高动态范围压电传感器前置放大电路设计与无失真放大特性

本文主要探讨了一种针对压电式电容型传感器的高性能前置放大电路设计。压电式电容型传感器因其能输出正比于被测物理量的电荷量，表现出良好的线性和高灵敏度，广泛应用于交通、机械、电力等多个领域。然而，这类传感器产生的电荷量通常非常微弱，需要前置放大来增强信号以便后续处理。 作者首先分析了压电式电容型传感器的等效电路模型，并利用电路理论和Multisim仿真工具进行设计。设计的目标是针对小信号的放大，然而在遇到大信号输入时，原始电路会出现信号畸变的问题。这在实际工程应用中是一个挑战，因为经常会遇到小信号和大信号共存的情况。 为了解决这个问题，作者对原有的前置放大电路进行了改进，旨在实现对输入信号具有宽动态范围（包括小信号和大信号）的无失真放大。经过Multisim仿真和实验验证，改进后的电路在10 kHz的输入信号频率下，能够处理高达600 mV的电压幅度，同时保持小信号和大信号的放大均无失真，放大倍数保持稳定。这表明该电路设计成功地满足了高动态范围下信号不失真的放大需求。 研究的关键技术和成果包括了新型的电路设计方法、仿真模拟以及实验验证过程，这对于提升压电式电容型传感器信号处理的效率和精度具有重要意义。此外，这项工作也为其他传感器的前置放大电路设计提供了参考，尤其是在需要处理不同规模信号的复杂应用场景中。 关键词：压电式传感器、前置放大电路、动态范围、信号处理、Multisim仿真。这项研究不仅推动了电子技术应用中的传感器技术发展，也为相关领域的工程实践提供了实用的设计方案。