一种基于电阻式传感器的电荷放大装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种电路放大装置,尤其涉及一种基于电阻式传感器的电荷放大装置。


背景技术：

2.静电危害是由静电电荷或静电场能量引起的。在生产工艺过程中以及操作人员的操作过程中，某些材料的相对运动、接触与分离等原因导致了相对静止的正电荷和负电荷的积累即产生了静电。其电压可能高达数十千伏以上容易发生放电，产生放电火花，导致产品质量不良，电子设备损坏，在静电场检测设备中会使用运算放大器，而传统的运算放大器有输入阻抗较小，失调电压过大，且没有失调电压校准电路等缺点，不能应用于超阻放大器上面，不能适用于防静电电荷检测领域和微光检测领域，为了解决上述技术问题，特提出一种新的技术方案。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种基于电阻式传感器的电荷放大装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于电阻式传感器的电荷放大装置，包括控制单元，控制单元的输入端上设有ad转换电路， ad转换电路的输入端上设有放大器a，放大器a的输入端上设有β值设置电路，所述的放大器a的输入端上设有电荷输入电路，电荷输入电路的一侧上设有零点失调补偿电路，零点失调补偿电路与放大器a之间并联连接，放大器a的输出端上设有谐波滤除电路，谐波滤除电路与控制单元连接。
5.所述的ad转换电路包括电容a、电阻ra、电容b、放大器b及接地线路a，电容a的输出端上设有接地线路a，电容a的输入端与放大器a连接，电容a的一侧上设有电阻ra，电阻ra的输出端上设有电容b，电容b的输出端与接地线路a连接，所述的电阻ra的输出端上设有放大器b，放大器b的一端与控制单元连接。
6.所述的β值设置电路包括电阻rfa、接地线路b及电阻rfb，电阻rfa的输出端上设有接地线路b，电阻rfa的输入端与放大器a连接，放大器a的输出端上设有电阻rfb，电阻rfb与ad转换电路连接。
7.所述的电荷输入电路包括开关a、电感ra、input端口、电感rb、开关b、负极电压端口、接地线路c、电阻rb、电容c、电阻rc及正极电压端口，开关 a的输入端上设有正极电压端口，开关a的输出端上设有电感ra，电感ra的一端上设有电感rb且两者之间串联，电感rb的一端上设有input端口且两者之间串联，所述的电感rb的另一端上设有开关b，开关b的一端上设有负极电压端口，所述的电感ra的输出端上设有电阻rc，电阻rc的输出端上设有电阻rb，电阻rb的一端上设有电容c且两者之间为串联，电容c的一端输出端上设有接地线路c。
8.所述的零点失调补偿电路包括可调电阻vr，可调电阻vr的两端与放大器a 连接，
可调电阻vr的调节端口与谐波滤除电路连接。
9.所述的谐波滤除电路包括电感la、电容d、接地线路d、电容e、电感lb、电容f及电容g，电感la的一端与放大器a连接，电感la的一侧上设有电容d，电容d的输出端上设有接地线路d，所述的电容d与电感la连接，电感la的另一端上设有电容g，电容g的输出端与接地线路d连接，所述的电感la与放大器b连接，放大器b的一端上设有电感lb，电感lb与放大器b之间设有电容f，电容f的输出端与接地线路d连接，所述的电感lb的另一端上设有电容e，电容e的输出端与接地线路d连接，所述的电感lb与零点失调补偿电路连接。
10.本实用新型的有益效果为：设有放大器a，该高阻抗特性装置有利于大范围监测点安装使用，使用成本低；设有电荷输入电路，可判断静电消除效果是否良好。
附图说明
11.图1是本实用新型的电路图；
12.图2是本实用新型的ad转换电路的电路图；
13.图3是本实用新型的β值设置电路的电路图；
14.图4是本实用新型的电荷输入电路的电路图；
15.图5是本实用新型的零点失调补偿电路的电路图；
16.图6是本实用新型的谐波滤除电路的电路图。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.参照图1至图6，一种基于电阻式传感器的电荷放大装置，包括控制单元1，控制单元1的输入端上设有ad转换电路2，ad转换电路2的输入端上设有放大器a3，放大器a3的输入端上设有β值设置电路4，所述的放大器a3的输入端上设有电荷输入电路5，电荷输入电路5的一侧上设有零点失调补偿电路6，零点失调补偿电路6与放大器a3之间并联连接，放大器a3的输出端上设有谐波滤除电路7，谐波滤除电路7与控制单元1连接。
19.所述的ad转换电路2包括电容a201、电阻ra202、电容b203、放大器b204 及接地线路a205，电容a201的输出端上设有接地线路a205，电容a201的输入端与放大器a3连接，电容a201的一侧上设有电阻ra202，电阻ra202的输出端上设有电容b203，电容b203的输出端与接地线路a205连接，所述的电阻ra202 的输出端上设有放大器b205，放大器b205的一端与控制单元1连接。
