РЕШЕНО Усилитель заряда pzt(цтс)

Всем доброго времени суток.
В multisim 14.1 создал симуляцию схемы от Analog Devices CN-0350. Схема работает, создал ее в реальности, работает. Но есть одно НО она на выходе выдает сигнал всегда с постоянной амплитудой т.е. на текущем этапе годится разве как частотомер, но по описанию из даташита на выходе я должен получать Vo2 = Vhref + (1+R7/R8)*(Sa/C2)*da, где Vhref = 1.25V (опорка HREF на схеме, в реальности все 1 в 1), Sa - коэффициент чувствительности по заряду для пьезоэлемента выраженный в ед. разности потенциалов, da - ускорение. В литературе пишут как U=Q/C, в данном случае C2, а Q = d33ma=d33F, где d33 - чувствительность датчика по оси 3, m - инерционная масса на поверхности кристалла, a - ускорение, F - сила. В моем случае m = 5гр, d33 = 320пКл/Н, что в моем случае получается Sa = (320*10^-12Кл/Н)*0.005кг*9,81м/с2 = 15,7пКл/g. Но по уточненным данным m считается как mэфф = mи + 0,5mпэ, где mпэ = 3,5гр, тогда Sa = 22пКл/g. В литературе по усилителям заряда для пьезокерамических изделий U = Q/C2, тогда (22пКл/g)/1nF = 22мВ/g. Следуя дальше получается на выходе 1го ОУ (U2A) на выходе Vhref-+22mV в зависимости от направления силы на ПЭ, а следующий усилитель настраивается по коэффициенту усиления через R8 в зависимости от характеристик АЦП, в данном случае диапазон 1,25В+-1,15В т.е. запас по ускорениям +-50g. Но в реальности я не получаю на выходе зависимости выходного напряжения от силы, на выходе либо 2,4В либо 0,1В и никакой плавности, а нужен на выходе синус или импульсы(смотря какое усилие на ПЭ). Помогите найти ошибку). По описанию все должно работать, а на самом деле нет. Кстати в симуляторе работает, если на вход поставить источник тока и это логично т.к. пьезоэлемент является источником тока, но на реальном устройстве при воздействии на элемент я вижу только изменение ширины выходных импульсов т.е. прямоугольный сигнал. Может дело в наводках? На выходе 50Гц. Может устройство нужно питать от АКБ? Т.к. у меня много материала на эту тему, то в одном сообщении не уложусь, дополнительную информацию предоставлю по ходу беседы.

 

Конденсатор С2 с каким диэлектриком? Монтаж как выполнен? Если попробовать загрубить Ку U2D, амплитуда упадет? Мне кажется, U2A в клип уходит и всё.

 

C2 epcos 1nj100 диэлектрик:полипропилен. Так в multisim же материал диэлектрика не указывается, а результаты реальной платы сошлись с мультисимом. На счет Ку, так там GAIN = (1+R7/R8)*(1/C2). Получается при C2 = 1nF Ку=10^9 или 1,15*10^9, а С2 хотелось бы оставить т.к. завязано на фильтре. Нижняя частота среза 1,6Гц, fcl=1/(2piR3C2). И U2D в схеме нет. Наверно Вы про U1D.

Плата на стеклотекстолите, делал с применением фоторезиста и ХЖ, никакого навесного монтажа. КЗ отсутствуют, сопротивления в норме, все перепроверил. 2,5В с TL431(на схеме не указал), 3,3V с ASM1117 3.3. Кстати по справочнику по ОС от Texas Instruments для U1A: Vout/Vin = -(Xc2||R4)/R9. Из этого следует, что Ку на НЧ огромный, а на ВЧ низкий.Т.о. и 10МОм хватило бы.

Мне просто интересен факт величины тока заряда С2 т.к. следуя логике рассуждений 1пКл в секунду и 1пКл в пикосекунду являются разными единицами, и в 1м случе ток 1пА, а во втором 1А т.к. 1А = 1Кл*с. Поправьте, если не прав.

Внес изменения: i1 = 100nA, F=10Hz,R4=10MОм, C2=1nF, Vout MAX (R3-GND)XSC1 = 2.220V;
i1 = 100nA, F=10Hz,R4=10MОм, C2=10nF, Vout MAX (R3-GND)XSC1 = 1.429V
Вот такой бы результат изменений амплитуды в жизнь, но что-то не получается) При атком раскладе 100nA это максимальный ток, после которого сигнал начнет резаться и превратится в меандр.

 

Добавил в описание схему 2 для понимания физического смысла такого усилителя. И как я писал выше там Iin = dq/dt т.е. подставленный мной в мультисиме источник тока в 100nA жуется схемой как нужно, а реальный датчик ей не нравится.

 

Очень высокая вероятность. Изменил параметры схемы, теперь нужно менять параметры датчика т.к. слабоват коэффициент по заряду.

 

В общем тема закрыта.:
1. реально был клип
2. были наводки 50Гц
3. вес инерционной массы нужно увеличить.