典型的电荷放大测量系统如下图3所示。
图3:典型的充电放大系统
图4显示了电荷放大系统的示意图,包括传感器,电缆和电荷放大器。再一次,绝缘电阻(信号和地之间的电阻)假设很大(> 1012欧姆),因此不是如图所示。
图4:电荷放大系统原理图
在该系统中,输出电压仅取决于输入电荷q与反馈电容器Cf的比率,如公式3所示。因此,具有高电荷输出的人工极化多晶陶瓷是用于此类系统。
V out = q / C f(等式3)
使用传统的电荷放大系统存在严重的局限性,特别是在现场环境中或在传感器和放大器之间驱动长电缆时。***先,电荷放大器输出端的电噪声与总系统电容(C1 + C2 + C3)与反馈电容(Cf)的比值直接相关。因此,应该限制电缆长度,如电压模式系统中的情况。其次,由于传感器输出信号是高阻抗类型,必须使用特殊的低噪声电缆来减少电缆运动(摩擦电效应)产生的电荷以及由过多的RFI和EMI引起的噪声。
此外,必须注意避免电荷放大器输入端的绝缘电阻降低,以避免信号漂移的可能性。这通常会妨碍在恶劣或肮脏的环境中使用此类系统,除非采取大量措施来密封所有电缆和连接器。
虽然与电压模式系统相比,许多性能特征是有利的,但是电荷放大仪器的每通道成本通常非常高。使用高于50或100kHz的电荷放大系统也是不切实际的,因为反馈电容器具有高于该范围的滤波特性。