 如權(quán)利要求1所述的傳感器放大電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器(A)為反向放大 器。3. 如權(quán)利要求1所述的傳感器放大電路，其特征在于，所述電流源（Imm)為壓電薄膜 傳感器一階建模的模型。4. 如權(quán)利要求1所述的傳感器放大電路，其特征在于，所述傳感器放大電路應(yīng)用于睡眠 監(jiān)測裝置中。5. 如權(quán)利要求4所述的傳感器放大電路，其特征在于，所述睡眠監(jiān)測裝置還包括無線通 信模塊，以將所述睡眠監(jiān)測裝置中的數(shù)據(jù)傳輸至終端設(shè)備。6. 如權(quán)利要求5所述的傳感器放大電路，其特征在于，所述終端設(shè)備為手機(jī)或平板電 腦。7. 如權(quán)利要求1所述的傳感器放大電路，其特征在于，所述第一電容(Cd)-端與所述運(yùn) 算放大器(A)的反向輸入端連接，另一端接地。8. 如權(quán)利要求1所述的傳感器放大電路，其特征在于，所述電流源（Imm)-端與所述 運(yùn)算放大器(A)的反向輸入端連接，另一端接地。9. 如權(quán)利要求1所述的傳感器放大電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器(A)的同向輸入 端接地。10. 如權(quán)利要求1所述的傳感器放大電路，其特征在于，所述第二電容(ca)-端與運(yùn)算放 大器(A)的反向輸入端連接，另一端接地。
【文檔編號】H03F1/34GK205666802SQ201620561536
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】張波, 于曉龍, 王赟
【申請人】上海盛廣科技發(fā)展有限公司