20.所述的β值设置电路4包括电阻rfa401、接地线路b402及电阻rfb403，电阻rfa401的输出端上设有接地线路b402，电阻rfa401的输入端与放大器a3 连接，放大器a3的输出端上设有电阻rfb403，电阻rfb403与ad转换电路2连接。
21.所述的电荷输入电路5包括开关a501、电感ra502、input端口503、电感rb504、开关b505、负极电压端口506、接地线路c507、电阻rb508、电容c509、电阻rc510及正极电压端口511，开关a501的输入端上设有正极电压端口511，开关a501的输出端上设有电感ra502，电
感ra502的一端上设有电感rb504且两者之间串联，电感rb504的一端上设有input端口且两者之间串联，所述的电感rb504的另一端上设有开关b505，开关b505的一端上设有负极电压端口 506，所述的电感ra502的输出端上设有电阻rc510，电阻rc510的输出端上设有电阻rb508，电阻rb508的一端上设有电容c509且两者之间为串联，电容c509 的一端输出端上设有接地线路c507。
22.所述的零点失调补偿电路6包括可调电阻vr601，可调电阻vr601的两端与放大器a3连接，可调电阻vr601的调节端口与谐波滤除电路7连接。
23.所述的谐波滤除电路7包括电感la701、电容d702、接地线路d703、电容 e704、电感lb705、电容f706及电容g707，电感la701的一端与放大器a3连接，电感la701的一侧上设有电容d702，电容d702的输出端上设有接地线路 d703，所述的电容d702与电感la701连接，电感la701的另一端上设有电容g707，电容g707的输出端与接地线路d703连接，所述的电感la701与放大器b204连接，放大器b204的一端上设有电感lb705，电感lb705与放大器b204之间设有电容f706，电容f706的输出端与接地线路d703连接，所述的电感lb705的另一端上设有电容e704，电容e704的输出端与接地线路d703连接，所述的电感 lb705与零点失调补偿电路6连接。
24.在使用过程中，电荷输入电路5中电荷离子接触基板上累积的电荷电压经传导装置到input端口503、电阻rc510到放大器a3中的运放输入脚，电阻rc510 为分压电容c509谐波滤除；由于输入电流微小，电阻rc510和电阻rb508采用gω电阻，预防分压衰减过大。正常工作状态下开关a501和开关b505为开路状态，在电路自检过程中，控制单元1分别给开关a501和开关b505闭合信号, 闭合开关a501输入电路得到正电压值信号，闭合开关b505输入电路得到负电压值信号，控制单元1根据反馈的正负电压信号判断放大电路是否正常，预防放大电路过程中监测失效。离子化设备除静电能力判断，在正极电压端口511 和负极电压端口506分别施加正负100v电压，由于除静电设备离子浓度比较大，输出正负离子累积电荷电流远大于r1 r2施加电流；分别给正极电压端口511 施加正电压，负极电压端口506断开、负极电压端口506施加负电压正极电压端口511，根据正负离子电流中和效应，若当前反馈电压小于除静电设备偏执电压时说明除静电设备除静电能正常，若当前反馈电压大于除静电设备偏执电压时说明除静电设备除静电能力失效。
25.而放大器a3中由于离子电荷电流很微弱，普通放大装置由于输入阻抗小，不能适用于放大要求，根据静电材料等级要求输入阻抗(r＝v/i)≥1012，输入偏值电流i≤1na,根据上述要求选用ti公司生产的超低偏置电流运算放大器；该运放输入级采用pn结隔离工艺输入偏置电流≤75fa(1na＝1000fa)，使这种高阻抗特性已达到且超过了过去专门设计的由混合集成电路组成的放大器a3，由于此电路成本低，可适合大范围监测点安装使用。同时β值设置电路中4可以设定放大器a3的放大倍数，以调整该装置的输出效果.设在放大器a3一端的零点失调补偿电路6可以调整由于放大器a3固有的失调电压引起的零点偏移，提供放大器零点精度。在放大器a3输出的时间，谐波滤除电路7为运算放大器提供稳定电压。最后在控制单元1上的ad转换电路2中，电容a201、电容b203、电阻ra202构成rc滤波器，滤除谐波干扰信号，放大器b204为12位ad变换芯片，可将来自放大器a3中的第6脚输出的电压值进行数字转换，转换后送给控制单元1，进行数据存储、显示。
26.通过该装置可以实现，设有放大器a3，该高阻抗特性装置有利于大范围监测点安
装使用，使用成本低；设有电荷输入电路5，可判断静电消除效果是否良好。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
28.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。