1.4   本文主要研究的内容

本文先在理论方面，对压电传感器作了分析和研究，阐述设计了电荷放大器电路，在参阅大量资料和文献的基础上采用高精度的测量放大集成芯片进行优化设计，同时为了提高测量精度和简化调试难度，设计了程控放大、衰减和二低阶有源滤波电路。其中并对程控放大、衰减和二低阶有源滤波电路每个模块都进行了仿真和调试。

本文的主要内容包括电荷放大器的电路设计及实验总结(包括模拟电路设计和数字控制电路设计)，结论。电荷放大器的电路设计具体包括下面几部分：

(1)程控电荷放大电路；

(2)数字增益；

(3)归一化处理；

(4)滤波电路；

     (5)单片机与接口电路的连接；

(6)硬件电路和单片机控制部分的实验调试。

2   程控电荷放大器的总体设计方案

2.1   电荷放大器概述

电荷放大器在测量系统中主要用来作为压电传感器的后续器件，是一种利用反馈电容把压电传感器输出的电荷信号转换为电压信号的一种放大器。电荷放大器可对转换成的电压量进行放大、滤波等处理，主要用来测量振动参数，也可以测量冲击、加速度等物理量。

电荷放大器一般由电荷放大级、归一化电路、高通滤波器、低通滤波电路、输出电路、报警电路等部分组成。

1．电荷放大级 

电荷放大级是一种输出电压与输入电荷量成正比的前置放大器，实际上是一个具有电容负反馈的高输入阻抗、高增益的运算放大器。它由压电传感器、连接电缆和集成运放构成。

2.归一化电路 

归一化电路是电荷放大级的输出级，它的作用除了电压放大外，还兼有归一化处理的作用，所谓归一化处理是指当使用不同灵敏度的压电传感器时，可以在输出端得到对应于单位加速度而输出相同电压的结果，以便进行记录和数据处理

3．高、低通滤波器

在振动测量中常希望对频率范围加以限制，滤波器可抑制和滤除不需要的频率成份，以通过需要的频率信号。 

高通滤波器是通过需要的高频信号，抑制或衰减不需要的低频信号；低通滤波器是通过需要的低频信号，抑制或衰减不需要的高频信号。

4．报警电路 

报警电路其功能是监视电荷放大器的工作状态，当输出电压大于(或小于)某一极限值时，过载指示灯(一般为发光二极管)亮，说明电路过载。