チャージアンプの自作について

質問

今、圧電素子によって発生した電荷を電圧として扱うため
チャージアンプを作製しています。
オペアンプを用いた積分回路を作製したのですが、
圧電素子に力が加わるとノイズが増幅されるばかりで
うまく動作しません。
使用した素子は以下の通りです。
オペアンプ　　　　　　　741
入力抵抗　　　　　　　100[kΩ]
入力バランス抵抗　　　100[kΩ]
ディスチャージ用抵抗　100[kΩ]
負帰還コンデンサ　　　0.1[μF]
なお、目標としては
20[pC]を0.2[mV]に変換したいと考えています。
分かる方がおられましたらご回答のほどよろしくお願いします。

回答No.3

tadys

チャージアンプを作ったことは無いのですが、チャージアンプに７４１は向いていません。

20[pC]のチャージが仮に1msの間に発生するとすると平均電流は20nAに対し741の入力バイアス電流は MAX800nA です。
チャージが発生する時間が1usだとすると今度は周波数帯域が足りません。

入力バイアス電流としては pA～fA クラスのオペアンプが必要でしょう。
ノイズが低い必要もあります。

＞入力抵抗 100[kΩ]
原理的には入力抵抗は必要ありません。保護用に抵抗を入れるのは有りです。

＞ディスチャージ用抵抗　100[kΩ]
対象の周波数にもよりますがこれは小さすぎるでしょう。MΩ～GΩクラスの抵抗が必要です。
場合によっては放電用の回路が別途必要になるかもしれません。

回路としてはここらあたりが参考になるでしょう。
http://www.ednjapan.com/content/issue/2006/06/content03.html
ここで使用しているLTC6421の入力バイアス電流は1pA(Typ)です。

オペアンプはここらあたりで探せます。
http://www.analog.com/jp/subCat/0,2879,759%255F786%255F0%255F%255F0%255F,00.html

高インピーダンス回路ではリーク電流が問題になります。
半田付けした後の基板はフラックスなどが残らないように洗浄し防湿処理が欠かせません。
特に気になる場合はテフロン端子などで浮かせて空中配線にすると吉です。

お礼

適切な回答ありがとうございます。
非常に参考になりました。

回答No.2

anachrockt

チャージアンプは，ここの4.62～に出ています．
使用アンプは低雑音FETオペアンプのAD745が推奨されています．
http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/39-05/Op_Amp_Applications.zip
日本語訳はこれです．
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/36/36121.htm
AD745はありませんが，こちらでサンプル・キャンペーンやってます．
http://www.analog.com/intl/japan/productHighlights/1H08AIE.html

お礼

ご回答ありがとうございます。
探してみます。

回答No.1

A-Tanaka

こんにちは。

モノシリック型だと、小さな電圧（電荷）ではノイズが載るようです。この場合には、差動型の設計が良いかと思います。

具体的には、フロントでは小さな増幅率で増幅を行い、２段目では所望の増幅率で増幅を行うという設計方法です。

参考資料として、
http://www.ednjapan.com/content/issue/2005/12/content04.html
辺りを参考にしてみると良いかと思います。

では。

お礼

ご回答ありがとうございます。
参考にさせていただきます。