[运放]

请教运放电路对振动敏感的原因

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秉烛良宵|  楼主 | 2018-4-12 23:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
是用于射线传感器放大的电路。传感器是高内阻的,所以前级用的是电荷灵敏放大器,后面三级总增益约为20000倍(86dB)。整个电路放在金属杆里面,金属杆作为屏蔽罩。
遇到的问题:轻敲击金属杆会有信号输出,对振动敏感。

CZT.jpg
电路图,电路原理很简单,实际的增益和原理图不一样,使用的运放是一样的。所有的耦合电容都使用NP0电容,避免电容的压电效应对放大电路造成干扰。这里最不稳定的就是电荷放大电路,非常大的反馈电阻导致反向输入端只需要一个很小的电容就容易自激,实验过接10pF电容可以输出稳定的震荡信号,即使接的是1N4148(本来是想作为保护使用的)也会出现几秒一个脉冲输出。电荷放大器的0.5pF积分电容如果换成10pF是可以解决振动问题的,但是用10pF的没法放大传感器输出的电荷。

QQ截图20180412232123.png
板的效果图,尺寸很小,只有8mm*45mm

123.png
顶层布局布线

QQ截图20180412234134.png
底层布局布线

wx_camera_1523419966431.jpg

wx_camera_1523430397850.jpg
连接线用铝箔包裹,铝箔里面有绕铜线,铜线接地

已做过的实验:
1、把电荷放大器反向输入端接VCC或GND可以解决振动干扰问题。
2、屏蔽罩换成空间大些的金属壳(口香糖铁盒)没有效果
3、用中性水笔轻轻划过屏蔽金属杆,有时会使电路自激振荡。

猜想:
由于输入端为高阻抗,与金属屏蔽杆构成了一个电容,它们之间的组合就像是构成了电容驻极麦克风,所以对振动会非常敏感。但是按理来说这个等效电容应该非常小,小到可以忽略。


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king5555 + 1 C13丶C7丶Czt之者构成反相放大。改成正相放大并且隔离和挖空,可参考离子煙霧感测。

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Siderlee| | 2018-4-12 23:56 | 显示全部楼层
这个有意思

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yuanzhoulu| | 2018-4-13 08:28 | 显示全部楼层
会不会有零件对振动有响应?类似于压电效应。输入端的C7、C10换成其它电容试试。
无意中出来个话筒电路,接上耳机听听,音质怎么样?

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yuanzhoulu| | 2018-4-13 10:08 | 显示全部楼层
书1.jpg
书2.jpg

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秉烛良宵|  楼主 | 2018-4-13 13:24 | 显示全部楼层
yuanzhoulu 发表于 2018-4-13 08:28
会不会有零件对振动有响应?类似于压电效应。输入端的C7、C10换成其它电容试试。
无意中出来个话筒电路,接 ...

电路中的耦合电容是用NP0电容,也换成薄膜电容试过,都没有效果

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yzqok| | 2018-4-13 15:50 | 显示全部楼层
金属管里面有高压不处理好很容易放电

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雪山飞狐D| | 2018-4-13 16:03 | 显示全部楼层
本帖最后由 雪山飞狐D 于 2018-4-13 16:04 编辑

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

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gxs64| | 2018-4-13 17:40 | 显示全部楼层
把c7 c10 czt1去掉,l1 l2短路。c=-u/q

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gxs64| | 2018-4-13 17:45 | 显示全部楼层
结构问题也大。

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秉烛良宵 2018-4-13 23:51 回复TA
请指教。如果通过改进结构能解决这个问题就不用再研究这个烦人的电路了 
blc220| | 2018-4-13 18:02 | 显示全部楼层
还有个因素,pcb板如果相对于金属管震动,分布电容也会变变化。

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gxs64| | 2018-4-13 18:20 | 显示全部楼层
电路设计有问题。特别是第一级。

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秉烛良宵 2018-4-13 23:44 回复TA
请指教。关于电荷灵敏前放我是选择典型的电路,看过其他改进的主要是针对于泄放电阻。 
不起眼| | 2018-4-13 21:05 | 显示全部楼层
这种情况我遇到过。
      这么高的增益,又有高压,对声音敏感、自激都很正常。

     C7以前单独屏蔽,U18以前再加一层屏蔽,屏蔽层间加隔音棉,
屏蔽层一定要坚固,这样同时对电场和震动双重屏蔽。

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不起眼| | 2018-4-13 21:06 | 显示全部楼层
另外屏蔽层内的导线一定要固定。

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秉烛良宵|  楼主 | 2018-4-13 23:41 | 显示全部楼层

今天下午已经验证,基本可以确定是与屏蔽外壳构成的等效电容随振动而变化造成的。

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king5555 + 1 R9除N倍,R2乘N倍,N=10至20。金属杆単点接地由感传器地端引出。
秉烛良宵|  楼主 | 2018-4-13 23:47 | 显示全部楼层
gxs64 发表于 2018-4-13 17:40
把c7 c10 czt1去掉,l1 l2短路。c=-u/q

实际焊接L1和L2是用0欧电阻

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秉烛良宵|  楼主 | 2018-4-13 23:49 | 显示全部楼层
yzqok 发表于 2018-4-13 15:50
金属管里面有高压不处理好很容易放电

高压是在一定程度上有影响。但测试振动影响时没有接高压。

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xcvista| | 2018-4-14 00:31 | 显示全部楼层
某些瓷片电容的压电效应其实很显著,这个应该就是瓷片叠层电容压电效应导致的。

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yuanzhoulu| | 2018-4-14 08:17 | 显示全部楼层
秉烛良宵 发表于 2018-4-13 23:41
今天下午已经验证,基本可以确定是与屏蔽外壳构成的等效电容随振动而变化造成的。 ...

那就像驻极体话筒,有个高压的缘故,把相关部分专门做个屏蔽,再不行加个缓冲。应该把前面电压极低部分屏蔽就可以了。 CZT缓冲.JPG

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秉烛良宵|  楼主 | 2018-4-14 11:38 | 显示全部楼层
xcvista 发表于 2018-4-14 00:31
某些瓷片电容的压电效应其实很显著,这个应该就是瓷片叠层电容压电效应导致的。 ...

全部用NP0电容,而且也用薄膜电容试过,另外从输入端短接GND或VCC不会对振动敏感等等都说明我这个电路的问题跟电容的压电效应没有什么关系。

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秉烛良宵|  楼主 | 2018-4-14 11:47 | 显示全部楼层
yuanzhoulu 发表于 2018-4-14 08:17
那就像驻极体话筒,有个高压的缘故,把相关部分专门做个屏蔽,再不行加个缓冲。应该把前面电压极低部分屏 ...

加缓冲这个电路还是电荷放大器吗?能对电荷放大吗?

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